JPH10226839A - 高強度Al合金ワイヤ・コイルばね及びその製造方法 - Google Patents

高強度Al合金ワイヤ・コイルばね及びその製造方法

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JPH10226839A
JPH10226839A JP5247097A JP5247097A JPH10226839A JP H10226839 A JPH10226839 A JP H10226839A JP 5247097 A JP5247097 A JP 5247097A JP 5247097 A JP5247097 A JP 5247097A JP H10226839 A JPH10226839 A JP H10226839A
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wire
alloy
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coil spring
weight
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Nozomi Kawabe
望 河部
Susumu Yamamoto
進 山本
Takeshi Yoshioka
剛 吉岡
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えばコイルばね加工のできるような、高強
度Al合金ワイヤを提供する。 【解決手段】 合金粉を温間鍛造、押出しなどにより固
化する工程と、該固化物を伸線する工程と、該伸線物を
溶体化処理する工程と、該溶体化処理物を冷間伸線する
工程とを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高強度Al合金製の
ワイヤ、コイルばね並びにその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】軽量化、小型化の観点からコイルばね材
料の開発動向を見ると、ピアノ線、OT線の高強度化に
よる細径小型化が図られ、一方では比重の小さいTi合
金ばねなどが検討されている。
【0003】他方強力軽合金としては、ジュラルミン、
超ジュラルミン、超々ジュラルミンと呼ばれる時効硬化
型のAl合金がよく知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、Ti合
金ばねより更に比重が小さく、熱伝導、電気伝導度の大
きなAl合金によりコイルばねを製作することに着目し
た。
【0005】然し乍ら、上記従来のジュラルミン系の合
金は、伸線加工が不可能で、コイリングのできるような
ワイヤは得られなかった。
【0006】従って本発明は、コイルリングのできるよ
うな高強度Al合金ワイヤを得、このワイヤにコイリン
グを施してコイルばねを得ることを直接の目的とする。
【0007】またこのワイヤは、その軽量、高強度、熱
伝導、電気伝導度などの特性より、コイルばね用材料に
限らず、他の用途にも有効に供し得るものであることを
次の目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明ワイヤの製造上の
特徴は次の通りである。 (1)所要成分に配合された合金粉及び又は金属粉を温
間鍛造、押出しなどにより固化する工程と、該固化物を
直接又は他の工程を経た後伸線する工程と、該伸線物を
溶体化する工程と、溶体化処理物を冷間伸線する工程
と、を具備する。
【0009】本発明コイルばねの製造上の特徴は次の通
りである。 (2)上記(1)により製造されたワイヤに、コイリン
グを施す工程と、該コイリングしたワイヤに熱処理を施
す工程と、を具備する。
【0010】上記所要成分の好ましいものは、重量%で
Si0.2〜13、Fe0.2〜1.0、Cu0.2〜
6.0、Mn<1.2及び又はMg<4.5、残部がA
l及び不可避的乃至任意の微量添加物よりなるAl合金
となるように配合された合金粉である。
【0011】そして、任意の微量添加物としては、重量
%でCo<1.5、Cr<0.5、Ti、0.2、Zn
0.1〜7.7、Zr0.05〜0.25、V<0.1
0、の何れかの1種以上である。Zn、Mg、Cuは時
効硬化を目的に、Coは応力腐食割れの抑制を目的にし
た元素である。他元素も高強度化の効果があるが、熱伝
導、電気伝導度、熱膨張などが変化するため、要求特性
に合わせ選択する必要がある。
【0012】また前記コイリング後の熱処理としては、
400〜500℃に加熱後水冷し、さらに100〜15
0℃で1〜10時間保持することが好ましい。
【0013】本発明のワイヤの特徴の一つは、結晶粒の
縦/横比が10以上で、硬度はHMV140〜200と
したことである。
【0014】本発明のコイルばねの特徴の一つは、結晶
粒の縦/横比が10以上で、硬度はHMV140〜20
0、表面残留圧縮応力は10〜200N/mm2 とした
ことである。
【0015】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態は、ワイヤの製
造方法、コイルばねの製造方法、並びワイヤ自体、コイ
ルばね自体に別けて夫々実施例の項において説明する。
【0016】
【実施例】
(実施例1)表1のAl合金成分の合金粉を原料とし
て、押出しで固化する工程、スエージを施す工程、伸線
する工程、溶体化処理を施す工程を経てワイヤを製造し
た。
【0017】
【表1】
【0018】上記各工程の条件は次の通りである。 1.原料粉末 粒子径は、44μm以下が77vol
%、60μm以下が86vol%のものを使用。 2.押出し固化 450℃加熱、押出し比10で実施。 3.スエージ 冷間で1回当りの減面率約10〜15
%で、約20mm径から7mm径まで加工。 4.伸 線 冷間で1パス当たりの減面率約10〜
15%の伸線。なお靱性が低下するためトータル減面率
約40%ごとに溶体化処理を実施し、この工程を繰り返
し7mm径から3mm径まで伸線。 5.溶体化処理 490℃
【0019】上記工程を経て製造された実施例のワイヤ
の物理特性を表2に示す。ピアノ線と比較すると比重、
ヤング率、剛性率はいずれも約1/3、導電率、熱伝導
度は約2倍であり、また非磁性であることなどが特徴で
ある。
【0020】
【表2】
【0021】(実施例2)実施例1により製造された直
径3mmのワイヤを、コイリングピンを用いたばね加工
および心金巻きの2方法によりコイリング、即ちコイル
形状に成形した。なおコイル形状の安定化を計るため、
ワイヤは直径3mmに伸線されたものをそのまま用い、
コイリング後、下記時効処理を施した。 T6処理(490℃×2H(水冷)→120℃×24
H)
【0022】上記溶体化処理、伸線及び時効処理後のワ
イヤ引張特性を図1に、また硬度分布を図2に示す。コ
イリング前のワイヤの引張強さは530N/mm2 、ビ
ッカース硬度は約125である。
【0023】コイリング、時効処理後の引張強さ610
N/mm2 、ビッカース硬度は160であることが、上
記ワイヤ評価から推定できる。ワイヤ断面内の硬度分布
はほぼ一定であり、伸線など前加工の影響は小さく時効
処理によってほぼ決まることがわかる。
【0024】また上記実施例の直径3mmのクラスでの
ワイヤの比強度(引張強さ/比重)を比較すると、ピア
ノ線(SWP−A)は228(1800N/mm2
7.9)、チタン合金(Ti−6Al−4V)は222
(同1000/4.5)に対し、Al合金は218(同
610/2.8)とほぼ同じ値となる。
【0025】実施例における伸線前後の組織を、光学顕
微鏡で観察した写真を図3に示す。溶体化処理後も伸線
加工での集合組織が残っているのが認められる。
【0026】伸線加工を繰り返すほどこの集合組織は顕
著になり、溶体化処理後の引張強さも徐々に上昇する傾
向が認められた。コイルばねを試作した3mmワイヤの
横断面での結晶粒径は10〜100μmであった。
【0027】上記試作は、圧縮用コイルばねで、線径
(=d)に対するコイル中心径(=D)での折損状況を
表3に示す。
【0028】
【表3】
【0029】折損のない安定したコイリングはD/d=
6.7で同じであった。なお今回の試作品のなかには、
ワイヤ表面にツールマークの残ったものが確認された
が、設定の最適化で軽減可能と考える。
【0030】疲労試験を行ったばね諸元を表4に示す。
コイル中心径20mmのばねは高応力負荷では密着して
しまい試験ができなかったため、応力300±100N
/mm2 、コイル中心径14mmのばねを用いた。
【0031】
【表4】
【0032】なお、今回の試験では、疲労強度の概略の
ポテンシャルを把握することを目的に、平均応力、振幅
応力ともに変化させて試験を行った。その結果を図4に
示す。
【0033】再現性の確認は必要であるが、1×107
回の疲労限は100±20N/mm2 であることが確認
できた。応力150±40N/mm2 、2.6×106
で疲労破壊したばねの破面を観察すると、被断起点は一
般的なコイルばねと同様にコイル内側であった。起点近
傍では擬へき開破面が観察され、明確なストライエーシ
ョンは認められなかった。
【0034】コイル時効処理後のばね表面の図5に示す
各位置で残留応力を測定した。その結果を表5に示す。
【0035】
【表5】
【0036】表5により明かなように、表面全周で圧縮
残留応力が認められている。この理由は、コイリング加
工後発生する残留応力は溶体化で除去され、冷却時の焼
入れでワイヤ表面に圧縮の残留応力が発生したためと考
えられる。
【0037】(実施例3)実施例1と同様の工程によっ
て、表6の3−1及び3−2の成分の線径3.0mmの
ワイヤを製造した。このワイヤに実施例2と同ようにし
てコイル径25mmのコイルばねを作製した。
【0038】このコイルばねを、成分3−1のものにつ
いては500℃2時間保持後水冷し、さらに160℃1
2時間保持した。成分3−2のものについては470℃
2時間保持後水冷し、110℃6時間保持した。
【0039】上記それぞれのコイルばねのワイヤの硬度
は、3−1がHMV140、3−2がHMV168であ
った。またコイル内側の残留応力は、いずれも圧縮で3
−1は30N/mm2 、3−2は25N/mm2 であっ
た。107 回の疲労限は、3−1が90±20N/mm
2 、3−2が150±20N/mm2 であった。
【0040】(比較例1)上記成分3−2のコイルばね
の製造工程において、最後に行うべき熱処理をコイリン
グに先き立って施したものが当比較例である。
【0041】このコイルばねにおけるワイヤ硬度は、H
MV163で実施例3との差異はなかったが、コイル内
側の残留応力は引張で60N/mm2 であり、107
疲労限は60±20と非常に低かった。
【0042】(比較例2)上記成分3−2の場合におい
て、合金粉末の押出し固化で10mm径としたものを、
溶体化後、8mm径まで伸線加工し、さらに溶体化し、
7.4mm径まで伸線加工した。
【0043】このワイヤにコイル径45mmのコイリン
グ加工を施した後、470℃2時間保持し、水冷後、1
10℃×8時間保持を行なった。
【0044】上記により製造したコイルばねの、ワイヤ
の組織は伸線方向に結晶粒が伸ばされているものの、縦
/横比は何れも10以下であった。またワイヤの硬度は
HMV145と、実施例3の様に繰り返し伸線加工した
ワイヤよりも低くなっていた。107 回疲労限は70±
20N/mm2 とかなり低かった。
【0045】
【発明の効果】本発明のワイヤ、コイルばねは、比重が
鋼の約1/3と小さく、熱伝導、電気伝導度が大きい。
また大気中で優れた耐食性を有しているので、各種器機
の軽量化、小型化の部材として極めて有用である。
【0046】また前記実施例、比較例などからも了解で
きる、次の様な実用上極めて重要な特性を充分に備えて
いる。
【0047】1.ワイヤ強度は610N/mm2 で、比
強度はピアノ線、Ti合金ワイヤとほぼ同等である。 2.コイルばねの成形は、D/dが6.7以上で折損な
く可能である。 3.100±20N/mm2 の応力で、疲労限1×10
7 回をクリアしている。 4.疲労破壊の起点は一般の鋼線と同様にコイル内側で
あった。なおコイルばね内側の表面残留応力は圧縮にな
っており、疲労特性には有利に作用したと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例ワイヤの引張特性を示す図表である。
【図2】実施例ワイヤの断面内硬度分布を示す図表であ
る。
【図3】実施例における溶体化処理及び伸線後の組織を
示す顕微鏡写真である。
【図4】実施例コイルばねの疲労強度を示す図表であ
る。
【図5】実施例ワイヤの残留応力測定位置を説明する模
式図である。
【符号の説明】 夫々測定位置(ポジション)を示す。
【表6】

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 成分が重量%でSi0.2〜13、Fe
    0.2〜1.0、Cu0.2〜6.0、Mn<1.2及
    び又はMg<4.5、残部がAl及び不可避的乃至任意
    の微量添加物よりなり、結晶粒の縦/横比が10以上
    で、硬度はHMV140〜200であることを特徴とす
    る高強度Al合金ワイヤ。
  2. 【請求項2】 任意の微量添加物は、重量%でCo<
    1.5、Cr<0.5、Ti<0.2、Zn0.1〜
    7.7、Zr0.05〜0.25、V<0.10、の何
    れかの1種以上であることを特徴とする請求項1記載の
    高強度Al合金ワイヤ。
  3. 【請求項3】 成分が重量%でSi0.2〜13、Fe
    0.2〜1.0、Cu0.2〜6.0、Mn<1.2及
    び又はMg<4.5、残部がAl及び不可避的乃至任意
    の微量添加物よりなり、結晶粒の縦/横比が10以上
    で、硬度はHMV140〜200、表面残留圧縮応力が
    10〜200N/mm2 であることを特徴とする高強度
    Al合金コイルばね。
  4. 【請求項4】 任意の微量添加物は、重量%でCo<
    1.5、Cr<0.5、Ti<0.2、Zn0.1〜
    7.7、Zr0.05〜0.25、V<0.10、の何
    れかの1種以上であることを特徴とする請求項3記載の
    高強度Al合金コイルばね。
  5. 【請求項5】 所要成分に配合された合金粉を温間鍛
    造、押出しなどにより固化する工程と、該固化物を直接
    又は他の工程を経た後、次のA、B、Cの何れか1つ以
    上の工程を具備せしめることを特徴とする高強度Al合
    金ワイヤの製造方法。 A 伸線する工程。 B Aによる伸線物を溶体化処理した後、伸線する工
    程。 C 溶体化処理と伸線を繰り返す工程。
  6. 【請求項6】 高強度Al合金の構成は、成分が重量%
    でSi0.2〜13、Fe0.2〜1.0、Cu0.2
    〜6.0、Mn<1.2及び又はMg<4.5、残部が
    Al及び不可避的乃至任意の微量添加物からなるもので
    あり、他の工程はスエージ及び又は圧延加工であること
    を特徴とする請求項5記載の製造方法。
  7. 【請求項7】 任意の微量添加物は、重量%でCo<
    1.5、Cr<0.5、Ti<0.2、Zn0.1〜
    7.7、Zr0.05〜0.25、V<0.10、の何
    れかの1種以上であることを特徴とする請求項6記載の
    製造方法。
  8. 【請求項8】 請求項5、6又は7記載の方法によって
    製造されたワイヤに、コイリングを施す工程と、該コイ
    リングした後に熱処理を施す工程と、を具備することを
    特徴とする高強度Al合金ゴイルばねの製造方法。
  9. 【請求項9】 熱処理は、400〜500℃に加熱後水
    冷し、さらに100〜150℃で1〜10時間保持する
    ことであることを特徴とする請求項8記載の製造方法。
JP5247097A 1997-02-19 1997-02-19 高強度Al合金ワイヤ・コイルばね及びその製造方法 Pending JPH10226839A (ja)

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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000017410A1 (en) * 1998-09-21 2000-03-30 Gibbs Die Casting Aluminum Corporation Aluminum die cast alloy having high manganese content
CN102264928A (zh) * 2009-01-19 2011-11-30 古河电气工业株式会社 铝合金线材
CN102296216A (zh) * 2011-08-24 2011-12-28 吴江市精工铝字制造厂 适于汽车轮毂用的铝合金
CN103052729A (zh) * 2010-07-20 2013-04-17 古河电气工业株式会社 铝合金导体及其制造方法
KR101414838B1 (ko) * 2010-06-15 2014-07-03 엘에스전선 주식회사 알루미늄 합금 도체 전선 및 그 제조방법
CN104264010A (zh) * 2014-09-30 2015-01-07 国网河南省电力公司周口供电公司 一种高强度的铝合金导线及其制备方法
JP2017095736A (ja) * 2015-11-18 2017-06-01 株式会社栗本鐵工所 擬合金被覆部材、擬合金被覆用アルミニウム合金及び擬合金被覆用アルミニウム合金線
CN109207759A (zh) * 2018-10-31 2019-01-15 远东电缆有限公司 非时效型高强度高导电率铝合金架空导线及其制备方法
CN110312811A (zh) * 2017-02-17 2019-10-08 环宇先锋金属有限公司 高强度铝合金及高强度铝合金铸件
WO2020119501A1 (zh) * 2018-12-14 2020-06-18 珠海市润星泰电器有限公司 高电导率铝合金及其制备方法
CN113388762A (zh) * 2021-06-09 2021-09-14 苏州慧驰轻合金精密成型科技有限公司 一种适用于新能源汽车电池包的半固态铝合金材料及其制备方法
EP3911776A4 (en) * 2019-01-18 2022-10-12 Divergent Technologies, Inc. ALUMINUM ALLOY COMPOSITIONS
WO2022220534A1 (en) * 2021-04-13 2022-10-20 Lemon Metal Inc. Aluminum alloys

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000017410A1 (en) * 1998-09-21 2000-03-30 Gibbs Die Casting Aluminum Corporation Aluminum die cast alloy having high manganese content
CN102264928A (zh) * 2009-01-19 2011-11-30 古河电气工业株式会社 铝合金线材
US8951370B2 (en) 2009-01-19 2015-02-10 Furukawa Electric Co., Ltd. Aluminum alloy wire material
KR101414838B1 (ko) * 2010-06-15 2014-07-03 엘에스전선 주식회사 알루미늄 합금 도체 전선 및 그 제조방법
CN103052729A (zh) * 2010-07-20 2013-04-17 古河电气工业株式会社 铝合金导体及其制造方法
CN102296216A (zh) * 2011-08-24 2011-12-28 吴江市精工铝字制造厂 适于汽车轮毂用的铝合金
CN104264010A (zh) * 2014-09-30 2015-01-07 国网河南省电力公司周口供电公司 一种高强度的铝合金导线及其制备方法
JP2017095736A (ja) * 2015-11-18 2017-06-01 株式会社栗本鐵工所 擬合金被覆部材、擬合金被覆用アルミニウム合金及び擬合金被覆用アルミニウム合金線
CN110312811A (zh) * 2017-02-17 2019-10-08 环宇先锋金属有限公司 高强度铝合金及高强度铝合金铸件
CN109207759A (zh) * 2018-10-31 2019-01-15 远东电缆有限公司 非时效型高强度高导电率铝合金架空导线及其制备方法
CN109207759B (zh) * 2018-10-31 2021-03-19 远东电缆有限公司 非时效型高强度高导电率铝合金架空导线及其制备方法
WO2020119501A1 (zh) * 2018-12-14 2020-06-18 珠海市润星泰电器有限公司 高电导率铝合金及其制备方法
EP3911776A4 (en) * 2019-01-18 2022-10-12 Divergent Technologies, Inc. ALUMINUM ALLOY COMPOSITIONS
WO2022220534A1 (en) * 2021-04-13 2022-10-20 Lemon Metal Inc. Aluminum alloys
CN116391059A (zh) * 2021-04-13 2023-07-04 柠檬金属有限公司 铝合金
CN113388762A (zh) * 2021-06-09 2021-09-14 苏州慧驰轻合金精密成型科技有限公司 一种适用于新能源汽车电池包的半固态铝合金材料及其制备方法

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