JP3594823B2 - Processing method of extruded aluminum alloy - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Al合金押出形材の加工方法に関し、特に、スペースフレーム構造のAl製車体構造を構成するサイドメンバ−等のエネルギー吸収特性に優れたAl合金押出形材を製造する際に用いて好適なAl合金押出形材の加工方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車のサイドメンバ−は、自動車の前方のエンジン部分と、後方のトランク部分において、衝突時にアコ−ディオン状に座屈変形し、これにより衝突時の衝撃エネルギ−を吸収することにより、乗員の安全性を確保する機能を持つ部材である。
このサイドメンバ−としては、車体前方のエンジンルーム下部から後方に向かって延び客室前方フロアの構造部材に接続されるフロントサイドメンバー、客室後方フロアの構造部材から後方に延びトランクルーム下部に達するリヤサイドメンバー等がある。
【0003】
従来のサイドメンバ−は、冷延鋼板にプレス成形加工を施し、スポット溶接等を用いて接合した断面矩形状の筒状部材が用いられている。
ところで、近年、地球の温暖化等の環境問題から、排ガス低減や燃費向上等を目的として自動車の軽量化が強く要請されており、この軽量化の一環として、鋼板や鋼管を用いる代わりに、軽量で、かつ複雑形状の構造物を一体で製造できるAlやTi等の軽金属を主成分とする軽合金押出形材が検討されている。
このような押出形材に適した軽合金としては、現在は主として押出性、機械的性質、および耐食性などのバランスの良いJIS6N01合金などのAl−Mg−Si系Al合金が使用されている。
【0004】
例えば、サイドメンバ−等のスペースフレーム構造のAl製車体構造を構成する部材を製造するには、まず、Al合金を押出成形することにより各種断面形状を有するAl合金押出材とする。次いで、このAl合金押出材に、該Al合金の最高強度が得られる時効条件で時効硬化処理を行い、その後曲げ加工を行う。次いで、溶接等の接合加工を行いAl車体構造用部材とする(A工程)。
また、前記Al合金押出材に曲げ加工を行い、その後該Al合金の最高強度が得られる時効条件で時効硬化処理を行う点以外は上述したA工程と同様としたB工程によりAl車体構造用部材を得ることもできる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のAl製車体構造を構成する部材、特に、衝突時にアコ−ディオン状に座屈変形して前後方向から加わるエネルギーを吸収するサイドメンバーにおいては、製造工程中の曲げ加工性が良いと同時に、アコ−ディオン状に座屈変形することで衝突時のエネルギーを充分に吸収し、乗員の被害が最小となるようにする機能も要求される。
【0006】
従来のA工程においては、Al合金押出材に時効硬化処理を行った後に曲げ加工を行っているために、該押出材の曲げ加工時に割れが生じたり、あるいは軸圧縮荷重負荷時に割れが生じる虞があるという問題点がある。
また、従来のB工程においては、Al合金押出材に曲げ加工を行った後に時効硬化処理を行っているために、該押出材の曲げ加工時に断面変形が大きくなる虞があるという問題点がある。
以上により、上述したA工程、B工程のいずれの工程においても、曲げ加工性とエネルギー吸収特性とを両立させることは困難であり、どちらかが犠牲になってしまうという問題点がある。
【0007】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、曲げ加工性及びエネルギー吸収特性に優れたAl合金押出形材を製造することのできるAl合金押出形材の加工方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決するために、Al合金押出材の曲げ加工性及びエネルギー吸収特性に及ぼす製造工程の影響を明らかにすべく種々の実験を行った結果、本発明に係る組成のAl合金押出材に、第1の熱処理、曲げ加工、第2の熱処理を順次行うことにより、曲げ加工性及びエネルギー吸収特性に優れたAl合金押出形材が得られることを知見した。
【0009】
本発明は以上の知見に基づくものであり、請求項1記載のAl合金押出形材の加工方法は、Siを0.6〜1.2重量%、Mgを0.5〜1.0重量%、Feを0.1〜0.4重量%、Mnを0.2〜0.6重量%、Tiを0.005〜0.1重量%、Crを0.05〜0.3重量%および/またはZrを0.05〜0.25重量%含有し、残部がAl及び不可避不純物からなるAl合金を押出成形し、得られたAl合金押出材に120〜180℃で1〜24時間保持の亜時効条件で第1の熱処理を行い、次いで、曲げ加工を行い、その後、第1の熱処理以上の温度でかつ、150〜220℃で1〜24時間保持の過時効条件で第2の熱処理を行うことを特徴としている。
【0010】
請求項2記載のAl合金押出形材の加工方法は、請求項1記載のAl合金押出形材の加工方法において、前記Al合金は、Cuを0.4〜0.8重量%含有することを特徴としている。
【0011】
請求項3記載のAl合金押出形材の加工方法は、請求項1または2記載のAl合金押出形材の加工方法において、前記押出材は、断面が多角形状の中空押出材からなることを特徴としている。
【0013】
本発明のAl合金押出形材の加工方法では、Al合金を押出成形し、得られたAl合金押出材に該Al合金の最高強度が得られる時効条件より手前の時効条件で第1の熱処理を行うことにより、この第1の熱処理が施されたAl合金押出材では微細な析出物が発生することで伸びが良くしかも硬すぎることがなく、曲げ加工性に優れたものとなる。次いで、曲げ加工を行うことにより、伸びの値が高く複雑な曲げ形状にも曲げ加工することが可能となる。しかも、時効硬化も進んでいるので、降伏強さも高い。例えば、曲げ加工するAl合金押出材が中空部を有する場合、該中空部の断面変形を小さく抑えることが可能になる。
【0014】
この曲げ加工を行ったAl合金押出材は、エネルギー吸収特性が劣っていることから、前記Al合金の最高強度が得られる時効条件を越えた時効条件で第2の熱処理を行うことにより、この第2の熱処理が施されたAl合金押出材では析出物が粗大化することで、高強度でありながら低強度合金と同様の圧縮荷重時の変形挙動が可能になり、エネルギー吸収特性を高めることが可能になる。
第1及び第2の熱処理の条件は合金組成により変動するが、本発明に係るAl合金の場合、第1の熱処理では、120〜180℃の範囲とし、保持時間を1〜24時間とし、また第2の熱処理では、第1の熱処理以上の温度でかつ、150〜220℃の範囲とし、保持時間を1〜24時間とすればよい。
【0015】
次に、本発明に係るAl合金の組成を限定した理由について説明する。
本発明に係るAl合金は、Siを0.6〜1.2重量%、Mgを0.5〜1.0重量%、Feを0.1〜0.4重量%、Mnを0.2〜0.6重量%、Tiを0.005〜0.1重量%、Crを0.05〜0.3重量%および/またはZrを0.05〜0.25重量%含有し、残部がAl及び不可避不純物からなる組成を有するものである。
また、前記Al合金は、Cuを0.4〜0.8重量%含有することとしてもよい。
【0016】
SiおよびMgは、Al合金中に微細なMg2Si化合物として析出して強度を向上させる作用がある。ここで、Siの含有量が0.6重量%未満かつMgの含有量が0.5重量%未満になると、Mg2Si化合物の析出量が少なくなり、その結果、所望の強度を確保することができなくなる。また、Siの含有量が1.2重量%を越えかつMgの含有量が1.0%を超えると、Mg2Si化合物の析出量が多くなり、押出加工性および曲げ加工性が低下するとともに、衝突時の変形による割れが発生し易くなる。したがって、Siの含有量を0.6〜1.2重量%、Mgの含有量を0.5〜1.0重量%とした。なお、Siの含有量の望ましい範囲は0.65〜0.95重量%、Mgの含有量の望ましい範囲は0.55〜0.95重量%である。
【0017】
Fe、Mn、Cr、Zrは、Feと、Mnと、Crおよび/またはZrとが共存した状態で微細な金属間化合物を生成し、均質化処理後にこの金属間化合物がAl合金中に分散し、押出加工時の再結晶を著しく抑制するとともに繊維状組織の発達を促進する。この結果、衝突時の変形による割れを発生しにくくする作用がある。
【0018】
ここで、Feの含有量が0.1重量%未満、Mnの含有量が0.2重量%未満、Crの含有量が0.05重量%未満、Zrの含有量が0.05重量%未満になると、その効果が不十分なものとなり、また、Feの含有量が0.4重量%を越え、Mnの含有量が0.6重量%を越え、Crの含有量が0.3重量%を越え、Zrの含有量が0.25重量%を超えると、粗大な金属間化合物が生成するようになり衝突時の変形による割れが発生し易くなる。
【0019】
したがって、Feの含有量を0.1〜0.4重量%、Mnの含有量を0.2〜0.6重量%、Crの含有量を0.05〜0.3重量%および/またはZrの含有量を0.05〜0.25重量%とした。
なお、Fe、Mn、Cr、Zrの含有量の望ましい範囲は、Fe:0.15〜0.3重量%、Mn:0.25〜0.45重量%、Cr:0.07〜0.2重量%、Zr:0.07〜0.15重量%である。
【0020】
TiはAl合金の組織を微細化し、割れを防止する作用がある。ここで、Tiの含有量が0.005重量%未満になると割れを防止するという効果が得られず、また、その含有量が0.1重量%を超えると粗大な金属間化合物を生成するようになり、その結果、衝突時の変形による割れが発生し易くなる。したがって、Tiの含有量を0.005〜0.1重量%とした。なお、Tiの含有量の望ましい範囲は0.005〜0.05重量%である。
【0021】
Cuは、Al合金中に固溶して強度を向上させる作用がある。
ここで、Cuの含有量が0.4重量%以下になると所望の強度向上効果が得られず、また、その含有量が0.8重量%を超えると曲げ加工性および耐食性が低下するようになる。
したがって、Cuの含有量を0.4〜0.8重量%とした。なお、Cuの含有量の望ましい範囲は、0.45〜0.65重量%である。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明のAl合金押出形材の加工方法の一実施形態について、図面に基づき説明する。
図1は本発明のAl合金押出形材の加工方法の一実施形態を示す流れ図、図2は時効処理時間とAl合金押出材の強度との関係を表す時効曲線を示す図である。
このAl合金押出形材の加工方法では、Siを0.6〜1.2重量%、Mgを0.5〜1.0重量%、Feを0.1〜0.4重量%、Mnを0.2〜0.6重量%、Tiを0.005〜0.1重量%、Crを0.05〜0.3重量%および/またはZrを0.05〜0.25重量%含有し、残部がAl及び不可避不純物からなるAl合金を押出成形する。
前記Al合金は、Cuを0.4〜0.8重量%含有することとしてもよい。
【0023】
このAl合金を押出成形して得られたAl合金押出材は、断面が多角形状の中空押出材、例えば肉厚一定の矩形状の断面を有する筒部材からなる曲げ加工用押出材である。
次いで、このAl合金押出材に、図2に示すように、該Al合金の最高強度Hhが得られる時効処理時間(時効条件)Thより手前の時効処理時間(亜時効条件)T1で時効処理1(第1の熱処理)を行う。この時効処理時間T1における強度H1は最高強度Hhより低い。これにより、時効処理1が施されたAl合金押出材では微細な析出物が発生し、伸びが良くしかも硬すぎることがなく、曲げ加工性に優れたものとなる。
【0024】
次いで、このAl合金押出材に曲げ加工を施す。
この曲げ加工方法は、Al合金押出材の一端部を押さえつつ該Al合金押出材を鉛直面内に湾曲させるもので、図3及び図4に示す様な曲げ加工装置を用いて加工される。
この曲げ加工装置1は、矩形状の断面を有する筒状のAl合金押出材2を曲げ加工する中心軸Cを有する略車輪状の回転曲げ型3と、該回転曲げ型3の中心軸Cの一方側外方に設けられAl合金押出材2の一方の直線部分2aを上方から押さえる移動押さえ型4と、移動押さえ型4と同一水平線上に設けられ、Al合金押出材2を回転曲げ型3の図中略三角形状で示したクランプ部3aとともに把持し、曲げ加工の途中でAl合金押出材2の他方の直線部分2bに向かって図中左側から右側に移動するクランプ型(締め付け型)5とから概略構成されている。
【0025】
ここでは、図3に示すように、前記Al合金押出材2の略中央部を回転曲げ型3のクランプ部3aに載置し、このAl合金押出材2の一方の直線部分2aを移動押さえ型4により上方から押さえる。
そして、図4に示すように、この状態で前記回転曲げ型3をその中心軸Cの廻りにゆっくりと図中右回転させ、このAl合金押出材2の直線部分2bを前記回転曲げ型3の曲率半径に合わせて鉛直面内に上向きに凸に曲げ加工する。
【0026】
以上により、直線状に延びるAl合金押出材2は、その直線部分2aの延長線と他方の直線部分2bとのなす角θが所定の角度となるように曲げ加工されてAl合金押出材2’とされる。
このAl合金押出材2’は、伸びの値が高く複雑な曲げ形状にも曲げ加工することが可能である。また、時効硬化も進んでいることから、降伏強さも高い。また、矩形状の断面を有する筒部材であるから、筒部材の断面変形を小さく抑えることが可能である。
【0027】
このAl合金押出材2’はエネルギー吸収特性が劣っているので、図2に示すように、該Al合金の最高強度Hhが得られる時効処理時間Thを越えた時効処理時間(過時効条件)T2で時効処理2(第2の熱処理)を行う。この時効処理時間T2における強度は、時効処理時間T1における強度H1にほぼ等しく最高強度Hhよりは低い。これにより、この時効処理2が施されたAl合金押出材では、析出物が粗大化することで強度は若干低下するもののエネルギー吸収特性を付与することが可能になる。
【0028】
ここで、本実施形態のAl合金押出形材の加工方法の実施例について説明する。
[実施例]
まず、組成の異なる2種類のAl合金を用意した。ここでは、A合金(Si:0.9重量%、Mg:0.95重量%、Fe:0.3重量%、Mn:0.4重量%、Ti:0.01重量%、Zr:0.10重量%含有し、残部がAl及び不可避不純物からなるAl合金)及びB合金(Si:0.85重量%、Mg:0.8重量%、Cu:0.6重量%、Fe:0.25重量%、Mn:0.4重量%、Ti:0.07重量%、Zr:0.12重量%含有し、残部がAl及び不可避不純物からなるAl合金)の2種類とした。
【0029】
次いで、このA合金及びB合金に対して表1に示す製造工程により押出成形、熱処理(時効処理1、時効処理2、時効処理3のいずれか1種または2種)及び曲げ加工を行い、試料No.1〜7の押出形材製の部材とした。ここでは、試料No.1、2が本実施例、試料3〜7が比較例である。
時効処理1〜3の条件は、時効処理1:150℃×12時間、時効処理2:205℃×6時間、時効処理3:180℃×7時間である。
また、押出成形の条件を、押出温度:500℃、押出速度:7m/min、冷却:水冷とし、矩形断面の外形寸法が50×75mm、肉厚が2mmの中空角パイプ状に押出成形し押出材とした。なお、時効処理3は、A合金の最高強度Hhが得られる時効処理時間Thで時効処理を行ったものである。次いで、軸方向に荷重を負荷する圧縮試験を行い、圧潰特性評価を行った。その結果を表1に示す。
【0030】
【表1】
【0031】
表1に示した本実施例の押出形材である試料1、2は、曲げ加工時に断面変形や、割れが少なく、加工性が良好であった。また、圧縮試験においても割れが発生することなくアコ−デオン状に圧縮変形し、エネルギ−吸収特性も優れていることが明かであった。
これに対し、曲げ加工の後工程で時効処理1または時効処理2を行った試料(No.3、4)では、曲げ加工時の変形が大きく、圧縮試験においてもアコ−デオン状に圧縮変形する前に割れてしまう(破壊)か、アコ−デオン状に圧縮変形はするが部分的に割れが認められた(やや良)。
【0032】
また、曲げ加工の前工程で時効処理1を後工程で時効処理3を行った試料(No.5)では、加工性は良好であったが、圧縮試験ではアコ−デオン状に圧縮変形する前に割れてしまった(破壊)。
また、曲げ加工の前工程で時効処理1を行った試料(No.6)では、加工性は良好であったが、圧縮試験ではアコ−デオン状に圧縮変形する前に割れてしまった(破壊)。
また、曲げ加工の前工程で時効処理2を行った試料(No.7)では、曲げ加工時に割れが生じてしまった(割れ)。
【0033】
以上説明したように、本発明の一実施形態のAl合金押出形材の加工方法によれば、Siを0.6〜1.2重量%、Mgを0.5〜1.0重量%、Feを0.1〜0.4重量%、Mnを0.2〜0.6重量%、Tiを0.005〜0.1重量%、Crを0.05〜0.3重量%および/またはZrを0.05〜0.25重量%含有し、残部がAl及び不可避不純物からなるAl合金(Cuを0.4〜0.8重量%含有してもよい)を押出成形し、得られたAl合金押出材に、最高強度Hhが得られる時効処理時間Thより手前の時効処理時間T1で時効処理1を行うので、微細な析出物が発生することで伸びが良くしかも硬すぎることがなく、その結果、曲げ加工性を高めることができる。
【0034】
また、このAl合金押出材に曲げ加工を行うので、伸びの値が高く複雑な曲げ形状にも曲げ加工することができる。したがって、中空部の変形を小さく抑えることができ、押出材の断面形状によっては、従来のような中子を省略することができ、金型のコストを削減することができる。しかも、時効硬化が進んでいることから、降伏強さを高めることができる。
【0035】
また、曲げ加工を施したAl合金押出材に、最高強度Hhが得られる時効処理時間Thを越えた時効処理時間T2で時効処理2を行うので、析出物が粗大化することで、高強度でありながら低強度合金と同様の圧縮荷重時の変形挙動とすることができ、エネルギー吸収特性を高めることができる。
【0036】
以上、本発明のAl合金押出形材の一実施形態について図面に基づき説明してきたが、具体的な構成は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計の変更等が可能である。例えば、Al合金の組成は、上記実施例に限定されることなく、上述した組成の範囲で必要に応じて変更することができる。
【0037】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明のAl合金押出形材の加工方法によれば、Al合金を押出成形し、得られたAl合金押出材に該Al合金の最高強度が得られる時効条件より手前の時効条件で第1の熱処理を行うので、微細な析出物が発生することで、伸びが良くしかも硬すぎることがなく、その結果、曲げ加工性を高めることができる。
また、第1の熱処理を行ったAl合金押出材に曲げ加工を行うので、伸びの値が高く複雑な曲げ形状にも曲げ加工することができる。しかも、時効硬化を進めることができるので、降伏強さを高めることができる。
【0038】
また、このAl合金押出材に、前記Al合金の最高強度が得られる時効条件を越えた時効条件で第2の熱処理を行うので、析出物が粗大化することで、高強度でありながら低強度合金と同様の圧縮荷重時の変形挙動とすることができ、エネルギー吸収特性を高めることができる。
【0039】
以上により、曲げ加工性及びエネルギー吸収特性に優れたAl合金押出形材を製造することのできるAl合金押出形材の加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のAl合金押出形材の加工方法の一実施形態を示す流れ図である。
【図2】時効処理時間とAl合金押出材の強度との関係を表す時効曲線を示す図である。
【図3】本発明のAl合金押出材に曲げ加工を施すための曲げ加工装置の概略構成を示す正面図である。
【図4】曲げ加工装置の一動作を示す正面図である。
【符号の説明】
1 曲げ加工装置
2、2’ Al合金押出材
2a、2b 直線部分
3 回転曲げ型
3a クランプ部
4 移動押さえ型
5 クランプ型(締め付け型)
C 中心軸
θ 角[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of processing an extruded Al alloy material, and particularly to a method of manufacturing an extruded Al alloy material having excellent energy absorption characteristics, such as a side member constituting an aluminum body structure having a space frame structure. The present invention relates to a preferred method of processing an extruded aluminum alloy.
[0002]
[Prior art]
The side members of the vehicle are buckled and deformed in an accordion-like manner at the time of a collision in the front engine portion and the rear trunk portion of the vehicle, thereby absorbing the impact energy at the time of the collision, thereby improving the safety of the occupant. It is a member that has the function of ensuring the performance.
Examples of the side member include a front side member extending rearward from a lower portion of an engine room in front of a vehicle body and connected to a structural member on a front floor of a passenger compartment, a rear side member extending rearward from a structural member on a rear floor of a passenger compartment and reaching a lower portion of a trunk room. There is.
[0003]
As the conventional side member, a tubular member having a rectangular cross section formed by subjecting a cold-rolled steel sheet to press forming and joining using a spot welding or the like is used.
By the way, in recent years, due to environmental problems such as global warming, there has been a strong demand for automobiles to be lighter for the purpose of reducing exhaust gas and improving fuel efficiency. As part of this weight reduction, instead of using steel plates and steel pipes, In addition, a light alloy extruded material mainly composed of a light metal such as Al or Ti capable of integrally producing a structure having a complicated shape is being studied.
At present, Al-Mg-Si-based Al alloys such as JIS6N01 alloy having a good balance of extrudability, mechanical properties, corrosion resistance and the like are used as light alloys suitable for such extruded shapes.
[0004]
For example, in order to manufacture a member constituting an aluminum body structure having a space frame structure, such as a side member, an aluminum alloy is first extruded into an aluminum alloy extruded material having various cross-sectional shapes. Next, the aluminum alloy extruded material is subjected to age hardening treatment under aging conditions at which the maximum strength of the aluminum alloy is obtained, and thereafter, bending is performed. Next, a joining process such as welding is performed to obtain an Al body structural member (Step A).
In addition, the aluminum alloy extruded material is bent in the same manner as the above-described step A except that the aluminum alloy extruded material is bent and then subjected to an age hardening treatment under aging conditions at which the maximum strength of the aluminum alloy is obtained. You can also get
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the members constituting the above-described conventional Al body structure, in particular, in the side member which buckles and deforms in an accordion shape at the time of collision and absorbs energy applied from the front-rear direction, the bending workability during the manufacturing process is low. At the same time, it is required to have a function of absorbing the energy at the time of collision sufficiently by buckling deformation in an accordion shape and minimizing damage to occupants.
[0006]
In the conventional process A, since the aluminum alloy extruded material is subjected to the age hardening treatment and then subjected to the bending process, the extruded material may be cracked during the bending process or may be cracked when the axial compression load is applied. There is a problem that there is.
Further, in the conventional B process, since the age hardening treatment is performed after the bending process is performed on the Al alloy extruded material, there is a problem that a cross-sectional deformation may increase during the bending process of the extruded material. .
As described above, it is difficult to achieve both the bending workability and the energy absorption property in both the steps A and B described above, and there is a problem that either one is sacrificed.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a method for processing an Al alloy extruded profile capable of producing an Al alloy extruded profile excellent in bending workability and energy absorption characteristics. Aim.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present inventors have conducted various experiments to clarify the effects of the manufacturing process on the bending workability and energy absorption characteristics of an extruded Al alloy, and as a result, the composition according to the present invention It has been found that by sequentially performing the first heat treatment, the bending process, and the second heat treatment on the Al alloy extruded material, an Al alloy extruded material excellent in bending workability and energy absorption characteristics can be obtained.
[0009]
The present invention is based on the above findings, and the method for processing an Al alloy extruded shape according to claim 1 comprises 0.6 to 1.2% by weight of Si and 0.5 to 1.0% by weight of Mg. 0.1 to 0.4% by weight of Fe, 0.2 to 0.6% by weight of Mn, 0.005 to 0.1% by weight of Ti, 0.05 to 0.3% by weight of Cr and / or Alternatively, an Al alloy containing 0.05 to 0.25% by weight of Zr and the remainder consisting of Al and inevitable impurities is extruded, and the obtained Al alloy extruded material is kept at 120 to 180 ° C. for 1 to 24 hours. A first heat treatment is performed under aging conditions, and then a bending process is performed. Thereafter, a second heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than the first heat treatment and at an overaging condition of holding at 150 to 220 ° C. for 1 to 24 hours. It is characterized by:
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for processing an extruded Al alloy material according to the first aspect, wherein the Al alloy contains 0.4 to 0.8% by weight of Cu. Features.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for processing an Al alloy extruded section, wherein the extruded section comprises a hollow extruded section having a polygonal cross section. And
[0013]
In the method for processing an extruded Al alloy material according to the present invention, an Al alloy is extruded, and the obtained Al alloy extruded material is subjected to a first heat treatment under an aging condition prior to an aging condition at which the highest strength of the Al alloy is obtained. By performing this, the Al alloy extruded material that has been subjected to the first heat treatment has excellent elongation and is not too hard due to generation of fine precipitates, and has excellent bending workability. Next, by performing bending, it is possible to perform bending even in a complicated bending shape having a high elongation value. In addition, since age hardening is progressing, the yield strength is high. For example, when the Al alloy extruded material to be bent has a hollow portion, the cross-sectional deformation of the hollow portion can be reduced.
[0014]
Since the aluminum alloy extruded material subjected to the bending process has inferior energy absorption characteristics, the second heat treatment is performed under the aging condition exceeding the aging condition at which the maximum strength of the Al alloy is obtained. In the Al alloy extruded material that has been subjected to the heat treatment of 2, the coarsening of the precipitate enables deformation behavior under a compressive load similar to that of a low-strength alloy while having a high strength, and improves energy absorption characteristics. Will be possible.
The conditions of the first and second heat treatments vary depending on the alloy composition. In the case of the Al alloy according to the present invention, the first heat treatment is performed at a temperature in the range of 120 to 180 ° C., the holding time is 1 to 24 hours, and The second heat treatment may be performed at a temperature equal to or higher than the first heat treatment, in a range of 150 to 220 ° C., and for a holding time of 1 to 24 hours.
[0015]
Next, the reason for limiting the composition of the Al alloy according to the present invention will be described.
The Al alloy according to the present invention contains 0.6 to 1.2% by weight of Si, 0.5 to 1.0% by weight of Mg, 0.1 to 0.4% by weight of Fe, and 0.2 to 0.2% of Mn. 0.6% by weight, 0.005 to 0.1% by weight of Ti, 0.05 to 0.3% by weight of Cr and / or 0.05 to 0.25% by weight of Zr, with the balance being Al and It has a composition consisting of unavoidable impurities.
Further, the Al alloy may contain 0.4 to 0.8% by weight of Cu.
[0016]
Si and Mg have a function of improving strength by precipitating as a fine Mg 2 Si compound in the Al alloy. Here, when the content of Si is less than 0.6% by weight and the content of Mg is less than 0.5% by weight, the precipitation amount of the Mg 2 Si compound is reduced, and as a result, desired strength is secured. Can not be done. On the other hand, when the content of Si exceeds 1.2% by weight and the content of Mg exceeds 1.0%, the precipitation amount of the Mg 2 Si compound increases, and the extrusion processability and bending processability decrease. In addition, cracks due to deformation at the time of collision easily occur. Therefore, the content of Si was set to 0.6 to 1.2% by weight, and the content of Mg was set to 0.5 to 1.0% by weight. The preferable range of the Si content is 0.65 to 0.95% by weight, and the preferable range of the Mg content is 0.55 to 0.95% by weight.
[0017]
Fe, Mn, Cr, and Zr generate fine intermetallic compounds in a state where Fe, Mn, Cr, and / or Zr coexist, and after the homogenization treatment, the intermetallic compounds are dispersed in the Al alloy. Remarkably suppresses recrystallization during extrusion and promotes the development of a fibrous structure. As a result, there is an effect that cracks due to deformation at the time of collision hardly occur.
[0018]
Here, the Fe content is less than 0.1% by weight, the Mn content is less than 0.2% by weight, the Cr content is less than 0.05% by weight, and the Zr content is less than 0.05% by weight. , The effect becomes insufficient, the Fe content exceeds 0.4% by weight, the Mn content exceeds 0.6% by weight, and the Cr content is 0.3% by weight. When the Zr content exceeds 0.25% by weight, a coarse intermetallic compound is generated, and cracks due to deformation at the time of collision tend to occur.
[0019]
Therefore, the content of Fe is 0.1 to 0.4% by weight, the content of Mn is 0.2 to 0.6% by weight, the content of Cr is 0.05 to 0.3% by weight and / or Zr. Was 0.05 to 0.25% by weight.
The desirable ranges of the contents of Fe, Mn, Cr and Zr are as follows: Fe: 0.15 to 0.3% by weight, Mn: 0.25 to 0.45% by weight, Cr: 0.07 to 0.2% % By weight, Zr: 0.07 to 0.15% by weight.
[0020]
Ti has the effect of refining the structure of the Al alloy and preventing cracking. Here, if the content of Ti is less than 0.005% by weight, the effect of preventing cracking cannot be obtained, and if the content exceeds 0.1% by weight, a coarse intermetallic compound is generated. As a result, cracks due to deformation at the time of collision tend to occur. Therefore, the content of Ti is set to 0.005 to 0.1% by weight. The desirable range of the content of Ti is 0.005 to 0.05% by weight.
[0021]
Cu has the effect of improving the strength by forming a solid solution in the Al alloy.
Here, if the Cu content is 0.4% by weight or less, a desired strength improving effect cannot be obtained, and if the Cu content exceeds 0.8% by weight, bending workability and corrosion resistance are reduced. Become.
Therefore, the content of Cu is set to 0.4 to 0.8% by weight. Note that a desirable range of the Cu content is 0.45 to 0.65% by weight.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of a method for processing an extruded aluminum alloy according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a flow chart showing one embodiment of a method for processing an extruded Al alloy material according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an aging curve showing the relationship between the aging treatment time and the strength of the extruded Al alloy material.
In this method for processing an extruded aluminum alloy material, 0.6 to 1.2% by weight of Si, 0.5 to 1.0% by weight of Mg, 0.1 to 0.4% by weight of Fe, 0.2 to 0.6% by weight, 0.005 to 0.1% by weight of Ti, 0.05 to 0.3% by weight of Cr and / or 0.05 to 0.25% by weight of Zr, with the balance being Extrudes an Al alloy composed of Al and inevitable impurities.
The Al alloy may contain 0.4 to 0.8% by weight of Cu.
[0023]
An Al alloy extruded material obtained by extrusion-molding this Al alloy is a hollow extruded material having a polygonal cross section, for example, a bending extruded material formed of a cylindrical member having a rectangular cross section with a constant thickness.
Then, the Al alloy extruded material, as shown in FIG. 2, at the highest intensity H h is aging time obtained (aging conditions) T h than before the aging time (nitrous aging conditions) T 1 of the Al alloy Aging treatment 1 (first heat treatment) is performed. Strength H 1 in this aging time T 1 is lower than the highest intensity H h. As a result, the Al alloy extruded material subjected to the aging treatment 1 generates fine precipitates, has good elongation and is not too hard, and has excellent bending workability.
[0024]
Next, this Al alloy extruded material is subjected to bending.
In this bending method, the extruded Al alloy is bent into a vertical plane while holding one end of the extruded Al alloy, and is processed using a bending apparatus as shown in FIGS.
The bending apparatus 1 includes a substantially wheel-shaped rotary bending die 3 having a central axis C for bending a cylindrical Al alloy extruded
[0025]
Here, as shown in FIG. 3, a substantially central portion of the Al alloy extruded
Then, as shown in FIG. 4, in this state, the rotary bending die 3 is slowly rotated rightward in the figure around its central axis C, and the
[0026]
As described above, the Al alloy extruded
The extruded Al alloy material 2 'can be bent into a complicated bent shape having a high elongation value. Further, since the age hardening is progressing, the yield strength is high. Further, since the tubular member has a rectangular cross section, it is possible to suppress the cross-sectional deformation of the tubular member to be small.
[0027]
Since the Al alloy extruded material 2 'is inferior energy absorbing characteristics, as shown in FIG. 2, the Al alloy highest intensity H h is aging time exceeding the aging time T h obtained in (overaging conditions ) performing an aging treatment 2 (second heat treatment) at T 2. Strength in the aging time T 2 are lower than the approximately equal maximum intensity H h to intensity H 1 in aging time T 1. Thus, in the Al alloy extruded material subjected to the aging
[0028]
Here, an example of the processing method of the extruded Al alloy material of the present embodiment will be described.
[Example]
First, two types of Al alloys having different compositions were prepared. Here, alloy A (Si: 0.9% by weight, Mg: 0.95% by weight, Fe: 0.3% by weight, Mn: 0.4% by weight, Ti: 0.01% by weight, Zr: 0. Al alloy containing 10% by weight, the balance being Al and unavoidable impurities) and B alloy (Si: 0.85% by weight, Mg: 0.8% by weight, Cu: 0.6% by weight, Fe: 0.25%) %, Mn: 0.4% by weight, Ti: 0.07% by weight, Zr: 0.12% by weight, with the balance being Al and Al and inevitable impurities.
[0029]
Next, the A alloy and the B alloy were subjected to extrusion molding, heat treatment (one or two of aging treatment 1, aging
The conditions of the aging treatments 1 to 3 are aging treatment 1: 150 ° C. × 12 hours, aging treatment 2: 205 ° C. × 6 hours, and aging treatment 3: 180 ° C. × 7 hours.
Extrusion molding conditions were as follows: extrusion temperature: 500 ° C., extrusion speed: 7 m / min, cooling: water cooling, extrusion molding into a hollow square pipe having a rectangular cross section of 50 × 75 mm and a wall thickness of 2 mm. Material. Note that the aging
[0030]
[Table 1]
[0031]
On the other hand, in the samples (Nos. 3 and 4) subjected to the aging treatment 1 or the aging
[0032]
In the sample (No. 5), which was subjected to the aging treatment 1 in the pre-process of the bending process and the aging
In the sample (No. 6) subjected to the aging treatment 1 in the previous step of the bending, the workability was good, but in the compression test, the sample was broken before accordion-like compression deformation (breakage). ).
Further, in the sample (No. 7) subjected to the aging
[0033]
As described above, according to the method for processing an extruded aluminum alloy according to one embodiment of the present invention, 0.6 to 1.2% by weight of Si, 0.5 to 1.0% by weight of Mg, 0.1 to 0.4% by weight, Mn 0.2 to 0.6% by weight, Ti 0.005 to 0.1% by weight, Cr 0.05 to 0.3% by weight and / or Zr Alloy containing 0.05 to 0.25% by weight and the balance being Al and unavoidable impurities (Cu may be contained at 0.4 to 0.8% by weight) is extruded to obtain an Al alloy. alloy extruded material, since the aging treatment 1 at maximum intensity H h aging time is obtained T h than before the aging time T 1, it extends well yet too hard by fine precipitates occurs However, as a result, bending workability can be improved.
[0034]
In addition, since the Al alloy extruded material is bent, it can be bent into a complicated bent shape having a high elongation value. Therefore, the deformation of the hollow portion can be suppressed small, and depending on the cross-sectional shape of the extruded material, the conventional core can be omitted, and the cost of the mold can be reduced. In addition, since the age hardening is advanced, the yield strength can be increased.
[0035]
Further, the Al alloy extruded subjected to bending, maximum strength because H h is at aging time T 2 to aging time exceeds T h obtained performing aging
[0036]
As described above, one embodiment of the extruded aluminum alloy according to the present invention has been described with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and the design of the extruded aluminum alloy is not limited to the scope of the present invention. Changes and the like are possible. For example, the composition of the Al alloy is not limited to the above example, and can be changed as needed within the above-described composition range.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for processing an extruded Al alloy material of the present invention, an Al alloy is extruded, and the obtained Al alloy extruded material has a higher aging condition than the aging condition at which the highest strength of the Al alloy is obtained. Since the first heat treatment is performed under the aging condition, fine precipitates are generated, so that the elongation is good and the hardness is not too hard. As a result, the bending workability can be improved.
In addition, since the Al alloy extruded material that has been subjected to the first heat treatment is subjected to bending, it can be bent into a complicated bent shape having a high elongation value. Moreover, since age hardening can be advanced, the yield strength can be increased.
[0038]
Further, since the Al alloy extruded material is subjected to the second heat treatment under the aging condition exceeding the aging condition at which the maximum strength of the Al alloy is obtained, the precipitates are coarsened, so that the high strength and the low strength are obtained. Deformation behavior under a compressive load similar to that of an alloy can be obtained, and energy absorption characteristics can be enhanced.
[0039]
As described above, it is possible to provide a method of processing an Al alloy extruded shape capable of manufacturing an Al alloy extruded shape excellent in bending workability and energy absorption characteristics.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of a method for processing an extruded Al alloy material according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an aging curve showing a relationship between aging treatment time and strength of an extruded Al alloy.
FIG. 3 is a front view showing a schematic configuration of a bending apparatus for bending an Al alloy extruded material of the present invention.
FIG. 4 is a front view showing one operation of the bending apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
C central axis θ angle
Claims (3)
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