JPS62144815A - アルミニウム合金押出材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、アルミニウム合金の押出材の製造方法に関
する。

従来の技術と問題点 従来、アルミニウム又はアルミニウム合金の押出材は、
鋳造したビレットを均一化加熱処理したのち、押出機の
コンテナに装填して押出温度に加熱し、然るのち押出加
工することによって製造されている。

ところで、例えば耐摩耗性に優れたアルミニウム合金と
して、Ｓｔを添加したＡΩ−Ｓｔ系合金が良く知られて
いるが、斯るＡｆｌ−Ｓｉ系合金をもって内燃機関用ピ
ストンとかシリンダー等の材料に用いる場合、耐摩耗性
と同時に耐熱性にも優れ、かつ低熱膨張係数、高弾性の
ものであることなどが強く要求される。かかる要求に対
しアルミニウム合金の耐熱性を改善するための元素とし
て、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ　。

Ｔｉなどの高融点金属の添加が有効であることは良く知
られており、また熱膨張係数を低下させる元素としても
同じく高融点金属が有効に用いられる。

ところが、上記のような高融点金属元素を比較的多く添
加した所謂高濃度アルミニウム合金の場合、上記工程に
よる従来の通常の押出材の製造方法では、ビレットの製
造段階で、凝固時に鋳造割れを生じ、ビレットの製造自
体が困難になるとか、更にはビレットの高温での変形抵
抗が著しく高いものとなるために、押出し加工が困難に
なるとかの支障を生じる。このため、押出材として製造
する場合には合金組成に制約を受け、高融点元素等を多
く含む所謂高濃度アルミニウム合金のもつ優れた諸特性
は予見されつつも、それを押出材として得ることが困難
な場合が多いという根本的な問題があった。

この発明は上記のような問題点に対し、高濃度アルミニ
ウム合金をもって押出材としての製造可能とするその製
造方法を提供することを目的とする。

問題点を解決する為の手段 この発明は、先ず第１に、溶融したアルミニウムまたは
その合金を、所定圧力での加圧下に凝固を進行せしめる
加圧凝固法を採用するものとし、これによってビレット
相当の押出用鋳塊（液相を残した半溶融鋳塊を含む）の
組織を微細なものとして、次工程の押出しを容易に行い
うるちのとすること、及び第２に、溶融したアルミニウ
ムまたはその合金を直接押出機のコンテナ内に注湯し、
該コンテナ内で加圧凝固を進行せしめるものとし、続い
てそのまま押出し加工を行うことにより、併せて製造工
程の短縮化ないし簡素化、及び消費熱エネルギーの節約
をはかるものとしたことに特徴を有するものである。

即ち、この発明は、溶融したアルミニウム又はアルミニ
ウム合金を、押出機のコンテナーに注湯し、該コンテナ
ー内で加圧凝固せしめたのち、続いて押出し加工゛を行
うことを特徴とするアルミニウム押出材の製造方法を要
旨とする。

この発明の実施においては、先ず押出し加工すべきアル
ミニウム合金、特に高融点元素を比較的多量に含んだ高
濃度アルミニウム合金を常法に従って溶解する。そして
その溶湯を、直接押出機のコンテナーに注湯する。この
さい、コンテナーの一端に具備する押出金物、即ちダイ
ス部分の押出孔は、別途着脱自在な塞ぎ部材により閉塞
状態としておくことはいうまでもない。

また、コンテナは予め３００〜３５０℃程度に予熱した
状態で上記注湯を行うものとすることが望ましい。即ち
、３００℃未満のコンテナに直接高温の溶湯を注入する
と、注湯後コンテナに接触する部分において溶融アルミ
ニウム合金の凝固がすぐに開始される結果、加圧凝固に
よる効果が充分に達成され難い。一方３５０℃をこえる
高温に加熱しておくと、冷却速度が遅くなり、加圧凝固
工程が時間的に長くかかる不利に加えて、晶出物が成長
して凝固後の組織の微細化が不十分なものとなり易い傾
向が見られる。

上記注湯の完了後、続いて押出機のラムを所定距離前進
させることにより、コンテナー内で溶湯に所定の圧力を
加え、この加圧下に冷却凝固を進行せしめ、押出加工に
適するまで凝固したビレット状態の凝固物を作製する。

この加圧凝固により、コンテナへの熱伝達を大きくし、
それに基づく急冷効果と加圧効果によって初晶、共晶の
成長が抑制されるため、組織の微細な凝固物を得ること
ができる。かつ、凝固過程の全域にわたって圧搾作用が
働くため、収縮巣、気孔などの欠陥の発生を効果的に防
止できる。従って、凝固物は、微細組織を有してしかも
空陣欠陥のない押出し適性に優れたものとして得ること
ができる。

上記の加圧凝固工程に負荷する加圧力は、５０Ｋｙｆ／
ａｉ以上であれば加圧凝固の効果を得ることができるが
、好ましくは５００〜１００１００Ｏ／ａ！程度の範囲
とするのが良い。このように、所定の加圧状態下におい
てアルミニウム合金を凝固させることにより、鋳造割れ
を生じさせることなく、かつ晶出物の小さな凝固物を作
製しうる。従って、従来の鋳造法によってビレットを作
製する場合、組織の均一化と微細化をはかるために必要
とした爾後の加熱均質化処理を省略することが可能とな
り、そのための熱エネルギー及び処理時間の節約を達成
しうる。上記加圧力の大小は、凝固物の品質にさして大
きな影響を与えるものではない。しかしながら５０ｋｇ
ｆ／ｃｆｆ１未満では、加圧１；、之同法による鋳造割
れ防止及び結晶粒の微細化効果に不十分であり、反面た
とえば１５００　ｋｇｆ／ｃｄをこえるような高圧を付
加しても、それに要するエネルギーの増大に見合う効果
の比例的向上を見ることができず不経済である。

上記の加圧凝固により溶湯が所定の凝固状態に達したの
ち、続いてそのまま押出加工を開始し、所期の押出材を
得るものとする。ここに、押出しの開始は、凝固物が一
旦冷却された完全な固相状態に達したのちに行うものと
しても良いが、好ましくは前記加圧凝固の進行により、
凝固物の温度が押出加工に適する温度、例えば゛液相温
度の約１／２程度にまで低下し半溶融状態となった時点
で加圧凝固工程を終了し、すぐさま押出しを開始するも
のとなすことが推奨される。このような手順を採用する
ことにより、押出加工に際しての凝固物の再加熱工程を
省くことが可能となり、その加熱に要するエネルギー及
び時間を節約し、合金押出材の製造能率の向上及び製造
コストの低減の利益を享受しつる。

発明の効果 この発明によれば、アルミニウムまたはアルミニウム合
金の溶湯を加圧下に凝固せしめたのち、押出すものであ
るから、押出しに供するビレット状態の凝固物の組織を
微細なものとなし得、従来の均質化加熱処理工程を省い
てなお押出し性の良好なものとなしうると共に、凝固過
程で収縮巣とか気孔などの欠陥が発生するのを防止でき
、ひいては材質欠陥のない押出材を得ることができる。

また、加圧凝固法の採用により、高融点元素を比較的多
量に含む所謂高濃度合金であっても、支障なく凝固から
押出しまでの一連の工程を遂行でき、ひいては従来法で
は製造が困難であったような高濃度アルミニウム合金に
よる押出材をもその製造を可能にする。

また、もとより凝固物の組織の微細化をはかり得ること
で、所要押出力を減少し得ると共に、押出材そのものも
組織の微細な機械的性質に優れたものとなしうる。また
、前記のように従来の均質化加熱工程を省略することが
できるのみならず、押出し前のビレットの予熱工程も省
略が可能となり、消費熱エネルギーの多大な節約をはか
ることができ経済性を向上しうる。

更にはまた、前記工程の省略に加えて、この発明におい
ては、アルミニウム又はその合金の溶湯を、直接押出機
のコンテナーに注湯し、加圧凝固せしめたのち、そのま
ま押出すものであるから、工程の大幅な簡素化をはかる
ことができると共に、使用する設備も最低限のものとし
て、工程短縮効果と相俟って高能率にしかも低廉に押出
材を製造することができる。

実施例 次にこの発明の実施例を示す。

〔以下余白〕

上記第１表に示す各種化学組成の合金を、いずれも液相
温度十約１００℃に溶解し、その溶湯を予め約２８０℃
に予熱した押出機のコンテナー中に直接注湯した。注湯
後すぐさまステムを前進させて１００１００Ｏ／ｃｆｆ
ｌに加圧し、該加圧下に凝固を進行させた。そして、お
よそ液相温度の１／２程度の温度にまで冷却したとき、
加圧凝固工程を終了し、続いてすぐさま押出しを開始し
、直径１２ｍｍの丸棒に押出した。ここに、該押出しは
いずれの合金による場合も支障なく行いうるちのであっ
た。

そこで、次いでこれらの押出材を４９０℃で溶体化処理
し、更に１８０℃×７時間の時効処理を施したのち、得
られた各試料につき、耐熱性試験として３００°Ｃでの
引張り強さ、熱膨張係数を調べると共に、耐摩耗性試験
を行った。

結果を下記第２表に示す。

なお、耐摩耗性試験は、大越式耐摩耗試験機（乾式）を
使用し、相手材：　Ｆｅ１２、摩擦連室；２ｍ／ｓｅｅ
の条件で行った。

第２表 上記第２表の結果から分かるように、この発明の製造方
法によれば、高融点金属元素を比較的多量に含んで、機
械的強度に優れ、しかも低熱膨張係数、耐摩耗性である
ような、組成面からの所期特性を備えたアルミニウム合
金を押出材として得ることができるものであり、従来、
かかる高濃度合金は多くの場合、合金鋳物としてしか製
作提供し得なかったことに較べ、生産性の向上、断面形
状選択の自由性の増大等の押出材に固有の利点を享受し
うるちのである。

以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶融したアルミニウム又はアルミニウム合金を、直接押
   出機のコンテナーに注湯し、該コンテナー内で加圧凝固
   せしめたのち、続いて押出し加工を行うことを特徴とす
   るアルミニウム合金押出材の製造方法。