JPH1046279A - 曲げ加工性に優れるアルミニウム合金押出材及びその製造方法 - Google Patents

曲げ加工性に優れるアルミニウム合金押出材及びその製造方法

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JPH1046279A
JPH1046279A JP22059696A JP22059696A JPH1046279A JP H1046279 A JPH1046279 A JP H1046279A JP 22059696 A JP22059696 A JP 22059696A JP 22059696 A JP22059696 A JP 22059696A JP H1046279 A JPH1046279 A JP H1046279A
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JP
Japan
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aluminum alloy
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extruded
less
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JP22059696A
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Takashi Oka
貴志 岡
Kazuhiro Kaita
一浩 貝田
Masakazu Hirano
正和 平野
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 曲げ加工性に優れ、強度も高いアルミニウム
合金押出材を得る。 【解決手段】 Mg;0.3〜0.55重量%、Si;
0.3〜0.8重量%、Cu;0.1〜0.5重量%、
Ti;0.005〜0.2重量%を含有し、さらにM
n、Cr、Zrのうち少なくとも1種類以上の元素を
0.05〜0.6重量%含有し、残部不可避不純物とA
lからなるアルミニウム合金の押出時のプレスクエンチ
において、500〜200℃の平均冷却速度を150℃
/min以上、最大冷却速度を5000℃/min以下
の条件で製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車用フレーム等
の厳しい曲げ加工を施される部材に使用される曲げ加工
性に優れるアルミニウム合金押出材とその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム押出材は鉄に比べ約1/3
の比重であるため鉄からアルミニウム押出材に材料を置
換し軽量化を計ることが多い。合わせてアルミニウム押
出材は優れたエネルギー吸収性を有する。一方、電気自
動車をはじめとする近年の自動車には、安全性、燃費の
向上が強く求められている。そのため自動車部材におけ
るアルミニウム押出材の需要は非常に高い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アルミニウム合金は鉄のプレス品に比べ小R曲げ加工性
が劣るという問題があった。そのため、アルミニウム押
出材を自動車のフレームに採用する際には車体の形状に
小R部分を採用しない等の配慮が必要となり、デザイン
が限定される、スペースが確保しにくい等の問題が発生
していた。本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもの
であり、JIS6063合金と同等の強度を有し、且つ
JIS6063合金よりも曲げ加工性に優れるアルミニ
ウム合金押出材を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、曲げ加工
性に優れるアルミニウム合金押出材を開発すべく種々の
実験研究をおこない、その結果、曲げ加工性には材料の
伸びが大きく寄与していること、組成を最適にすること
でT1状態の材料の伸びが大幅に改善するとともにT5
状態での強度が向上すること、さらに押出時のプレスク
エンチにおける冷却条件がこの押出材の曲げ加工性と強
度に大きく影響することを見い出した。本発明はこの知
見をもとになされたものである。なお、押出時のプレス
クエンチとは材料を押し出した直後に(押出プレスのオ
ンライン上で)焼入れを行うことをいう。
【0005】本発明に係る曲げ加工性に優れるアルミニ
ウム合金押出材は、Mg;0.3〜0.55重量%、S
i;0.3〜0.8重量%、Cu;0.1〜0.5重量
%、Ti;0.005〜0.2重量%を含有し、さらに
Mn、Cr、Zrのうち少なくとも1種類以上の元素を
0.05〜0.6重量%含有し、残部不可避不純物とA
lからなることを特徴とし、押出時のプレスクエンチ
(プレス焼入れ)において500〜200℃の平均冷却
速度を150℃/min以上、最大冷却速度を5000
℃/min以下の条件で製造される。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る曲げ加工性に
優れるアルミニウム合金押出材の成分添加理由及び組成
限定理由について説明する。
【0007】Mg MgはSiと結合しMg2Siを形成することにより、
合金強度を向上させる。この効果を発揮するには、Mg
の添加量は0.3重量%以上が必要である。一方、Mg
の添加量が0.55重量%を越えると材料の延性を阻害
してしまう。従って、Mgの含有量は0.3重量%以
上、0.55重量%以下とする。 Si Siは上述したようにMg2Siを形成して合金強度を
向上させるとともに、材料の延性を向上させる。この場
合、Siの添加量が0.3重量%未満では合金強度の向
上を計ることができず、一方、添加量が0.8重量%を
越えると材料の延性を阻害する。従って、Siの含有量
は0.3重量%以上、0.8重量%以下とする。
【0008】Cu Cuは析出硬化により合金強度を向上させるとともに材
料の延性を向上させる。しかし、Cuの添加量が0.1
重量%未満では前記効果を発揮することができない。一
方、0.5重量%を越えるとプレス焼入れ性を低下させ
る。従って、Cuの含有量は0.1重量%以上、0.5
重量%以下とする。
【0009】Mn、Cr、Zr Mn、Cr、Zrはビレットの均質化処理時に微細な金
属間化合物として析出して押出材の結晶粒を微細化し、
強度、延性を向上させるとともに曲げ加工後の表面性状
を良好に保つ作用がある。しかし、これらの元素の添加
量が0.05重量%未満では前記作用を発揮しえない。
一方、これらの元素は添加量が多くなるにつれ焼入れ感
受性を鋭くし、プレス焼入れ性を低下させる。そして、
総添加量が0.6重量%を越えると、粗大な金属間化合
物が晶出するとともに焼入れ感受性が鋭くなり、所定の
合金強度の向上が計れない。従って、Mn、Cr、Zr
はそのうちの1種以上を添加するが、その総添加量は
0.05重量%以上、0.6重量%以下とする。
【0010】これらの元素の中ではZrが小量の添加で
結晶粒の微細化効果が大きく、曲げ加工後のワークの表
面性状を良好に保つ作用も大きい。加えてプレス焼入れ
性の低下も小さい。従って、Mn、Cr、Zrの1種以
上を添加する場合はZrを優先的に添加することが望ま
しい。しかし、Zrの添加量が0.05重量%未満では
前記効果が十分発揮されず、一方、0.25重量%を超
えると、粗大な金属間化合物が晶出しやすくなるため、
Zrの添加量は0.05重量%以上、0.25重量%以
下とするが好ましい。Mn及び/又はCrだけでも前記
の効果は得られるが、これらの元素はZrとの併用が望
ましい。つまり、Mn、Cr、Zrの1種以上の添加量
は0.05重量%以上、0.6重量%以下とし、望まし
くはそのうちZrの添加量を0.05重量%以上、0.
25重量%以下とする。
【0011】なお、Cu及びMn、Cr、Zrの添加量
は、合計で0.9wt%以下とするのが好ましい。これ
は、Cu、Mn、Cr、Zrの総添加量が0.9wt%
を越えるとプレス焼入れ性が低下し、強度、伸びともに
低下するからである。
【0012】Ti Tiは鋳造時における結晶粒を微細化することにより合
金強度を向上させる。この効果を発揮させるには、Ti
添加量は0.005重量%以上とすることが必要であ
る。一方、Ti添加量が0.2重量%を越えると前記効
果が飽和してしまい、また粗大な金属間化合物が晶出し
所定の合金強度が得られない。従って、Tiの含有量は
0.005重量%以上、0.2重量%以下とする。
【0013】次に押し出し後の冷却速度の限定理由につ
いて説明する。本発明においては、行程の省略のために
押出加工時の高温を利用してプレスクエンチを行う。そ
の際の冷却速度が押出材の強度、延性に大きく影響を及
ぼす。押出材の500℃〜200℃の平均冷却速度が1
00℃/min未満では十分に溶体化を行うことができ
ず、強度、延性が低下し、曲げ加工性が劣化する。一
方、冷却速度が5000℃/minを越えると急激な熱
収縮のために押出材に変形が発生してしまう。曲げ加工
はワークの寸法精度に大きく影響されるため、押出材の
変形は曲げ加工性を劣化させる。そのため、500℃〜
200℃の平均冷却速度を100℃/min以上、最大
冷却速度を5000℃/min以下とする。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について、本発明の特
許請求範囲の規定から外れる比較例と比較して説明す
る。まず、表1に示す組成の160Ф(直径)×150
h(高さ)のアルミニウム合金ビレットに580℃×2
hrの均質化処理を行った。そのビレットをビレット温
度500℃、押出速度5m/minで押し出した。この
ときのプレスクエンチにおいて放冷、ファン空冷、ミス
ト水冷等を用い冷却速度を変化させた。押出材の断面形
状は40×40×2tの角パイプとした。この押出形状
を図1に示す。
【0015】
【表1】
【0016】この角パイプからJIS5号引張試験片を
採取し、押出ままの状態(T1調質)と190℃×3h
rの人工時効を施した状態(T5調質)で引張試験を行
い、機械的性質を調査した。その結果を表2に示す。ま
た、曲げ加工性の評価として、押出ままの状態(T1調
質)の角パイプを回転引き曲げ加工機(ドローベンダ
ー)にて内R60の曲げ加工を行った。加工中に割れが
発生せず曲げ加工可能であったものを○、加工中に割れ
を起こし曲げ加工が不可能であったものを×と評価し、
その結果を表3に示す。加えて、曲げ加工可能であった
ものについて、曲げ加工後のワークの表面性状を目視に
て3段階で評価した。曲げ加工部の表面が他の部分に比
べ遜色ないものを◎、ややくすんでいる程度のものを
○、曲げ加工部が肌荒れを起こしているものを×と評価
し、その結果を表3にあわせて示す。
【0017】
【表2】
【0018】
【表3】
【0019】本発明例No.1〜5は、従来品No.1
8に比べT1状態での伸びが大きく向上し、T5状態で
の強度も大幅に向上している。曲げ加工も従来品に比べ
小Rでの曲げ加工が可能であり、曲げ加工後のワークの
表面性状も良好であった。
【0020】比較例No.6、7の結果より、Tiの含
有量が0.005重量%未満であると強度が低下すると
ともに曲げ加工後の表面性状が劣化してしまい、逆に
0.2重量%を超えると粗大な金属間化合物のために強
度、伸びともに低下することが分かる。
【0021】比較例No.8、9の結果より、Mn、C
r、Zrの総含有量が0.05重量%未満であると強度
が低下し、曲げ加工後の表面性状が劣化してしまい、逆
に0.6重量%を超えると粗大な金属間化合物とプレス
焼入れ性の低下のために強度、伸びともに低下すること
が分かる。
【0022】比較品No.10、11の結果より、Mg
の含有量が0.3重量%未満であると強度が低下してし
まい、逆に0.55重量%を超えると伸びが低下し、曲
げ加工性が低下することが分かる。比較例No.12、
13の結果より、Cuの含有量が0.1重量%未満であ
ると強度、伸びともに低下してしまい、逆に0.5重量
%を超えると強度、伸びともに低下し曲げ加工性が低下
することが分かる。
【0023】比較例No.14、15の結果より、Si
の含有量が0.3重量%未満であると強度、伸びともに
低下してしまい、逆に0.8重量%を超えると伸びが低
下することが分かり、いずれも曲げ加工性が低下してい
る。比較品No.16、17の結果より、平均冷却速度
が150℃/min未満であると強度、伸びともに低下
して曲げ加工性が低下し、最大冷却速度が5000℃/
minを超えると押出材断面形状の変形により曲げ加工
性が低下することが分かる。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、曲げ加工性に優れるア
ルミニウム合金押出材を得ることができる。また、この
アルミニウム合金押出材を自動車用フレーム等に用いる
ことにより、小Rの曲げでも可能となり、デザイン面で
の制約を受けることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例の押出角パイプの断面形状を示す図で
ある。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Mg;0.3〜0.55重量%、Si;
    0.3〜0.8重量%、Cu;0.1〜0.5重量%、
    Ti;0.005〜0.2重量%を含有し、さらにM
    n、Cr、Zrのうち少なくとも1種類以上の元素を
    0.05〜0.6重量%含有し、残部不可避不純物とA
    lからなることを特徴とする曲げ加工性に優れるアルミ
    ニウム合金押出材。
  2. 【請求項2】 Zr;0.05〜0.25重量%を含有
    することを特徴とする請求項1に記載された曲げ加工性
    に優れるアルミニウム合金押出材。
  3. 【請求項3】 押出時のプレスクエンチにおいて500
    〜200℃の平均冷却速度を150℃/min以上、最
    大冷却速度を5000℃/min以下の条件で製造した
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載された曲げ加工
    性に優れるアルミニウム合金押出材。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2に記載された成分組成を
    持つアルミニウム合金の押出時のプレスクエンチにおい
    て、500〜200℃の平均冷却速度を150℃/mi
    n以上、最大冷却速度を5000℃/min以下の条件
    で製造することを特徴とする曲げ加工性に優れるアルミ
    ニウム合金押出材の製造方法。
JP22059696A 1996-08-02 1996-08-02 曲げ加工性に優れるアルミニウム合金押出材及びその製造方法 Pending JPH1046279A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007254833A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Kobe Steel Ltd 拡管用アルミニウム合金押出材
JP4540209B2 (ja) * 2000-10-16 2010-09-08 株式会社神戸製鋼所 セルフピアスリベット接合される自動車フレーム用アルミニウム合金押出材
JP2011195912A (ja) * 2010-03-19 2011-10-06 Furukawa-Sky Aluminum Corp 高温拡管成形性に優れた6000系アルミニウム合金中空押出材
JP2013517383A (ja) * 2010-01-20 2013-05-16 コンステリウム フランス 真空チャンバ用の6xxx合金製品の製造方法

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Effective date: 20040309

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02