JPS63290202A - アルミ合金粉末の鍛造による渦巻状部品製造方法 - Google Patents
アルミ合金粉末の鍛造による渦巻状部品製造方法Info
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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。
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、スクロール型コンプレッサ用勤羽又は定態
等の渦巻状部品をアルミ合金粉末を用いて製造するアル
ミ合金粉末の鍛造による渦巻状部品製造方法に関する。
等の渦巻状部品をアルミ合金粉末を用いて製造するアル
ミ合金粉末の鍛造による渦巻状部品製造方法に関する。
従来、スクロール型コンプレッサ用動羽又は定態等の渦
巻状部品を製造する場合、最終の仕上げは切削加工によ
り行われるが、その前の素形材を得る方法としては、鋳
鉄又はアルミ合金を鋳造する方法、アルミ合金のダイカ
スト鋳造法、鉄系焼結部品の粉末冶金法、あるいは鋼材
の冷間鍛造法等が用いられる。
巻状部品を製造する場合、最終の仕上げは切削加工によ
り行われるが、その前の素形材を得る方法としては、鋳
鉄又はアルミ合金を鋳造する方法、アルミ合金のダイカ
スト鋳造法、鉄系焼結部品の粉末冶金法、あるいは鋼材
の冷間鍛造法等が用いられる。
一方、自動車のコネクティングロッド等の部品を製造す
る際に、粉末鍛造技術が採用されているが、これは鉄系
の部品の製造に用いられる方法であり、アルミ系部品に
対しては未だ実用化されていない。
る際に、粉末鍛造技術が採用されているが、これは鉄系
の部品の製造に用いられる方法であり、アルミ系部品に
対しては未だ実用化されていない。
（発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、か−る従来の製造方法のうち、Ｓ＃′鉄
を用いた鋳造法ではその使用材料が重くなるという欠点
があり、その他にも鋳物自体の精度が悪いため切削時の
加工代が大きくなり、従って加工に長時間を要し、結局
コスト高となる。また、加工部品の肉厚が薄肉の鋳造と
なるため、鋳物巣等の欠陥が生じ易い。
を用いた鋳造法ではその使用材料が重くなるという欠点
があり、その他にも鋳物自体の精度が悪いため切削時の
加工代が大きくなり、従って加工に長時間を要し、結局
コスト高となる。また、加工部品の肉厚が薄肉の鋳造と
なるため、鋳物巣等の欠陥が生じ易い。
粉末冶金法では、鉄系焼結部品を製造する場合、やはり
使用材料が重く、ｌＯ数％の気孔率に起因して気密性が
悪いという問題点の他に、薄肉でかつ渦巻状であるため
、寸法精度が期待する程のものとならず、従って、加工
代を小さくすることが難しい。また、被削性について見
ると、気孔が存在するためにその切削は断続切削となり
、従って加工速度を上げることができない。
使用材料が重く、ｌＯ数％の気孔率に起因して気密性が
悪いという問題点の他に、薄肉でかつ渦巻状であるため
、寸法精度が期待する程のものとならず、従って、加工
代を小さくすることが難しい。また、被削性について見
ると、気孔が存在するためにその切削は断続切削となり
、従って加工速度を上げることができない。
鋼材の冷間鍛造法では、加工代が小さく寸法精度の良好
な鍛造品を得ようとすると、鍛造の回数が必然的に増加
し、結局コスト高となる。
な鍛造品を得ようとすると、鍛造の回数が必然的に増加
し、結局コスト高となる。
アルミ合金の鋳造法やダイカスト鋳造法では、加工部品
が薄肉部品となるため、アルミ合金としては良好な湯流
れ性の合金組成物に限定される。
が薄肉部品となるため、アルミ合金としては良好な湯流
れ性の合金組成物に限定される。
その結果、鉄系に比べると高熱膨張率で低ヤング率の合
金となり、また強度や耐摩耗性についても所要レベルの
ものとすることが困難となる。さらに、Ｓｉ成分の含有
率の高い合金を用いた場合、これを鋳造することができ
たとしても、Ｓｉ結晶が粗大となり、高速切削ができな
い。
金となり、また強度や耐摩耗性についても所要レベルの
ものとすることが困難となる。さらに、Ｓｉ成分の含有
率の高い合金を用いた場合、これを鋳造することができ
たとしても、Ｓｉ結晶が粗大となり、高速切削ができな
い。
この発明は、上述した渦巻状部品の製造技術の現状に鑑
みてなされたものであり、その目的は軽量で被切削性に
優れ、切削加工代を小さくかつ寸法精度の良好な、従っ
て加工時間が短く加工コストを大幅に引下げることので
きる渦巻状部品の製造方法を提供するにある。
みてなされたものであり、その目的は軽量で被切削性に
優れ、切削加工代を小さくかつ寸法精度の良好な、従っ
て加工時間が短く加工コストを大幅に引下げることので
きる渦巻状部品の製造方法を提供するにある。
上記問題点を解決するための手段としてこの発明では、
微細・均一化した組織を有するアルミ合金粉末を原料と
し、これを金型もしくは、冷間静水圧で静水圧的に圧縮
して成形し、得られたプリフォーム成形体を熱間鍛造す
る方法を採用したのである。
微細・均一化した組織を有するアルミ合金粉末を原料と
し、これを金型もしくは、冷間静水圧で静水圧的に圧縮
して成形し、得られたプリフォーム成形体を熱間鍛造す
る方法を採用したのである。
〔作用］
この発明による方法では、アルミ合金粉末を原料として
用いたから、使用材料が重い、被削性が悪い、あるいは
良好な湯流れ性の合金組成に限られる等の合金組成の制
約からまず解放される。
用いたから、使用材料が重い、被削性が悪い、あるいは
良好な湯流れ性の合金組成に限られる等の合金組成の制
約からまず解放される。
しかし、被削性良好な材料を得るためには、単にアルミ
合金粉末を用いるだけでは不十分であり、その組織を微
細・均一化しなければならない。そこで、この微細・均
一化のためには、例えば１００’Ｃ／秒以上の冷却速度
で急冷凝固するか、あるいは粉末粒度が３５０−以下の
粉末を用いる必要がある。Ｓｉ、Ｆｅ等の合金元素量が
多い場合は１０００’Ｃ／秒、あるいは１５０−以下と
するのが望ましい。
合金粉末を用いるだけでは不十分であり、その組織を微
細・均一化しなければならない。そこで、この微細・均
一化のためには、例えば１００’Ｃ／秒以上の冷却速度
で急冷凝固するか、あるいは粉末粒度が３５０−以下の
粉末を用いる必要がある。Ｓｉ、Ｆｅ等の合金元素量が
多い場合は１０００’Ｃ／秒、あるいは１５０−以下と
するのが望ましい。
粉末であるから、要求特性に応じて他の粉末と混合して
もよい。
もよい。
アルミ合金粉末の成形は、金型もしくは冷間静水圧で静
水圧的に圧縮して行なう、これは、金型で成形する場合
は、金型と焼付き易いため通常の粉末冶金的な型押しは
不向きであり、後の鍛造工程で気孔を完全になくし組織
を緻密にするためには粉末の中にワックス等の潤滑剤を
加えて焼付防止を図ることもできないからである。従っ
て、等友釣即ち静水圧的に圧縮して成形しなければなら
ない。
水圧的に圧縮して行なう、これは、金型で成形する場合
は、金型と焼付き易いため通常の粉末冶金的な型押しは
不向きであり、後の鍛造工程で気孔を完全になくし組織
を緻密にするためには粉末の中にワックス等の潤滑剤を
加えて焼付防止を図ることもできないからである。従っ
て、等友釣即ち静水圧的に圧縮して成形しなければなら
ない。
冷間静水圧で成形する場合、超硬合金のロール成形のよ
うな大型部品に対してはウェットタイプのプレスを用い
る。粉末の入ったゴムモールドを水に漬け、その水に圧
力を加える方法である。この発明が対象とする渦巻状部
品程度のサイズの場合は、生産性、取扱い易さ等の点か
らドライバッグタイプの冷間静水圧プレスの使用が望ま
しい。
うな大型部品に対してはウェットタイプのプレスを用い
る。粉末の入ったゴムモールドを水に漬け、その水に圧
力を加える方法である。この発明が対象とする渦巻状部
品程度のサイズの場合は、生産性、取扱い易さ等の点か
らドライバッグタイプの冷間静水圧プレスの使用が望ま
しい。
ドライバッグタイプのプレスとは、粉末の入ったゴムモ
ールドは直接水には触れずに、二重になったもう１つの
ゴム膜等から圧力を受ける型式のものをいう。
ールドは直接水には触れずに、二重になったもう１つの
ゴム膜等から圧力を受ける型式のものをいう。
なお、微粉末を用いるセラミックスや超硬合金の場合は
成形圧力は低い方が望ましい場合が多いが、この発明に
よる方法では急冷凝固アルミ合金の粉末を用いる場合、
粒子径が大きいこともあり、従って成形圧力としてＩｔ
／ｃｊ以上、望ましくは２Ｌ／ｃａ以上が必要である。
成形圧力は低い方が望ましい場合が多いが、この発明に
よる方法では急冷凝固アルミ合金の粉末を用いる場合、
粒子径が大きいこともあり、従って成形圧力としてＩｔ
／ｃｊ以上、望ましくは２Ｌ／ｃａ以上が必要である。
こうして得られたプリフォーム成形体は、最終仕上げ前
の素形状とするために熱間鍛造される。
の素形状とするために熱間鍛造される。
この鍛造で引張強さやヤング率等の材料特性が所要値に
達しないとき、あるいは寸法精度をあげるためには、熱
間鍛造を複数回繰り返すしてもよい。
達しないとき、あるいは寸法精度をあげるためには、熱
間鍛造を複数回繰り返すしてもよい。
後工程の切削加工コストを大幅に低下させることができ
る場合には特に望ましい。
る場合には特に望ましい。
複数回の熱間鍛造のうち最終の熱間鍛造は、形を出す工
程であるから特に重要であるが、原料をアルミ合金粉末
とした場合は、応力と速度との関係及び生産性を上げる
必要から、フリクションプレス（スクリュープレス）で
行なわなければならない。
程であるから特に重要であるが、原料をアルミ合金粉末
とした場合は、応力と速度との関係及び生産性を上げる
必要から、フリクションプレス（スクリュープレス）で
行なわなければならない。
また、合金元素量が多いので冷間では鍛造できず、少な
くとも、３００°Ｃ以上でないと塑性流動が生じないた
めクランクが入り、５５０℃を超えると一部に液相が生
じるため正常な鍛造材が得られないという制約があり、
そこで望ましくは３５０〜５００°Ｃの範囲で熱間鍛造
するのがよい。
くとも、３００°Ｃ以上でないと塑性流動が生じないた
めクランクが入り、５５０℃を超えると一部に液相が生
じるため正常な鍛造材が得られないという制約があり、
そこで望ましくは３５０〜５００°Ｃの範囲で熱間鍛造
するのがよい。
以下この発明の実施例を具体的な試験例及び添付図を参
照して説明する。
照して説明する。
１隻■土
まず、種々の実験の結果この発明による渦巻状部品製造
方法に最も適合するアルミ粉末合金原料として得られた
Ａ１２０Ｓ １−５Ｆｅの粉末を用いて渦巻状部品を熱
間鍛造により製作し、主としてプリフォーム加熱条件、
ダイス温度等の与える影響を調べた。
方法に最も適合するアルミ粉末合金原料として得られた
Ａ１２０Ｓ １−５Ｆｅの粉末を用いて渦巻状部品を熱
間鍛造により製作し、主としてプリフォーム加熱条件、
ダイス温度等の与える影響を調べた。
上記渦巻状部品は、エアアトマイズされた３５０μ以下
（−４２＋ｍｅｓｈ）のＡ１２０Ｓｉ−５Ｆｅ粉末を９
８＃Ｘ４０ｔ１の柱状体となるように圧力１．５ ｔ
／ｃ＋（でウェットタイプの冷間静水圧で成形しく粉末
成形体１の相対密度は７０％）、得られた圧粉体を下記
の種々の温度条件で、フリクシ四ンプレスにて直径１０
０φ、台厚さｌＱｍｍ、肉厚８鶴、高さ２（ｂｅの態形
状を有する渦巻状部品２として鍛造した（第１図参照）
・ １ □ 上記実験から、プリフォーム温度が（ホ）の場合のよう
に２５０℃と低遇ぎても、又（へ）の如く５７０℃と高
過ぎてもクランクが入るという結果が得られた。又、ダ
イス温度が１００℃では不足である。
（−４２＋ｍｅｓｈ）のＡ１２０Ｓｉ−５Ｆｅ粉末を９
８＃Ｘ４０ｔ１の柱状体となるように圧力１．５ ｔ
／ｃ＋（でウェットタイプの冷間静水圧で成形しく粉末
成形体１の相対密度は７０％）、得られた圧粉体を下記
の種々の温度条件で、フリクシ四ンプレスにて直径１０
０φ、台厚さｌＱｍｍ、肉厚８鶴、高さ２（ｂｅの態形
状を有する渦巻状部品２として鍛造した（第１図参照）
・ １ □ 上記実験から、プリフォーム温度が（ホ）の場合のよう
に２５０℃と低遇ぎても、又（へ）の如く５７０℃と高
過ぎてもクランクが入るという結果が得られた。又、ダ
イス温度が１００℃では不足である。
プリフォーム加熱雰囲気は、表に示す通り大気中、又は
Ａｒ（アルゴン）、Ｎ、（窒素）等の不活性ガスの雰囲
気中であるかによる雰囲気の差は認められなかった。
Ａｒ（アルゴン）、Ｎ、（窒素）等の不活性ガスの雰囲
気中であるかによる雰囲気の差は認められなかった。
ピストン形状に鍛造できるＡＣ８Ｂ鋳造Ａｌ−３Ｌ合金
を同様に鋳造し、比較材として（ト）に示しであるが、
（イ）の場合と同一の温度条件で鍛造したに拘らず割れ
て正常な渦巻形状品は得られなかった。
を同様に鋳造し、比較材として（ト）に示しであるが、
（イ）の場合と同一の温度条件で鍛造したに拘らず割れ
て正常な渦巻形状品は得られなかった。
１施■↓
次に、アルミ粉末合金原料として最も適合する粉末組成
を得るため下記４種類の粉末組成を選んで試験を行なっ
た。
を得るため下記４種類の粉末組成を選んで試験を行なっ
た。
（Ａ）Ａ １２０ｓ Ｉ−５Ｆ ｅ
（Ｂ）Ａ ｊ！−３５３ｉ−２Ｎ ＋
（Ｃ） Ａ １−４０３ ｉ
（Ｄ）混合粉（Ａｆ−２０３＋−５Ｆ ｅ粉末＋４％黒
鉛粉末） この試験では、上記各組成の粉末（粒径３５０μ以下の
エアアトマイズ粉）を９８φＸ３５ｎの柱状体（粉末成
形体１の相対密度８０％）に３ｔ／ａｉの圧力でドライ
バッグタイプの冷間静水圧プレスにより成形し、得られ
た成形体を下記の条件でそれぞれ鍛造した（！２造形状
は実施例■の場合と同じ）。
鉛粉末） この試験では、上記各組成の粉末（粒径３５０μ以下の
エアアトマイズ粉）を９８φＸ３５ｎの柱状体（粉末成
形体１の相対密度８０％）に３ｔ／ａｉの圧力でドライ
バッグタイプの冷間静水圧プレスにより成形し、得られ
た成形体を下記の条件でそれぞれ鍛造した（！２造形状
は実施例■の場合と同じ）。
表２から分るように、粉末を成形して得られた成形体を
直接渦巻状に本鍛造する（チ）の例では、（Ａ）の場合
のみ正常鍛造品が得られたが、 （Ｂ） （Ｃ）（Ｄ）
では塑性流動性が悪く、クランクが入り正常な渦巻状部
品を得ることはできなかった。（千′）、（千″）では
加熱温度のみをそれぞれ５００″Ｃ，５５０°Ｃと変え
て同様に本鍛造したが、結果は同じく（Ａ）のみ正常で
あった。
直接渦巻状に本鍛造する（チ）の例では、（Ａ）の場合
のみ正常鍛造品が得られたが、 （Ｂ） （Ｃ）（Ｄ）
では塑性流動性が悪く、クランクが入り正常な渦巻状部
品を得ることはできなかった。（千′）、（千″）では
加熱温度のみをそれぞれ５００″Ｃ，５５０°Ｃと変え
て同様に本鍛造したが、結果は同じく（Ａ）のみ正常で
あった。
（す）の例では、今までの成形後直接に本鍛造する場合
と異なり、粉末を成形した後予め予備鍛造（２′は予６
１鍛造後の鍛造品）をして本鍛造をする２段鍛造方法で
渦巻状部品を形成しく第２図参照）、この場合の温度条
件を確認した結果を示している。（＾）、（Ｂ）、（Ｃ
）、（Ｄ）のいずれの粉末組成のものに対しても、この
製造方法では全て割れのない渦巻状部品が得られた。
と異なり、粉末を成形した後予め予備鍛造（２′は予６
１鍛造後の鍛造品）をして本鍛造をする２段鍛造方法で
渦巻状部品を形成しく第２図参照）、この場合の温度条
件を確認した結果を示している。（＾）、（Ｂ）、（Ｃ
）、（Ｄ）のいずれの粉末組成のものに対しても、この
製造方法では全て割れのない渦巻状部品が得られた。
以上詳述したように、この発明による渦巻状部品の製造
方法では、アルミ合金粉末を原料としてこれを微細・均
一化したものを使用して静水圧的に圧縮成形するように
したから、得られる成形品は軽（て被削性がよ（、さら
にこれを熱間鍛造するため、加工代が小さく、このため
加工時間が短くなり、加工コストを大幅に切り下げるこ
とができるという効果がある。
方法では、アルミ合金粉末を原料としてこれを微細・均
一化したものを使用して静水圧的に圧縮成形するように
したから、得られる成形品は軽（て被削性がよ（、さら
にこれを熱間鍛造するため、加工代が小さく、このため
加工時間が短くなり、加工コストを大幅に切り下げるこ
とができるという効果がある。
第１図はアルミ合金粉末の成形体を本鍛造した１段鍛造
の工程を示す図、第２図は成形体を得た後予備鍛造をし
て後本鍛造をする２段鍛造の工程を示す図である。 １・・・・・・粉末成形体、２・・・・・・渦巻状部品
、２′・・・・・・予備鍛造後の鍛造品。
の工程を示す図、第２図は成形体を得た後予備鍛造をし
て後本鍛造をする２段鍛造の工程を示す図である。 １・・・・・・粉末成形体、２・・・・・・渦巻状部品
、２′・・・・・・予備鍛造後の鍛造品。
Claims (5)
- （１）微細・均一化した組織を有するアルミ合金粉末を
原料とし、これを金型成形又は冷間静水圧成形し、得ら
れたプリフォーム成形体を熱間鍛造することを特徴とす
るアルミ合金粉末の鍛造による渦巻状部品製造方法。 - （２）アルミ合金粉末を１００℃／秒以上の冷却速度で
急冷凝固するか、あるいは粉末粒度が３５０μｍ以下の
粉末を用いて微細・均一化した組織を有することを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載のアルミ合金粉末の
鍛造による渦巻状部品製造方法。 - （３）前記冷間静水圧成形をする場合、ドライバッグ型
の冷間静水圧プレスを使用して１ｔ／ｃｍ＾２以上の圧
力で成形することを特徴とする特許請求の範囲第１項又
は第２項に記載のアルミ合金粉末の鍛造による渦巻状部
品製造方法。 - （４）前記プリフォーム成形体を予め単純な形状に予備
熱間鍛造し、得られたプリフォーム成形・鍛造体をさら
に複数回熱間鍛造することを特徴とする特許請求の範囲
第１項乃至第３項のいずれかに記載のアルミ合金粉末の
鍛造による渦巻状部品製造方法。 - （５）プリフォーム加熱温度が３００〜５５０℃、ダイ
ス温度が１５０〜５００℃の範囲でフリクションプレス
を用いて熱間鍛造することを特徴とする特許請求の範囲
第１項乃至第４項のいずれかに記載のアルミ合金粉末の
鍛造による渦巻状部品製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12640287A JPS63290202A (ja) | 1987-05-23 | 1987-05-23 | アルミ合金粉末の鍛造による渦巻状部品製造方法 |
| DE3817350A DE3817350A1 (de) | 1987-05-23 | 1988-05-20 | Verfahren zur herstellung von spiralfoermigen teilen sowie verfahren zur herstellung einer aluminiumpulverschmiedelegierung |
| US07/197,173 US4838936A (en) | 1987-05-23 | 1988-05-23 | Forged aluminum alloy spiral parts and method of fabrication thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12640287A JPS63290202A (ja) | 1987-05-23 | 1987-05-23 | アルミ合金粉末の鍛造による渦巻状部品製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63290202A true JPS63290202A (ja) | 1988-11-28 |
Family
ID=14934269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12640287A Pending JPS63290202A (ja) | 1987-05-23 | 1987-05-23 | アルミ合金粉末の鍛造による渦巻状部品製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63290202A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103624486A (zh) * | 2002-01-24 | 2014-03-12 | 艾默生环境优化技术有限公司 | 形成涡旋件的方法以及涡旋件 |
| JP2015168838A (ja) * | 2014-03-05 | 2015-09-28 | 住友電工焼結合金株式会社 | アルミニウム合金スリーブ、及びアルミニウム合金スリーブの製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5665903A (en) * | 1979-11-02 | 1981-06-04 | Hitachi Ltd | Production of scroll |
| JPS59157202A (ja) * | 1983-02-23 | 1984-09-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ａｌ合金機械部品の製造法 |
| JPS61257450A (ja) * | 1985-05-08 | 1986-11-14 | Nissan Motor Co Ltd | 耐熱アルミニウム合金 |
-
1987
- 1987-05-23 JP JP12640287A patent/JPS63290202A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5665903A (en) * | 1979-11-02 | 1981-06-04 | Hitachi Ltd | Production of scroll |
| JPS59157202A (ja) * | 1983-02-23 | 1984-09-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ａｌ合金機械部品の製造法 |
| JPS61257450A (ja) * | 1985-05-08 | 1986-11-14 | Nissan Motor Co Ltd | 耐熱アルミニウム合金 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103624486A (zh) * | 2002-01-24 | 2014-03-12 | 艾默生环境优化技术有限公司 | 形成涡旋件的方法以及涡旋件 |
| CN103624486B (zh) * | 2002-01-24 | 2017-04-12 | 艾默生环境优化技术有限公司 | 形成涡旋件的方法以及涡旋件 |
| JP2015168838A (ja) * | 2014-03-05 | 2015-09-28 | 住友電工焼結合金株式会社 | アルミニウム合金スリーブ、及びアルミニウム合金スリーブの製造方法 |
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