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JP6529165B2 - Method of manufacturing powder alloy extruded material and method of manufacturing forged product - Google Patents
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Method of manufacturing powder alloy extruded material and method of manufacturing forged product Download PDF

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Description

本発明は、アルミニウム合金などの各種金属粉末の押出材を製造する方法に関し、とりわけ金属粉末の圧粉体を熱間で押出して、例えば鍛造に供する用途に適した、高強度金属粉末合金押出材を製造する方法、及びその押出材を用いた鍛造品の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing extruded materials of various metal powders such as aluminum alloys, and in particular, a high-strength metal powder alloy extruded material suitable for use in hot-pressing metal powder compacts, for example, for forging And a method of manufacturing a forged product using the extruded material.

近年の自動車業界における燃費向上の要求から、自動車に使用される各種部材、例えばエンジンのピストン等の軽量化、高機能化の要求が高まってきている。そこで、このような部材については、鉄鋼材料や鋳鉄材料に代えて、軽量なアルミ材料を使用することが指向され、特に高温雰囲気下等の過酷な環境でも使用し得る高温高強度を有するAl−Si系合金などのアルミニウム粉末合金からなる鍛造材が注目されるようになっている。   In recent years, the demand for fuel efficiency improvement in the automobile industry has increased the demand for weight reduction and functional enhancement of various members used in automobiles, such as pistons of engines. Therefore, for such a member, it is directed to use a lightweight aluminum material instead of a steel material or a cast iron material, and in particular, it has high temperature and high strength which can be used even in a severe environment such as a high temperature atmosphere. Forged materials made of aluminum powder alloys such as Si-based alloys are attracting attention.

この種のアルミニウム粉末合金鍛造材を製造するにあたっては、例えば特許文献1に記載されているように、所定の成分組成のアルミニウム合金(例えばAl−Si系合金)からなるアトマイズ法などによる急冷凝固粉末を、円柱状に圧縮成形して圧粉体ビレットとし、そのビレットを所要の温度に予熱して熱間押出を行い、得られた押出体を型鍛造して製品形状とすることが行われる。   For producing this kind of aluminum powder alloy forging, as described in, for example, Patent Document 1, a rapidly solidified powder by an atomizing method or the like comprising an aluminum alloy (for example, an Al-Si alloy) having a predetermined composition. The resultant is compression-molded into a cylindrical shape into a powder billet, the billet is preheated to a required temperature, hot extrusion is performed, and the obtained extruded body is die-forged into a product shape.

このようなアルミニウム粉末合金鍛造材プロセス中において、熱間押出によって表面品質が優れた押出体を得るためには、従来は、圧粉体ビレットをその全長にわたって均一にかつ比較的低温に予熱して押出すことが望ましいとされている。すなわち、過度に高温に予熱して押出した場合には、粒界に存在する晶出物が共晶融解を起こして表面付近の結晶粒が剥がされることなどに起因し、例えば図5に示しているように押出材20の表面に局部的に剥がれたような形状の突起部分(以下、その部分をムシレと記す)22が発生したり、また表面粗さが大きくなったり、さらには、表面粗さが場所によって不均一となってしまう、などの表面品質の低下を招いてしまうことが懸念される。そこで従来一般には、例えば高温高強度Al−Si系アルミニウム合金の長さ1100mm程度の圧粉体ビレットについては、250〜270℃程度の比較的低温に均一に予熱して押出機のコンテナに挿入し、押出すことが行われている。   In order to obtain an extruded body with excellent surface quality by hot extrusion during such an aluminum powder alloy forging process, conventionally, the powder billet is preheated uniformly and at a relatively low temperature over its entire length. Extrusion is considered desirable. That is, when the material is excessively preheated to a high temperature and extruded, the crystallized material present in the grain boundary causes eutectic melting to peel off the crystal grains in the vicinity of the surface, for example, as shown in FIG. As shown in the figure, projections 22 (hereinafter referred to as "mushile") in the form of local peeling on the surface of the extruded material 20 may be generated, the surface roughness may be increased, or the surface roughness may be further increased. It is feared that the surface quality may be degraded such as being uneven depending on the place. Therefore, conventionally, for example, a powder billet having a length of about 1100 mm of a high-temperature high-strength Al-Si-based aluminum alloy is uniformly preheated to a relatively low temperature of about 250 to 270 ° C. and inserted into a container of an extruder. , Extrusion has been done.

しかしながら、低温における圧粉体ビレットの変形抵抗は非常に高く、そのため、低温に予熱した圧粉体ビレットの押出中においては、ビレットの先端部が先に押し出されて成形されて、押出が進むに従って押出圧力が急激に増大する。そのためビレットの後端部が押し出される頃には、押出圧力が押出機の限界値に達して、押出不能あるいは押出し困難となってしまうおそれがある。   However, the deformation resistance of the powder billet at a low temperature is very high, so during extrusion of a powder billet preheated to a low temperature, the tip of the billet is first extruded and shaped as the extrusion proceeds The extrusion pressure increases rapidly. Therefore, by the time the rear end of the billet is extruded, the extrusion pressure may reach the limit value of the extruder, which may make extrusion impossible or difficult.

そこで、押出性を考慮して、圧粉体ビレットの全長を、押出材の表面品質を損なわない範囲内で、できるだけ高温(例えば300〜400℃程度)に予熱して押出を行うことが考えられる。このように高温に予熱して押出せば、変形抵抗が小さくなるため、比較的容易に押出が可能となると考えられる。しかしながら、圧粉体ビレットの予熱温度(押出し前の材料加熱温度)が、たとえ押出し材の表面品質を損なわない上限程度以下の温度であっても、予熱温度が上限に近ければ、次のような問題が生じてしまう。   Therefore, in consideration of extrudability, it is conceivable to perform extrusion by preheating the entire length of the powder billet to as high temperature as possible (for example, about 300 to 400 ° C.) within the range that does not impair the surface quality of the extruded material. . It is considered that since the deformation resistance is reduced by preheating to high temperature and extruding in this way, extruding can be performed relatively easily. However, even if the preheating temperature (the material heating temperature before extrusion) of the powder billet is below the upper limit that does not impair the surface quality of the extruded material, if the preheating temperature is close to the upper limit, Problems will arise.

すなわち、ビレットの先端部と後端部との間の部分(中間部)は、その周囲が、高温に加熱されているコンテナによって取り囲まれているばかりでなく、その前後がビレットの先端部・後端部に続いているため、熱の逃げ場がなく、そのため中間部には、押出中における押出ダイスと材料との摩擦熱や圧粉体ビレット自身の加工発熱が蓄熱されて、押出開始前の材料温度(予熱温度)よりも高い温度域まで温度上昇してしまい、その結果、押出材の表面品質を損なわない上限温度よりも高温となって、中間部で押出材の表面粗さが劣化してしまうことがある。   That is, the portion (middle portion) between the tip end portion and the rear end portion of the billet is not only surrounded by the container heated to a high temperature, but the front and rear end portions of the billet Since it continues to the end, there is no room for heat, so the friction heat between the extrusion die and the material during extrusion and the processing heat of the powder billet itself are stored in the middle part, and the material before extrusion starts The temperature rises to a temperature range higher than the temperature (preheating temperature). As a result, the temperature becomes higher than the upper limit temperature that does not impair the surface quality of the extruded material, and the surface roughness of the extruded material There are times when

なおビレット先端部は、ダイスとの摩擦熱や加工発熱による蓄熱が少ないため、押出中に過度に高温になることはない。そのため、上記のように予熱温度を適切に設定しておけば、押出材先端部については、高品質の表面状態を得ることができる。一方、押出コンテナ内において圧粉体ビレットの後端面は、押盤(一般には加熱されていない部材)に常時接しており、そのためビレット後端部は、押盤へ熱の逃げによって、材料温度が高温になることは回避され、良好な表面品質を示すことができる。   In addition, since the billet tip portion has little heat storage due to frictional heat with the die and processing heat, it does not become excessively hot during extrusion. Therefore, if the preheating temperature is appropriately set as described above, high quality surface conditions can be obtained for the tip of the extruded material. On the other hand, in the extrusion container, the rear end face of the powder billet is always in contact with the pressing plate (generally, a member not heated), so that the billet rear end is heated by the heat to the pressing plate. Elevated temperatures are avoided, and good surface quality can be exhibited.

以上のように、圧粉体ビレットを、押出材の表面品質を損なわない範囲内で高温かつ均一に予熱して押出を行えば、押出材の先端部および後端部は優れた品質の表面粗さを得ることが可能であるが、中間部は温度上昇によって表面品質が著しく低下してしまうおそれが強い。このように表面品質が低下した箇所が存在する押出材をそのまま次工程の型鍛造に供して製品とすれば、型鍛造時に被鍛造材表面付近の材料のフローが乱れて円滑なフローではなくなり、その結果、機械的特性が低下したり、機械的特性にばらつきが生じたり、さらには押出材の表面品質も劣化するなど、製品品質上、問題が生じ、また良品歩留まりが低下してしまう問題がある。   As described above, if the powder billet is extruded with high temperature and uniform preheating within a range that does not impair the surface quality of the extruded material, the leading end and the trailing end of the extruded material have excellent surface roughness. Although it is possible to obtain a large size, it is highly possible that the surface quality of the middle part is significantly reduced by the temperature rise. Thus, if the extruded material in which the portion where the surface quality is lowered is used as it is for die forging in the next step as a product, the material flow near the surface of the forged material is disturbed at the time of die forging and the flow is not smooth. As a result, there are problems in product quality such as deterioration of mechanical characteristics, variation in mechanical characteristics, and deterioration of surface quality of extruded material, and a problem that yield of good products decreases. is there.

上記のように表面品質が低下した箇所がある押出材については、表面の切削(面削)を施してから、次工程の型鍛造に供することも行われているが、面削工程を付加すれば、生産性の低下を招くとともに高コスト化を招き、また材料歩留まりの低下を招いてしまうから、できるだけこのような面削工程を付加しないことが強く望まれる。   With regard to the extruded material where there is a point where the surface quality has deteriorated as described above, it is also carried out that the surface is subjected to cutting (face grinding) and then used for die forging in the next step. For example, the productivity may be lowered, the cost may be increased, and the material yield may be decreased. Therefore, it is strongly desirable not to add such a facing process as much as possible.

なお、アルミニウム合金などの圧粉体ビレットを熱間押出しするにあたって、押出し中のビレットの押出し方向における温度変化などに応じ、コンテナへの挿入前のビレットの加熱温度(予熱温度)に、その長さ方向に変化する温度勾配(テーパー)を与えておく、いわゆるテーパー加熱法が従来から知られている。   In addition, in hot extrusion of a green compact billet such as an aluminum alloy, the heating temperature (preheating temperature) of the billet before insertion into the container is determined according to the temperature change in the extrusion direction of the billet during extrusion. A so-called tapered heating method is known in the prior art that provides a temperature gradient (taper) that changes in direction.

例えば特許文献2では、ビレットの押出し方向における後部側の温度を前部側の温度よりも低く加熱しておくテーパー加熱手法が、従来技術として記載されている。特許文献2中に記載されているテーパー加熱法は、押出中において加工発熱の蓄積によりビレットの後部側の温度が前部側より高くなってしまうことを防止するための方法であるとされているが、ビレットの後端面(押盤に接する面)からの抜熱による影響については、全く考慮されていない。したがって特許文献2中に記載されているテーパー加熱法をそのまま適用した場合、後端部が過度に温度低下して、後端部の押出しが困難もしくは不可能となるおそれがある。   For example, in patent document 2, the taper-heating method which heats the temperature of the back side in the extrusion direction of a billet lower than the temperature of the front side is described as a prior art. The tapered heating method described in Patent Document 2 is considered to be a method for preventing the temperature on the rear side of the billet from becoming higher than that on the front side due to accumulation of processing heat generation during extrusion. However, the influence of heat removal from the rear end face (the face in contact with the pressing plate) of the billet is not considered at all. Therefore, when the taper heating method described in Patent Document 2 is applied as it is, there is a possibility that the temperature of the rear end decreases excessively, and the extrusion of the rear end may become difficult or impossible.

また、上記のようなテーパー加熱法には、根本的に次のような問題がある。
すなわち、アルミニウム合金のように熱伝導率が高い材料では、一本の圧粉体ビレットについて、その長さ方向に温度勾配を与えるように加熱しても、加熱直後から実際に押出コンテナ内に挿入して押出しを開始するまでの間に、ビレット内部の熱伝導によってその長さ方向の温度の均一化が進行してしまって、温度勾配が小さくなってしまい、その結果、狙った温度勾配による効果が充分に得られなくなってしまう問題がある。
In addition, the above-described taper heating method fundamentally has the following problems.
That is, in a material having a high thermal conductivity, such as an aluminum alloy, one compact billet is actually inserted into the extrusion container immediately after heating even if it is heated so as to give a temperature gradient in its length direction. Before the start of extrusion, the heat conduction inside the billet advances the homogenization of the temperature in the longitudinal direction, and the temperature gradient becomes smaller. As a result, the effect of the targeted temperature gradient There is a problem that can not be obtained enough.

特許第4185364号公報Patent No. 4185364 特開2004−25266号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-25266

本発明は、以上の事情を背景としてなされたもので、アルミニウム合金粉末などの金属粉末の圧粉体ビレットを加熱して、熱間で押出して押出材を製造するにあたり、押出性を損なうことなく、全長にわたって表面品質が優れた押出材を確実かつ安定して得ることができる粉末合金押出材の製造方法、及びその押出し材を用いて表面品質の良好な鍛造品を製造する方法を提供することを課題としている。   The present invention has been made against the background described above, and it is possible to heat the powder billet of metal powder such as aluminum alloy powder and the like to produce an extruded material by extruding hot without impairing the extrudability. A method for producing a powder alloy extruded material capable of reliably and stably obtaining an extruded material having an excellent surface quality over the entire length, and a method for producing a forged product having a good surface quality using the extruded material Is an issue.

前述の課題を解決するべく、本発明者等は、種々実験、検討を重ねた結果、押出コンテナ内に挿入して押出す圧粉体ビレットを、その押出し方向先端から後端までを1本のビレットとして押出すのではなく、長さ方向(押出し方向)に3本以上に分割された状態のビレットとして押出すこととし、かつそれを前提として、押出方向先端側のビレット及び後端側のビレットを、その間に挟まれるビレット(中間のビレット)よりも高温となるように加熱(予熱)して押出しコンテナに装填すること、逆に言えば、中間のビレットの予熱温度を、先端、後端の各ビレットよりも低温に予熱して押出しコンテナに装填することによって、前記課題を一挙に解決し得ることを見い出し、本発明をなすに至った。   As a result of various experiments and studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors conducted various experiments and studies, and as a result, a powder billet to be inserted into an extrusion container and extruded is one from the front end to the rear end in the extrusion direction. Instead of extruding as a billet, extruding as a billet in a state of being divided into three or more pieces in the length direction (extrusion direction), and assuming that, the billet on the leading end side of the extrusion direction and the billet on the rear end side To be heated (preheated) so as to be higher than the billet (intermediate billet) sandwiched between them, and loaded into the extrusion container; conversely, the preheating temperature of the middle billet is at the front end and the rear end It has been found that the above problems can be solved at once by preheating to a lower temperature than each billet and loading into an extrusion container, and the present invention has been made.

なお上記のところでは、長さ方向(押出し方向)に3本以上に“分割された”状態のビレットとして押出す、と記載したが、ここで“分割された”と記載したのは、説明上の都合に過ぎず、圧縮成形して得られた1本の圧粉体ビレットを切断して3以上に分割することに限定されないことはもちろんである。すなわち、“分割された”とは、コンテナ内に配置された状態で、3本以上となっていれば良いことを意味する。したがって例えば、3本以上のビレットをそれぞれ個別に圧縮成形して、得られた3本以上のビレットを一つのコンテナ内に直列に装填する場合も含む。   In the above description, the billet is described as being extruded as a billet in a “divided” state in the longitudinal direction (extrusion direction), but the “divided” is described here for the sake of explanation. Of course, the present invention is not limited to cutting one green powder billet obtained by compression molding into three or more pieces. That is, "divided" means that three or more may be provided in the state of being disposed in the container. Therefore, for example, the case where three or more billets are individually compression-molded and the resulting three or more billets are loaded in series in one container is also included.

具体的には、本発明の基本的な態様(第1の態様)による粉末合金押出材の製造方法は、
金属粉末を圧縮成形してなる3以上の圧粉体ビレットを予熱する予熱工程と、
予熱された3以上の圧粉体ビレットを、熱間押出機の押出コンテナ内に押出し方向に沿って直列状に挿入して、熱間押出しする押出工程とを有し、
前記予熱工程では、前記押出工程において押出コンテナ内の押出し方向先端側に配置される1の圧粉体ビレット及び押出し方向最後端側に配置される1の圧粉体ビレットを、これらの先端側圧粉体ビレットと最後端側圧粉体ビレットとの間挟まれて配置される1または2以上の圧粉体ビレットよりも高温に加熱することを特徴とするものである。
なおここで、上記の3以上の圧粉体ビレット、1の圧粉体ビレット、1または2以上の圧粉体ビレットの、それぞれの記載における数字は、それぞれ圧粉体ビレットの個数を意味する。
また以下では、押出コンテナ内の押出し方向最先端側に配置される1の圧粉体ビレットについては、先端用圧粉体ビレットと称することがあり、また押出コンテナ内の押出し方向最後端側に配置される1の圧粉体ビレットについては、後端用圧粉体ビレットと称することがあり、更に、これらの間に挟まれて配置される1または2以上の圧粉体ビレットについては、中間用圧粉体ビレットと称することがある。
Specifically, the method for producing a powder alloy extruded material according to the basic aspect (first aspect) of the present invention is
A preheating step of preheating three or more powder billets formed by compression molding of metal powder;
And extruding the hot-extruded three or more green compact billets into the extrusion container of the hot extruder in series along the extrusion direction;
In the preheating step, a green compact billet and the first green compact billet disposed in the extrusion direction top end side arranged in the direction of extrusion leading-edge side in the extrusion container in said extrusion step, these top it is characterized in that than one or more of the green compact billet sandwiched disposed between the tip side pressure powder billet and the top rear side pressure powder billet is heated to a high temperature.
Here, the numbers in the respective descriptions of the above three or more green compact billets, one green compact billet, and one or two green compact billets mean the number of green compact billets.
Also, in the following, the one powder billet disposed on the most end side in the extrusion direction in the extrusion container may be referred to as a powder billet for tip, and disposed on the most end side in the extrusion direction in the extrusion container One of the pressed powder billets is sometimes referred to as a back end powder billet, and further, for one or more powder billets placed between them, for intermediate use It may be called a green compact billet.

上記のように、本実施形態では、コンテナ内に装填される圧粉体ビレットを一本の連続するビレットとせず、3以上に分割された状態でコンテナ内に直列に装填とすることを前提としている。ここで、各ビレット(各分割ビレット)を、異なる温度に予熱してからコンテナ内に挿入する場合、各ビレットをコンテナ内に装填するまでの間においては、各分割ビレットが独立して扱われ、さらに各ビレットをコンテナ内に装填して押出しを行っている間においては、各分割ビレット間の接触境界部分が熱伝導に対する抵抗として機能する。そのため、ビレット全体の長さ方向(押出し方向)への熱移動による温度の均一化が阻止される。すなわち、1本のビレットにその長さ方向に温度勾配を持たせるように予熱して、その一本のビレットを押出す場合(従来技術)のような、加熱後の温度勾配の減少もしくは消失が生じることを回避可能となる。言い換えれば、狙った温度差を維持することが可能となる。   As described above, in the present embodiment, it is assumed that the powder billet loaded in the container is not loaded as one continuous billet, but loaded in series in the container in a state of being divided into three or more. There is. Here, when each billet (each divided billet) is preheated to a different temperature and then inserted into the container, each divided billet is treated independently before loading each billet into the container, Furthermore, while each billet is loaded into the container for extrusion, the contact boundary between the divided billets functions as a resistance to heat transfer. Therefore, the temperature uniformity due to the heat transfer in the lengthwise direction (extrusion direction) of the entire billet is prevented. That is, if one billet is preheated to have a temperature gradient in its length direction and the one billet is extruded (as in the prior art), there is a decrease or elimination of the temperature gradient after heating It is possible to avoid the occurrence. In other words, it is possible to maintain the targeted temperature difference.

ここで、圧粉体のビレットではなく、溶製材のビレットの場合に、上記のように3以上に分割された状態でコンテナ内に直列に装填した場合、熱間で押し出しても、各分割ビレットが充分に接合一体化せず、若干の衝撃でも境界部分で破壊しやすくなり、特に押出し材にさらに型鍛造などの鍛造を施して製品とする場合には、鍛造には耐えられなくなる可能性が高い。したがって、溶製材のビレットの場合には、ビレットを分割された状態でコンテナに挿入して押出すことは、常識的に考えられない。   Here, in the case of the billet of the ingot material instead of the billet of the green compact, if the billet is loaded in series in the container in a state of being divided into three or more as described above, each billet is divided even if it is hot extruded. There is a possibility that it will not be sufficiently joined and integrated, and it will be easily broken at the boundary even with a slight impact, and in particular if the extruded material is further forged such as die forging to make it a product, it may not be able to withstand forging. high. Therefore, in the case of billets made of molten material, it is not common sense to insert and push the billets in a divided state into a container.

これに対して本発明で対象としている圧粉体ビレットの場合は、押出し中の塑性変形によって分割ビレットの接触面間で粉末粒子が互いに絡みあい、しかもAl合金のような表面酸化皮膜が生じやすい金属であっても、圧粉体表面の粉末粒子による凹凸によって、押出し中の塑性変形により分割ビレットの接触面間で粉末粒子の表面酸化膜が破壊されて、新生面が露出し、これらによって固相拡散が充分に進行し、押出材として強固に接合されたものが得られる。その結果、その後の鍛造にも充分に耐えられることになる。したがって、分割ビレットとして押出すことは、圧粉体ビレットにおいて初めて有効となるのではある。   On the other hand, in the case of the powder billet targeted by the present invention, the powder particles are entangled with each other between the contact surfaces of the divided billet by plastic deformation during extrusion, and a surface oxide film such as Al alloy is easily formed. Even if it is a metal, the surface oxide film of the powder particle is broken between the contact surfaces of the divided billet by the plastic deformation during extrusion due to the unevenness by the powder particle on the surface of the powder compact, and the new surface is exposed. The diffusion proceeds sufficiently to obtain a firmly bonded one as an extruded material. As a result, subsequent forging can be sufficiently tolerated. Therefore, extruding as a split billet is only effective in powder billets.

そして、コンテナ内に配置される3以上の分割ビレットのうち、押出し方向における先端側、後端側の分割ビレット(先端用圧粉体ビレット、後端用圧粉体ビレット)を、その間に挟まれる1又は2以上のビレット(中間用圧粉体ビレット)よりも高温に加熱(予熱)しておくことによって、先端用圧粉体ビレット、後端用圧粉体ビレットは、押出材の表面品質を損なうことなく、良好な押出性を確保することができる。すなわち先端側のビレットは、押出し中におけるダイスとの摩擦発熱や加工発熱の蓄積が少ないため、押出中に温度上昇するおそれが少なく、そのため過度に温度上昇して押出し材の表面品質の低下を招くことを回避できるから、適度の高温に予熱しておくことによって、押出性と表面品質の両者を満たすことが可能となる。また後端側の分割ビレットは、押出中において、通常は加熱されていない押盤に接していて、押盤の側に抜熱されるため、加工発熱などによる熱が蓄熱されることが回避され、それに伴って押出中に温度上昇するおそれが少なく、そのため過度に温度上昇して押出し材の表面品質の低下を招くことを回避できるから、適度の高温に予熱しておくことによって、先端側の分割ビレットと同様に、押出性と表面品質の両者を満たすことが可能となる。 Of the three or more split billets placed in the container, cutting-edge side in the extrusion direction, dividing the billet (tip for compact billets, compact billet rear end) of the top rear side, in the meantime The powder billet for the leading end and the powder billet for the trailing end are heated on the surface of the extruded material by heating (preheating) to a higher temperature than the one or more billets (intermediate green powder billet) to be sandwiched. Good extrudability can be ensured without loss of quality. That billet cutting-edge side, since less frictional heat and working heat generation accumulation of the die during extrusion, a possibility is small that the temperature rise during the extrusion, the deterioration of the surface quality of the order extrudate excessively increase in temperature It is possible to satisfy both the extrudability and the surface quality by preheating to a suitable high temperature, since this can be avoided. The split billets rearmost side, during the extrusion, usually in contact with the押盤unheated, since the heat removal to the side of押盤, be avoided that heat due working heat generation is thermal storage , less risk of elevated temperature during the extrusion with it, can be avoided that lowers the surface quality of the order extrudate excessively rise in temperature, by preheated to moderate high temperatures, most distal end As in the case of the divided billet, it is possible to satisfy both the extrudability and the surface quality.

一方、中間用圧粉体ビレットは、既に述べたように加工発熱などによる熱の逃げ場がなく、蓄熱によって温度上昇するのが通常である。しかるに、中間用圧粉体ビレットについては、予熱温度を、先端側、後端側の分割ビレットよりも低温としておくことによって、押出中に温度上昇しても押出材の表面品質を損なわない程度の温度に抑えると同時に、良好な押出性を確保することが可能となる。すなわち、押出中における温度上昇の程度を予測しておき、また押出し材の表面品質を損なわない範囲内で良好な押出性の確保が可能な温度(高温)から温度上昇予測値を差し引いた温度に予熱温度を設定することによって、押出中に温度上昇した状態で、押出性の確保と良好な表面品質の確保とを図ることが可能になる。 On the other hand, a green compact billet for between medium is already no escape of the heat due to work-induced heat as mentioned, it is usual to temperature rise by the heat storage. However, for the intermediate for compact billet preheat temperature, most distal end side, by keeping the temperature lower than the split billet rearmost side, without impairing the surface quality of the extruded material even if a temperature rise in the extrusion At the same time as suppressing the temperature to a certain degree, it becomes possible to secure good extrudability. That is, the temperature rise obtained during extrusion is predicted, and a temperature (high temperature) at which good extrudability can be secured within a range that does not impair the surface quality of the extruded material is subtracted from the predicted temperature rise. By setting the preheating temperature, it is possible to secure the extrudability and secure the surface quality in a state where the temperature rises during the extrusion.

また本発明の第2の態様による粉末合金押出材の製造方法は、前記第1の態様の粉末合金押出材の製造方法において、前記金属粉末が、アルミニウム合金粉末であることを特徴とするものである。   In the method for producing a powder alloy extruded material according to the second aspect of the present invention, in the method for producing a powder alloy extruded material according to the first aspect, the metal powder is an aluminum alloy powder. is there.

ここで、アルミニウム合金は熱伝導率が高く、そのため特にアルミニウム合金粉末を圧縮成形してなる圧粉体ビレットにおいては、前述の従来技術のように一本のビレット内において長さ方向に温度勾配を付与しておいて、その1本の圧粉体ビレットの状態で熱間押出を行う場合には、ビレット内での熱移動によって温度勾配が小さくなってしまい、温度勾配による効果が期待できなくなる可能性が高い。すなわち、押出性と表面品質の確保とを両立させることが困難となる。しかしながら本発明の方法では、前述のようにコンテナに装填される圧粉体ビレットを3以上に分割して、各ビレットの予熱温度をコンテナ内での位置に応じて適切に設定することによって、熱伝導率が高いアルミニウム合金であっても、押出性と表面品質の確保とを両立させることが可能となった。   Here, the aluminum alloy has a high thermal conductivity, and therefore, in the case of a green compact billet formed by compression molding of the aluminum alloy powder, in particular, a temperature gradient in the lengthwise direction in one billet as in the prior art described above. If hot extrusion is carried out in the form of one compacted powder billet, heat gradient within the billet will be reduced, so that the effect of temperature gradient can not be expected. Sex is high. That is, it is difficult to achieve both the extrudability and the securing of the surface quality. However, according to the method of the present invention, the heat is carried out by dividing the powder billet loaded in the container into three or more pieces as described above and appropriately setting the preheating temperature of each billet according to the position in the container. Even in the case of an aluminum alloy having a high conductivity, it has become possible to achieve both the extrudability and the securing of the surface quality.

さらに本発明の第3の態様による粉末合金押出材の製造方法は、前記第2の態様の粉末合金押出材の製造方法において、
前記予熱工程において、押出コンテナ内の押出し方向の先端側に配置される圧粉体ビレット及び後端側に配置される圧粉体ビレットを350〜420℃に加熱し、これらの最先端側圧粉体ビレットと最後端側圧粉体ビレットとの間に挟まれて配置される1または2以上の圧粉体ビレットを230〜300℃に加熱することを特徴とするものである。
Furthermore, in the method for producing a powder alloy extruded material according to the third aspect of the present invention, in the method for producing a powder alloy extruded material according to the second aspect,
Wherein the preheating step, the green compact billet and compact billets which are located closest to the rear end side is arranged on the most distal end side of the extrusion direction of the extrusion container heated to 350-420 ° C., these advanced lateral pressure The method is characterized in that one or more green powder billets placed between the powder billet and the rear end side green powder billet are heated to 230 ° C to 300 ° C.

アルミニウム合金を対象とする場合、押出コンテナ内の押出し方向の先端側に配置される圧粉体ビレット及び後端側に配置される圧粉体ビレット(先端用・後端用圧粉体ビレット)を350〜420℃の範囲内の温度に予熱しておくことによって、先端部・後端部で押出性と押出材表面品質との両者を満足させることができる。
また中間に配置される1以上の圧粉体ビレット(中間用圧粉体ビレット)を230〜300℃の範囲内の温度に予熱しておくことによって、中間部は、押出中の温度上昇によって押出性を確保できるとともに、押出中の温度上昇を見込んでも、良好な表面品質を確保できる。
なお、押出し方向の先端側および後端側に配置される圧粉体ビレットは、より好ましくは370〜400℃の範囲内に予熱することが望ましく、また中間に配置される圧粉体ビレットは、より好ましくは250〜270℃の範囲内に加熱することが望ましい。このような温度範囲内に各圧粉体ビレットの予熱温度を設定すれば、押出性と表面品質とを、より確実かつ安定して両立させることができる。
If an aluminum alloy target, the extrusion direction of the compact billets and compact billets (green compact billet tip for-rear, which is located closest to the rear end side is arranged on the most distal end side of the extrusion container ) the by preheated to a temperature in the range of 350-420 ° C., can be satisfied both the extrudability and extruded material surface quality at up tip-top rear portion.
In addition, the intermediate portion is extruded due to the temperature rise during the extrusion by preheating the one or more green powder billets (intermediate green powder billet) disposed in the middle to a temperature within the range of 230 to 300 ° C. As well as ensuring the properties, good surface quality can be secured even in anticipation of temperature rise during extrusion.
Note that green compact billet compact billet disposed on the outermost distal side and top rear end of the extrusion direction, more preferably be preheated within the range of from 370 to 400 ° C. arranged desirable and the intermediate More preferably, it is desirable to heat in the range of 250-270 degreeC. By setting the preheating temperature of each green compact billet within such a temperature range, the extrudability and the surface quality can be reconciled more reliably and stably.

さらに本発明の第4の態様による粉末合金押出材の製造方法は、前記第2、第3のいずれかの態様の粉末合金押出材の製造方法において、
前記押出工程では、押出コンテナの内面温度が300〜400℃となるように押出コンテナを加熱することを特徴とすることを特徴とするものである。
Furthermore, in the method for producing a powder alloy extruded material according to the fourth aspect of the present invention, in the method for producing a powder alloy extruded material according to any of the second and third aspects,
In the extrusion step, the extrusion container is heated such that the inner surface temperature of the extrusion container is 300 to 400 ° C.

熱間押出しにおいては、圧粉体ビレットを予熱してから押出コンテナに装填するだけではなく、押出コンテナ自体を加熱しておくことが、圧粉体ビレットのコンテナ内への装填時や押出中の圧粉体ビレットの温度低下を防止して、良好な押出性を確保するために有効である。そのためには、アルミニウム合金を対象とする場合は270〜400℃の範囲内の温度にコンテナを加熱しておくことが適切である。   In hot extrusion, not only is the powder billet preheated before being loaded into the extrusion container, it is also possible to heat the extrusion container itself when loading the powder billet into the container or during extrusion. It is effective to prevent the temperature drop of the powder billet and to secure good extrudability. For that purpose, it is appropriate to heat a container to the temperature within the range of 270-400 degreeC, when targeting aluminum alloy.

さらに本発明の第5の態様の粉末合金押出材の製造方法は、前記第1〜第4のいずれかの態様の粉末合金押出材の製造方法において、
前記押出工程では、押出コンテナの内面温度を、押出し方向の先端部分、後端部分、およびそれらの中間部分とで、個別に温度制御することを特徴とするものである。
Furthermore, in the method for producing a powder alloy extruded material according to the fifth aspect of the present invention, in the method for producing a powder alloy extruded material according to any one of the first to fourth aspects,
In the extrusion step, the inner surface temperature of the extrusion container is controlled individually at the leading end portion, the rear end portion, and the middle portion thereof in the extrusion direction.

このように押出し方向の位置に応じて3以上の領域に区分して、それぞれの領域を適切な温度に制御することは、押出性と表面品質の両立のために、より好ましい。   In this way, it is more preferable to divide the region into three or more regions according to the position in the extrusion direction and to control each region to an appropriate temperature, in order to achieve both the extrudability and the surface quality.

また本発明の第6の態様の粉末合金押出材の製造方法は、前記第5の態様の粉末合金押出材の製造方法において、
金属粉末が、アルミニウム合金粉末であり、
前記前記押出工程において、押出コンテナの内面温度が、押出し方向の先端部分及び後端部分では330〜400℃の範囲内の温度となり、押出し方向の中間部分では270〜330℃の範囲内の温度となるように、押出コンテナを加熱することを特徴とするものである。
In the method for producing a powder alloy extruded material according to the sixth aspect of the present invention, in the method for producing a powder alloy extruded material according to the fifth aspect,
The metal powder is an aluminum alloy powder,
In the extruding step, the inner surface temperature of the extruding container is a temperature in the range of 330 to 400 ° C. at the leading end portion and the trailing end portion in the extruding direction, and a temperature in the range of 270 to 330 ° C. at the middle portion of the extruding direction. To heat the extrusion container.

このように、コンテナを、領域別に上記の範囲内の温度となるように、制御加熱することによって、ビレット全体を、押出性を損なうことなく表面状態を均一かつ良好に維持しながら押し出して、表面品質が全長にわたって均一かつ良好な押出材を得ることが可能となる。   Thus, by heating the container to a temperature within the above-mentioned range by region, the entire billet is extruded while maintaining the surface condition uniformly and favorably without impairing the extrudability. It is possible to obtain a uniform and good extruded material over the entire length.

また本発明の第7の態様の粉末合金押出材の製造方法は、前記第1〜第6のいずれかの態様の粉末合金押出材の製造方法において、
前記圧粉体ビレットの熱伝導率が、0.01W/m・K以上、1 W/m・K以下の範囲内であることを特徴とする。
In the method for producing a powder alloy extruded material according to the seventh aspect of the present invention, in the method for producing a powder alloy extruded material according to any one of the first to sixth aspects,
The thermal conductivity of the green powder billet is characterized by being in the range of 0.01 W / m · K or more and 1 W / m · K or less.

圧粉体ビレットの熱伝導率が上記の範囲内である場合には、本発明の効果をより確実に得ることができる。   When the thermal conductivity of the green powder billet is within the above range, the effects of the present invention can be obtained more reliably.

さらに第8の態様の鍛造品の製造方法は、前記第1〜第7のいずれかの態様の粉末合金押出材の製造方法によって得られた粉末合金押出材に、さらに型鍛造を施して鍛造品を得ることを特徴とするものである。   Furthermore, in the method for producing a forged product according to the eighth aspect, the powder alloy extruded material obtained by the method for producing a powder alloy extruded material according to any one of the first to seventh aspects is further subjected to die forging To obtain.

表面品質が劣る合金粉末押出体を型鍛造した場合、型鍛造中における被鍛造材(押出材)の表面付近の材料の円滑なフローが妨げられて、鍛造品の機械的特性に劣ったり、機械的特性にばらつきが生じたりするおそれがあり、また鍛造品の表面品質も劣ったものとなってしまうことが懸念される、しかしながら、第1〜第6の態様による押出材を用いて型鍛造を行えば、押出材自体の表面品質が良好であるため、機械的特性が良好でかつそのばらつきも少なく、さらには表面品質が良好な鍛造品を、安定して得ることができる。   When the alloy powder extruded body with inferior surface quality is die forged, the smooth flow of the material in the vicinity of the surface of the forged material (extruded material) during die forging is impeded, and the mechanical properties of the forged product are inferior, Characteristics may vary, and there is also a concern that the surface quality of the forged product may become inferior. However, die forging is performed using the extruded material according to the first to sixth aspects. If done, because the surface quality of the extruded material itself is good, it is possible to stably obtain a forged product which has good mechanical properties and little variation, and further, good surface quality.

本発明の粉末合金押出材の製造方法よれば、アルミニウム合金粉末などの金属粉末の圧粉体ビレットを加熱して、熱間で押出して押出材を製造するにあたり、押出性を損なうことなく、全長にわたって表面品質が優れた押出材を確実かつ安定して得ることができる。またその押出材を型鍛造して鍛造品を製造すれば、機械的特性が良好でかつそのばらつきも少なく、表面品質も良好な鍛造品を得ることができる。   According to the method for producing a powder alloy extruded material of the present invention, the powder billet of metal powder such as aluminum alloy powder is heated and extruded hot to produce an extruded material. The extruded material with excellent surface quality can be obtained reliably and stably. In addition, if the extruded material is die-forged to produce a forged product, it is possible to obtain a forged product having good mechanical properties, less variation thereof, and good surface quality.

本発明の粉末合金押出材の製造方法を適用して粉末合金鍛造製品を製造するプロセスの全体工程の一例を示すフロー図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a flowchart which shows an example of the whole process of the process of manufacturing a powder alloy forged product, applying the manufacturing method of the powder alloy extruded material of this invention. 本発明の粉末合金押出材の製造方法によって圧粉体ビレットを押出すにあたって、ビレットを押出しコンテナに装填した状態の一例を示す略解図である。When extruding a powder billet by the method for producing a powder alloy extruded material of the present invention, it is a schematic view showing an example of a state in which the billet is loaded in the extrusion container. 本発明の粉末合金押出材の製造方法によって圧粉体ビレットを押出すにあたって、ビレットを押出しコンテナに装填した状態の他の例を示す略解図である。When extruding a powder billet by the method for producing a powder alloy extruded material of the present invention, it is a schematic view showing another example of a state in which the billet is loaded in the extrusion container. 本発明の粉末合金押出材の製造方法によって圧粉体ビレットを押出すにあたって、ビレットを押出しコンテナに装填した状態のさらに別の例を示す略解図である。When extruding a powder compact billet by the method for producing a powder alloy extruded material of the present invention, it is a schematic view showing still another example of a state in which the billet is loaded in the extrusion container. 従来技術によって圧粉体ビレットを熱間押出した場合の表面欠陥の一例として、ムシレの発生状況を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the generation | occurrence | production condition of a muzzle as an example of the surface defect at the time of carrying out the hot extrusion of the powder billet by a prior art.

以下、本発明の粉末合金押出材の製造方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は例示に過ぎず、本発明がこれらの実施形態に限定されないことはもちろんである。   Hereinafter, an embodiment of a method for producing a powder alloy extruded material of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the embodiments shown below are merely examples, and it goes without saying that the present invention is not limited to these embodiments.

<対象金属>
本発明において対象となる金属の種類、成分組成は特に限定されるものではなく、金属粉末を圧縮成形して得られた圧粉体ビレットを熱間押出して押出材を得るに適した金属にはすべて適用可能であり、さらに、その押出体を型鍛造して粉末合金鍛造製品を製造するプロセスに適用される合金、代表的にはAl合金が好適である。そして、Al合金のうちでも、Al−Si系の高温高強度合金に好適に適用できる。
上記の高温高強度Al−Si系合金としては、例えば、質量%で、Si:8〜20%、Fe:3〜10%、Cu:2〜7%、Mg:0.5〜3%を含有し残部がAlおよび不可避的不純物よりなる合金が好適である。そのほか、例えば、質量%で、Al:5〜11%、Zn:0.05〜0.1%を含有し残部がMgおよび不可避不純物よりなる合金なども適用可能である。
<Target metal>
The type of metal and the component composition to be targeted in the present invention are not particularly limited, and a metal suitable for obtaining an extruded material by hot extrusion of a powder billet obtained by compression molding of a metal powder All applicable, and in addition, alloys, typically Al alloys, suitable for the process of die forging the extruded body to produce a powder alloy forged product are suitable. And it can apply suitably to the high temperature high strength alloy of Al-Si system also among Al alloys.
The above-mentioned high temperature high strength Al-Si alloy contains, for example, by mass%, Si: 8 to 20%, Fe: 3 to 10%, Cu: 2 to 7%, Mg: 0.5 to 3% An alloy in which the balance is Al and unavoidable impurities is preferred. Besides, for example, an alloy containing, by mass%, Al: 5 to 11%, Zn: 0.05 to 0.1% and the balance being Mg and unavoidable impurities is also applicable.

なお本発明の方法は、圧粉体ビレットの状態での熱伝導率が0.01W/m・K以上、1 W/m・K以下の範囲内となる材料に適用することが好ましい。すなわち、本発明の方法は、熱伝導率が比較的高い材料(例えば熱伝導率が0.01W/m・K以上の材料)を用いている場合の課題を解決することを課題としているが、過度に熱伝導率が高ければ、押出中における圧粉体ビレット間での早期の熱移動により、本発明法に従って各分割ビレットに温度差を付与した効果が充分に発揮されなくなるおそれがあるからである。ちなみに、上記の高温高強度Al−Si系合金の圧粉体ビレット、例えば相対密度が60〜90%程度の圧粉体ビレットでは、熱伝導率は、0.01〜1W/m・K程度であり、その他のアルミニウム合金の圧粉体ビレットでも熱伝導率は同程度である。   The method of the present invention is preferably applied to a material having a thermal conductivity of 0.01 W / m · K or more and 1 W / m · K or less in the state of a green compact billet. That is, the method of the present invention is intended to solve the problem in the case of using a material having a relatively high thermal conductivity (for example, a material having a thermal conductivity of 0.01 W / m · K or more), If the thermal conductivity is excessively high, the early heat transfer between the green powder billets during extrusion may not sufficiently exert the effect of providing the temperature difference to each divided billet according to the method of the present invention. is there. By the way, in the powder billet of the above-mentioned high temperature high strength Al-Si alloy, for example, the powder billet having a relative density of about 60 to 90%, the thermal conductivity is about 0.01 to 1 W / m · K. The thermal conductivity of other aluminum alloy compact billets is similar.

<全体プロセス>
図1には、本発明の粉末合金押出材の製造方法を組み込んで、例えばAl合金粉末鍛造製品を製造する場合の全体的な製造プロセスの一例の概要を示す。そこでまず図1を参照して、全体的なプロセスの概要について説明する。
<Overall process>
FIG. 1 shows an outline of an example of the entire production process when producing a powder alloy extruded material of the present invention, for example, to produce an Al alloy powder forged product. Therefore, the outline of the whole process will be described first with reference to FIG.

図1に示すように、金属粉末、例えばAl合金粉末を、常法に従って圧縮成形して、押出用の3以上の圧粉体ビレットを得る(圧縮成形工程S1)。すなわち、後の押出工程で、押出コンテナ内の押出方向の先端側に配置される先端用圧粉体ビレット及び後端側に配置される後端用圧粉体ビレットと、それらに挟まれて中間に配置される1または2以上の中間用圧粉体ビレットとを得る。 As shown in FIG. 1, a metal powder, for example, an Al alloy powder, is compression molded according to a conventional method to obtain three or more green compact billets for extrusion (compression molding step S1). That is, after the extrusion process, the green compact billet rear end disposed at the distal end for the compact billets and bottom rear end is arranged on the most distal end side of the extrusion direction of the extrusion container, sandwiched therebetween And one or more intermediate powder billets placed in the middle.

次いで各圧粉体ビレットを予熱する(予熱工程S2)。この予熱工程では、先端用圧粉体ビレット及び後端用圧粉体ビレットと、1または2以上の中間用圧粉体ビレットとを、異なる温度に加熱する。すなわち先端用・後端用のビレットを相対的に高温に、中間用圧粉体ビレットを相対的に低温に予熱する。
続いてこれらの3以上の圧粉体ビレットを、同一の押出コンテナ内に押出し方向に沿って直列に装填する。この際、相対的に高温に予熱した圧粉体ビレットを、押出方向の先端、後端に配置し、それらの中間に、相対的に低温に予熱した圧粉体ビレットを配置する。このように配置した状態で、コンテナ内の3以上の圧粉体ビレットを、その直列方向に加圧して熱間押出を行う(熱間押出工程S3)。押出に当たっては、押出コンテナ自体を加熱しておくことも有効である。その場合、圧粉体ビレットを押出コンテナ内に配置する以前の段階からコンテナを加熱することが望ましい。
Next, each green compact billet is preheated (preheating step S2). In this preheating step, the front end green powder billet, the rear end green powder billet, and one or more intermediate green powder billets are heated to different temperatures. That is, the front and rear billets are preheated to relatively high temperatures, and the intermediate powder billet is preheated to relatively low temperatures.
Subsequently, these three or more powder billets are loaded in series along the extrusion direction into the same extrusion container. At this time, a green powder billet preheated to a relatively high temperature is disposed at the leading end and the rear end in the extrusion direction, and a green powder billet preheated to a relatively low temperature is disposed in the middle thereof. In this state, the three or more green compacts in the container are pressurized in the series direction to perform hot extrusion (hot extrusion step S3). In extrusion, it is also effective to heat the extrusion container itself. In that case, it is desirable to heat the container from the stage prior to placing the powder billet into the extrusion container.

熱間押出によって得られた押出材は、これを製品形状に型鍛造し(型鍛造工程S4)、最終的な製品、例えば自動車エンジン用ピストンとする。なお、Al合金の種類によっては、押出後、あるいは型鍛造後に熱処理を行ってもよいことはもちろんであり、また型鍛造を行う場合、その型鍛造と熱処理とを兼ねて行うこともある。   The extruded material obtained by the hot extrusion is subjected to die forging into a product shape (die forging step S4) to make a final product, for example, a piston for an automobile engine. Depending on the type of Al alloy, it goes without saying that heat treatment may be carried out after extrusion or after die forging, and when die forging is carried out, it may be carried out combining the die forging and heat treatment.

なお図1のプロセスは、押出材にさらに型鍛造を施して製品形状とすることとしているが、場合によっては型鍛造は行わず、押出し材のまま製品化することも許容される。   In the process of FIG. 1, the extruded material is further subjected to die forging to obtain a product shape, but in some cases, die forging is not performed, and it is acceptable to produce the extruded material as it is.

さらに上記のような各工程の詳細について説明する。   Further, the details of each step as described above will be described.

<圧縮成形工程>
出発材料であるAl合金粉末を、円柱状あるいは円盤状などの押出しに適した形状に圧縮成形し、圧粉体ビレットとする。使用するAl合金粉末の製法は特に限定しないが、アトマイズ法など、微細な粉末が効率的に得られる方法を適用することが望ましい。圧縮成形に供する粉末の粒径は、例えば平均粒径で、30〜70μm程度が適切である。また圧縮成形は、冷間で行っても、あるいは熱間で行ってもよい。さらに圧粉体の密度も限定しないが、相対密度で60〜90%程度とするのが一般的である。
<Compression molding process>
The Al alloy powder, which is the starting material, is compression-molded into a cylindrical or disk-like shape suitable for extrusion, to obtain a green compact billet. Although the manufacturing method of Al alloy powder to be used is not specifically limited, It is desirable to apply the method of obtaining fine powder efficiently, such as the atomizing method. The particle size of the powder to be subjected to compression molding is, for example, preferably about 30 to 70 μm in average particle size. The compression molding may be performed cold or hot. Furthermore, the density of the green compact is not limited, but it is generally about 60 to 90% in relative density.

ここで押出コンテナ内に直列状に配置すべき3以上の圧粉体ビレットは、1回の圧縮成形で得られた相対的に長い1本のビレットを、切断機などによって長さ方向に3以上に分割することによって得ても、あるいは3以上の各圧粉体ビレットを、それぞれ個別に短く且つ互いに同径となるように圧縮成形してもよい。いずれにしても、次の予熱工程の前までには、同径の3以上の圧粉体ビレット、すなわち先端用・後端用圧粉体ビレットと、1又は2以上の中間用圧粉体ビレットとを用意しておく。なお各圧粉体ビレットの長さ(押出し方向の長さ)は必ずしも同一である必要はない。   Here, three or more compacted powder billets to be arranged in series in the extrusion container are one or more relatively long billets obtained in one compression molding, three or more in the lengthwise direction with a cutter or the like. Alternatively, three or more green compact billets may be compression molded so as to be individually short and have the same diameter. In any case, before the next preheating step, three or more compacted powder billets of the same diameter, that is, a front end and rear end compacted powder billet, and one or more intermediate compacted powder billets And prepare. The lengths (length in the extrusion direction) of the green powder billets do not have to be the same.

<予熱>
予熱工程では、先端用圧粉体ビレット及び後端用圧粉体ビレットと、1または2以上の中間用圧粉体ビレットとを異なる温度に加熱する。すなわち先端用・後端用のビレットを相対的に高温に、中間用圧粉体ビレットを相対的に低温に予熱する。各圧粉体ビレットの予熱における具体的な加熱温度は、金属粉末の成分によって異なるが、Al合金、例えば前述のAl−Si系の高温高強度Al合金の場合、先端用圧粉体ビレット及び後端用圧粉体ビレットは、350〜420℃の範囲内の温度に加熱することが望ましく、中間用圧粉体ビレットは、230〜300℃の範囲内の温度に加熱することが望ましい。
<Preheating>
In the preheating step, the front end green powder billet, the rear end green powder billet, and one or more intermediate green powder billets are heated to different temperatures. That is, the front and rear billets are preheated to relatively high temperatures, and the intermediate powder billet is preheated to relatively low temperatures. Although the specific heating temperature in the preheating of each green powder billet varies depending on the component of the metal powder, in the case of an Al alloy, for example, the aforementioned high-temperature high strength Al alloy of the Al-Si system, the powder billet for tip and back The end-use powder billet is preferably heated to a temperature in the range of 350 to 420 ° C, and the intermediate-use powder billet is preferably heated to a temperature in the range of 230 to 300 ° C.

先端用・後端用圧粉体ビレットの加熱温度が350℃未満では、変形抵抗が大きく、押出圧力限界を超えて押出しが困難もしくは不可能となるおそれがある。一方、420℃を越えれば、押出材表面の粗さが例えばRz0.1μm以上に大きくなったり、表面粗さがばらついたり、さらには押出し材表面にムシレが発生したりするなどの、表面品質の劣化を招くおそれがある。350〜420℃の範囲内の温度であれば、先端用・後端用圧粉体ビレットについては、押出性と押出材表面品質の両者を満たすことができる。なお先端用・後端用圧粉体ビレットは、より好ましくは、370〜400℃の範囲内の温度に加熱することが望ましい。   When the heating temperature of the front end / rear end green compact billet is less than 350 ° C., the deformation resistance is large, and the extrusion pressure limit may be exceeded to make extrusion difficult or impossible. On the other hand, if the temperature exceeds 420 ° C., the surface roughness of the extruded material increases, for example, to Rz 0.1 μm or more, the surface roughness varies, and further, the surface of the extruded material may have a muffle, etc. It may cause deterioration. If the temperature is in the range of 350 to 420 ° C., both the extrudability and the surface quality of the extruded material can be satisfied for the front end and rear end powder billets. More preferably, it is desirable to heat the front and rear end green compact billets to a temperature within the range of 370 to 400 ° C.

中間用圧粉体ビレットについては、230〜300℃の範囲内の温度に予熱することが望ましい。中間用圧粉体ビレットの予熱温度が230℃未満では、押出中の蓄熱による温度上昇を見込んでも、良好な押出性が得られる温度域に達せず、変形抵抗が大きくなって、押出圧力限界を超えて押出しが困難もしくは不可能となるおそれがある。一方、300℃を越えれば、押出中の蓄熱による温度上昇によって、押出材表面の粗さが例えばRz0.1μm以上に大きくなったり、表面粗さがばらついたり、さらには押出し材表面にムシレが発生したりするなどの、表面品質の劣化を招くおそれがある。なお中間用圧粉体ビレットの予熱温度は、より好ましくは250〜270℃の範囲内の温度とすることが望ましい。   For the intermediate powder billet, it is desirable to preheat to a temperature in the range of 230-300 ° C. If the preheating temperature of the intermediate powder billet is less than 230 ° C., the temperature range where good extrudability can be obtained can not be reached even in anticipation of temperature rise due to heat storage during extrusion, deformation resistance becomes large, and extrusion pressure limit Exceeding this may make extrusion difficult or impossible. On the other hand, if the temperature exceeds 300 ° C., the surface roughness of the extruded material increases, for example, to Rz 0.1 μm or more due to temperature rise due to heat storage during extrusion, or the surface roughness varies, and further, the surface of the extruded material becomes muddy. And may cause deterioration of the surface quality. It is desirable that the preheating temperature of the intermediate powder billet be set to a temperature in the range of 250 to 270 ° C., more preferably.

予熱のための加熱手段は特に限定されず、例えば圧粉体ビレットを加熱炉に装入しての加熱炉内加熱、あるいは誘導加熱など、任意の加熱手段を適用することができる。   The heating means for preheating is not particularly limited, and for example, any heating means such as heating in a heating furnace in which a powder billet is inserted into a heating furnace, or induction heating can be applied.

<押出コンテナ内へのビレットの装填>
予熱した3以上の圧粉体ビレットは、押出機の押出コンテナに、直列に装填する。図2には、後方押出し用の押出機1における押出コンテナ3に、3個の圧粉体ビレット、すなわち先端用圧粉体ビレット9F、後端用圧粉体ビレット9R、及び中間用圧粉体ビレット9Mを直列に装填した状態(押出し開始直前の状態)を示す。また図3には、後方押出し用の押出機1における押出コンテナ3に、4個の圧粉体ビレット、すなわち先端用圧粉体ビレット9F、後端用圧粉体ビレット9R、及び2個の中間用圧粉体ビレット9M、9Mを直列に装填した状態を示す。先端用圧粉体ビレット9Fは押出ダイス5に接し、また後端用圧粉体ビレット9Rは押盤8に接した状態で、それぞれ押出コンテナ3に取り囲まれ、また中間用圧粉体ビレット9M(9M、9M)は、他部材に接しない状態で押出コンテナ3に取り囲まれた状態となる。なお符号7は押出ダイス5を進退させる押出ラムである。
なお押出方法としては、後方押出しに限らず、前方押出を適用することもできる。前方押出の場合の各圧粉体ビレットの装填状況を図4に示す。
<Loading of billet into extrusion container>
The preheated three or more green powder billets are loaded in series into the extrusion container of the extruder. In FIG. 2, in the extrusion container 3 of the extruder 1 for backward extrusion, three green powder billets, that is, a green powder billet 9F for the leading end, a green powder billet 9R for the rear end, and an intermediate green compact The state which loaded billet 9M in series (the state just before the extrusion start) is shown. Further, in FIG. 3, in the extrusion container 3 in the extruder 1 for backward extrusion, four green powder billets, that is, a green powder billet 9F for the leading end, a green powder billet 9R for the rear end, and two middle The green powder billets 9M 1 and 9M 2 are loaded in series. The front end powder billet 9F is in contact with the extrusion die 5, and the rear end powder billet 9R is in contact with the pressing plate 8 and surrounded by the extrusion container 3, respectively, and the intermediate pressure billet 9M ( 9M 1 and 9M 2 ) are surrounded by the extrusion container 3 without contacting other members. Reference numeral 7 denotes an extrusion ram for advancing and retracting the extrusion die 5.
In addition, as an extrusion method, not only backward extrusion but forward extrusion can also be applied. The loading condition of each green powder billet in the case of forward extrusion is shown in FIG.

ここで、予熱直後から、押出コンテナ内へ3以上の圧粉体ビレットを装填し、さらに押出しを開始するまでの時間は、できるだけ短くすることが望ましい。具体的には、予熱直後の時点(例えば加熱炉によって圧粉体ビレットを予熱した場合は加熱炉からのビレットの取り出し時点)から、押出しを開始するまでの時間は180sec以内とすることが好ましい。この時間が長すぎて、180secを越えれば、予熱した圧粉体ビレットの温度(とりわけ表面温度)が低下して、押出性が悪くなってしまうおそれがある。また、押出開始までにおける先端用・後端用ビレットと中間用ビレットが接している時間が長くなれば、先端用・後端用ビレットと中間用ビレットとの温度差が小さくなってしまい、温度差を設けることによる効果が充分に発揮されなくなってしまうおそれがある。予熱直後の時点から、押出しを開始するまでの時間が180sec以内であれば、予熱した圧粉体ビレットの温度の低下を少なくし、かつ先端用・後端用ビレットと中間用ビレットとの温度差を維持して、押出性、表面品質の両者を確保することが容易となる。   Here, immediately after preheating, it is desirable that the time to load three or more green compact billets into the extrusion container and to start the extrusion be as short as possible. Specifically, it is preferable to set the time from the time immediately after preheating (for example, the time of taking out the billet from the heating furnace when the green compact billet is preheated by the heating furnace) to 180 seconds or less before starting the extrusion. If this time is too long and exceeds 180 seconds, the temperature (particularly the surface temperature) of the preheated green compact billet may be lowered, and the extrudability may be deteriorated. In addition, if the time for which the front and rear billets are in contact with the middle billet is long before the start of extrusion, the temperature difference between the front and rear billets and the middle billet becomes small, which causes a temperature difference. There is a possibility that the effect by providing the may not be sufficiently exhibited. If the time from the point immediately after preheating to the start of extrusion is within 180 seconds, the temperature drop of the preheated powder billet is reduced, and the temperature difference between the front and rear billets and the intermediate billet To maintain both extrudability and surface quality.

<熱間押出工程>
押出コンテナ内に3以上の圧粉体ビレットを直列に装填して熱間押出を行えば、塑性変形に伴って、各圧粉体ビレットの相互の接触部分が、溶製材同士の接触ではなく、圧粉体表面同士の接触であるため、既に述べたように、押出しによる塑性変形によって強固に接合され、一体化した押出材が得られる。
そして押出中においては、既に述べたように中間部分では温度が上昇する傾向を示すが、中間用ビレットは予熱温度を低温に設定しているため、押出中の温度上昇によって表面品質の低下が生じることが回避される。そして中間用ビレットの予熱温度が適度の低温域(例えばアルミニウム合金で230〜300℃の範囲内、好ましくは250〜270℃の範囲内)であれば、押出中の温度上昇により押出性を確保しつつ、表面品質を良好に維持することができる。
一方、先端部分、後端部分では温度上昇が少ないか又は逆に若干温度低下することもあるが、先端用・後端用圧粉体ビレットは、そもそも予熱温度を高温に設定しているため、良好な押出性を維持することが可能である。そして先端用・後端用ビレットの予熱温度が適度の高温域(例えばアルミニウム合金で350〜420℃、好ましくは370〜400℃の範囲内)であれば、表面品質の低下を回避しつつ、良好な押出性を確保することができる。
なお、押出の方向性は、前述のように後方押出(図2、図3)、前方押出(図4)のいずれでもよい。
<Hot extrusion process>
If three or more green powder billets are loaded in series in the extrusion container and hot extrusion is performed, the contact parts of the green powder billets are not in contact with the molten materials, as plastic deformation occurs. Since the surfaces of the green compacts are in contact with each other, as described above, it is possible to obtain an integrated extruded material which is strongly joined by plastic deformation by extrusion.
During extrusion, as described above, the temperature tends to rise in the middle part, but since the intermediate billet sets the preheating temperature to a low temperature, the temperature rise during extrusion causes a decrease in surface quality. Is avoided. And if the preheating temperature of the billet for intermediate use is in a moderate low temperature range (for example, within the range of 230 to 300 ° C., preferably within the range of 250 to 270 ° C. for aluminum alloy), extrudability is ensured by temperature rise during extrusion. While maintaining good surface quality.
On the other hand, although the temperature rise may be small at the front end portion and the rear end portion, or the temperature may decrease slightly, the front end and rear end powder billets set the preheating temperature to a high temperature, It is possible to maintain good extrudability. And, if the preheating temperature of the billet for front end / rear end is in an appropriate high temperature range (for example, in the range of 350 to 420 ° C., preferably 370 to 400 ° C. for aluminum alloy), it is good while avoiding the surface quality deterioration Good extrudability.
The directionality of extrusion may be either backward extrusion (FIG. 2, FIG. 3) or forward extrusion (FIG. 4) as described above.

<コンテナ加熱>
熱間押出しに当たっては、押出コンテナを予め所定の温度に加熱した状態で、各圧粉体ビレット(予熱済みの各圧粉体ビレット)をコンテナ内に装入し、押出中もそのコンテナの加熱を継続して、コンテナの内面温度を所定の温度に保っておくことが望ましい。このようにコンテナを所定の温度に維持した状態で押出を行うことによって、予熱されてコンテナに装入された圧粉体ビレットの温度が、加工発熱や摩擦発熱によって過度に温度上昇して押出材の表面品質を損なったり、コンテナ内面への抜熱によって逆に温度低下して押出性を損なうことを防止することができる。
<Container heating>
In hot extrusion, each green powder billet (preheated green powder billet) is loaded into the container while the extrusion container is heated to a predetermined temperature in advance, and the container is heated during extrusion as well. It is desirable to continuously maintain the inner surface temperature of the container at a predetermined temperature. By extruding while maintaining the container at a predetermined temperature in this manner, the temperature of the powder billet preheated and loaded into the container is excessively increased due to processing heat generation or frictional heat generation, and the extruded material is extruded. It is possible to prevent the surface quality of the container from being impaired, and the temperature drop by the heat removal to the inner surface of the container to lower the extrusion property.

ここでコンテナ加熱によって押出中に保つコンテナ内面温度(以下“コンテナ温度”と称する)は、アルミニウム合金を対象としている場合、270〜400℃の温度域が好ましい。
コンテナ温度を高温にするほど、押出性が良好となって、難加工材でも容易に押出しが可能となる。しかしながらコンテナ温度が400℃を越えればコンテナからの吸熱によって圧粉体ビレットの温度が上昇して、押出材の表面品質を損なってしまう懸念がある。一方、コンテナ温度が低ければ、圧粉体ビレットからコンテナへの抜熱によって圧粉体ビレットの温度を低下させ、押出材の表面品質を改善する効果は大きくなるが、逆に押出性を著しく低下させてしまうおそれがあり、特にコンテナ温度が270℃未満ではその傾向が強くなる。そこでこれらの観点から、コンテナ温度は、270〜400℃の温度域とすることが望ましい。
なおコンテナを加熱する手段は特に限定されず、例えば誘導加熱、電気抵抗加熱など、適宜の加熱手段を適用すればよい。
Here, the container inner surface temperature (hereinafter referred to as "container temperature") maintained during extrusion by container heating is preferably a temperature range of 270 to 400 ° C when the target is an aluminum alloy.
The higher the container temperature, the better the extrudability, and even the difficult-to-process materials can be easily extruded. However, if the container temperature exceeds 400 ° C., there is a concern that the temperature of the powder billet will rise due to heat absorption from the container and the surface quality of the extruded material will be impaired. On the other hand, if the container temperature is low, heat removal from the powder billet to the container lowers the temperature of the powder billet, and the effect of improving the surface quality of the extruded material becomes large, but conversely, the extrudability decreases significantly. In particular, when the container temperature is less than 270 ° C., the tendency becomes strong. Therefore, from these viewpoints, it is desirable that the container temperature be in a temperature range of 270 to 400 ° C.
In addition, the means to heat a container is not specifically limited, For example, an appropriate heating means, such as induction heating and electrical resistance heating, may be applied.

<コンテナ温度領域制御>
前述のようにコンテナ温度は270〜400℃の範囲内とすることが望ましいが、さらに、押出し方向の位置に応じて3以上の領域に区分し、それぞれの領域を適切な温度に制御することが、押出性と表面品質の両立のために好ましい。
すなわち、押出コンテナ3を、例えば図2あるいは図3中に示しているように、その押出し方向に、先端部領域3Fと、後端部領域3Rと、それらの間の1以上の中間領域3Mとに区分する。ここで、先端部領域3Fは、先端用圧粉体ビレット9Fに対応する領域、後端部領域3Rは、後端用圧粉体ビレット9Rに対応する領域、中間領域3Mは、中間用圧粉体ビレット9M(9M,9M)に対応する領域とする。そして、押出コンテナ3の先端部領域3F及び後端部領域3Rは、相対的に高温に加熱し、中間領域3Mは、相対的に低温に加熱する。
<Container temperature area control>
As described above, it is desirable that the container temperature be in the range of 270 to 400 ° C. However, it is further possible to divide into three or more regions according to the position in the extrusion direction and control each region to an appropriate temperature. It is preferable for the coexistence of extrudability and surface quality.
That is, as shown in, for example, FIG. 2 or FIG. 3, the extrusion container 3 has, in the extrusion direction, a front end region 3F, a rear end region 3R, and one or more intermediate regions 3M between them. Divided into Here, the front end region 3F is a region corresponding to the front end green powder billet 9F, the rear end region 3R is a region corresponding to the rear end green powder billet 9R, and the middle region 3M is an intermediate green powder The region corresponds to the body billet 9M (9M 1 , 9M 2 ). Then, the front end region 3F and the rear end region 3R of the extrusion container 3 are relatively heated to a high temperature, and the middle region 3M is relatively heated to a low temperature.

ここで、コンテナ温度領域制御を行うにあたっては、金属粉末がAl合金、例えば前述の高温高強度Al−Si系合金の場合、押出コンテナの先端部領域3F及び後端部領域3Rは、その内面温度が330〜400℃の範囲内となるように加熱し、押出コンテナの中間領域3Mは、その内面温度が270〜330℃の範囲内となるように加熱することが望ましい。その理由は次の通りである。   Here, when the container temperature area control is performed, when the metal powder is an Al alloy, for example, the above-described high-temperature high-strength Al-Si alloy, the front end region 3F and the rear end region 3R of the extrusion container have their inner surface temperatures Is preferably in the range of 330 to 400.degree. C., and the middle region 3M of the extrusion container is preferably heated so that the inner surface temperature is in the range of 270 to 330.degree. The reason is as follows.

すなわち、押出コンテナの先端部領域3Fの温度が300℃程度まで低下すれば、押出材の先端部がダイスから押し出される際のピーク圧が上昇して、押出が困難となるおそれがある。一方、押出コンテナの後端部領域3Rの温度が300℃程度まで低下すれば、ビレットへの抜熱が減少し、ビレットの変形抵抗が上昇して押出が困難となるおそれがある。そして、押出コンテナの先端部領域3F及び後端部領域3Rを、330〜400℃の範囲内に加熱すれば、押出材先端部・後端部の表面品質を損なうことなく、良好な押出性を確保することが可能となる。   That is, if the temperature of the front end region 3F of the extrusion container is lowered to about 300 ° C., the peak pressure at the time when the front end of the extruded material is pushed out from the die may increase, making extrusion difficult. On the other hand, if the temperature of the rear end region 3R of the extrusion container is lowered to about 300 ° C., the heat dissipation to the billet is reduced, and the deformation resistance of the billet may be increased to make extrusion difficult. And if the front end region 3F and the rear end region 3R of the extrusion container are heated within the range of 330 to 400 ° C., good extrudability can be achieved without impairing the surface quality of the front end and rear end of the extruded material. It becomes possible to secure.

一方、ビレット中央部は、たとえビレット温度(予熱温度)を低温としておいても、押出中における熱の逃げ場がないため、コンテナ内面からの吸熱より高温となり、表面状態が劣化する場合がある。押出コンテナの中間領域3Mの温度を比較的低温の例えば270〜330℃の程度としておけば、その中間領域3Mに対応するビレット中間部でも、表面品質を損なうことなく押出が可能となる。   On the other hand, even if the billet temperature (preheating temperature) is low, there is no room for heat escape during extrusion, so the temperature of the central portion of the billet may be higher than the heat absorption from the inner surface of the container and the surface condition may be degraded. If the temperature of the middle region 3M of the extrusion container is set to a relatively low temperature, for example, about 270 to 330 ° C., even the billet middle portion corresponding to the middle region 3M can be extruded without losing the surface quality.

<型鍛造>
上記のようにして得られた合金粉末押出材は、これにそのまま機械加工などを施して製品とすることもあるが、本発明で主に対象としている自動車エンジン用ピシトン等の高温高強度が要求される製品の場合は、押出材に型鍛造を施して、製品形状もしくはそれに近い形状(製品素形材形状)とするのが一般的である。この際の型鍛造としては、前述のようなAl−Si系合金の場合には、熱間型鍛造が好ましいが、合金種によっては冷間での型鍛造も許容される。なお場合によっては2回以上の鍛造を繰り返してもよく、またその場合、熱間型鍛造と冷間型鍛造とを組み合わせてもよい。さらに、合金種によっては、押出後、あるいは型鍛造後に熱処理を施すこともある。これらの鍛造条件や熱処理条件は特に限定されず、従来と同様であれば良い。
<Die forging>
The alloy powder extruded material obtained as described above may be machined as it is to obtain a product, but high temperature high strength such as picitone for automobile engines mainly targeted in the present invention is required In the case of a product to be processed, it is general to subject the extruded material to die forging to obtain a product shape or a shape close to it (product formed material shape). As die forging at this time, in the case of the Al-Si based alloy as described above, hot die forging is preferable, but depending on the alloy type, cold die forging is also acceptable. In some cases, forging may be repeated twice or more, and in that case, hot die forging and cold die forging may be combined. Furthermore, depending on the alloy type, heat treatment may be performed after extrusion or die forging. These forging conditions and heat treatment conditions are not particularly limited, and may be the same as conventional ones.

以下に本発明の実施例を、比較例とともに説明する。   Hereinafter, examples of the present invention will be described together with comparative examples.

<実験例1>
質量%で、Si:12%、Fe:7%、Cu:3%、Mg:1%を含有し、残部がAl及び不可避不純物からなるAl−Si系のアルミニウム合金の溶湯を常法に従って溶製し、アトマイズ法によって急冷凝固することによって、平均粒径が50μmのAl合金粉末を得た。そのAl合金粉末を、熱間プレス成型によって熱間圧縮成形し、相対密度70%程度の直径203mm、長さ1000mmの円柱状の圧粉体ビレットを得た。その圧粉体ビレットを、長さ方向(押出し方向)に3分割し、それぞれ長さ250mmの先端用ビレットおよび後端用ビレットと、長さ500mmの中間部ビレットとした。
Experimental Example 1
A molten metal of an Al-Si based aluminum alloy containing 12% by mass, Fe: 7%, Cu: 3%, Mg: 1% by mass%, the balance being Al and unavoidable impurities is produced by a conventional method The resultant was rapidly solidified by atomization to obtain an Al alloy powder having an average particle size of 50 μm. The Al alloy powder was subjected to hot compression molding by hot press molding to obtain a cylindrical green compact billet having a relative density of about 70%, a diameter of 203 mm, and a length of 1000 mm. The green powder billet was divided into three in the length direction (extrusion direction) to obtain a front end billet and a rear end billet each having a length of 250 mm and an intermediate billet having a length of 500 mm.

得られた各ビレットについて、加熱炉によってそれぞれ先端用ビレットおよび後端用ビレットと、中間部ビレットとで異なる加熱温度に予熱した。加熱した各ビレットを取出して、荷台に積載・運搬し、ビレット保持治具を用いて移籍機に仮置きした後、ビレットローダーに転送した。ビレットローダーに転送する際には、高温のビレット(先端用ビレットおよび後端用ビレット)を先にビレットローダーの先・後端側に転送し、その後、低温のビレット(中間部ビレット)をビレットローダーの中間部に転送した。ビレットローダーに転送した3本のビレットを、プッシャーにて後方押出機の押出しコンテナ内に装填した。したがって3本のビレットの内、コンテナの押出し方向両端には先端用ビレットおよび後端用ビレットが配置され、中間には中間部ビレットが配置されたことになる。またコンテナについても、誘導加熱によってそれぞれ先端部および後端部と、中間部とを異なる加熱温度に加熱した。ここで、コンテナの各部の加熱温度としては、コンテナ先端部および後端部は350℃、コンテナ中間部は300℃に加熱した。
その後、後方押出によって熱間押出成形を行い、押出性および押出材の表面粗さ評価を行った。その結果を表1に示す。
なお表1において、○印は押出可能で且つ表面粗さRzが0.1μm未満のものを、△印は押出可能ではあるが表面粗さRzが0.1μm以上のものを、×印は押出不可なもの、又は表面にムシレが発生している等、目視レベルで押出材表面品質が悪いものを、それぞれ示している。
The billets thus obtained were preheated to different heating temperatures by the billet for the leading end and the billet for the rear end, and the billet in the middle portion, respectively, in a heating furnace. Each heated billet was taken out, loaded and transported on a loading platform, temporarily placed on a transfer machine using a billet holding jig, and transferred to a billet loader. When transferring to the billet loader, the high temperature billet (tip billet and rear end billet) is first transferred to the front and back sides of the billet loader, and then the low temperature billet (intermediate billet) is billet loader Transferred to the middle part of. The three billets transferred to the billet loader were loaded by a pusher into the extrusion container of the rear extruder. Therefore, among the three billets, the front end billet and the rear end billet are disposed at both ends of the container in the extrusion direction, and the middle billet is disposed at the middle. Moreover, also about the container, the front-end part and the back end part and the intermediate part were heated to different heating temperature by induction heating. Here, as a heating temperature of each part of the container, the container front end portion and the rear end portion were heated to 350 ° C., and the container middle portion was heated to 300 ° C.
Thereafter, hot extrusion was performed by backward extrusion, and the extrudability and surface roughness of the extruded material were evaluated. The results are shown in Table 1.
In Table 1, ○ indicates that extrudable and surface roughness Rz is less than 0.1 μm, Δ indicates that extrudable but surface roughness Rz is 0.1 μm or more, and × indicates extrusion. In the case where the surface quality of the extruded material is bad at the visual level, such as impossibility or generation of a mussel on the surface, respectively, is shown.

Figure 0006529165
Figure 0006529165

表1に示しているように、先端用ビレット及び後端用ビレットの予熱温度が370℃より低い場合には、変形抵抗が大きいため押出圧力限界に達し、押出不可となった。
これに対し、先端用ビレット及び後端用ビレットの予熱温度を370〜400℃の範囲内とした場合には、変形抵抗が低下し、押出性が向上して、押出可能となった。
As shown in Table 1, when the preheating temperatures of the front end billet and the rear end billet were lower than 370 ° C., the extrusion pressure limit was reached because the deformation resistance was large, and extrusion became impossible.
On the other hand, when the preheating temperatures of the front end billet and the rear end billet were in the range of 370 to 400 ° C., the deformation resistance decreased, the extrusion property was improved, and the extrusion became possible.

一方、中間用ビレットの予熱温度が300℃を越えて高くなれば、押出は可能ではあるが、蓄熱量が増加することによって押出中にビレット温度がさらに上昇し、押出材中間部の表面粗さが上昇し、表面品質が損なわれてしまうことが確認された。   On the other hand, if the preheating temperature of the intermediate billet becomes higher than 300 ° C, although extrusion is possible, the billet temperature is further raised during extrusion due to the increase in heat storage capacity, and the surface roughness of the extruded material middle portion It was confirmed that the surface quality was lost.

そして、先端用・後端用ビレットを370〜400℃の範囲内の温度に予熱し、中間用圧粉体ビレットを250〜300℃の範囲内の温度に予熱しておくことによって、押出材の全長にわたって、良好な押出性を維持しつつ、表面品質が良好な押出材が得られることが確認された。   Then, the billet for leading end and trailing end is preheated to a temperature within the range of 370 to 400 ° C., and the intermediate billed powder billet is preheated to a temperature within the range of 250 to 300 ° C. It was confirmed that an extruded material having good surface quality was obtained while maintaining good extrudability over the entire length.

<実験例2>
本発明に対する比較例として、実験例1で使用したものと同じ成分組成のAl−Si系のアルミニウム合金からなるアトマイズ法による急冷凝固粉末を用い、実験例1と同様に圧縮成形して、前記と同じ寸法の圧粉体ビレットを作成した。その圧粉体ビレットを、実験例1と同様に長さ方向(押出方向)に3分割して、前記同様な先端用ビレットおよび後端用ビレットと、中間部ビレットとした。
各ビレットを加熱炉を用いて予熱するにあたっては、先端用ビレットのみを370℃に加熱し、中間用ビレットおよび後端用ビレットを270℃に加熱して、前記同様に押出コンテナに装填し、熱間押出成形を行った。
この実験例2の場合、押出初期から中期までは問題なく押出を実施できたが、押出終盤に向かうにつれて押出圧力が上昇し、押出終了前に圧力限界に達して、押出不可となった。
<Experimental Example 2>
As a comparative example for the present invention, compression molding is carried out in the same manner as in Experimental Example 1 using a rapidly solidified powder by an atomizing method consisting of an aluminum alloy of the same composition as that used in Experimental Example 1. Powder billets of the same dimensions were made. The green powder billet was divided into three in the longitudinal direction (extrusion direction) in the same manner as in Experimental Example 1 to obtain the same tip billet for rear end and the billet for rear end, and the middle billet.
When preheating each billet using a heating furnace, only the front end billet is heated to 370 ° C., the middle billet and the rear end billet are heated to 270 ° C., and the same is loaded into the extrusion container, and heat is applied. Extrusion was performed.
In the case of this experimental example 2, although the extrusion could be performed without problems from the initial stage to the middle stage of the extrusion, the extrusion pressure increased toward the end of the extrusion and reached the pressure limit before the end of the extrusion, making the extrusion impossible.

<実験例3>
本発明に対する比較例として、実験例1で使用したものと同じ成分組成のAl−Si系のアルミニウム合金からなるアトマイズ法による急冷凝固粉末を用い、実験例1と同様に圧縮成形して、前記と同じ寸法の圧粉体ビレットを作成した。その圧粉体ビレットを、実験例1と同様に長さ方向(押出方向)に3分割して、前記同様な先端用ビレットおよび後端用ビレットと、中間部ビレットとした。
各ビレットを、加熱炉を用いて予熱するにあたっては、後端用ビレットのみを370℃で加熱し、中間用ビレットおよび先端用ビレットを270℃に加熱して、前記同様に押出コンテナに装填し、熱間押出成形を行った。
この実験例3の場合、押出初期から圧力上昇が著しく、押出材先端部がダイスから押出される際に圧力限界に達し押出不可となった。
<Experimental Example 3>
As a comparative example for the present invention, compression molding is carried out in the same manner as in Experimental Example 1 using a rapidly solidified powder by an atomizing method consisting of an aluminum alloy of the same composition as that used in Experimental Example 1. Powder billets of the same dimensions were made. The green powder billet was divided into three in the longitudinal direction (extrusion direction) in the same manner as in Experimental Example 1 to obtain the same tip billet for rear end and the billet for rear end, and the middle billet.
When preheating each billet using a heating furnace, only the billet for the rear end is heated at 370 ° C., the billet for the middle and the billet for the tip are heated to 270 ° C., and loaded into the extrusion container as described above Hot extrusion was performed.
In the case of this experimental example 3, the pressure rise was remarkable from the beginning of the extrusion, and when the tip of the extruded material was extruded from the die, the pressure limit was reached and the extrusion became impossible.

1…押出機、 3…押出コンテナ、 5…ダイス、 7…押出ラム、8…押盤、 9F…先端用圧粉体ビレット、 9M、9M,9M…中間用圧粉体ビレット、 9R…後端用圧粉体ビレット、 20…押出材。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Extruder, 3 ... Extrusion container, 5 ... Die, 7 ... Extrusion ram, 8 ... Press disc, 9F ... Powder billet for tips, 9M, 9M 1 , 9M 2 ... Powder billet for middle, 9R ... Powder billet for rear end, 20 ... extruded material.

Claims (8)

金属粉末を圧縮成形してなる3以上の圧粉体ビレットを予熱する予熱工程と、
予熱された3以上の圧粉体ビレットを、熱間押出機の押出コンテナ内に押出し方向に沿って直列状に挿入して、熱間押出しする押出工程とを有し、
前記予熱工程では、前記押出工程において押出コンテナ内の押出し方向先端側に配置される1の圧粉体ビレット及び押出し方向最後端側に配置される1の圧粉体ビレットを、これらの先端側圧粉体ビレットと最後端側圧粉体ビレットとの間挟まれて配置される1または2以上の圧粉体ビレットよりも高温に加熱することを特徴とする粉末合金押出材の製造方法。
A preheating step of preheating three or more powder billets formed by compression molding of metal powder;
And extruding the hot-extruded three or more green compact billets into the extrusion container of the hot extruder in series along the extrusion direction;
In the preheating step, a green compact billet and the first green compact billet disposed in the extrusion direction top end side arranged in the direction of extrusion leading-edge side in the extrusion container in said extrusion step, these top method of producing a powder alloy extruded material, characterized in that interposed between heating temperature higher than the one or more compact billet is positioned between the tip side pressure powder billet and the top rear side pressure powder billet .
前記金属粉末が、アルミニウム合金粉末である請求項1に記載の粉末合金押出材の製造方法。   The method for producing a powder alloy extruded material according to claim 1, wherein the metal powder is an aluminum alloy powder. 前記予熱工程において、押出コンテナ内の押出し方向の先端側に配置される圧粉体ビレット及び後端側に配置される圧粉体ビレットを350〜420℃に加熱し、これらの最先端側圧粉体ビレットと最後端側圧粉体ビレットとの間に挟まれて配置される1または2以上の圧粉体ビレットを230〜300℃に加熱することを特徴とする請求項2に記載の粉末合金押出材の製造方法。 Wherein the preheating step, the green compact billet and compact billets which are located closest to the rear end side is arranged on the most distal end side of the extrusion direction of the extrusion container heated to 350-420 ° C., these advanced lateral pressure The powder alloy according to claim 2, characterized in that one or more powder billets placed between the powder billet and the end-side powder billet are heated to 230 to 300 ° C. Method of manufacturing extruded material. 前記押出工程において、押出コンテナの内面温度が270〜400℃となるように押出コンテナを加熱することを特徴とする請求項2、請求項3のいずれかの請求項に記載の粉末合金押出材の製造方法。   4. The powder alloy extruded material according to claim 2, wherein the extrusion container is heated so that the inner surface temperature of the extrusion container is 270 to 400 ° C. in the extrusion step. Production method. 前記押出工程において、押出コンテナの内面温度を、押出し方向の先端部分、後端部分、およびそれらの中間部分とで、個別に温度制御することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかの請求項に記載の粉末合金押出材の製造方法。   The temperature control of the inner surface temperature of an extrusion container is independently carried out in the said extrusion process in the front-end | tip part of an extrusion direction, a back end part, and those intermediate parts. The manufacturing method of the powder alloy extrusion material as described in any one of Claims. 前記前記押出工程において、押出コンテナの内面温度が、押出し方向の先端部分及び後端部分では330〜400℃範囲内の温度となり、押出し方向の中間部分では270〜330℃の範囲内の温度となるように、押出コンテナを加熱することを特徴とする請求項5に記載の粉末合金押出材の製造方法。
In the above-mentioned extrusion process, the inner surface temperature of the extrusion container becomes a temperature within the range of 330 to 400 ° C. at the leading end and the rear end of the extrusion direction, and becomes a temperature within the range of 270 to 330 ° C. at the middle part of the extrusion direction The method for producing a powder alloy extruded material according to claim 5, wherein the extrusion container is heated as described above.
前記圧粉体ビレットの熱伝導率が、0.01W/m・K以上、1 W/m・K以下の範囲内である請求項1〜請求項6のいずれかの請求項に記載の粉末合金押出材の製造方法。   The powder alloy according to any one of claims 1 to 6, wherein the thermal conductivity of the powder billet is in the range of 0.01 W / m · K or more and 1 W / m · K or less. Method of manufacturing extruded material. 請求項1〜7のいずれかの請求項に記載された製造方法によって得られた粉末合金押出材に、さらに型鍛造を施して鍛造品を得ることを特徴とする、鍛造品の製造方法。   A method for producing a forged product, wherein the powder alloy extruded material obtained by the method according to any one of claims 1 to 7 is further subjected to die forging to obtain a forged product.
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