JP2011063868A - Methods for manufacturing aluminum molded component and metal structure including the aluminum molded component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アルミニウム合金製の板材を成形して部品を製造する方法、およびその成形品を含む金属構造体を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a part by forming a plate made of an aluminum alloy, and a method of manufacturing a metal structure including the molded product.
自動車の車体をはじめとした板金製品は、強度の向上と軽量化を同時に求められることが多い。特に、自動車の車体についてはその要求が高く、最近では、超ハイテン材と称される、大幅に高強度化された薄鋼板が採用され始めている。 Sheet metal products such as automobile bodies are often required to have improved strength and light weight at the same time. In particular, there is a high demand for the body of an automobile, and recently, a steel sheet with a significantly increased strength called an ultra-high tensile material has begun to be adopted.
一方、アルミニウム合金製の板材は、鋼板と比べてかなり軽量であるが、強度の点で劣り、その改良が求められてきた。そうした中、高強度なアルミニウム合金の研究が進められ、例えば、超超ジュラルミンと称されるJIS7000系の合金が開発されている。 On the other hand, a plate made of an aluminum alloy is considerably lighter than a steel plate, but is inferior in strength, and its improvement has been demanded. Under such circumstances, research on a high-strength aluminum alloy has been advanced, and for example, a JIS 7000 series alloy called ultra-super duralumin has been developed.
しかしながら、上記7000系合金のような高強度なアルミニウム合金材は、成形性に劣るという欠点があるため、例えば、プレス成形する際の形状の自由度が制限され、あるいは分割成形が必要になる等の問題があった。また、このような理由から、製品の限られた部位にしか高強度アルミニウム合金材を採用することができず、要所において別途補強部材が必要になるというケースもあった。このように、たとえアルミニウム合金材の強度が向上しても、成形性との両立を図らなければ、生産性が低下し、コストアップを招くという問題がある。 However, a high-strength aluminum alloy material such as the above-mentioned 7000 series alloy has a disadvantage that it is inferior in formability, so that, for example, the degree of freedom in shape at the time of press molding is limited, or division molding is required. There was a problem. For these reasons, high strength aluminum alloy materials can be used only in limited parts of the product, and there are cases where additional reinforcing members are required at important points. Thus, even if the strength of the aluminum alloy material is improved, unless compatibility with formability is achieved, there is a problem that productivity is lowered and cost is increased.
上記のような高強度アルミニウム合金に関し、例えば下記特許文献1には、7000系に代表されるAl−Zn−Mg−Cu系合金材の製造方法が開示されている。具体的に、この特許文献1では、上記組成を有するアルミニウム合金の連続鋳造材を均質化処理した後、熱間加工または冷間加工、あるいは両加工を併用して加工し、加工したものを溶体化処理し、150℃〜350℃の範囲の所定温度に焼入れし、該所定温度に1秒〜30分の時間保持してから水冷し、その後に自然時効または人口時効処理をするという工程を経てアルミニウム合金材を製造している。このような方法によれば、耐応力腐食割れ性に優れた高強度アルミニウム合金材を製造できるとされている。 Regarding the high-strength aluminum alloy as described above, for example, Patent Document 1 below discloses a method for producing an Al—Zn—Mg—Cu alloy material typified by 7000 series. Specifically, in Patent Document 1, after homogenizing a continuous cast material of an aluminum alloy having the above composition, it is processed by hot working or cold working, or a combination of both workings. Through a process of quenching to a predetermined temperature in the range of 150 ° C. to 350 ° C., holding at the predetermined temperature for 1 second to 30 minutes, water cooling, and then performing natural aging or artificial aging treatment Manufactures aluminum alloy materials. According to such a method, it is said that a high-strength aluminum alloy material excellent in stress corrosion cracking resistance can be produced.
しかしながら、上記特許文献1に開示された方法は、冷間加工または熱間加工の後に、溶体化処理や、焼入れおよび温度保持等の工程を経るものであるため、トータルとしてより多くの生産時間を要するという問題がある。また、例えば材料の加工を冷間加工で行った場合には、成形性が悪く、形状の自由度が大きく制限されるという問題もある。 However, since the method disclosed in Patent Document 1 is subjected to steps such as solution treatment, quenching, and temperature holding after cold working or hot working, the total production time is increased. There is a problem that it takes. Further, for example, when the material is processed by cold working, there is a problem that the formability is poor and the degree of freedom of shape is greatly limited.
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、高強度なアルミ成形部品およびこれを含む金属構造体を優れた成形性で効率よく製造することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to efficiently produce a high-strength aluminum molded part and a metal structure including the same with excellent moldability.
上記課題を解決するためのものとして、本発明は、アルミニウム合金製の板材を成形して部品を製造する方法であって、析出硬化型のアルミニウム合金からなる板材を450℃以上の温度に加熱する加熱工程と、上記加熱された板材を金型内でプレスして所定の形状に成形するプレス工程と、上記金型内でプレスされた状態で上記板材を10℃/秒以上の冷却速度で冷却する冷却工程とを含むことを特徴とするものである(請求項1)。 In order to solve the above problems, the present invention is a method of manufacturing a part by forming a plate made of an aluminum alloy, and heating the plate made of a precipitation hardening type aluminum alloy to a temperature of 450 ° C. or higher. A heating step, a pressing step in which the heated plate material is pressed in a mold to form a predetermined shape, and the plate material is cooled at a cooling rate of 10 ° C./second or more while being pressed in the mold. And a cooling step to be performed (claim 1).
本発明では、析出硬化型のアルミニウム合金からなる板材を450℃以上に加熱することで、材料を軟化させるとともに、合金中の析出硬化元素をアルミニウムの母相中に固溶させる。そして、この状態で金型によりプレスし、その後、同金型内で10℃/秒という比較的急激な冷却速度で冷却する。この方法によれば、高強度なアルミ成形部品を優れた成形性で効率よく製造することができる。 In the present invention, a plate material made of a precipitation hardening type aluminum alloy is heated to 450 ° C. or more, so that the material is softened and the precipitation hardening element in the alloy is dissolved in the matrix of aluminum. And it presses with a metal mold | die in this state, Then, it cools with the comparatively rapid cooling rate of 10 degree-C / sec in the metal mold | die. According to this method, a high-strength aluminum molded part can be efficiently produced with excellent formability.
すなわち、加熱後に板材をプレスするため、成形性に優れ、部品形状の自由度が高いという利点がある。また、同じ理由により、冷間プレスのときに起き易いスプリングバック(形状の戻り現象)が起きる心配がなく、しかも、金型内で冷却を行うため、熱歪みを最小限に抑えることができ、寸法精度をより向上させることができる。さらには、固溶化後の急冷により、冷却完了直後においては固溶状態が維持されるものの、時間経過とともに固溶した合金元素が析出して結晶が硬化し、強度が高まる。このため、常温で放置するだけで部品の強度アップを図ることができ、優れた生産効率でより高強度な部品を製造することができる。 That is, since the plate material is pressed after heating, there is an advantage that it is excellent in formability and has a high degree of freedom in part shape. In addition, for the same reason, there is no fear of a springback (return phenomenon of shape) that easily occurs during cold pressing, and since cooling is performed in the mold, thermal distortion can be minimized. The dimensional accuracy can be further improved. Furthermore, although the solid solution state is maintained immediately after the completion of cooling due to the rapid cooling after the solid solution, the alloy element dissolved in a time is precipitated with the passage of time, the crystal is hardened, and the strength is increased. For this reason, it is possible to increase the strength of the component by simply leaving it at room temperature, and it is possible to manufacture a higher-strength component with excellent production efficiency.
上記加熱工程での加熱温度は、より好ましくは、450℃以上550℃以下の温度範囲に設定するとよい(請求項2)。 The heating temperature in the heating step is more preferably set in a temperature range of 450 ° C. or higher and 550 ° C. or lower (claim 2).
また、上記冷却工程では、上記板材が少なくとも150℃以下になるまで10℃/秒以上の冷却を継続するのがよい(請求項3)。なお、より好ましくは、100℃以下になるまで10℃/秒以上の冷却を継続する。 In the cooling step, cooling at 10 ° C./second or more is preferably continued until the plate material is at least 150 ° C. or lower (claim 3). More preferably, cooling at 10 ° C./second or more is continued until the temperature reaches 100 ° C. or lower.
また、上記板材の材質は、析出硬化型のアルミニウム合金であればその種類は特に問わないが、好適例として、JIS規格に規定の2000系、6000系、または7000系のアルミニウム合金を挙げることができる(請求項4)。 The material of the plate material is not particularly limited as long as it is a precipitation hardening type aluminum alloy, but preferable examples include 2000 series, 6000 series, or 7000 series aluminum alloys defined in JIS standards. (Claim 4).
また、本発明は、アルミ成形部品を含む金属構造体を製造する方法であって、上述した方法で製造されたアルミ成形部品を、他部品と組付けした後、塗装、乾燥し、室温で自然時効させることを特徴とするものである(請求項5)。 The present invention also relates to a method of manufacturing a metal structure including an aluminum molded part, wherein the aluminum molded part manufactured by the above-described method is assembled with other parts, and then painted, dried, and naturally left at room temperature. It is characterized in that it is aged (claim 5).
この方法によれば、アルミ成形部品を使用して金属構造体を製造した後、保管や輸送などの過程で強度が自然に高まるため、生産効率を悪化させることなく製品の強度アップを図ることができる。 According to this method, after manufacturing a metal structure using aluminum molded parts, the strength naturally increases in the process of storage and transportation, so that the strength of the product can be increased without deteriorating the production efficiency. it can.
以上説明したように、本発明によれば、高強度なアルミ成形部品およびこれを含む金属構造体を優れた成形性で効率よく製造することができる。 As described above, according to the present invention, a high-strength aluminum molded part and a metal structure including the same can be efficiently manufactured with excellent formability.
(1)アルミ成形部品の製造
図1〜図4は、本発明の一実施形態にかかるアルミ成形部品の製造方法を説明するための図である。当実施形態の製造方法には、以下に示す加熱工程、プレス工程、冷却工程が含まれる。
(1) Manufacture of aluminum molded part FIGS. 1-4 is a figure for demonstrating the manufacturing method of the aluminum molded part concerning one Embodiment of this invention. The manufacturing method of the present embodiment includes the following heating process, pressing process, and cooling process.
(1−1)加熱工程
アルミ成形部品1(図4)を製造するには、まず、図1に示すように、素材としてのアルミニウム合金製の板材1Aを加熱する加熱工程を行う。具体的には、上記板材1Aを、例えば電気炉もしくはガス炉等からなる加熱炉2の内部に投入し、450℃以上の温度(好ましくは450℃以上550℃以下の温度域)に加熱する。上記板材1Aの材質は、析出硬化型のアルミニウム合金であり、その好適例として、JIS規格に規定された2000系(Al−Cu−Mg系)、6000系(Al−Mg−Si系)、または7000系(Al−Zn−Mg−Cu系)の合金を挙げることができる。
(1-1) Heating Step To manufacture the aluminum molded part 1 (FIG. 4), first, as shown in FIG. 1, a heating step of heating the
上記板材1Aは析出硬化型のアルミニウム合金であるため、上記のような温度域(450℃以上)に加熱されることにより、上記板材1Aでは、析出硬化元素がアルミニウムの母相中に固溶する。また、上記温度域への加熱により、上記板材1Aは、常温時よりも軟化し、後述するプレス成形を容易に行える状態となる。すなわち、上記加熱工程は、析出硬化元素を固溶させること(溶体化処理)と、材料の軟化による成形性の向上とを目的として行われる。
Since the
(1−2)プレス工程
次に、図2に示すように、加熱後の上記板材1Aをプレス成形するプレス工程を行う。具体的には、キャビティ型4およびコア型5を有するプレス用金型3に上記板材1Aをセットした状態で、上記コア型5を図外の型締め装置によりキャビティ型4の挿入方向に押し付けることにより、上記板材1Aを、上記キャビティ型4とコア型5との隙間(成形空間)に対応した形状に変形させる(図3参照)。
(1-2) Pressing Step Next, as shown in FIG. 2, a pressing step for press-molding the
上記キャビティ型4およびコア型5には、ウォータジャケット部4a,5aがそれぞれ設けられている。上記板材1Aをプレス成形する際には、上記ウォータジャケット部4a,5aに冷却水が導入され、この冷却水の作用により上記金型3が冷却されてほぼ一定の温度に維持されるようになっている。
The
上記金型3でのプレス成形は、先の加熱工程で板材1Aを軟化させた状態で行われるため、上記板材1Aは比較的容易に変形する。したがって、例えば冷間プレスのときに問題となるスプリングバック(形状の戻り現象)が後で起きることがなく、プレス成形後の寸法精度は十分に確保される。
Since the press molding in the mold 3 is performed in a state where the
(1−3)冷却工程
次に、プレス後の板材1Aを冷却する冷却工程を行う。具体的には、図3に示すように、金型3によりプレスされた板材1Aを金型内で所定時間に亘り保持することにより、板材1Aを冷却する。すなわち、内部に冷却水が導入された上記金型3は、比較的低い温度に維持されるため、このような金型3の内部に上記板材1Aを保持して所定時間放置することにより、比較的急激な冷却速度で上記板材1Aを冷却する。なお、金型3がかなり大型で十分な熱容量を有する場合には、冷却水により強制冷却しなくても温度を安定化できるため、上記のような冷却水による冷却は必ずしも必要ではない。
(1-3) Cooling process Next, the cooling process which cools the board |
上記冷却工程は、上記板材1Aが少なくとも150℃以下、好ましくは100℃以下に低下するまで継続する。この間の板材1Aの冷却速度は、少なくとも10℃/秒以上とする。
The cooling step is continued until the
このように、冷却工程では、金型3によりプレスしたまま冷却を行うため、金型3から取り出して冷却を行った場合と比較して、熱歪みを最小限に抑えることができる。 Thus, in the cooling step, the cooling is performed while being pressed by the mold 3, so that the thermal distortion can be minimized as compared with the case where the cooling is performed after removing from the mold 3.
以上のような冷却工程が終了すると、図4に示すように、金型3を型離れさせ、アルミ成形部品1(つまり上記各工程を経て板材1Aを所望の形状に成形したもの)を取り出す。以上の工程により、アルミ成形部品1が完成する。 When the above cooling process is completed, as shown in FIG. 4, the mold 3 is separated from the mold, and the aluminum molded part 1 (that is, the plate material 1 </ b> A formed into a desired shape through each of the above processes) is taken out. The aluminum molded part 1 is completed through the above steps.
(2)アルミ成形部品を使用した金属構造体の製造
次に、上記(1)の方法で製造されたアルミ成形部品1を使用して、例えば自動車の車体といった金属構造体を製造する方法について簡単に説明する。
(2) Manufacture of metal structure using aluminum molded part Next, a method for manufacturing a metal structure such as a car body of an automobile using the aluminum molded part 1 manufactured by the method (1) will be briefly described. Explained.
上記金属構造体を製造するには、まず、上記アルミ成形部品1を溶接やボルト締結等の手段により他部品と組み付けた後、必要な塗装を施して乾燥させる。なお、ここでいう「他部品」とは、上記金属構造体を構成する種々の部品のうち、上記アルミ成形部品1を除いたものという意味であり、その材質はアルミニウム合金に限られない。例えば、鋼板等からなるアルミニウム合金以外の金属部品であってもよいし、樹脂製の部品であってもよい。 In order to manufacture the metal structure, first, the aluminum molded part 1 is assembled with other parts by means such as welding or bolt fastening, and then necessary paint is applied and dried. Here, “other parts” means that the aluminum molded part 1 is excluded from various parts constituting the metal structure, and the material thereof is not limited to an aluminum alloy. For example, it may be a metal part other than an aluminum alloy made of a steel plate or the like, or may be a resin part.
上記のようにして製造されたアルミ成形部品1を含む金属構造体は、その後、工場で一時的に保管されたり、所定の納入場所へと輸送されたりすることになるが、上記アルミ成形部品1においては、上記保管や輸送の最中に時効硬化が起き、その強度が高まることになる。 The metal structure including the aluminum molded part 1 manufactured as described above is then temporarily stored in a factory or transported to a predetermined delivery location. In this case, age hardening occurs during the above storage and transportation, and the strength thereof is increased.
すなわち、上記(1)で説明したように、アルミ成形部品1は、450℃以上の加熱により溶体化された後、金型3でプレスされ、さらに10℃/秒以上の冷却速度で冷却されて製造される。このように、溶体化後に急冷するというプロセスを経ることにより、アルミ成形部品1は、金型3から取り出されてすぐの時点で、析出硬化元素がアルミニウムの母相中に固溶したままの状態となっている。 That is, as explained in (1) above, the aluminum molded part 1 is formed into a solution by heating at 450 ° C. or higher, then pressed by the mold 3 and further cooled at a cooling rate of 10 ° C./second or higher. Manufactured. In this way, the aluminum molded part 1 is in a state in which the precipitation hardening element remains in a solid solution in the aluminum matrix immediately after being taken out of the mold 3 by undergoing a process of rapid cooling after solution treatment. It has become.
しかしながら、析出硬化元素が固溶した状態というのは、常温では安定できない。このため、アルミ成形部品1を常温で放置すると、固溶した合金元素が集まって化合物(金属間化合物)をつくり、徐々に母相から析出してくる。この析出物は、長時間をかけて比較的均一に析出し、金属粒子を分散強化する。すなわち、析出によって金属の結晶が各所で歪みことで、結晶のすべり(転位)が起きにくくなり、結晶がより硬くなる。 However, the state in which the precipitation hardening element is in a solid solution cannot be stabilized at room temperature. For this reason, when the aluminum molded part 1 is allowed to stand at room temperature, the dissolved alloy elements gather to form a compound (intermetallic compound) and gradually precipitate from the matrix. This precipitate is deposited relatively uniformly over a long period of time, thereby strengthening the dispersion of the metal particles. That is, the metal crystal is distorted in various places by the precipitation, so that the crystal slip (dislocation) hardly occurs and the crystal becomes harder.
以上のように、上記アルミ成形部品1においては、常温での時間経過とともにその強度が高まるという現象が起きる。したがって、上記アルミ成形部品1を金属構造体の部品として使用した場合には、製造後の保管や移送の最中、あるいはユーザに納品した後でも、アルミ成形部品1の強度が高まり、ひいては金属構造体全体の強度が高まることになる。また、常温に放置するだけでよいため、何ら特別な処理を行う必要がなく、生産効率を悪化させることなく強度アップを図れるという利点がある。 As described above, the aluminum molded part 1 has a phenomenon that its strength increases with the passage of time at room temperature. Therefore, when the aluminum molded part 1 is used as a part of a metal structure, the strength of the aluminum molded part 1 is increased during storage and transfer after manufacture, or even after delivery to the user. The strength of the whole body will increase. Further, since it is only necessary to leave it at room temperature, there is no need to perform any special treatment, and there is an advantage that the strength can be increased without deteriorating the production efficiency.
(3)実施例
次に、以上のような製造方法による効果を確認するために行った実験の結果について説明する。具体的に、この実験では、上記(1)で説明した方法によって実際にアルミ成形部品1を製造し、その引張り強度を測定、比較した。
(3) Example Next, the result of the experiment performed in order to confirm the effect by the above manufacturing methods is demonstrated. Specifically, in this experiment, an aluminum molded part 1 was actually manufactured by the method described in (1) above, and its tensile strength was measured and compared.
(3−1)実験条件
図5は、材質および冷却速度が異なる複数の条件下でアルミ成形部品1の試料を作製し、その引張り強度を完成前後の段階別において測定した結果を示す表である。本図に示される各ケースのうち、実施例1〜6は、本発明の製造方法(上記(1)に示した手順)に沿ってアルミ成形部品1を製造したケースであり、比較例は、本発明とは異なる方法で製造したケースである。以下に、各実施例および比較例の条件について説明する。
(3-1) Experimental conditions FIG. 5 is a table showing the results of producing samples of the aluminum molded part 1 under a plurality of conditions with different materials and cooling rates, and measuring the tensile strength in stages before and after completion. . Among each case shown by this figure, Examples 1-6 are the cases which manufactured the aluminum molded component 1 along the manufacturing method (procedure shown in said (1)) of this invention, and a comparative example is This is a case manufactured by a method different from the present invention. Below, the conditions of each Example and a comparative example are demonstrated.
・実施例1,2
実施例1,2では、ともにJIS2000系の合金を使用してアルミ成形品1を製造した。ただし、上記両実施例では冷却工程時の冷却速度が相違しており、実施例1では10℃/秒、実施例2では40℃/秒である。元の加熱温度(加熱工程での炉の温度)は同じであり、ともに470℃とした。なお、上記各冷却速度(10℃/秒、40℃/秒)は、少なくとも温度が100℃以下になるまでの冷却速度である。すなわち、100℃以下に冷却されるまでの最低限の冷却速度が、実施例1では10℃/秒、実施例2では40℃/秒ということである(このことは他の実施例および比較例でも同じ)。
Examples 1 and 2
In Examples 1 and 2, an aluminum molded product 1 was manufactured using a
・実施例3,4
実施例3,4では、ともにJIS6000系の合金を使用してアルミ成形品1を製造した。冷却速度は、実施例3が10℃/秒、実施例4が40℃/秒であり、加熱温度はともに470℃である。
Examples 3 and 4
In Examples 3 and 4, an aluminum molded product 1 was manufactured using a JIS6000-based alloy. The cooling rate is 10 ° C./second in Example 3, 40 ° C./second in Example 4, and both heating temperatures are 470 ° C.
・実施例5,6
実施例5,6では、ともにJIS7000系の合金を使用してアルミ成形品1を製造した。冷却速度は、実施例5が10℃/秒、実施例6が40℃/秒であり、加熱温度はともに470℃である。
Examples 5 and 6
In Examples 5 and 6, an aluminum molded product 1 was manufactured using a JIS7000 alloy. The cooling rate is 10 ° C./second for Example 5, 40 ° C./second for Example 6, and the heating temperature is 470 ° C. for both.
・比較例
比較例では、JIS7000系の合金を使用してアルミ成形品1を製造した。冷却速度は2℃/秒、加熱温度は470℃である。
-Comparative example In the comparative example, the aluminum molded product 1 was manufactured using the JIS7000 type alloy. The cooling rate is 2 ° C./second, and the heating temperature is 470 ° C.
なお、上記各実施例および比較例で使用したJIS2000系、6000系、7000系の合金は、アルミニウム以外の成分として、以下の成分を含有したものである(数値は質量%)。 In addition, the JIS2000 series, 6000 series, and 7000 series alloys used in each of the above Examples and Comparative Examples contain the following components as components other than aluminum (numerical values are mass%).
2000系…Cu:2.0〜5.0、Mg:0.2〜2.0、Si:0.01〜1.2、Mn:0.01〜1.2
6000系…Mg:0.4〜1.5、Si:0.2〜1.0、Cu:0.01〜0.4、その他:Mn、Cr
7000系…Zn:4.0〜9.0、Mg:0.5〜4.0、Cu:0.01〜3.0、その他:Mn、Cr
2000 series: Cu: 2.0 to 5.0, Mg: 0.2 to 2.0, Si: 0.01 to 1.2, Mn: 0.01 to 1.2
6000 series: Mg: 0.4 to 1.5, Si: 0.2 to 1.0, Cu: 0.01 to 0.4, others: Mn, Cr
7000 series: Zn: 4.0-9.0, Mg: 0.5-4.0, Cu: 0.01-3.0, others: Mn, Cr
(3−2)実験結果
上記実施例1〜6および比較例によるアルミ成形品1の試料を用いて、加熱前、常温保持1日後、常温保持7日後といった各段階で引張り強度を測定した結果が同じく図5に示されている。なお、加熱前とは、加熱工程で加熱される前の状態、常温保持1日後とは、加熱工程、プレス工程、冷却工程を経て完成した試料を常温で1日放置した状態、常温保持7日後とは、さらに放置時間を延ばして完成後7日経った状態である。
(3-2) Experimental results Using the samples of the aluminum molded product 1 according to Examples 1 to 6 and the comparative example, the tensile strength was measured at each stage before heating, 1 day after holding at room temperature, and 7 days after holding at room temperature. This is also shown in FIG. Note that “before heating” means a state before being heated in the heating process, and after 1 day of holding at room temperature, “after 1 day of holding at normal temperature” means that the sample completed through the heating process, pressing process and cooling process is left for 1 day at room temperature, and after 7 days of holding at room temperature Is a state where 7 days have passed since the completion of the standing time.
図5を見ると明らかなように、実施例1〜6のいずれのケースでも、加熱前の引張り強度よりも、完成後に常温で1日経過したときの方が強度が増しており、7日経過したときにはさらに強度が増していることが分かる。 As is apparent from FIG. 5, in any case of Examples 1 to 6, the strength increased after 1 day at room temperature after completion, compared to the tensile strength before heating, and 7 days passed. It can be seen that the strength is further increased.
例えば、JIS7000系の合金を使用して冷却速度10℃/秒の条件で製造した実施例5では、加熱前の引張り強度が428MPaであるのに対し、常温保持1日後には強度が435MPaまで高まっており、常温保持7日後には、さらに492MPaまで高まっている。また、同じくJIS7000系の合金を使用ながら、冷却速度を40℃/秒まで速くした実施例6では、加熱前の引張り強度428MPaに対し、常温保持1日後には強度が458MPaまで高まっており、常温保持7日後には525MPaまで高まっている。
For example, in Example 5 manufactured using a JIS7000 alloy at a cooling rate of 10 ° C./second, the tensile strength before heating is 428 MPa, whereas the strength increases to 435 MPa after 1 day of holding at room temperature. In addition, after 7 days at room temperature, the temperature further increased to 492 MPa. Further, in Example 6 in which the cooling rate was increased to 40 ° C./second while using a
図6は、上記実施例5,6の引張り強度の時間変化を示すグラフである。このグラフからも明らかなように、冷却速度が10℃/秒である実施例5よりも、冷却速度が40℃/秒である実施例6の方が、時間経過による強度アップ(時効硬化)の程度が大きいことが分かる。このことは、他の材料(2000系、6000系)を使用した実施例1,2、または実施例3,4のケースでも同様に見られている。以上のことから、冷却速度が速い方が、時効硬化による増強効果がより高まることが分かる。 FIG. 6 is a graph showing temporal changes in tensile strength in Examples 5 and 6. As is clear from this graph, Example 6 with a cooling rate of 40 ° C./second has higher strength (age hardening) over time than Example 5 with a cooling rate of 10 ° C./second. It can be seen that the degree is large. This is also seen in the cases of Examples 1 and 2 or Examples 3 and 4 using other materials (2000 series, 6000 series). From the above, it can be seen that the faster cooling rate increases the enhancement effect by age hardening.
一方、冷却速度が2℃/秒と遅い比較例では、常温保持7日後でも強度は452MPaまでしかアップしておらず、材質が同じでかつ冷却速度が10℃/秒と速い上記実施例5,6と比較して、強度の上昇幅がかなり小さいことが分かる。 On the other hand, in the comparative example with a slow cooling rate of 2 ° C./second, the strength was increased only to 452 MPa even after 7 days at room temperature, the same material and the fast cooling rate of 10 ° C./second in Example 5 above. It can be seen that the increase in strength is considerably smaller than that in FIG.
なお、上記実施例1〜6では、加熱工程での加熱温度をいずれも470℃に設定したが、析出硬化型のアルミニウム合金の固溶化温度等を考慮すれば、450℃〜550℃程度の範囲に加熱温度を設定すれば、上記実施例と大差のない効果が得られるものと考えられる。 In Examples 1 to 6, the heating temperature in the heating process was set to 470 ° C., but considering the solution temperature of the precipitation hardening type aluminum alloy, the range of about 450 ° C. to 550 ° C. If the heating temperature is set to, it is considered that the same effect as the above embodiment can be obtained.
1 アルミ成形部品
1A 板材
3 金型
1
Claims (5)
析出硬化型のアルミニウム合金からなる板材を450℃以上の温度に加熱する加熱工程と、
上記加熱された板材を金型内でプレスして所定の形状に成形するプレス工程と、
上記金型内でプレスされた状態で上記板材を10℃/秒以上の冷却速度で冷却する冷却工程とを含むことを特徴とするアルミ成形部品の製造方法。 A method of manufacturing a part by forming a plate made of an aluminum alloy,
A heating step of heating a plate material made of a precipitation hardening type aluminum alloy to a temperature of 450 ° C. or higher;
A pressing step of pressing the heated plate material into a predetermined shape by pressing in a mold;
And a cooling step of cooling the plate material at a cooling rate of 10 ° C./second or more while being pressed in the mold.
上記加熱工程では、450℃以上550℃以下の温度範囲まで上記板材を加熱することを特徴とするアルミ成形部品の製造方法。 In the manufacturing method of the aluminum molded component of Claim 1,
The said heating process WHEREIN: The said board | plate material is heated to the temperature range of 450 degreeC or more and 550 degrees C or less, The manufacturing method of the aluminum molded component characterized by the above-mentioned.
上記冷却工程では、上記板材が少なくとも150℃以下になるまで10℃/秒以上の冷却を継続することを特徴とするアルミ成形部品の製造方法。 In the manufacturing method of the aluminum molded component of Claim 1 or 2,
In the cooling step, the cooling of 10 ° C./second or more is continued until the plate material is at least 150 ° C. or less.
上記板材として、JIS規格に規定の2000系、6000系、または7000系のアルミニウム合金板材を用いることを特徴とするアルミ成形部品の製造方法。 In the manufacturing method of the aluminum molded component of any one of Claims 1-3,
A method for producing an aluminum molded part, characterized in that a 2000 series, 6000 series, or 7000 series aluminum alloy sheet defined in JIS standards is used as the plate.
上記請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法で製造されたアルミ成形部品を、他部品と組付けした後、塗装、乾燥し、室温で自然時効させることを特徴とする金属構造体の製造方法。 A method of manufacturing a metal structure including aluminum molded parts,
5. A metal structure characterized in that an aluminum molded part manufactured by the method according to any one of claims 1 to 4 is assembled with another part, and then painted, dried, and naturally aged at room temperature. Manufacturing method.
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