JP5504828B2 - Method for evaluating cleanliness of aluminum alloys - Google Patents
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Description
本発明は、アルミダイカストの原料であるアルミニウム合金(アルミ合金)のインゴットの清浄度を評価する方法に関し、前記アルミダイカストは、特に自動車のステアリング用部品として好適である。 The present invention relates to a method for evaluating the cleanliness of an ingot of an aluminum alloy (aluminum alloy) that is a raw material for aluminum die casting, and the aluminum die casting is particularly suitable as a steering component for automobiles.
アルミニウム合金において、非金属介在物は、大きさ、数、分散状況等により、その機械的性質に大きな影響を与えるので、存在状況を把握する必要がある。アルミニウム合金中の非金属介在物を測定する為には、例えば、特許文献1の様に、アルミニウム合金を溶解して調製したアルミニウム溶湯の全量を、フィルターでろ過し、ろ過前後のアルミニウム溶湯の重量差で、介在物量を測定する方法がある。
In an aluminum alloy, non-metallic inclusions have a great influence on their mechanical properties depending on their size, number, dispersion status, etc., so it is necessary to grasp their presence. In order to measure non-metallic inclusions in an aluminum alloy, for example, as in
しかしながら、引用文献1の技術は、破壊検査であり、測定したインゴットを製品に使用出来ないとの問題があった。また、引用文献1の技術は、測定に時間と手間が掛かるとの問題があった。そこで、本発明は上記の様な従来技術が有する問題点を解決する為、アルミダイカストの原料であるアルミニウム合金のインゴットにおいて、測定したインゴットを製品に使用出来るようにし、清浄度を短時間で且つ少ない手間で評価する方法を提供することを課題とする。
However, the technique of the cited
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本願のアルミニウム合金のインゴットの清浄度評価方法は、予め複数のアルミニウム合金インゴットの硬さと清浄度とを測定し、清浄度に対する硬さの相関関係を確認し、その後、インゴットの硬さを測定することにより清浄度を評価することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. In other words, the aluminum alloy ingot cleanliness evaluation method of the present application measures the hardness and cleanliness of a plurality of aluminum alloy ingots in advance, confirms the correlation of the hardness to the cleanliness, and then determines the hardness of the ingot. It is characterized by evaluating the cleanliness by measuring .
本発明は、アルミニウム合金のインゴットの清浄度評価方法において、インゴットを破壊すること無しに清浄度を評価することが出来るので、評価したインゴットを製品のアルミダイカストに使用することが出来る。また、インゴットの硬さと清浄度の相関関係を確認した後は、硬さを測定するのみで良く、溶解やろ過が不要なので、インゴットに対する測定時間の短縮や省力化も可能になる。 In the method for evaluating the cleanliness of an ingot of an aluminum alloy according to the present invention, the cleanliness can be evaluated without destroying the ingot. Therefore, the evaluated ingot can be used for an aluminum die casting of a product. In addition, after confirming the correlation between the hardness and cleanliness of the ingot, it is only necessary to measure the hardness, and since dissolution and filtration are not required, measurement time for the ingot can be shortened and labor can be saved.
本発明に係るアルミニウム合金のインゴットの清浄度評価方法の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態にて測定したインゴットの形状を表す図である。図1のインゴット1では、上面2の方向から溶湯を流し込み、底面3から凝固する。図2は、清浄度の悪いインゴット上面の写真であり、図3は、清浄度の良いインゴット上面の写真である。図2のインゴットの上面には、多くの空孔が存在し、表面の凹凸が大きいが、図3のインゴットの上面には、空孔が少ないので、表面の凹凸が小さい。空孔は、インゴットの上面に、より多く発生し、空孔が多いと、硬さ測定時に誤差が大きくなり易く、清浄度と硬さの相関を得難いので、本発明では、空孔の比較的少ない底面の硬さを測定することが好ましい。また底面であっても測定精度を向上する為には、複数部分の測定を行うことが好ましく、3部分以上の測定を行うことが、より好ましい。
Embodiments of an aluminum alloy ingot cleanliness evaluation method according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating the shape of an ingot measured in the present embodiment. In the
次に、素材としてアルミニウム合金のAD12.1からなる、240個のインゴットを製作し、ロックウェル硬さ試験機のBスケールにて硬さを測定した。硬さ測定は、図4のインゴットの左端4、中央5、右端6の各底面部分において、図5の様に5箇所の硬さを測定し、最大硬さと最小硬さを除いた3箇所の平均硬さを各部分の硬さとし、各部分の硬さの平均値を、各インゴットの硬さとした。硬さ測定時には、測定部の表面粗さや平面度や平行度等を、硬さ測定に適する様に修正してから測定した。そして、各インゴットの硬さの近いものを、表1の様に、30個毎にグループ分けし、各グループの硬さの平均値を算出した。
Next, 240 ingots made of an aluminum alloy AD12.1 as a material were manufactured, and the hardness was measured with a B scale of a Rockwell hardness tester. The hardness measurement is performed at three locations excluding the maximum hardness and the minimum hardness as shown in FIG. 5 at the bottom portions of the left end 4, the
次に、各インゴットグループの清浄度を確認する為、各インゴットグループから3個のインゴットの残渣率を測定した。残渣率は、各インゴットを溶解し、加圧してフィルターでろ過する前の質量M1と、ろ過した後の質量M2との差(M1−M2)を、ろ過する前の質量M1で除し百分率で表した値((M1−M2)/M1)×100(%)を、各インゴットの残渣率とし、更にそれを各グループ内で平均した値を、各インゴットグループの残渣率として表1に記載した。表1の残渣率は、残渣率の値が低い程、非金属介在物等が少なく、清浄度が良いことを表す。
また、各インゴットグループの引張り強度を確認する為、各インゴットグループから各27個のインゴットを各グループ別に溶解した。次いで、各グループに対して同条件にてフラックス投入と溶湯処理と脱ガスと脱酸処理を行い、ダイカストにて図6に示す引張り試験片8、9をグループ毎に各10個作成した。次いで、これらの試験片について、ASTMの規格に従い、引張り強度試験を行い、10個の平均値を各グループの引張り強度として表1に記載した。そして、各グループの硬さの平均値と残渣率を図7としてグラフ化し、各グループの硬さの平均値と引張り強度を図8としてグラフ化した。
Next, in order to confirm the cleanliness of each ingot group, the residual ratio of three ingots from each ingot group was measured. The residue rate is the percentage obtained by dividing the difference (M1−M2) between the mass M1 before dissolving each ingot, pressurizing and filtering with a filter, and the mass M2 after filtering by the mass M1 before filtering. The expressed value ((M1-M2) / M1) × 100 (%) was defined as the residue rate of each ingot, and the average value within each group was listed in Table 1 as the residue rate of each ingot group. . The residue rates in Table 1 indicate that the lower the residue rate value, the less non-metallic inclusions and the like, and the better the cleanliness.
Further, in order to confirm the tensile strength of each ingot group, 27 ingots from each ingot group were dissolved for each group. Next, flux injection, molten metal treatment, degassing, and deoxidation treatment were performed for each group under the same conditions, and ten
図7より、硬さ15HRB〜47HRBのグループと残渣率には相関関係があり、硬さ50HRB〜61HRBのグループと残渣率には相関関係がある。よって、この結果を利用することにより、次回からは、インゴットの硬さを測定することにより、インゴットを破壊すること無しに、清浄度を評価することが可能である。そして、評価したインゴットを製品として使用することが出来、短時間で且つ少ない労力にて評価できる。また、図8より、硬さ15HRB〜47HRBのグループと引張り強度には相関関係があり、硬さ50HRB〜61HRBのグループと引張り強度にも残渣率には相関関係があり、硬さを測定し清浄度を評価した結果は、引張り強度として裏付けがあると言える。また、図7と図8の結果から、ダイカストにて製品化するアルミニウム合金において、インゴットの硬さが50HRB以上、好ましくは52HRB以上であれば、清浄度が良いインゴットであることが分かる。また、この評価したインゴットを使用することによって、強度が高いものが出来る。この手法を使わない場合は、寿命を上げる為に溶湯処理の時間が長くなり、除滓する量も増え、ダイカストの歩留まりも悪くなり、時間及び歩留まりの劣化による生産時間の遅れやコストアップが懸念される。 From FIG. 7, there is a correlation between the group of hardness 15HRB to 47HRB and the residue rate, and there is a correlation between the group of hardness 50HRB to 61HRB and the residue rate. Therefore, by using this result, it is possible to evaluate the cleanliness without destroying the ingot by measuring the hardness of the ingot from the next time. And the evaluated ingot can be used as a product, and can be evaluated in a short time and with little effort. Further, from FIG. 8, there is a correlation between the tensile strength and the group of hardness 15HRB to 47HRB, and there is also a correlation between the residual ratio and the group of hardness 50HRB to 61HRB, and the hardness is measured and cleaned. It can be said that the result of evaluating the degree is supported as the tensile strength. From the results of FIGS. 7 and 8, it can be seen that in an aluminum alloy produced by die casting, if the ingot has a hardness of 50 HRB or more, preferably 52 HRB or more, the ingot has a good cleanliness. Moreover, a thing with high intensity | strength can be made by using this evaluated ingot. If this method is not used, the molten metal treatment time will be increased to increase the service life, the amount of removal will increase, the die casting yield will also deteriorate, and there will be a delay in production time and cost increase due to time and yield deterioration. Is done.
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、アルミニウム合金のAD12.1からなるインゴットの清浄度を評価した例を説明したが、本発明の評価方法は、本発明の主旨を外れない限り、他の母材を用いることが出来る。 In addition, this embodiment shows an example of this invention and this invention is not limited to this embodiment. For example, in the present embodiment, an example in which the cleanliness of an ingot made of aluminum alloy AD12.1 was evaluated has been described. However, the evaluation method of the present invention uses other base materials as long as they do not depart from the gist of the present invention. Can be used.
1 インゴット
2 上面
3 底面
4 左端
5 中央
6 右端
7 硬さ測定箇所
8 引張り試験片の平面図
9 引張り試験片の側面図
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