JPH04136105A - 突出部を有するアルミニウム粉末鍛造品の製造方法 - 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、機械的特性に優れた急冷アルミニウム合金
粉末を用いた鍛造品の製造方法に関するものである。

し従来の技術およびその課題］ 近年、急冷凝固アルミニウム合金粉末を固化することに
より、強度や靭性などの機械的特性に優れたアルミニウ
ム合金を製造する方法が開発されている。このようなア
ルミニウム合金を成形して鍛造品を作る方法として以下
に示す種々のものがある。

まず、粉末押出体を鍛造する方法は、アルミニウム合金
粉末を押出成形し緻密化を行なった後、切断し丸棒や板
材などの素材を製造する工程と、この押出体を鍛造成形
することにより最終製品形状を付与する工程とを有して
いる。しかしながら、この方法は製造コストが高く、ま
た製品の形状が複雑な場合には鍛造工程で鍛造品に割れ
が生じやすい。したがって、成形可能な製品の形状は比
較的単純なものに制約される問題を付与している。

また、粉末二段鍛造法は、アルミニウム合金粉末を予め
単純な形状に冷開成形し、その後、１回目の鍛造により
緻密化を行ない、２回目の鍛造により最終製品への形状
付与を行なわせる方法である。この方法は、上記の方法
に比べてコストの面では低減される。しかしながら、複
雑な形状の鍛造品を成形する場合には、鍛造品の内部に
クラックが生じるという問題を有している。これは１回
目の鍛造により緻密化された素材は、流動性が低下し大
きな変形が難しいためである。

さらに、粉末コイニング鍛造法は、アルミニウム合金粉
末を冷開成形し最終製品形状に近い予備成形体を形成し
た後、１回の鍛造工程により材料の緻密化と形状付与と
を行ない最終の鍛造品を製造する方法である。この方法
は、原理的に優れるが、予備成形体の冷開成形工程に問
題がある。すなわち、冷開成形で複雑な形状の予備成形
体を作る場合には、アルミニウム合金粉末同士が結合し
にくく、また材料内での密度不均一が生じやすいため、
冷開成形用の型から取出す際に割れやクラックなどが発
生し、複雑な形状の予備成形体を成形することが技術的
に困難である。

このように従来の粉末鍛造法は複雑な形状の部品を製造
する場合においては製品の密度分布力く不均一となった
り、形状の不連続部で割れを生じたりするなど信頼性の
高い部品を製造することは困難であった。

したがって、この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、複雑な形状の部品においても密
度分布が均一で割れなどが生じることのないアルミニウ
ム粉末鍛造品の製造方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 請求項１にかかるアルミニウム粉末鍛造品の製造方法は
、まずアルミニウム合金粉末を予め所定の形状に成形し
て予備成形体を製造する。次に、予備成形体を加熱する
。そして、加熱した予備成形体を成形用金型内に充填し
、加圧しつつ焼結させて鍛造品を製造する。予備成形体
の押出成形される押出部分の先端部にはその押出方向と
逆方向に背圧が加えられる。

請求項２にかかる発明においては、予備成形体の押出部
分の先端部に加えられる背圧は、予備成形体を加圧する
圧力に比べて低く設定される。

請求項３にかかる発明においては、予備成形体の鍛造工
程において、まず予備成形体の押出部分の先端部に背圧
を加えた状態で押出部分の先端が所定の位置に達するま
で予備成形体が加圧される。

その後、さらに予備成形体の押出部分の先端部に背圧よ
り大きい圧力を加えて押出部分を特徴とする 請求項４にかかる発明においては、予備成形体の加圧工
程は、前方押出法および後方押出法のいずれか一方の方
法で行なわれる。

請求項５にかかる発明においては、予備成形体は真密度
比６０％以上９０％以下に成形され、鍛造品は真密度比
９５％以上に成形される。

さらに、請求項６ないし請求項９にかかる発明において
は、上記の請求項１ないし請求項５にかかる発明に対し
て、予備成形体を成形することなく、アルミニウム合金
粉末を加熱した後、成形用金型内に充填して加圧鍛造工
程が行なわれる。

［作用コ 通常、粉末鍛造においては凸部を持った予備成形体を成
形するのは困難であるため、平坦な表面を持つ予備成形
体を成形し、これを金型の凸部空間内へ押出成形する場
合が多い。このような工程を第４Ａ図ないし第４Ｃ図に
示す。下型６には凸部形成用の凹部６ａが形成されてい
る。そして、平坦な表面を有する予備成形体１を下型６
の内部に充填し、上型２により加圧成形する。このよう
な粉末鍛造方法では、第４Ｂ図に示す工程において、予
備成形体１の押出部分１ａの先端部分ては予備成形体が
割れを生じる。そして、第４Ｃ図の工程において、割れ
た予備成形体が再度接着し押出部分１ａが成形される。

したがって、このような過程を経て成形された押出部分
１ａの先端部は、強度が低下したり、あるいは−度割れ
た部分が再接着する過程において金型内に付着させた潤
滑剤を鍛造品の内部に巻込んたりする現象か生しる。

これに対し、本発明の方法は、予備成形体あるいはアル
ミニウム粉末合金体の押出部分の先端部に背圧を付加し
た状態で加圧成形を行なう。このために、押出部分の先
端部の割れなどを防止し、予備成形体などの内部での材
料の流れを生じさせて鍛造品の強度の向上を図ることが
できる。また、所定の鍛造品の形状が付与された後、押
出部分の先端部に背圧より高い圧力を付加して再圧縮す
る。

この再圧縮により、押出時に金型の側壁からの摩擦力に
起因して加圧力が低下することによって生じる密度不足
を補完することができる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例について図を用いて説明する
。

第１図は、この発明のアルミニウム粉末鍛造法の製造工
程を示す製造工程フロー図である。第１図を参照して、
まず、アルミニウム合金粉末を加圧して比較的単純な形
状を有する予備成形体を成形する（Ｓｌ）。この予備成
形体は、真密度比６０％以上９０％以下となるように成
形される。

次に、予備成形体を５００℃程度に予備加熱する（Ｓ２
）。

次に、粉末鍛造成形を行なう（Ｓ３）。この工程につい
ては後述する。

さらに、螢光探傷法を用いて鍛造品の凸部先端部の割れ
検査を行なう（Ｓ４）。

その後、鍛造品の熱処理を行なう（Ｓ５）。

さらに、鍛造品の先端硬度および抗折力等の検査を行な
う（Ｓ６）。

また、この発明の他の方法としては、予備成形体を形成
することなく、アルミニウム合金粉末を直接加熱後（Ｓ
２）、鍛造成形（Ｓ３）を行なってもよい。

次に、上記の粉末鍛造成形工程について第２八図ないし
第２Ｅ図を用いて説明する。第２Ａ図ないし第２Ｅ図は
、粉末鍛造法の成形工程を順に示した工程断面図である
。この製造工程においては、後方押出法を用いて円板表
面に突出部を有する形状の鍛造品を形成する工程が例示
されている。

第２Ａ図を参照して、成形用金型は上型２と下型６とを
備える。下型６の内部には予備成形体１が充填される。

上型２は予備成形体ｌの表面を圧縮成形するための第１
加圧体３と押出部分を成形するための第２加圧体４およ
び第２加圧体に加圧力を付与するためのシリンダ５とを
有している。

次に、ｆ；ｒ５２Ｂ図を参照して、上型２を下降し予備
成形体１表面に当接して加圧動作を開始する。

さらに、第２Ｃ図を参照して、第１加圧体３がＦ、−６
ｔｏｎ／ｃｍ２、第２加圧体４がＦ２−１ｔｏｎ／ｃｍ
２の圧力で予備成形体１を加圧する。第１加圧体３の加
圧により、予備成形体１は、第２加圧体４から背圧Ｆ２
を受けながら押出部分１ａが、第１加圧体３と反対方向
に押出される。

押出部分１ａは第２加圧体４からの背圧により、先端部
に亀裂が生じることなく成形される。

さらに、第２Ｄ図を参照して、上型２を所定の位置まで
加圧下降し、第２加圧体４が背圧Ｆ２を付加した状態で
所定の位置まで相対的に上昇し、予備成形体の押出部分
１ａが所望の位置に達した状態で上型２の下降を停止す
る。以上の工程により、所定の形状の鍛造品１０が成形
される。

さらに、第２Ｅ図を参照して、第１加圧体３から加圧力
Ｆ、を付加した状態で、今度は第２加圧体４から鍛造品
１０の押出部分１ａの先端表面部分を圧力Ｆ３　＝４　
ｔ　ｏｎ／ｃｍ２で再加圧する。

これによって、鍛造品１ｏの押出部分１ａの密度は高め
られる。

上記のような方法により、種々の形状の鍛造品を成形し
、完成品の検査を行なった。第３図は、製造に用いた予
備成形体と、この予備成形体より形成された粉末竣造品
の外観図である。また、成形に用いられたアルミニウム
合金粉末の組成を表１に示し、粉末鍛造方法を表２に示
す。

表１ （以下余白） 表２ 表３　組成■ 表１の組成■を用いた場合の鍛造品の検査結果について
表３に、また組成■についての検査結果を表４に示して
いる。

（以下余白） （旧） Ｏ：　０〜１０％ △：　１１〜７０％ ×　；７１〜１００％ （注２）　　　　　　　　　　（ｉｌｔ３）○：８０％
以上　　〇二８０％以上 △、７１〜７９％　　△ニア０〜？９％×：６９％以下
　　×：６９％以下 表４　組成■ なお、表３および表４における抗折力試験には、各鍛造
品の押出部分を含む細長い角柱状の抗折試験片を採取し
て試験に使用されている。

上記の製品検査において、比較的焼結し易い組成を有す
るアルミニウム合金粉末組成の場合が表３に示されてい
る。表３より、以下のことが判明する。

ｉ、　粉末鍛造方法において、押出部分に背圧を付加し
た場合、あるいはさらに再圧縮工程を付加した場合のい
ずれにおいても凸部先端部の割れの発生を低減する効果
が明らかである。また、凸部の先端硬度においても背圧
を付加しないものに比べて明らかに向上している。

比較的焼結し難い組成のアルミニウム合金粉末組成を用
いた場合が表４に示される。表４から以下のことが判明
する。

ｉ、　　この場合も、上記の場合と同様に背圧を付加し
ない場合に比べて、背圧を付加した場合および再加圧を
加えた場合のいずれも凸部先端部の割れの発生率が低減
される。

ｉｉ、　　背圧を付加した後、再加圧を付加した場合に
は、凸部先端部の硬度が向上する。

ｉｉｉ　、　　背圧を付加した場合およびさらに再加圧
工程を付加した場合は抗折力が向上し、その度合は再加
圧工程を付加した場合がより大きい。

なお、上記実施例においては、第３図に示す形状の鍛造
品について説明したが、本発明の鍛造法は、このような
形状に限定されることなく突出部分を有する種々の鍛造
品適用することができる。

［発明の効果］ このように、この発明によるアルミニウム合金粉末鍛造
品の製造方法は、予備成形体あるいはアルミニウム合金
粉末の加圧成形工程において、押出部分の先端部に背圧
を付加した状態で加圧成形を行なうようにしたので、押
出成形による突出部分の割れや密度不均一の発生を防止
し、強度を高めることにより突出部を有する複雑な形状
のアルミニウム粉末鍛造品を製造することが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明によるアルミニウム粉末鍛造品の製
造工程を示す製造工程フロー図である。 第２Ａ図、第２Ｂ図、第２ｃ図、第２Ｄ図および第２Ｅ
図は、第１図に示す製造フローに従った製造工程断面図
である。第３図は、第１図の製造フローに従って成形さ
れる予備成形体と粉末鍛造品の外観図である。 第４Ａ図、第４Ｂ図および第４Ｃ図は、従来の粉末鍛造
法を説明するための製造工程断面図である。 図において、１は予備成形体、１ａは押出部分、２は上
型、３は上型２の第１加圧体であり、４は第２加圧体を
示す。 第 図 第 図

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム合金粉末を予め所定の形状に成形し
   て予備成形体を製造する工程と、 前記予備成形体を加熱する工程と、 加熱した前記予備成形体を成形用金型内に充填し、前記
   予備成形体の押出成形される押出部分の先端部に前記押
   出部分が押出される方向と逆方向に背圧を加えつつ前記
   予備成形体を加圧し焼結させて鍛造品を製造する工程と
   を備えた、アルミニウム粉末鍛造品の製造方法。
2. （２）前記予備成形体の押出部分の先端部に加えられる
   前記背圧は、前記予備成形体を加圧する圧力に比べて低
   く設定されている、請求項１記載のアルミニウム粉末鍛
   造品の製造方法。
3. （３）前記予備成形体の鍛造工程は、 前記予備成形体の押出部分の先端部に前記背圧を加えた
   状態で前記押出部分の先端が所定の位置に達するまで前
   記予備成形体を加圧する工程と、前記予備成形体の押出
   部分の先端部に前記背圧より大きい圧力を加え、前記押
   出部分を再圧縮する工程とを備える、請求項１記載のア
   ルミニウム粉末鍛造品の製造方法。
4. （４）前記予備成形体の鍛造工程は、前方押出法および
   後方押出法のいずれか一方の方法で行なわれる、請求項
   １ないし請求項３のいずれかに記載のアルミニウム粉末
   鍛造品の製造方法。
5. （５）前記予備成形体は真密度比６０％以上９０％以下
   に成形され、 前記鍛造品は真密度比９５％以上に成形される、アルミ
   ニウム粉末鍛造品の製造方法。
6. （６）アルミニウム合金粉末を加熱した後、成形用金型
   内に充填し、押出成形される押出部分の先端部に前記押
   出部分が押出される方向と逆方向に背圧を加えつつ前記
   アルミニウム合金粉末を加圧し焼結させて鍛造品を製造
   する工程を備えた、アルミニウム粉末鍛造品の製造方法
   。
7. （７）前記アルミニウム合金粉末の押出部分の先端部に
   加えられる前記背圧は、前記アルミニウム合金粉末を加
   圧する圧力に比べて低く設定されている、請求項６記載
   のアルミニウム粉末鍛造品の製造方法。
8. （８）前記アルミニウム合金粉末の鍛造工程は、前記押
   出部分の先端部に前記背圧を加えた状態で前記押出部分
   の先端が所定の位置に達するまで前記アルミニウム合金
   粉末を加圧する工程と、前記アルミニウム合金粉末の押
   出部分の先端部に前記背圧より大きい圧力を加え前記押
   出部分を再圧縮する工程とを備える、請求項６記載のア
   ルミニウム粉末鍛造品の製造方法。
9. （９）前記アルミニウム合金粉末の鍛造工程は前方押出
   法および後方押出法のいずれか一方の方法で行なわれる
   、請求項６ないし請求項９のいずれかに記載のアルミニ
   ウム粉末鍛造品の製造方法。