JPH09272941A - Aluminum base alloy fed to product forging through casting into product preliminary shape and casting and forging method - Google Patents

Aluminum base alloy fed to product forging through casting into product preliminary shape and casting and forging method

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JPH09272941A
JPH09272941A JP8280796A JP8280796A JPH09272941A JP H09272941 A JPH09272941 A JP H09272941A JP 8280796 A JP8280796 A JP 8280796A JP 8280796 A JP8280796 A JP 8280796A JP H09272941 A JPH09272941 A JP H09272941A
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JP
Japan
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product
casting
forging
aluminum
shape
Prior art date
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Application number
JP8280796A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuya Masuda
田 達 也 増
Yoji Kanbe
戸 洋 史 神
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the content of Si in the conventional Al alloy for casting and top reconcile the castability and forgeability therein by adding a specified amt. of Be to an Al base alloy having a specified compsn. contg. Si and Mg. SOLUTION: The molten metal of an Al base alloy contg., by weight, 2.0 to 3.3% Si, 0.2 to 0.7% Mg, 0.01 to 0.015% Be, and the balance Al is cast at <=180mm/sec molten metal rate in a spruce into a roughened material having a product predominate shape, and this raw material is forged into a product shape. By the addition of Be, the thickness of Al oxidized coating can be reduced to improve its forgeabiity. As result, not only in the case of casting products having a small-sized and simple shape but also in the case of casting products having a large-sized and complicates shape, surface defects such as flow marls and cold laps are not generated in the casting, and cracks are nor generated at the time of the subsequent forging, by which the product good in quality can be obtd. Furthermore, the above alloy may be incorporated with prescribed amounts of Ti and B, furthermore, one or more kinds among Cu, Mn, Cr and Zr, one more kinds among Na, Sr, Sb and Ca and P and Fe.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム系合
金からなる小型ないしは単純形状部品だけでなく例えば
比較的大型ないしは複雑形状をなす自動車部品,航空機
部品,工作機械部品,農業機械用部品などを製造するの
に利用される製品予備形状への鋳造を経て製品鍛造に供
されるアルミニウム系合金およびその鋳造鍛造方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention manufactures not only small-sized or simple-shaped parts made of aluminum-based alloys but also, for example, relatively large-sized or complicated-shaped automobile parts, aircraft parts, machine tool parts, agricultural machine parts and the like. The present invention relates to an aluminum-based alloy that is used for product forging after casting into a product preform and a casting and forging method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、鋳造用アルミニウム合金として
は、例えば、Si含有量が6.5〜7.5%であるAC
4CH合金(JIS H 5202)があり、鋳造性
(湯流れ性)に優れている合金として知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an aluminum alloy for casting, for example, AC having a Si content of 6.5 to 7.5% is used.
There is a 4CH alloy (JIS H 5202), and it is known as an alloy excellent in castability (melt flowability).

【0003】一方、圧延用や押出用アルミニウム合金と
しては、例えば、Si含有量が0.4〜0.8%である
6061合金(JIS H 4000,JIS H 4
100等)があり、塑性加工性(圧延性,押出性,鍛造
性等)に優れている合金として知られている。
On the other hand, as an aluminum alloy for rolling or extrusion, for example, a 6061 alloy having a Si content of 0.4 to 0.8% (JIS H 4000, JIS H 4)
100) and is known as an alloy excellent in plastic workability (rollability, extrudability, forgeability, etc.).

【0004】近年、この種のアルミニウム系合金におい
て、鋳造性と鍛造性とを両立させるために、例えば、S
i含有量を2.0〜3.0%としたアルミニウム系合金
(特願平3−189335号)や、Si含有量を2.5
〜4.0%としたアルミニウム系合金(特開平6−73
482号)や、Si含有量を2.0〜3.3%としたア
ルミニウム系合金(特開平7−109536号)や、S
i含有量を3.3〜5.5%としたアルミニウム系合金
(特開平7−109537号)などが開発されている。
In recent years, in order to make castability and forgeability compatible with this type of aluminum alloy, for example, S
Aluminum alloy with i content of 2.0 to 3.0% (Japanese Patent Application No. 3-189335) and Si content of 2.5
~ 4.0% aluminum alloy (JP-A-6-73)
482), an aluminum-based alloy having a Si content of 2.0 to 3.3% (JP-A-7-109536), and S.
Aluminum alloys having an i content of 3.3 to 5.5% (JP-A-7-109537) have been developed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな鋳造性と鍛造性とを両立させるために開発されたア
ルミニウム系合金では、鍛造性を向上させるために鋳造
用アルミニウム合金中のSi含有量を少なくしたもので
あり、AC4CH等の鋳造用アルミニウム合金に比べる
と鋳造性があまり良くないことから、例えば、大物製品
ないしは部品や、複雑形状製品ないしは部品を鋳造した
場合に、湯模様や湯境欠陥などの表面欠陥を発生するこ
とがあるという問題点がある。
However, in an aluminum-based alloy developed to achieve both such castability and forgeability, in order to improve the forgeability, the Si content in the aluminum alloy for casting should be controlled. Since the castability is less than that of aluminum alloys for casting such as AC4CH, for example, when casting large products or parts, or products with complex shapes or parts, defects in the molten metal pattern There is a problem that surface defects such as the above may occur.

【0006】そして、この表面欠陥は、鋳造工程におい
て非破壊検査では検出不可能である深さ0.2mm程度
のものであっても、その後の鍛造成形の際の加工におい
て割れへと進行し、不良品になることがありうるという
問題点を有していることから、このような問題点を解消
することが課題としてあった。
Even if the surface defect has a depth of about 0.2 mm which cannot be detected by non-destructive inspection in the casting process, it progresses to cracks during the subsequent forging process. Since there is a problem that it may become a defective product, there is a problem to solve such a problem.

【0007】[0007]

【発明の目的】本発明は、このような従来の課題にかん
がみてなされたものであって、Si含有量を従来の鋳造
用アルミニウム合金のSi含有量よりも少なくして鋳造
性と鍛造性とを両立させるようにしたアルミニウム系合
金を素材として、小型および単純形状の製品ないしは部
品のみならず、例えば、大物製品ないしは部品や、複雑
形状製品ないしは部品を鋳造した場合においても、鋳造
品に湯模様や湯境欠陥などの表面欠陥を発生せず、その
後に行うこの鋳造品に対する鍛造加工の際には割れが発
生せず、形状精度ならびに内部および外観品質の著しく
優れた大物製品ないしは部品や、複雑形状製品ないしは
部品を鋳造鍛造成形法によって製造できるようにするこ
とを目的としている。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, in which the Si content is made smaller than that of a conventional aluminum alloy for casting, and castability and forgeability are improved. Using an aluminum-based alloy that is compatible with both as a material, not only small and simple shaped products or parts, but also large products or parts or complicated shaped products or parts It does not cause surface defects such as metal defects and molten metal defects, does not crack during the subsequent forging process of this cast product, and it is a large product or part with excellent shape accuracy and internal and external quality The object is to enable shaped products or parts to be produced by the cast forging process.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係わる製品予備
形状への鋳造を経て製品鍛造に供されるアルミニウム系
合金は、請求項1に記載しているように、重量%で、S
i:2.0〜3.3%、場合によっては2.7〜3.0
%未満、Mg:0.2〜0.7%、場合によっては0.
4〜0.5%、Be:0.001〜0.015%、場合
によっては0.0015〜0.0100%、を含み、残
部Alおよび不純物よりなる化学成分組成を有するもの
としたことを特徴としている。
The aluminum-based alloy that is subjected to product forging through casting into a product preform according to the present invention is, as described in claim 1, S% by weight.
i: 2.0 to 3.3%, and in some cases 2.7 to 3.0
%, Mg: 0.2 to 0.7%, and sometimes 0.
4 to 0.5%, Be: 0.001 to 0.015%, and in some cases 0.0015 to 0.0100%, and has a chemical composition of balance Al and impurities. I am trying.

【0009】そして、本発明に係わる製品予備形状への
鋳造を経て製品鍛造に供されるアルミニウム系合金の実
施態様においては、請求項2に記載しているように、請
求項1の成分組成に加えて、さらに、Ti:0.01〜
0.20%、B:0.0001〜0.0100%を含む
ものとすることができ、また、請求項3に記載している
ように、請求項1または2の成分組成に加えて、Cu:
0.20〜0.50%,Mn:0.02〜0.50%,
Cr:0.01〜0.50%,Zr:0.01〜0.2
0%のうちの1種または2種以上を含むものとすること
ができ、さらにまた、請求項4に記載しているように、
請求項1ないし3のいずれかの成分組成に加えて、N
a:0.001〜0.010%,Sr:0.001〜
0.050%,Sb:0.05〜0.15%,Ca:
0.0005〜0.0100%のうちの1種または2種
以上を含み、P:0.001%以下に規制したものとす
ることができ、さらにまた、請求項5に記載しているよ
うに、請求項1ないし4のいずれかの成分組成におい
て、Fe:0.15%以下に規制したものとすることが
できる。
In an embodiment of the aluminum-based alloy that is subjected to product forging through casting into a product preform according to the present invention, as described in claim 2, the component composition of claim 1 is obtained. In addition, Ti: 0.01-
0.20%, B: 0.0001 to 0.0100% may be contained. Further, as described in claim 3, in addition to the component composition of claim 1 or 2, Cu:
0.20 to 0.50%, Mn: 0.02 to 0.50%,
Cr: 0.01 to 0.50%, Zr: 0.01 to 0.2
It may contain one or more of 0%, and also as described in claim 4,
In addition to the composition of any one of claims 1 to 3, N
a: 0.001 to 0.010%, Sr: 0.001 to
0.050%, Sb: 0.05 to 0.15%, Ca:
One or more of 0.0005 to 0.0100% may be included, and P may be regulated to 0.001% or less. Further, as described in claim 5. In the component composition according to any one of claims 1 to 4, Fe: may be regulated to 0.15% or less.

【0010】また、本発明に係わる製品予備形状への鋳
造を経て製品鍛造に供されるアルミニウム系合金の鋳造
鍛造方法は、請求項6に記載しているように、請求項1
ないし5のいずれかに記載の製品予備形状への鋳造を経
て製品鍛造に供されるアルミニウム系合金の溶湯を溶製
したのち、湯口の溶湯速度を180mm/sec以下
(LPDC工法のときは換算した場合に溶湯の充填速度
を0.010kgf/cm・sec以下)にして製品
予備形状の鍛造用粗材に鋳造し、次いで鍛造用粗材を製
品形状に鍛造する構成としたことを特徴としている。
Further, the casting and forging method of the aluminum-based alloy, which is used for the forging of the product through the casting into the preliminary shape of the product, according to the present invention, as set forth in claim 6,
1 to 5, the molten metal of the aluminum-based alloy to be forged by the product after being cast into the preliminary shape of the product is melted, and the melt speed of the sprue is 180 mm / sec or less (converted when the LPDC method is used. In this case, the filling speed of the molten metal is set to 0.010 kgf / cm 2 · sec or less), the product is precast into a rough forging material having a preliminary shape, and then the forging rough material is forged into a product shape. .

【0011】[0011]

【発明の作用】本発明に係わる製品予備形状への鋳造を
経て製品鍛造に供されるアルミニウム系合金は、上記し
た化学成分組成を有するものであるが、以下に各元素の
作用と共に成分組成の限定理由について説明する。
The aluminum alloy used in the forging of the product through the casting of the preliminary shape of the product according to the present invention has the above-mentioned chemical composition. The reason for limitation will be described.

【0012】Si:Siはアルミニウム系合金を素材と
する鋳造鍛造品の鍛造加工に際しての材料フローを考慮
した製品形状に対応した形状の鍛造用粗材を鋳造により
成形する場合において、鋳造の際のアルミニウム系合金
溶湯の流動性および引け性等を向上させ、溶湯の未充填
部分や鋳造割れなどの欠陥を発生させないようにするの
に有効な元素であり、アルミニウム系合金溶湯の湯流れ
性を向上させて良好なる鋳造性を得るために、2.0%
以上、より望ましくは2.7%以上含有させる。
Si: Si is used when casting a forging rough material having a shape corresponding to the product shape in consideration of the material flow at the time of forging of a cast forged product made of an aluminum alloy. It is an effective element for improving the fluidity and shrinkage of the aluminum-based alloy melt and preventing defects such as unfilled parts of the melt and casting cracks, and improves the flowability of the aluminum-based alloy melt. 2.0% in order to obtain good castability
Above, more desirably, it is contained by 2.7% or more.

【0013】しかし、Si含有量が多すぎると、製品予
備形状の鍛造用粗材を鍛造加工する際の鍛造性を低下さ
せることとなるので、3.3%以下、より望ましくは
3.0%未満としている。
However, if the Si content is too high, the forgeability at the time of forging the rough product for forging of the preliminary shape of the product is deteriorated, so 3.3% or less, more preferably 3.0%. It is less than.

【0014】Mg:MgはSiと共存して熱処理により
化合物MgSiを析出し、引張強さおよび耐力などの
機械的強度を向上させるのに有用な元素であるので、
0.2%以上、より望ましくは0.4%以上含有させ
る。
Mg: Mg is an element useful for improving the mechanical strength such as tensile strength and proof stress by precipitating the compound Mg 2 Si by heat treatment in the presence of Si.
The content is 0.2% or more, more preferably 0.4% or more.

【0015】しかし、Mg含有量が多すぎると、伸びお
よび衝撃値などの機械的特性を低下させることから、
0.7%以下、より望ましくは0.5%以下としてい
る。
However, if the Mg content is too high, mechanical properties such as elongation and impact value are deteriorated.
0.7% or less, more preferably 0.5% or less.

【0016】Be:Si含有量を2.0〜5.5%程度
として鋳造性と鍛造性とを両立させるようにしたアルミ
ニウム系合金において、アルミニウム酸化被膜の厚さに
与えるBe含有量の影響を調べたところ、図1に示す結
果であった。
Be: In an aluminum-based alloy in which the castability and the forgeability are made compatible by setting the Si content to about 2.0 to 5.5%, the influence of the Be content on the thickness of the aluminum oxide film is influenced. When examined, the results are shown in FIG.

【0017】図1に示すように、Beを含有しない場合
には、アルミニウム酸化被膜の厚さが30nm前後であ
るのに対して、Be含有量を0.001%(10pp
m)程度としたときには、アルミニウム酸化被膜の厚さ
が17nm前後まで低下し、Be含有量を0.0015
%(15ppm)程度としたときにはアルミニウム酸化
被膜の厚さを12nm前後まで低減させることが可能で
あることを確かめた。
As shown in FIG. 1, when Be is not contained, the thickness of the aluminum oxide film is around 30 nm, while the Be content is 0.001% (10 pp).
m), the thickness of the aluminum oxide film decreases to around 17 nm, and the Be content is 0.0015.
% (15 ppm), it was confirmed that the thickness of the aluminum oxide film can be reduced to around 12 nm.

【0018】このように、Beはアルミニウム系合金の
酸化被膜の厚さを約半分程まで低減し、鋳造性(湯流れ
性)を向上して、鋳造により製造される製品予備形状を
なす鍛造用粗材に湯模様や湯境欠陥などの表面欠陥が生
じないようにし、この鍛造用粗材に対する鍛造加工時に
割れが発生するのを防止するのに有用な元素であるの
で、0.001%以上、より望ましくは0.0015%
以上としている。
As described above, Be reduces the thickness of the oxide film of an aluminum alloy to about half, improves the castability (flowability of molten metal), and is used for forging in a preliminary shape of a product manufactured by casting. 0.001% or more because it is a useful element for preventing surface defects such as hot water pattern and boundary defects from occurring in the rough material and preventing cracks from occurring during the forging process for this rough material for forging. , More preferably 0.0015%
That is all.

【0019】しかし、Be含有量が多すぎると鋳造成形
された製品予備形状をなす鍛造用粗材の表面肌を汚した
り、耐力は増加するものの伸びが低下したり、ざく巣が
増加したりする傾向となるので、0.015%以下、よ
り望ましくは0.0100%以下としている。
However, if the Be content is too high, the surface texture of the forged rough material having a preformed product formed by casting is soiled, the yield strength increases but the elongation decreases, and the number of cavities increases. Therefore, the content is set to 0.015% or less, more preferably 0.0100% or less.

【0020】また、Beは他の成分元素に比べて最も酸
化されやすい元素であるため、溶解・鋳造工程において
酸化により消耗しやすいMg,Sr等の消耗を抑制する
ことにより強度の確保と歩留りの向上をもたらすことに
よってコストダウンにも寄与する作用を有していること
からも、Beを上記の範囲で含有させることとしてい
る。
Further, since Be is an element that is most easily oxidized as compared with other constituent elements, strength is secured and yield is improved by suppressing the consumption of Mg, Sr, etc., which are easily consumed by oxidation in the melting / casting process. Since it has the effect of contributing to cost reduction by providing the improvement, Be is included in the above range.

【0021】Ti,B TiおよびBはアルミニウム系合金の鋳造組織を微細化
する作用を有し、機械的特性を向上させるのに有用な元
素であるので、必要に応じて、Tiは0.01%以上、
Bは0.0001%以上含有させることも場合によって
は望ましい。
Ti, B Ti and B have the effect of refining the cast structure of the aluminum alloy and are useful elements for improving the mechanical properties. Therefore, Ti is 0.01 %that's all,
It is also desirable in some cases to contain B in an amount of 0.0001% or more.

【0022】しかし、TiおよびB含有量が多くなりす
ぎると、介在物の析出量が増加して、機械的特性をかえ
って低下させるので、含有させるとしても、Tiは0.
20%以下、Bは0.0100%以下とする必要があ
る。
However, if the Ti and B contents become too large, the amount of inclusions precipitated will increase, rather reducing the mechanical properties.
20% or less and B must be 0.0100% or less.

【0023】Cu:Cuはアルミニウム系合金の強度を
より一層向上させるのに有用な元素であるので、必要に
応じて、0.20%以上含有させることも場合によって
は望ましい。しかし、Cuを多量に含有すると耐食性を
低下させることとなるので、含有させるとしても、0.
50%以下とする必要がある。
Cu: Since Cu is an element useful for further improving the strength of the aluminum-based alloy, if necessary, it is also desirable to contain 0.20% or more. However, if Cu is contained in a large amount, the corrosion resistance is lowered.
It should be 50% or less.

【0024】Mn,Cr,Zr:Mn,Cr,Zrは鍛
造加工時におけるアルミニウム系合金の再結晶を防止す
るのに有用な元素であるので、必要に応じて、Mnは
0.02%以上、Crは0.01%以上、Zrは0.0
1%以上含有させることも場合によっては望ましい。し
かし、多量に含有させるとマトリックスの硬さが増大し
て加工性をむしろ低下させることとなるので、含有させ
るとしても、Mnは0.50%以下、Crは0.50%
以下、Zrは0.20%以下とする必要がある。
Mn, Cr, Zr: Mn, Cr, Zr are elements useful for preventing recrystallization of the aluminum alloy during forging, so Mn is 0.02% or more, if necessary. Cr is 0.01% or more, Zr is 0.0
It is also desirable to contain 1% or more in some cases. However, if contained in a large amount, the hardness of the matrix increases and the workability is rather lowered. Therefore, even if contained, Mn is 0.50% or less and Cr is 0.50%.
Hereinafter, Zr needs to be 0.20% or less.

【0025】Na,Sr,Sb,Ca:Na,Sr,S
b,Caはアルミニウム系合金において共晶Siを微細
化し、伸びおよび衝撃値などの機械的特性を向上させる
のに有用な元素であるので、必要に応じて、Naは0.
001%以上、Srは0.001%以上、Sbは0.0
5%以上、Caは0.0005%以上含有させることも
場合によっては望ましい。しかし、これらの含有量が多
すぎるとガスの吸収および化合物の生成を促進させると
共に溶湯の引け性を低下させる傾向となるので、含有さ
せるとしても、Naについては0.010%以下、Sr
については0.050%以下、Sbについては0.15
%以下、Caについては0.0100%以下とする必要
がある。
Na, Sr, Sb, Ca: Na, Sr, S
Since b and Ca are elements useful for refining eutectic Si in an aluminum-based alloy and improving mechanical properties such as elongation and impact value, Na is 0.1.
001% or more, Sr is 0.001% or more, Sb is 0.0
It is also desirable in some cases to contain 5% or more and Ca of 0.0005% or more. However, if these contents are too large, it tends to promote the absorption of gas and the formation of compounds and reduce the shrinkage of the molten metal. Therefore, even if they are contained, 0.010% or less of Na and Sr
Is 0.050% or less, and Sb is 0.15%.
%, And Ca needs to be 0.0100% or less.

【0026】P:上記Na,Sr,Sb,Caはアルミ
ニウム合金溶湯中のPと反応して、共晶Siの微細化に
有効に作用しなくなるので、Na,Sr,Sb,Caの
うちの1種または2種以上を含有させる場合には、これ
らの共晶Si微細化の作用を効果的に得ることができる
ように、P含有量は0.001%以下に規制することが
望ましい。
P: The Na, Sr, Sb, Ca reacts with P in the molten aluminum alloy and does not act effectively on the refinement of eutectic Si. Therefore, it is one of Na, Sr, Sb, Ca. In the case of containing one kind or two or more kinds, it is desirable to regulate the P content to 0.001% or less so that the effect of refining eutectic Si can be effectively obtained.

【0027】Fe:Feは原料から混入する不純物であ
り、多量に含有しているとFe系の金属間化合物を晶出
して伸びを低下させるので0.15%以下に規制するこ
とが望ましい。
Fe: Fe is an impurity mixed from the raw material, and if it is contained in a large amount, Fe-based intermetallic compounds are crystallized and the elongation is reduced, so it is desirable to regulate to 0.15% or less.

【0028】本発明に係わる製品予備形状への鋳造を経
て製品鍛造に供されるアルミニウム系合金は、上記した
化学成分組成を有するものであり、共晶Siの大きさは
平均で30μm以下、より望ましくは20μm以下のも
のとするのがよい。すなわち、共晶Siを微細なものと
することによって、塑性加工性(鍛造加工性)をより一
層向上させることが可能であると共に、鋳造により成形
された製品予備形状をなす鍛造用粗材に含まれる気孔を
微細なものにしてわずかな鍛造加工によっても気孔率を
大幅に低減させることが可能となって品質のよい鍛造製
品を得ることが可能となる。
The aluminum alloy according to the present invention, which is used for product forging after casting into a product preform, has the above-described chemical composition, and the size of eutectic Si is 30 μm or less on average, Desirably, the thickness is 20 μm or less. That is, by making the eutectic Si fine, it is possible to further improve the plastic workability (forging workability) and to include it in the rough forging material that is formed by casting and has a preliminary shape of the product. Even if a slight forging process is performed by making the pores fine, the porosity can be significantly reduced, and a forged product of good quality can be obtained.

【0029】本発明に係わる製品予備形状への鋳造を経
て製品鍛造に供されるアルミニウム系合金は、上記した
ように、アルミニウムの酸化被膜を抑制して鋳造性を向
上させるためにBeを含有させたものであるが、アルミ
ニウム系合金中にBeを添加するとアルミニウムの酸化
被膜が薄くなり、破れやすいために、鋳造時に乱流を生
じた際には酸化皮膜をまき込んで強度の低下をきたすこ
とも懸念される。そこで、本発明では、アルミニウム系
合金溶湯の鋳造に際して湯口の溶湯速度を180mm/
sec以下(LPDC工法においては溶湯の充填速度を
0.010kgf/cm・sec以下)とすることに
よって、このような懸念が解消され、強度の低下を生じ
ないものにできることを見い出したのである。
As described above, the aluminum-based alloy to be forged by the product according to the present invention after being cast into the product preform contains Be in order to suppress the aluminum oxide film and improve the castability. However, when Be is added to an aluminum-based alloy, the oxide film of aluminum becomes thin and easily breaks. Therefore, when turbulent flow occurs during casting, the oxide film is rolled into the aluminum and the strength is reduced. Is also concerned. Therefore, in the present invention, when casting the aluminum-based alloy melt, the melt speed of the gate is 180 mm /
It has been found that by setting the time to be not more than sec (in the LPDC method, the filling rate of the molten metal is not more than 0.010 kgf / cm 2 · sec), such a concern can be eliminated and the strength can be prevented from being lowered.

【0030】すなわち、本発明に係わるアルミニウム系
合金の鋳造鍛造方法は、上述した化学成分組成を有して
いるアルミニウム系合金の溶湯を溶製したのち、湯口の
溶湯速度を180mm/sec以下にして製品予備形状
をなす鍛造用粗材に鋳造し、より望ましくはこの製品予
備形状をなす鍛造用粗材の共晶Siの大きさが30μm
以下、より望ましくは20μm以下であるものとし、次
いでこの鍛造用粗材を製品形状に鍛造加工する。
That is, in the method for casting and forging an aluminum-based alloy according to the present invention, after the molten aluminum-based alloy having the above-described chemical composition is melted, the melt speed at the gate is set to 180 mm / sec or less. It is cast in a forging rough material having a product preliminary shape, and more preferably, the size of eutectic Si of the forging rough material having the product preliminary shape is 30 μm.
Hereafter, it is more desirable that the thickness is 20 μm or less, and then this rough forging material is forged into a product shape.

【0031】このように、製品予備形状をなす鍛造用粗
材を鋳造により成形するに際して、アルミニウム系合金
溶湯の湯口での溶湯速度を180mm/sec以下であ
るようにすることによって、Beの酸化被膜の混入を抑
さえることが可能となり、実体強度の低下を防止しつつ
鍛造割れの発生を大幅に軽減することが可能となる。
As described above, when the forging rough material having the preliminary shape of the product is formed by casting, the molten metal speed at the gate of the molten aluminum alloy is set to 180 mm / sec or less so that the oxide film of Be is formed. It becomes possible to suppress the mixture of the steel, and it is possible to significantly reduce the occurrence of forging cracks while preventing the deterioration of the actual strength.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明に係わる製品予備形状への鋳造を
経て製品鍛造に供されるアルミニウム系合金は、請求項
1に記載しているように、重量%で、Si:2.0〜
3.3%、Mg:0.2〜0.7%、Be:0.001
〜0.015%、を含み、残部Alおよび不純物よりな
るものであるから、Be添加によってアルミニウム酸化
被膜の厚さを低減することが可能となり、鋳造性(湯流
れ性)を向上することが可能となって、鋳造によって製
造される製品予備形状をなす鍛造用粗材に湯模様や湯境
欠陥などの不具合を生じないようにすることが可能とな
り、この鍛造用粗材に対する鍛造加工時に割れが発生す
るのを防止することが可能となって、大物製品ないしは
部品や複雑形状ないしは部品を製造した場合においても
形状精度ならびに内部および外観品質に優れた鋳造鍛造
品を得ることが可能になるという著大なる効果がもたら
される。
As described in claim 1, the aluminum-based alloy used for product forging after casting into the product preform according to the present invention has a Si content of 2.0:% by weight%.
3.3%, Mg: 0.2 to 0.7%, Be: 0.001
.About.0.015%, and the balance is Al and impurities. Therefore, it is possible to reduce the thickness of the aluminum oxide film by adding Be and improve the castability (melt flowability). As a result, it is possible to prevent defects such as molten metal patterns and boundary defects from occurring in the forging rough material that is the preform of the product manufactured by casting, and cracks occur during forging of this rough forging material. It is possible to prevent this from occurring, and it is possible to obtain a cast forged product with excellent shape accuracy and internal and external quality even when manufacturing large products or parts or complex shapes or parts. Great effect is brought about.

【0033】そして、請求項2に記載しているように、
Ti:0.01〜0.20%、B:0.0001〜0.
0100%を含むものとすることによって、アルミニウ
ム系合金の鋳造組織をより微細なものとすることが可能
であり、鋳造鍛造品の機械的特性をより一層向上させる
ことが可能となり、請求項3に記載しているように、C
u:0.20〜0.50%,Mn:0.02〜0.50
%,Cr:0.01〜0.50%,Zr:0.01〜
0.20%のうちの1種または2種以上を含むものとす
ることによって、鋳造鍛造品の機械的特性をより一層向
上させたり、鍛造加工時において再結晶が生じるのを防
止することが可能となり、請求項4に記載しているよう
に、Na:0.001〜0.010%,Sr:0.00
1〜0.050%,Sb:0.05〜0.15%,C
a:0.0005〜0.0100%のうちの1種または
2種以上を含み、P:0.001%以下に規制したもの
とすることによって、共晶Siを微細化することができ
て伸びおよび衝撃値などの機械的特性を向上させること
が可能となり、請求項5に記載しているように、Fe:
0.15%以下に規制することによって、Feの多量含
有による伸びの低下を防止することが可能になるという
著しく優れた効果がもたらされる。
Then, as described in claim 2,
Ti: 0.01 to 0.20%, B: 0.0001 to 0.
By including 0100%, the casting structure of the aluminum-based alloy can be made finer, and the mechanical properties of the cast forged product can be further improved. As you can see, C
u: 0.20 to 0.50%, Mn: 0.02 to 0.50
%, Cr: 0.01 to 0.50%, Zr: 0.01 to
By including one or more of 0.20%, it becomes possible to further improve the mechanical properties of the cast forged product and prevent recrystallization from occurring during the forging process, As described in claim 4, Na: 0.001 to 0.010%, Sr: 0.00
1 to 0.050%, Sb: 0.05 to 0.15%, C
a: containing one or more of 0.0005 to 0.0100% and regulating P to 0.001% or less, the eutectic Si can be refined and the elongation can be improved. And mechanical properties such as impact value can be improved, and Fe:
By limiting the content to 0.15% or less, it is possible to prevent a decrease in elongation due to a large content of Fe, which is a remarkably excellent effect.

【0034】また、本発明によるアルミニウム系合金の
鋳造鍛造方法では、請求項6に記載しているように、請
求項1ないし5のいずれかに記載の製品予備形状への鋳
造を経て製品鍛造に供されるアルミニウム系合金の溶湯
を溶製したのち、湯口の溶湯速度を180mm/sec
以下にして製品予備形状の鍛造用粗材に鋳造し、次いで
鍛造用粗材を製品形状に鍛造加工するようにしたから、
形状精度ならびに内部および外観品質に優れた鋳造鍛造
品を製造することが可能であるという著大なる効果がも
たらされる。
Further, according to the cast forging method of an aluminum alloy according to the present invention, as described in claim 6, product forging is performed through casting into the product preform according to any one of claims 1 to 5. After smelting the supplied aluminum alloy melt, the melt speed at the sprue is 180 mm / sec
Since it was cast into a rough product for forging of a product preliminary shape in the following, and then the rough material for forging was forged into a product shape,
The great effect that it is possible to manufacture a cast forged product excellent in shape accuracy and internal and external quality is brought about.

【0035】[0035]

【実施例】この実施例では、表1に示すアルミニウム系
合金の溶湯を溶製した。
EXAMPLE In this example, the molten aluminum alloys shown in Table 1 were melted.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】次に、製品であるアルミロードホイールの
ディスクの最終形状に対して鍛造の際の素材流れを考慮
した形状とした製品予備形状をなす鋳造品(製品予備形
状をなす鍛造用粗材)を鋳造によって得ることができる
鋳型キャビティを有する鋳造型を用い、鋳込姿勢はディ
スクの意匠面が下型であるようにして、上記表1に示し
たアルミニウム系合金の溶湯をそれぞれ個別に表2に示
す溶湯速度(充填速度)で鋳型キャビティ内に充填して
製品予備形状をなす鍛造用粗材を鋳造により作製した。
Next, a cast product having a preliminary shape of a product (a rough material for forging having a preliminary shape of the product) is formed in consideration of the material flow at the time of forging with respect to the final shape of the disk of the aluminum road wheel which is the product. Using a casting mold having a mold cavity that can be obtained by casting, the casting position is such that the design surface of the disk is the lower mold, and the molten aluminum alloys shown in Table 1 above are individually listed in Table 2. Rough material for forging having a preliminary shape of the product was prepared by casting by filling the mold cavity at the molten metal speed (filling speed) shown in.

【0038】続いて、上記製品予備形状をなす鍛造用粗
材に対してそれぞれ鍛造加工を行うことによって、所定
の製品形状を有する鍛造品(アルミロードホイール)を
製作した。
Subsequently, forgings (aluminum road wheels) having a predetermined product shape were manufactured by performing the forging process on the rough forging material having the above-mentioned product preliminary shape.

【0039】次いで、各鍛造品の外観品質を調べ、製品
100個についての割れ発生率を調べたところ、同じく
表2に示す結果であった。
Next, the appearance quality of each forged product was examined, and the cracking occurrence rate for 100 products was examined. The results are also shown in Table 2.

【0040】さらに、図2に示す要領でロードホイール
1に対して傾斜角度θが13°の衝撃試験を行ったとこ
ろ、同じく表2に示す結果であった。
Further, when an impact test was carried out on the road wheel 1 with an inclination angle θ of 13 ° as shown in FIG. 2, the results are also shown in Table 2.

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】表1および表2に示すように、本発明の化
学成分組成を満足する溶湯No.1〜8のアルミニウム
系合金において、湯口の溶湯速度を180mm/sec
以内にして鋳造を行った場合には、Beの酸化被膜の混
入を抑えることが可能となるので、衝撃試験結果が良好
であるアルミロードホイールを得ることができたのに対
して、湯口の溶湯速度が180mm/secを超えてい
る場合にはBeの酸化被膜の混入を抑えることができな
い場合があることから、衝撃試験結果はやゝ良ないし否
であるアルミロードホイールとなっていた。
As shown in Tables 1 and 2, molten metal No. which satisfies the chemical composition of the present invention. For aluminum alloys 1 to 8, the melt speed at the sprue is 180 mm / sec.
When the casting is performed within the range, it is possible to suppress the mixing of the oxide film of Be, so that it is possible to obtain an aluminum road wheel with a good impact test result, while the molten metal at the gate When the speed exceeds 180 mm / sec, it may not be possible to suppress the inclusion of Be oxide film, so the impact test result was a good or bad aluminum road wheel.

【0043】また、Beを含有しないNo.9のアルミ
ニウム合金を用いた場合には、製品予備形状をなす鍛造
用粗材(すなわち、鋳造品)の表面に湯模様や湯境など
の表面欠陥を発生することがあって鍛造加工の際に割れ
を生じることがあり、衝撃特性が良くないアルミロード
ホイールとなっていた。
Further, in No. containing no Be. When the aluminum alloy of No. 9 is used, surface defects such as a hot water pattern or a hot water boundary may occur on the surface of the rough material for forging (that is, a cast product) having a preliminary shape of the product, and therefore, during the forging process. This was an aluminum road wheel that could crack and had poor impact characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】2.9%Si−0.45%Mg−Alアルミニ
ウム系合金において、Be含有量と酸化被膜厚さとの関
係を調べた結果を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the results of examining the relationship between the Be content and the oxide film thickness in a 2.9% Si-0.45% Mg-Al aluminum alloy.

【図2】衝撃試験の要領を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a procedure of an impact test.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 製品予備形状への鋳造を経て製品鍛造に
供されるアルミニウム系合金であって、重量%で、S
i:2.0〜3.3%、Mg:0.2〜0.7%、B
e:0.001〜0.015%、を含み、残部Alおよ
び不純物よりなることを特徴とする製品予備形状への鋳
造を経て製品鍛造に供されるアルミニウム系合金。
1. An aluminum-based alloy that is subjected to forging of a product after being cast into a preform of the product, wherein the alloy contains S in weight%.
i: 2.0 to 3.3%, Mg: 0.2 to 0.7%, B
e: 0.001 to 0.015%, and the balance consisting of Al and impurities, an aluminum-based alloy that is subjected to forging of a product after being cast into a product preliminary shape.
【請求項2】 Ti:0.01〜0.20%、B:0.
0001〜0.0100%を含む請求項1に記載の製品
予備形状への鋳造を経て製品鍛造に供されるアルミニウ
ム系合金。
2. Ti: 0.01 to 0.20%, B: 0.
An aluminum-based alloy that is subjected to product forging through casting into the product preform according to claim 1, containing 0001 to 0.0100%.
【請求項3】 Cu:0.20〜0.50%,Mn:
0.02〜0.50%,Cr:0.01〜0.50%,
Zr:0.01〜0.20%のうちの1種または2種以
上を含む請求項1または2に記載の製品予備形状への鋳
造を経て製品鍛造に供されるアルミニウム系合金。
3. Cu: 0.20 to 0.50%, Mn:
0.02 to 0.50%, Cr: 0.01 to 0.50%,
Zr: An aluminum-based alloy that is subjected to forging of a product through casting into the product preliminary shape according to claim 1 or 2, containing one or more of 0.01 to 0.20%.
【請求項4】 Na:0.001〜0.010%,S
r:0.001〜0.050%,Sb:0.05〜0.
15%,Ca:0.0005〜0.0100%のうちの
1種または2種以上を含み、P:0.001%以下に規
制した請求項1ないし3のいずれかに記載の製品予備形
状への鋳造を経て製品鍛造に供されるアルミニウム系合
金。
4. Na: 0.001-0.010%, S
r: 0.001 to 0.050%, Sb: 0.05 to 0.
15%, Ca: 0.0005 to 0.0100% of 1 type or 2 types or more, and P: 0.001% or less was controlled to the product preliminary shape according to any one of claims 1 to 3. Aluminum alloy used for product forging after casting.
【請求項5】 Fe:0.15%以下に規制した請求項
1ないし4のいずれかに記載の製品予備形状への鋳造を
経て製品鍛造に供されるアルミニウム系合金。
5. An aluminum-based alloy that is used for forging a product after being cast into the preliminary shape of the product according to claim 1, wherein Fe: 0.15% or less.
【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかに記載の製
品予備形状への鋳造を経て製品鍛造に供されるアルミニ
ウム系合金の溶湯を溶製したのち、湯口の溶湯速度を1
80mm/sec以下にして製品予備形状の鍛造用粗材
に鋳造し、次いで鍛造用粗材を製品形状に鍛造すること
を特徴とするアルミニウム系合金の鋳造鍛造方法。
6. A molten metal of an aluminum-based alloy used for product forging after casting into the product preliminary shape according to any one of claims 1 to 5, and then the melt speed of the gate is set to 1
A casting / forging method for an aluminum-based alloy, which comprises casting a rough product for forging having a preliminary shape of a product at 80 mm / sec or less, and then forging the rough product for forging into a product shape.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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