JPS63290203A - 低熱膨張・鍛造アルミ合金渦巻状部品 - Google Patents
低熱膨張・鍛造アルミ合金渦巻状部品Info
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- JPS63290203A JPS63290203A JP62126403A JP12640387A JPS63290203A JP S63290203 A JPS63290203 A JP S63290203A JP 62126403 A JP62126403 A JP 62126403A JP 12640387 A JP12640387 A JP 12640387A JP S63290203 A JPS63290203 A JP S63290203A
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-
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- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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- F05C2251/04—Thermal properties
- F05C2251/042—Expansivity
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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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、アルミ合金粉末を静水圧的に圧縮成形後熱
間押出、熱間鍛造により形成され、スクロール型コンブ
レシサの動態又は低羽等として用いられる低熱膨張・鍛
造アルミ合金渦巻状部品に関する。
間押出、熱間鍛造により形成され、スクロール型コンブ
レシサの動態又は低羽等として用いられる低熱膨張・鍛
造アルミ合金渦巻状部品に関する。
従来、スクロール型コンプレッサの動態又は低羽等の渦
巻状部品は、伝統的に、又扱い慣れているという理由か
ら鉄系材料が用いられており、鋳造法による鋳鉄、冷間
鍛造法による鋼、あるいは粉末冶金法による鉄系焼結材
によるものが知られている。
巻状部品は、伝統的に、又扱い慣れているという理由か
ら鉄系材料が用いられており、鋳造法による鋳鉄、冷間
鍛造法による鋼、あるいは粉末冶金法による鉄系焼結材
によるものが知られている。
又、材料の軽量化を図るために、鋳造法あるいはグイキ
ャスト鋳造法によるアルミニウム合金のものも既に公知
である。
ャスト鋳造法によるアルミニウム合金のものも既に公知
である。
しかしながら、か＼る従来の渦巻状部品に用いられてい
る材料のうち、鉄系材料は重いという欠点の他にも次の
ような種々の欠点がある。
る材料のうち、鉄系材料は重いという欠点の他にも次の
ような種々の欠点がある。
（ｉ）鋳造法による鋳鉄の場合は、鋳造で外面形状をあ
る程度整えた後ＮＣフライス盤等で仕上切削するが、鋳
造品は型抜き後の素材精度が悪く、このため切削時の加
工代を大きくする必要があり、結局加工に長時間の手間
がか＼す、コスト的に高くなる。又、部材肉厚が薄肉の
鋳造であるため、鋳物巣等の欠陥も生じやすい。
る程度整えた後ＮＣフライス盤等で仕上切削するが、鋳
造品は型抜き後の素材精度が悪く、このため切削時の加
工代を大きくする必要があり、結局加工に長時間の手間
がか＼す、コスト的に高くなる。又、部材肉厚が薄肉の
鋳造であるため、鋳物巣等の欠陥も生じやすい。
（ｉｉ）冷間鍛造による鋼の場合も、後の最終工程で行
なわれる切削の加工代を小さくし高精度の鍛造品とする
ためには鍛造の回数が増え、コストが高くなる。
なわれる切削の加工代を小さくし高精度の鍛造品とする
ためには鍛造の回数が増え、コストが高くなる。
（ｉｉｉ）鉄系焼結材の場合には、通常十数パーセント
の気孔率を伴うため、気密性に問題があり、態形状が薄
肉の渦巻状であるため、焼結時の寸法精度が得られず、
加工代を予期したほどには小さくできない。さらに、気
孔があるため断続切削となり被削性が悪い。
の気孔率を伴うため、気密性に問題があり、態形状が薄
肉の渦巻状であるため、焼結時の寸法精度が得られず、
加工代を予期したほどには小さくできない。さらに、気
孔があるため断続切削となり被削性が悪い。
鋳造あるいはグイキャストのアルミニウム合金材を用い
る場合は、軽量であるという点では優れているが、鋳造
時に良好な湯流れ性が必要なため合金組織が特定のもの
に限られる。その結果、鉄に比べると高熱膨張率、低ヤ
ング率の素材となり、又強度や耐摩耗性も上げることが
困難であるという欠点がある。又、熱膨張率を低下させ
る等の目的から多量のＳｉを添加した高Ｓｉ％合金の場
合には、切削性が悪くなり高速切削ができない。
る場合は、軽量であるという点では優れているが、鋳造
時に良好な湯流れ性が必要なため合金組織が特定のもの
に限られる。その結果、鉄に比べると高熱膨張率、低ヤ
ング率の素材となり、又強度や耐摩耗性も上げることが
困難であるという欠点がある。又、熱膨張率を低下させ
る等の目的から多量のＳｉを添加した高Ｓｉ％合金の場
合には、切削性が悪くなり高速切削ができない。
この発明は、上述したようなスクロール型コンプレッサ
の渦巻状部品等の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削性に優れ素材精度が良く、従
って加工コストを大幅に引下げることができ、しかも低
熱膨張率でヤング率その他の機械特性に優れたアルミ合
金渦巻状部品を提供するにある。
の渦巻状部品等の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削性に優れ素材精度が良く、従
って加工コストを大幅に引下げることができ、しかも低
熱膨張率でヤング率その他の機械特性に優れたアルミ合
金渦巻状部品を提供するにある。
上記問題点を解決するための手段としてこの発明では、
熱膨張率を２１ Ｘ １０−’／”Ｃ以下に抑制し得る
量のＳｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ等の遷移金属の元素１つ又
はそれ以上を添加した、粒径が３５０ｎ以下の微細なア
ルミ合金粉末を、静水圧的に圧縮成形し、この成形体を
熱間押出して鍛造することにより得られるアルミ合金素
形材を切削加工して成る渦巻状部品の構成を採用したの
である。
熱膨張率を２１ Ｘ １０−’／”Ｃ以下に抑制し得る
量のＳｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ等の遷移金属の元素１つ又
はそれ以上を添加した、粒径が３５０ｎ以下の微細なア
ルミ合金粉末を、静水圧的に圧縮成形し、この成形体を
熱間押出して鍛造することにより得られるアルミ合金素
形材を切削加工して成る渦巻状部品の構成を採用したの
である。
この発明により製造する渦巻状部品をスクロールコンプ
レッサに組込む際の他の部品との組合せの都合上、熱膨
張率は鋳鉄等の熱膨張率１２Ｘ１０−’／”Ｃに近いア
ルミニウム合金が望ましく、そこで熱膨張率を２１Ｘ１
０−６／℃以下に抑制し得る量のＳｉ、Ｍｎ５Ｆｅ、Ｎ
ｉ等の遷移金属のいずれかを添加する。望ましくは１９
Ｘ１０−’／”Ｃ以下がよい。
レッサに組込む際の他の部品との組合せの都合上、熱膨
張率は鋳鉄等の熱膨張率１２Ｘ１０−’／”Ｃに近いア
ルミニウム合金が望ましく、そこで熱膨張率を２１Ｘ１
０−６／℃以下に抑制し得る量のＳｉ、Ｍｎ５Ｆｅ、Ｎ
ｉ等の遷移金属のいずれかを添加する。望ましくは１９
Ｘ１０−’／”Ｃ以下がよい。
しかし、低熱膨張率のアルミニウム合金を得るために多
量のＳｔや遷移金属を添加すると、例えば鋳造のＡＩＳ
ｉ合金ではＳｉ結晶が大きくなりかつ偏析が生じるた
め被削性が悪くなる。そこで、このような問題を解決す
るために、アルミ合金粉末は粒径が３５０−以下の微細
な粉末を用いる。
量のＳｔや遷移金属を添加すると、例えば鋳造のＡＩＳ
ｉ合金ではＳｉ結晶が大きくなりかつ偏析が生じるた
め被削性が悪くなる。そこで、このような問題を解決す
るために、アルミ合金粉末は粒径が３５０−以下の微細
な粉末を用いる。
このような微細な粉末を得るには、溶湯を噴霧性凝固さ
せる方法を用いるのが最適である。こうして得られた均
一・微細なアルミ合金粉末の原料を静水圧的に、例えば
冷間静水圧プレスで、通常は押出用ビレット形状に成形
し、熱間で押出してその後鍛造することにより所望のア
ルミ合金渦巻状部品の素形材を得る。その後最終工程で
切削加工により高精度に仕上げられ、必要な場合には熱
処理を施して研削加工により完成品が得られる。これに
より得た材料は、完全に緻密で均一微細な組織を有し、
気孔が全くないため気密性に優れている。従って、従来
法では得られない高合金が得られる。さらに、低熱膨張
率でかつ高強度、高ヤング率のものが得られることは勿
論、被削性、塑性加工性も極めて良好である。
せる方法を用いるのが最適である。こうして得られた均
一・微細なアルミ合金粉末の原料を静水圧的に、例えば
冷間静水圧プレスで、通常は押出用ビレット形状に成形
し、熱間で押出してその後鍛造することにより所望のア
ルミ合金渦巻状部品の素形材を得る。その後最終工程で
切削加工により高精度に仕上げられ、必要な場合には熱
処理を施して研削加工により完成品が得られる。これに
より得た材料は、完全に緻密で均一微細な組織を有し、
気孔が全くないため気密性に優れている。従って、従来
法では得られない高合金が得られる。さらに、低熱膨張
率でかつ高強度、高ヤング率のものが得られることは勿
論、被削性、塑性加工性も極めて良好である。
なお、前記遷移金属元素の添加量を、前記アルミ合金粉
末の成形体に生ずる結晶粒及び析出物の大きさが３０ｉ
ｒｍ以下となるようにすることによって、前記アルミ合
金粉末の成形体の組織を一層均一、微細化することがで
きる。
末の成形体に生ずる結晶粒及び析出物の大きさが３０ｉ
ｒｍ以下となるようにすることによって、前記アルミ合
金粉末の成形体の組織を一層均一、微細化することがで
きる。
以下この発明の実施例について実験データの表、図を参
照して説明する。
照して説明する。
１隻Ｕよ
まず、この発明により得られるアルミ合金渦巻状部品の
一例として、Ａ ｆｆ１−２５％Ｓ ｉ−３％Ｃｕ−１
％Ｍｇの組織を有する原料粉末から形成された渦巻状部
品の加工時間を鋳造Ａ１合金、鋳鉄鋳物の渦巻状部品と
比較実験を試みて下記のような結果が得られた。
一例として、Ａ ｆｆ１−２５％Ｓ ｉ−３％Ｃｕ−１
％Ｍｇの組織を有する原料粉末から形成された渦巻状部
品の加工時間を鋳造Ａ１合金、鋳鉄鋳物の渦巻状部品と
比較実験を試みて下記のような結果が得られた。
上記原料粉末は、エアアトマイズされた粉末で一４２メ
ツシュ（３５０−以下）のものであり、その粉末をプレ
スにより冷間静水圧成形（圧力１．５ｔ／ｃｄ）Ｌ、そ
の成形体を４５０’Ｃに加熱し、熱間押出して直径１０
０■の丸棒を作成した０次に、この押出材を１００φ×
３０Ｍに切断し、それを鍛造用プリフォームとして４５
０°Ｃで熱間鍛造して渦巻状部品を得た（第１図）。
ツシュ（３５０−以下）のものであり、その粉末をプレ
スにより冷間静水圧成形（圧力１．５ｔ／ｃｄ）Ｌ、そ
の成形体を４５０’Ｃに加熱し、熱間押出して直径１０
０■の丸棒を作成した０次に、この押出材を１００φ×
３０Ｍに切断し、それを鍛造用プリフォームとして４５
０°Ｃで熱間鍛造して渦巻状部品を得た（第１図）。
比較材としてＡＣ８Ｂ、ＡＣ９Ｂの鋳造アルミ合金、鋳
鉄ＦＣ２５による素形材を作り、仕上げ精度まで機械加
工を行ない、それぞれの加工時間の比較をした。
鉄ＦＣ２５による素形材を作り、仕上げ精度まで機械加
工を行ない、それぞれの加工時間の比較をした。
比較材として鋳造アルミ合金ＡＣ９Ｂの鍛造も試みたが
、クラックの発生が著しく、正常な渦巻状の鍛造品は得
られなかった。
、クラックの発生が著しく、正常な渦巻状の鍛造品は得
られなかった。
この表から分るように、アルミ合金粉末を原料とするこ
の発明による渦巻状部品では、極めて加工時間が短縮さ
れ、加工コストを低下させることができる。
の発明による渦巻状部品では、極めて加工時間が短縮さ
れ、加工コストを低下させることができる。
このＡＩ！、−２５３＋−３Ｃｕ−ＩＭｇ合金は熱膨張
率が１６Ｘ１０−６／℃と低いので、ケーシングとの熱
膨張率の差が小さく、引張強さ４５ｋｇ ｒ ／ ｃｍ
” 、ヤング率９，６００ｋｇ ｆ ／−２と高いの
でこの渦巻状部品をベースとして設計する上で全く問題
は生じなかった。
率が１６Ｘ１０−６／℃と低いので、ケーシングとの熱
膨張率の差が小さく、引張強さ４５ｋｇ ｒ ／ ｃｍ
” 、ヤング率９，６００ｋｇ ｆ ／−２と高いの
でこの渦巻状部品をベースとして設計する上で全く問題
は生じなかった。
ス１１１１
次に、この発明によるアルミ合金渦巻状部品のもう１つ
の実施例としてＡｌ２Ｏ％Ｓ ｉ−５Ｆ ｅの組成を有
する原料粉末から形成されたものの被削性を調べたとこ
ろ、第２図のような結果を得た。
の実施例としてＡｌ２Ｏ％Ｓ ｉ−５Ｆ ｅの組成を有
する原料粉末から形成されたものの被削性を調べたとこ
ろ、第２図のような結果を得た。
比較材として鋳造アルミ合金ＡＣ９Ｂ ＣＡｌ−２０％
５Ｌ−１％Ｎ＋）による渦巻状部品の被削性を同時に試
験し、第２図に示しである０図中スミアルタフ２１１の
表示がこの発明によるＡ／！−２０Ｓｉ−５Ｆｅの合金
を示す。
５Ｌ−１％Ｎ＋）による渦巻状部品の被削性を同時に試
験し、第２図に示しである０図中スミアルタフ２１１の
表示がこの発明によるＡ／！−２０Ｓｉ−５Ｆｅの合金
を示す。
Ａｌ２Ｏ５１−５Ｆｅ粉末合金の方が、超硬、ダイヤい
ずれの場合もＡＣ９Ｂより、切削加工に用いた切削工具
の摩耗が少ないことが認められる。
ずれの場合もＡＣ９Ｂより、切削加工に用いた切削工具
の摩耗が少ないことが認められる。
なお、上記のような特性のＡｎ！−２０Ｓし５Ｆｅ粉末
合金による部品は実施例１と同様な工程で作られたもの
である。従って、前述したように原料粉末は粒径３５〇
−以下（−４２メツシユ）とする必要があり、か−る粉
末は１００″Ｃ／秒以上の冷却速度で急冷凝固すること
によって得られ、冷却速度が１００″Ｃ／秒に達しない
場合や３５０μを越える径の粉末の場合には、均一微細
Ｍｉ織の度合が減じ、の粉末の場合には、均一微細組織
の度合が減じ、被削性、塑性加工性が劣化し、鍛造時に
は割れが発生するようになる。
合金による部品は実施例１と同様な工程で作られたもの
である。従って、前述したように原料粉末は粒径３５〇
−以下（−４２メツシユ）とする必要があり、か−る粉
末は１００″Ｃ／秒以上の冷却速度で急冷凝固すること
によって得られ、冷却速度が１００″Ｃ／秒に達しない
場合や３５０μを越える径の粉末の場合には、均一微細
Ｍｉ織の度合が減じ、の粉末の場合には、均一微細組織
の度合が減じ、被削性、塑性加工性が劣化し、鍛造時に
は割れが発生するようになる。
また、か−る急冷凝固粉末を原料としたＡｌ−２Ｏ３＋
−５Ｆｅ合合材料は、低熱膨張率、高強度、高耐摩耗性
という優れた特性を有するため、カーエアコン用のロー
クリコンプレッサーのベーンとして実用化されている。
−５Ｆｅ合合材料は、低熱膨張率、高強度、高耐摩耗性
という優れた特性を有するため、カーエアコン用のロー
クリコンプレッサーのベーンとして実用化されている。
以上詳述したように、この発明による渦巻状部品は低熱
膨張率であるからケーシング等の組合せに便であり、均
一微細な粉末原料を用いて圧縮成形されるから、素形材
も均一微細な組織を有し、従って偏析や粗大な結晶粒、
析出物もなく、軽くて被削性に優れ、高強度、高耐摩耗
性という極めて多くの特徴を有するものである。
膨張率であるからケーシング等の組合せに便であり、均
一微細な粉末原料を用いて圧縮成形されるから、素形材
も均一微細な組織を有し、従って偏析や粗大な結晶粒、
析出物もなく、軽くて被削性に優れ、高強度、高耐摩耗
性という極めて多くの特徴を有するものである。
第１図はこの発明によるアルミ粉末原料を圧縮成形した
成形体１を熱間鍛造により渦巻状部品２として形成され
る工程を示す図、第２図はこの発明の第二実施例のアル
ミ粉末合金Ａｊｌ！−２０Ｓｉ−５Ｆｅ（スミアルタフ
）と鋳造アルミ合金ＡＣ９Ｂ（ＡＩ！、−２０Ｓ １−
ＩＮｉ）の耐摩耗性を比較した特性図である。 １・・・・・・成形体、２・・・・・・渦巻状部品。 特許出願人 住友電気工業株式会社 同 代理人 鎌 １） 文 二第１０
成形体１を熱間鍛造により渦巻状部品２として形成され
る工程を示す図、第２図はこの発明の第二実施例のアル
ミ粉末合金Ａｊｌ！−２０Ｓｉ−５Ｆｅ（スミアルタフ
）と鋳造アルミ合金ＡＣ９Ｂ（ＡＩ！、−２０Ｓ １−
ＩＮｉ）の耐摩耗性を比較した特性図である。 １・・・・・・成形体、２・・・・・・渦巻状部品。 特許出願人 住友電気工業株式会社 同 代理人 鎌 １） 文 二第１０
Claims (3)
- （１）熱膨張率を２１×１０＾−＾６／℃以下に抑制し
得る量のＳｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ等の遷移金属の元素１
つ又はそれ以上を添加した、粒径が３５０μｍ以下の微
細なアルミ合金粉末を、静水圧的に圧縮成形し、この成
形体を熱間押出してその後鍛造することにより得られる
アルミ合金素形材を切削加工して成ることを特徴とする
低熱膨張・鍛造アルミ合金渦巻状部品。 - （２）前記３５０μｍ以下の微細なアルミ合金粉末を１
００℃／秒以上の冷却速度で急冷凝固された粉末とした
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の低熱膨
張・鍛造アルミ合金渦巻状部品。 - （３）前記遷移金属元素の添加量を、前記アルミ合金粉
末の成形体に生ずる結晶粒及び析出物の大きさが３０μ
ｍ以下となるようにしたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の低熱膨張・鍛造アルミ合金渦巻状部品
。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62126403A JPS63290203A (ja) | 1987-05-23 | 1987-05-23 | 低熱膨張・鍛造アルミ合金渦巻状部品 |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP62126403A JPS63290203A (ja) | 1987-05-23 | 1987-05-23 | 低熱膨張・鍛造アルミ合金渦巻状部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63290203A true JPS63290203A (ja) | 1988-11-28 |
Family
ID=14934292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62126403A Pending JPS63290203A (ja) | 1987-05-23 | 1987-05-23 | 低熱膨張・鍛造アルミ合金渦巻状部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63290203A (ja) |
-
1987
- 1987-05-23 JP JP62126403A patent/JPS63290203A/ja active Pending
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