JPS63259058A - 高強度チタン合金コンロツドの製造方法 - Google Patents
高強度チタン合金コンロツドの製造方法Info
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- JPS63259058A JPS63259058A JP9165787A JP9165787A JPS63259058A JP S63259058 A JPS63259058 A JP S63259058A JP 9165787 A JP9165787 A JP 9165787A JP 9165787 A JP9165787 A JP 9165787A JP S63259058 A JPS63259058 A JP S63259058A
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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
発明の目的
［産業上の利用分野］
本発明は、高強度チタン合金のコンロッドを製造する方
法の改良に関する。 ［従来の技術］ チタン合金、代表的にはＴｉ −６Ａ、Ｉ！ −４Ｖの
α＋β型チタン合金は、強度／密度の比が高いことと、
耐食性がすぐれていることから、自動車、航空機などの
部品をはじめとする種々の分野で利用されるようになっ
てきた。 とくに高速回転する部材、たとえばエンジン
のコンロッドに好適でおる。 しかし、エンジン性能の
向上に伴って、コンロッドの使用条件も一段と過酷にな
り、いっそう高い強度と、機械的諸特性に対する高い信
頼性とが要求されている。 出願人は、冷間加工性のすぐれたチタン合金として、Ｔ
ｉ−２２Ｖ−４Ａ、ｌ！の組成をもつ新β型合金を開発
して、すでに発表した。 チタン合金コンロッドは、通常、下記の工程に従って製
造される。 素材の切断→荒地成形→仕上げ成形→ （コイニング）→熱処理→機械仕上げ 高級な製品たとえばレーシングカー用のコンロッドは、
α＋β型の微細組織をもった素材を、その組織を破壊し
ないようα＋β相の低温領域で加熱と鍛造をくり返して
製造する。 チタンは、熱伝導度は低いが熱容量が小さ
くて冷却しやすいため、１ヒートでは加工しきれず、加
熱と加工を数回ずつ行なわなければならない。 製品は
、α＋β型の微細で安定な組織を維持していて比較的高
強度ではあるが、加工硬化の程度は低いから、ざして高
いレベルには達しない。 加熱と加工を繰り返し行なう
製造方法は効率が悪いから、コスト高を免れない。 一般乗用車のコンロッドのように、廉価に大量生産する
ことが要求されるものは、変形能の大きいβ相の領域の
温度まで加熱して鍛造することにより製造する。 この
方法は１ヒートで成形可能で、作業の効率もよいが、組
織のコントロールが容易でない。 すなわち均一なα＋
β型の微細組織が得難いから、強度のレベルは前記の方
法による製品に比べて低い。
法の改良に関する。 ［従来の技術］ チタン合金、代表的にはＴｉ −６Ａ、Ｉ！ −４Ｖの
α＋β型チタン合金は、強度／密度の比が高いことと、
耐食性がすぐれていることから、自動車、航空機などの
部品をはじめとする種々の分野で利用されるようになっ
てきた。 とくに高速回転する部材、たとえばエンジン
のコンロッドに好適でおる。 しかし、エンジン性能の
向上に伴って、コンロッドの使用条件も一段と過酷にな
り、いっそう高い強度と、機械的諸特性に対する高い信
頼性とが要求されている。 出願人は、冷間加工性のすぐれたチタン合金として、Ｔ
ｉ−２２Ｖ−４Ａ、ｌ！の組成をもつ新β型合金を開発
して、すでに発表した。 チタン合金コンロッドは、通常、下記の工程に従って製
造される。 素材の切断→荒地成形→仕上げ成形→ （コイニング）→熱処理→機械仕上げ 高級な製品たとえばレーシングカー用のコンロッドは、
α＋β型の微細組織をもった素材を、その組織を破壊し
ないようα＋β相の低温領域で加熱と鍛造をくり返して
製造する。 チタンは、熱伝導度は低いが熱容量が小さ
くて冷却しやすいため、１ヒートでは加工しきれず、加
熱と加工を数回ずつ行なわなければならない。 製品は
、α＋β型の微細で安定な組織を維持していて比較的高
強度ではあるが、加工硬化の程度は低いから、ざして高
いレベルには達しない。 加熱と加工を繰り返し行なう
製造方法は効率が悪いから、コスト高を免れない。 一般乗用車のコンロッドのように、廉価に大量生産する
ことが要求されるものは、変形能の大きいβ相の領域の
温度まで加熱して鍛造することにより製造する。 この
方法は１ヒートで成形可能で、作業の効率もよいが、組
織のコントロールが容易でない。 すなわち均一なα＋
β型の微細組織が得難いから、強度のレベルは前記の方
法による製品に比べて低い。
本発明の目的は、在来のＴｉ −６ＡＪ２−４Ｖ合金を
用いるにせよ、新しいＴｉ −２２Ｖ−４１合金を用い
るにせよ、強度レベルの高いチタン合金のコンロッドを
製造する改良された方法を提供することにおる。 １更り皿感 ［問題点を解決するための手段］ 本発明の高強度チタン合金コンロッドの製造方法は、チ
タン合金を、β相またはα＋β相の温度領域で、熱間鍛
造して次の加工の工程で加工率が高くなる形状の荒地を
用意し、この荒地を常温〜３００ ℃の温度で加工する
ことからなる。 荒地を用意する熱間鍛造は、クロスロール法、スェージ
ング法、ロールフォージング法または型内伸ばし法で行
なうことが好ましい。 必要により機械加工を組み合わ
せてもよいが、材料多回りを低下させないよう、切削量
を最少限に止めるべきである。 熱間鍛造後、表面の酸
化層を除去する必要があれば、酸洗を行なってもよい。 荒地の形状は、続く加工で最大の加工率が得られるよ
うえらぶ。 これは、コンロッドにおいてとくに高い強
度が要求される「■セクション」においてそうなるよう
に設計すべきである。 第３図、第４図および第５図に
示したコンロッドの例（機械仕上げ前の段階）でいえば
、とくに第５図に断面をみる部分がエセクションである
。 「加工率」の語は、第２図に示すように定義される。
この加工は、メカニカルプレス、油圧プレスのどちらで
もよいが、好ましくは加工速度を１０ｍ／ｓｅｃ以下と
したホビングプレスで行なう。 冷間加工侵に時効処理を施すことにより、一層強度の高
いチタン合金コンロッドが得られる。 ［作 用１ 熱間鍛造をチタン合金の組成により決定される変態点温
度よりも高いβ相領域またはそれより低いα＋β相領域
で行ない、それを、とくに強度の要求される部分におい
て、次工程の加工の加工率か高くなるように行ない、加
工を、材料の変形抵抗の大きい常温〜３００℃の領域で
実施することにより、変形時の加工硬化特性を最大限に
利用し、必要な個所の強度が高い製品を得ることができ
る。 ざらに時効処理を加えれば、準安定β相がβとαとに分
解し、いっそう微細な組織になるから、強度が向上する
。 チタン合金は、β→α＋βの変態点が第１図に示すよう
に、β相安定化元素（Ｖ、Ｍｏ 、Ｏｒなど〉の含有量
を増すにつれて低くなる。 たとえばＴｉ −６ＡＪ
−４Ｖ合金においては９８０〜９９０ ℃でおるが、Ｔ
ｉ −２２Ｖ−４１合金では７２５°Ｃ近辺である。
β組織が多い条件で熱間鍛造をすることにより、すなわ
ちＴｉ −６ＡＵ−４Ｖ合金は１０００℃以上の温度で
＠造を行なうか、またはＴｉ −２２Ｖ−４１！合金を
使用することにより（１０００℃以下の鍛造温度を採用
しても）、時効の効果を高く得ることができる。 ［実施例１］ Ａｆｌ：６．３８％およびＶ：４．１５％を含有し、残
部が実質上Ｔｉであるチタン合金（以下「素材Ａ」とい
う）を溶製した。 これを、下記の温度領域で鍛造し、加工率１５％、３５
％、または６０％のホビングプレス加工を加え、一部は
時効処理を施して、引張り強度を測定した。 貌 、又造渦 ｆ域 時効処理 １９００〜９５０″Ｃ（α十β） な し２ １
ｏｏｏ〜１１００℃（β） な し３
９００〜９５０℃（α十β） ５００℃Ｘ１０時間
４ １ｏｏｏ〜１１００℃（β） ５００℃Ｘ１
０時間その結果を第６図に示す。 ［実施例２］ Ｖ：２１．８９％および八ρ：４．１１％を含有し残部
が実質上Ｔｉであるチタン合金を溶製した。 これを、下記の温度領域で鍛造し、７ＪＤ工率１５％、
３５％または６０％のホビングプレス加工を加え、一部
は時効処理を施して、引張り強度を測定した。 脱−童」春ＵμＬ塊エ 時効処理 ５ ９００〜１０００℃ （β） な し６９
００〜１ｏｏｏ℃（β） ５００℃Ｘ１０時間その結
果を、第７図に示す。 発明の効果 本発明の方法によれば、強度レベルの高いチタン合金コ
ンロッド製品がワンヒートの鍛造により能率よく製造で
きる。
用いるにせよ、新しいＴｉ −２２Ｖ−４１合金を用い
るにせよ、強度レベルの高いチタン合金のコンロッドを
製造する改良された方法を提供することにおる。 １更り皿感 ［問題点を解決するための手段］ 本発明の高強度チタン合金コンロッドの製造方法は、チ
タン合金を、β相またはα＋β相の温度領域で、熱間鍛
造して次の加工の工程で加工率が高くなる形状の荒地を
用意し、この荒地を常温〜３００ ℃の温度で加工する
ことからなる。 荒地を用意する熱間鍛造は、クロスロール法、スェージ
ング法、ロールフォージング法または型内伸ばし法で行
なうことが好ましい。 必要により機械加工を組み合わ
せてもよいが、材料多回りを低下させないよう、切削量
を最少限に止めるべきである。 熱間鍛造後、表面の酸
化層を除去する必要があれば、酸洗を行なってもよい。 荒地の形状は、続く加工で最大の加工率が得られるよ
うえらぶ。 これは、コンロッドにおいてとくに高い強
度が要求される「■セクション」においてそうなるよう
に設計すべきである。 第３図、第４図および第５図に
示したコンロッドの例（機械仕上げ前の段階）でいえば
、とくに第５図に断面をみる部分がエセクションである
。 「加工率」の語は、第２図に示すように定義される。
この加工は、メカニカルプレス、油圧プレスのどちらで
もよいが、好ましくは加工速度を１０ｍ／ｓｅｃ以下と
したホビングプレスで行なう。 冷間加工侵に時効処理を施すことにより、一層強度の高
いチタン合金コンロッドが得られる。 ［作 用１ 熱間鍛造をチタン合金の組成により決定される変態点温
度よりも高いβ相領域またはそれより低いα＋β相領域
で行ない、それを、とくに強度の要求される部分におい
て、次工程の加工の加工率か高くなるように行ない、加
工を、材料の変形抵抗の大きい常温〜３００℃の領域で
実施することにより、変形時の加工硬化特性を最大限に
利用し、必要な個所の強度が高い製品を得ることができ
る。 ざらに時効処理を加えれば、準安定β相がβとαとに分
解し、いっそう微細な組織になるから、強度が向上する
。 チタン合金は、β→α＋βの変態点が第１図に示すよう
に、β相安定化元素（Ｖ、Ｍｏ 、Ｏｒなど〉の含有量
を増すにつれて低くなる。 たとえばＴｉ −６ＡＪ
−４Ｖ合金においては９８０〜９９０ ℃でおるが、Ｔ
ｉ −２２Ｖ−４１合金では７２５°Ｃ近辺である。
β組織が多い条件で熱間鍛造をすることにより、すなわ
ちＴｉ −６ＡＵ−４Ｖ合金は１０００℃以上の温度で
＠造を行なうか、またはＴｉ −２２Ｖ−４１！合金を
使用することにより（１０００℃以下の鍛造温度を採用
しても）、時効の効果を高く得ることができる。 ［実施例１］ Ａｆｌ：６．３８％およびＶ：４．１５％を含有し、残
部が実質上Ｔｉであるチタン合金（以下「素材Ａ」とい
う）を溶製した。 これを、下記の温度領域で鍛造し、加工率１５％、３５
％、または６０％のホビングプレス加工を加え、一部は
時効処理を施して、引張り強度を測定した。 貌 、又造渦 ｆ域 時効処理 １９００〜９５０″Ｃ（α十β） な し２ １
ｏｏｏ〜１１００℃（β） な し３
９００〜９５０℃（α十β） ５００℃Ｘ１０時間
４ １ｏｏｏ〜１１００℃（β） ５００℃Ｘ１
０時間その結果を第６図に示す。 ［実施例２］ Ｖ：２１．８９％および八ρ：４．１１％を含有し残部
が実質上Ｔｉであるチタン合金を溶製した。 これを、下記の温度領域で鍛造し、７ＪＤ工率１５％、
３５％または６０％のホビングプレス加工を加え、一部
は時効処理を施して、引張り強度を測定した。 脱−童」春ＵμＬ塊エ 時効処理 ５ ９００〜１０００℃ （β） な し６９
００〜１ｏｏｏ℃（β） ５００℃Ｘ１０時間その結
果を、第７図に示す。 発明の効果 本発明の方法によれば、強度レベルの高いチタン合金コ
ンロッド製品がワンヒートの鍛造により能率よく製造で
きる。
第１図は、チタン合金におけるβ相安定化元素含有率と
変態温度との関係を示す概念的なグラフである。 第２図は、加工率の定義の説明図である。 第３図ないし第５図はチタン合金製のコンロッドの機械
仕上げ前のものを示す図であって、第３図は平面図、第
４図は縦断面図、第５図は第３図Ｉ−Ｉ方向の横断面図
でおる。 第６図および第７図は、本発明の実施例における、冷間
加工の加工率と引張り強度との関係を示すグラフである
。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 代理人 弁理士 須 賀 総 夫 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 １１６図 加碑［％］ 第７図 力ａ−ｒ−￥ ［％］
変態温度との関係を示す概念的なグラフである。 第２図は、加工率の定義の説明図である。 第３図ないし第５図はチタン合金製のコンロッドの機械
仕上げ前のものを示す図であって、第３図は平面図、第
４図は縦断面図、第５図は第３図Ｉ−Ｉ方向の横断面図
でおる。 第６図および第７図は、本発明の実施例における、冷間
加工の加工率と引張り強度との関係を示すグラフである
。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 代理人 弁理士 須 賀 総 夫 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 １１６図 加碑［％］ 第７図 力ａ−ｒ−￥ ［％］
Claims (5)
- （１）チタン合金を、β相またはα＋β相の温度領域で
熱間鍛造して次の加工の工程で加工率が高くなる形状の
荒地を用意し、この荒地を室温〜３００℃の温度で加工
することからなる高強度チタン合金コンロッドの加工方
法。 - （２）常温〜３００℃で加工した後、時効処理を施す特
許請求の範囲第１項の製造方法。 - （３）熱間鍛造を、クロスロール法、スエージング法、
ロールフォージング法または型内伸ばし法によって行な
う特許請求の範囲第１項の製造方法。 - （４）常温〜３００℃での加工を、メカニカルプレス、
油圧プレスまたはホビングプレスにより、好ましくは加
工速度１０ｍｍ／ｓｅｃ以下の条件で行なう特許請求の
範囲第１項の製造方法。 - （５）チタン合金として、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金また
はＴｉ−２２Ｖ−４Ａｌ合金を使用する特許請求の範囲
第１項の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9165787A JPS63259058A (ja) | 1987-04-14 | 1987-04-14 | 高強度チタン合金コンロツドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9165787A JPS63259058A (ja) | 1987-04-14 | 1987-04-14 | 高強度チタン合金コンロツドの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63259058A true JPS63259058A (ja) | 1988-10-26 |
Family
ID=14032572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9165787A Pending JPS63259058A (ja) | 1987-04-14 | 1987-04-14 | 高強度チタン合金コンロツドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63259058A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5244517A (en) * | 1990-03-20 | 1993-09-14 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Manufacturing titanium alloy component by beta forming |
| JP2005014079A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-20 | Aichi Steel Works Ltd | 部分冷間強化コンロッドの製造方法 |
| US8011271B2 (en) | 2007-12-25 | 2011-09-06 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Fracture split-type connecting rod, internal combustion engine, transportation apparatus, and production method for fracture split-type connecting rod |
| CN107217163A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-09-29 | 西安赛特思迈钛业有限公司 | 一种tb13钛合金熔炼及开坯锻造方法 |
-
1987
- 1987-04-14 JP JP9165787A patent/JPS63259058A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5244517A (en) * | 1990-03-20 | 1993-09-14 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Manufacturing titanium alloy component by beta forming |
| JP2005014079A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-20 | Aichi Steel Works Ltd | 部分冷間強化コンロッドの製造方法 |
| US8011271B2 (en) | 2007-12-25 | 2011-09-06 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Fracture split-type connecting rod, internal combustion engine, transportation apparatus, and production method for fracture split-type connecting rod |
| CN107217163A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-09-29 | 西安赛特思迈钛业有限公司 | 一种tb13钛合金熔炼及开坯锻造方法 |
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