专利名称：机动车行走部件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及具有能够实现轻量化的减重孔的机动车行走部件及其制造方法。
背景技术：
以往，作为机动车行走部件，通常使用6000系(JIS6000系)的铝合金，例如6106、 6111、6003、6151、6061、6N01、6063等铝合金。此种6000系铝合金的锻造材料为高强度且高韧性，耐腐蚀性比较优良。而且，6000系铝合金自身的合金元素量少，容易将废料再利用作为6000系铝合金熔化原材料，因而再利用性优良(例如，参照专利文献1、2)。通过使用此种6000系铝合金，能够实现机动车的高强度化。另一方面，近年来，机动车排出的CO2引起的气候暖化的问题逐渐严重。为了削减此种从机动车排出的CO2，机动车的轻量化有效。专利文献1 日本特开2008-163445号公报专利文献2 日本特开2008-223108号公报在机动车行走部件中，实现轻量化并确保强度非常重要。此处，在以往的机动车行走部件中，为了轻量化而考虑有在机动车行走部件上形成减重孔的方法，但根据本发明者们的研究结果可知，由于形成减重孔，而在肋的内侧(形成减重孔的一侧)附近的部位生成粗大的晶粒，该部位的屈服点下降，因而机动车行走部件的强度下降。
发明内容
本发明鉴于上述问题点而作出，其课题在于提供一种轻量且具有优良的强度的机动车行走部件及其制造方法。为了解决上述课题，本发明涉及一种机动车行走部件(以下适当称为行走部件)， 具有减重孔且为铝合金制，其特征在于，晶粒未粗大化的部位即正常部的屈服点为270MPa 以上，从肋的所述减重孔侧的规定部位即肋部端到腹板的所述减重孔侧的规定部位即减重孔部端的最短长度为6mm以上。根据此种结构，通过具有减重孔而使行走部件变得轻量，通过使正常部的屈服点为270MPa以上而使作为行走部件的屈服点优良。而且，通过使从肋部端到减重孔部端的最短长度为6mm以上，从而不会在肋上产生由于再结晶而导致晶粒粗大化的部位即再结晶部，行走部件的强度不会下降。本发明涉及一种机动车行走部件的制造方法，所述机动车行走部件具有减重孔且为铝合金制，并且其晶粒未粗大化的部位即正常部的屈服点为270MPa以上，所述机动车行走部件的制造方法的特征在于，包括制作铸锭原料的铸锭原料制作工序；对所述铸锭原料进行热处理的热处理工序；对进行所述热处理后的铸锭原料进行成形加工的成形加工工序；对进行所述成形加工后的成形加工材料进行锻造的锻造工序；在进行所述锻造后的锻造材料上形成减重孔的减重孔形成工序；对形成有所述减重孔的减重孔形成构件进行调质处理的调质处理工序，在所述锻造工序中，形成减重孔形成部位，该减重孔形成部位是形成所述减重孔的部位，在所述减重孔形成工序中，通过除去所述减重孔形成部位，从而形成从肋的所述减重孔侧的规定部位即肋部端到腹板的所述减重孔侧的规定部位即减重孔部端的最短长度为6mm以上的机动车行走部件。根据此种制造方法，通过在锻造工序中形成减重孔形成部位并在减重孔形成工序中除去减重孔形成部位，而使从肋部端到减重孔部端的最短长度为6mm以上，从而使行走部件轻量化，并且能够制造在肋中不会产生再结晶部而强度优良的行走部件。发明效果根据本发明的机动车行走部件，通过形成减重孔而能够实现轻量化，能够削减从机动车排出的co2。而且，即使形成减重孔，也具有作为机动车行走部件的优良的强度。根据本发明的机动车行走部件的制造方法，能够制造轻量且强度优良的机动车行走部件。
图1(a)是表示本发明的机动车行走部件的示意图，(b)是(a)的X_X线的剖视图， 是用于说明从肋部端到减重孔部端的最短长度的示意图。图2(a)、(b)是用于说明机动车行走部件的再结晶部的示意图。图3是本发明的机动车行走部件的制造方法的流程图。图4(a)、(b)是表示减重孔形成工序中的修整方法的概要的说明图。图5(a)是表示实施例中的试验材料的示意图，(b)是表示实施例中的试验材料的载荷与位移的关系的载荷-位移线图。符号说明
10机动车行走部件(行走部件)
11肋
12腹板
13毛边(内毛边)
d从肋部端到减重孔部端的最短长度
h减重孔
g再结晶部
Sl铸锭原料制作工序
S2热处理工序
S3成形加工工序
S4铸造工序
S5减重孔形成工序
S6调质处理工序
具体实施例方式以下，参照附图，详细说明本发明的机动车行走部件及其制造方法。<机动车行走部件>如图1 (a)、(b)所示，本发明的机动车行走部件(以下适当称为行走部件)10是具有减重孔h的铝合金制的机动车行走部件10。在此，行走部件10是指例如悬臂(L字)、下臂、上臂、关节、连杆(link) (I字)等， 在图1(a)中，示出上臂的方式。并且，在行走部件10中，晶粒未粗大化的部位即正常部(参照图2)的屈服点为 270MPa以上，从肋11的减重孔h侧的规定部位即肋部端到腹板12的减重孔h侧的规定部位即减重孔部端的最短长度(以下适当称为最短长度)d为6mm以上。以下，说明各结构。[铝合金]使用铝合金作为行走部件10的材质，如上所述通常使用高强度且高韧性、耐腐蚀性比较优良的6000系(JIS6000系)的铝合金。6000系铝合金自身的合金元素量少，容易将废料再利用作为6000系铝合金熔化原材料，因而具有再利用性优良的特征。作为6000 系铝合金，例如可以列举出6106、6111、6003、6151、6061、6N01、6063等。[正常部的屈服点=27OMPa以上]在本发明中，正常部是指晶粒未粗大化的部位。在行走部件10的制造过程中，为了进行用于形成减重孔h的剪切，而需要减薄用于形成减重孔h的规定范围即穿孔的部位，并形成减重孔形成部位，该减重孔形成部位是用于形成减重孔h的部位。若该减重孔形成部位厚，则会挤裂毛边(日文原文〃 U )13, 腹板12的内侧(减重孔h侧)的形状不良。具体来说，例如将外径70 80mm的成形加工材料通过锻造减薄至厚度5 30mm， 然后，将穿孔的部分减薄至1 3mm，而形成减重孔形成部位。若如此减薄成形加工材料的减重孔形成部位，则从毛边13附近到腹板12会产生大的锻造变形。并且，若对形成有减重孔h的减重孔形成构件进行热处理时，由于对变形积存较多的部位加热，因此从毛边13附近到腹板12，晶粒进行再结晶，因而晶粒粗大化。如此，将未由于再结晶而晶粒粗大化的部位称为正常部，例如相当于肋11的部分 (肋部)或腹板12的一部分(腹板12中的毛边13附近以外的部分)(参照图2(a))。而且，晶粒未粗大化的部位是指再结晶率为10%以下的部分。并且，该正常部的屈服点为270MPa以上。通过使正常部的屈服点为270MPa以上， 从而作为行走部件10具有良好的强度。屈服点例如能够通过JIS Z 2241测定，再结晶率例如能够通过截面微组织观察 (光学显微镜)测定。[从肋部端到减重孔部端的最短长度6mm以上]在本发明中，肋部端是行走部件10的肋11的减重孔h侧的规定部位即肋11的内侧(腹板12侧)的端部，减重孔部端是行走部件10的腹板12的减重孔h侧的规定部位即腹板12的内侧(减重孔h侧)的端部。并且，在本发明中，关于肋部端及减重孔部端的更具体的情况如下所述设定。如图1(b)所示，沿肋11的横向侧面引出直线(水平)A1，并沿肋11的内侧的纵向侧面的斜面引出直线A2。以该直线Al与直线A2的交点为轴，相对于直线Al垂直地引出线，该线与肋11重叠的部位为肋部端。而且，沿腹板12的横向侧面引出直线(水平)B1，并沿腹板12的内侧的纵向侧面的斜面引出直线B2。以该直线Bl与直线B2的交点为轴，相对于直线Bl垂直地引出线，该线与腹板12重叠的部位为减重孔部端。需要说明的是，若为进行机械冲压的产品(机械冲压产品)，则通常为了使锻造材料从模具脱模而需要使直线A2 的倾斜度为1 5°。另外，如图1(b)所示，行走部件10的截面的形状在行走部件10的表侧(纸面的上侧)和背侧(纸面的下侧)尺寸存在少许差异，在本发明的肋部端和减重孔部端的规定中，以从肋部端到减重孔部端的长度短的一方即成为最短距离的一方为基准进行规定。并且，该从肋部端到减重孔部端的最短长度d为6mm以上。行走部件10为了轻量化而形成有减重孔h，如图2(a)所示，减重孔h从肋11离开时(即，最短长度d为6mm以上时)，未在肋11产生由于再结晶而晶粒粗大化的部位(以下适当称为再结晶部)g，而如图2(b)所示，在行走部件100中，减重孔h的位置接近肋11时 (即，最短长度d小于6mm时)，由于减重孔h的形成而在肋11的内侧附近的部位产生再结晶部g。该再结晶部g的屈服点与正常部的屈服点相比下降，因此在肋11产生再结晶部g 时，该部位的屈服点下降而使行走部件100的强度下降。为了避免此种现象，而需要使最短长度d为6mm以上。若最短长度d为6mm以上，则肋11不会产生再结晶部g。< 其他 >关于肋11的高度，在肋11低时轻量化效果小，相反在肋11高时成形困难，因此优选10 70mm。关于腹板12的厚度，在腹板12薄时成形困难，相反在腹板12厚时轻量化效果小，因此优选5 10mm。为了在剪切加工中不产生挤裂等不良情况，而且为了防止过大的变形成形载荷，毛边13 (形成减重孔的部位)的厚度优选1 3mm。为了防止锻造成形不良引起的缺陷，而引出所述直线A2侧的斜面的曲率半径优选2 15mm。需要说明的是，腹板12的厚度或所述曲率半径R与肋11的再结晶部g的屈服点无关。<机动车行走部件的制造方法>如图3所示，本发明涉及一种机动车行走部件的制造方法(以下适当称为行走部件的制造方法)，所述机动车行走部件为铝合金制，其晶粒未粗大化的部位即正常部的屈服点为270MPa以上，并且具有减重孔，所述机动车行走部件的制造方法包括铸锭原料制作工序Si、热处理工序S2、成形加工工序S3、锻造工序S4、减重孔形成工序S5、调质处理工序 S6。以下说明各工序。需要说明的是，关于铝合金、屈服点及减重孔，由于与上述行走部件中的说明相同，所以在此省略说明。〈铸锭原料制作工序〉铸锭原料制作工序Sl是制作铸锭原料的工序。铸锭原料制作工序Sl包括熔化、铸造铝合金而制作铸锭的熔化铸造工序；将铸锭切断成规定的长度的切断工序。在熔化铸造工序中，由具有规定组成的铝合金熔化后得到的熔融金属制作例如直径70mm的长条的圆棒状铸锭。熔化、铸造铝合金的方法并不局限于此，使用以往公知的方法即可。例如，可以使用真空感应炉进行熔化，使用连续铸造法或半连续铸造法进行铸造。在切断工序中，通过切断机将铸锭(长条的圆棒状铸锭)切断成例如长度/直径的比为3以上的铸锭原料(圆棒原料)。需要说明的是，在该切断前，也可以对铸锭进行清理。<热处理工序>热处理工序S2是对所述铸锭原料进行热处理(均质化热处理)的工序。通过对铸锭原料实施热处理，而使铸造时析出的金属间化合物扩散固溶，从而使组织均质化。热处理在加热炉中以通常的条件进行即可。通过以该条件进行热处理，能够进行充分的均质化。需要说明的是，热处理适合使用空气炉、感应加热炉、硝石炉等。<成形加工工序>成形加工工序S3是对所述热处理后的铸锭原料进行成形加工的工序。作为成形加工，列举有辊轧成形或弯曲加工。辊轧成形通过辊轧成形装置例如将铸锭原料形成阶梯辊轧成形材料。在此，当制作I字型以外的形状部件例如L字型的悬臂等时，在辊轧成形之后进行弯曲加工。弯曲加工例如可通过冲压模具所具备的弯曲加工用模具来进行。<锻造工序>锻造工序S4是对所述成形加工后的成形加工材料进行锻造的工序。在热处理后，暂且冷却至室温的铸锭原料(成形加工材料)被再加热到锻造开始温度。然后，通过基于机械冲压机的锻造或基于压力机的锻造等进行热锻，从而锻造加工成行走部件的最终产品形状。该锻造例如包括粗锻造即一次锻造、中间锻造即二次锻造、精锻造。一次锻造是通过第一锻造用模具对成形加工材料进行冲压的工序，通过该工序成形一次冲压材料。二次锻造是通过第二锻造用模具对一次冲压材料进行冲压的工序，通过该工序成形二次冲压材料。精锻造是通过精锻造用模具对二次冲压材料进行冲压的工序，通过该工序制造锻造材料。所述一次锻造、二次锻造、精锻造在中途不进行再加热，连贯进行。锻造例如在锻造开始温度为400 550°C的条件下进行即可。并且，在该锻造工序S4中，形成减重孔形成部位，该减重孔形成部位是形成减重孔的部位。该减重孔形成部位的厚度例如为1 3mm。而且，通过利用锻造调整减重孔形成部位的范围，而能够在减重孔形成工序S5中的减重孔形成部位的穿孔之后，形成最短长度为 6mm以上的行走部件。即，能够通过调整减重孔形成部位而进行减重孔部端的位置调整。需要说明的是，在该锻造工序S4中，例如压下率为40 90%。此外，以使压下率高的部位成为腹板的内侧(形成减重孔的一侧)的方式进行锻造。<减重孔形成工序>减重孔形成工序S5是对所述锻造后的锻造材料形成减重孔的工序。在减重孔形成工序S5中，通过除去减重孔形成部位而形成减重孔，由此，能够形成从肋的所述减重孔侧的规定部位即肋部端到腹板的所述减重孔侧的规定部位即减重孔部端的最短长度为6mm以上的行走部件。减重孔的形成能够通过以往公知的方法进行。例如能够通过图4(a)、(b)所示的、 与毛边Ib的剪切除去同时地在产品部Ia形成减重孔Ic的修整装置51进行。在修整装置 51中，(1)在冲模52及冲头57的上方载置锻造材料1。(2)将配置在冲模52的上方的冲头55插入到冲模52的孔部53中，而将锻造材料1向孔部53的下方压入，从而通过边缘部M的刃5 剪切除去锻造材料1的毛边lb。与此同时，除去毛边lb，形成减重孔lc。如此， 在修整装置51中，通过冲头55、57的一次的冲压上下移动而进行毛边Ib的剪切除去(修整)和减重孔Ic的形成。<调质处理工序>调质处理工序S6是对形成有所述减重孔的减重孔形成构件进行调质处理的工序。具体来说，在对形成有所述减重孔的减重孔形成构件进行了固溶处理后，进行淬火处理，然后进行时效硬化处理。在锻造后，为了得到作为行走部件的必要的强度及韧性、耐腐蚀性，而进行T6、T7 等调质处理。T6是在固溶及淬火处理后，能得到最大强度的人工时效硬化处理。T7是在固溶及淬火处理后，以超过能得到最大强度的人工时效硬化处理条件的条件进行的过剩时效硬化处理。即，调质处理工序S6包括固溶处理工序、淬火处理工序、时效硬化处理工序。固溶处理在通常的条件、例如520 570°C的温度范围保持1 7小时的条件下进行即可。需要说明的是，固溶处理适合使用空气炉、感应加热炉、硝石炉等。而且，淬火处理也在通常的条件下进行即可。时效硬化处理从通常的条件、例如170 220°C的温度范围和3 6小时的保持时间的范围选择所述T6、T7等的调质处理的条件即可。需要说明的是，时效硬化处理适合使用空气炉、感应加热炉、油浴器等。需要说明的是，进行本发明时，在不对所述各工序产生坏影响的范围内，也可以在所述各工序之间或前后包括其它的工序。例如，也可以包括除去碎屑等异物的异物除去工序，或在调质处理工序S6的前后包括作为行走部件所需的、适当实施机械加工或表面处理等的机械加工工序、表面处理工序等。[实施例]以上，叙述了用于实施本发明的方式，以下将确认了本发明的效果的实施例与不满足本发明的必要条件的比较例进行对比而作出具体说明。需要说明的是，本发明并不局限于该实施例。<供试材料的制作>首先，对具有JIS6061合金的组成的铝合金铸锭进行熔化、连续铸造而制作了铸锭原料。在对该铸锭原料进行均质化热处理之后，进行辊轧成形、弯曲加工，形成成形加工材料。接下来，在对该成形加工材料进行加热而热锻后，除去一部分，形成减重孔。然后，作为T6处理，依次实施固溶处理、淬火处理、人工时效硬化处理，形成了图5 (a)所示的形状的全部部位的屈服点为270MPa以上的试验材料。另外，进行调整以使从肋部端到减重孔部端的最短长度d成为表1所示的值。<评价方法>对于该试验材料测定质量，并且测定了试验材料强度、正常部的屈服点、再结晶部的屈服点、肋部的再结晶率。[质量]关于质量，算出未形成减重孔的试验材料(比较例幻的质量为100时的相对质量。并且，将数值小于100的试验材料作为轻量化的试验材料。[试验材料强度]
关于试验材料强度，实施将试验材料的衬套部固定并对球关节部施加载荷的强度试验，测定屈服强度(屈服点)从而测定了试验材料强度。表示试验材料的载荷与位移的关系的载荷-位移线图如图5(b)所示。并且，算出了未形成减重孔的试验材料(比较例3)的试验材料强度为100时的相对强度。并且，将数值小于100的试验材料作为材料强度优良的试验材料。[屈服点]关于屈服点，通过JIS Z 2241测定了正常部的屈服点、再结晶部的屈服点。并且， 算出了未形成减重孔的试验材料(比较例3)的正常部的屈服点为100时的相对强度。[再结晶率]关于再结晶率，通过截面微组织观察(光学显微镜)测定了肋部的再结晶率。上述结果如表1所示。表1
\d (mm)质量 (相对质量)试验材料强度 (相对强度)耐力(正常部) (相对强度)耐力(再结晶部) (相对强度)再结晶率(肋部) (%)实施例1693.01001009210实施例2893.51001009210实施例31093.91001009210比较例1292.098.71009220比较例2492.599.31009215比较例3无减重孔100.01001009210 d 从肋部端到减重孔部端的最短长度如表1所示，实施例1 3满足本发明的范围，因此与未形成减重孔的试验材料 (比较例幻相比，质量小而能够实现轻量化。而且，试验材料强度与比较例3相等，材料强度优良。此外，屈服点也优良，肋部的再结晶率也低于比较例1、2。另一方面，比较例1 3不满足本发明的范围，为如下的结果。比较例1、2由于从肋部端到减重孔部端的最短长度(d)不满足本发明的范围，因此试验材料强度差。比较例3由于未形成减重孔，因此质量大，未能够实现轻量化。另外，即使为6061以外的其它合金(6106、6111、6003、6151、6N01、6063等)，满足本发明的结构的试验材料与未满足本发明的结构的试验材料相比，能得到与6061合金同样优良的结果。以上，示出实施方式及实施例而详细地说明了本发明，但本发明的主旨并不局限于上述的内容，其权利保护范围应当基于权利要求书的范围的记载作更宽泛的解释。此外， 本发明的内容当然也能够基于上述的记载进行更宽泛的改变、变更等。
权利要求
1.一种机动车行走部件，具有减重孔且为铝合金制，其特征在于， 晶粒未粗大化的部位即正常部的屈服点为270MPa以上，从肋的所述减重孔侧的规定部位即肋部端到腹板的所述减重孔侧的规定部位即减重孔部端的最短长度为6mm以上。
2.一种机动车行走部件的制造方法，所述机动车行走部件具有减重孔且为铝合金制， 并且其晶粒未粗大化的部位即正常部的屈服点为270MPa以上，所述机动车行走部件的制造方法的特征在于，包括制作铸锭原料的铸锭原料制作工序； 对所述铸锭原料进行热处理的热处理工序； 对进行所述热处理后的铸锭原料进行成形加工的成形加工工序； 对进行所述成形加工后的成形加工材料进行锻造的锻造工序； 在进行所述锻造后的锻造材料上形成减重孔的减重孔形成工序； 对形成有所述减重孔的减重孔形成构件进行调质处理的调质处理工序， 在所述锻造工序中形成减重孔形成部位，该减重孔形成部位是形成所述减重孔的部位，在所述减重孔形成工序中除去所述减重孔形成部位，从而形成从肋的所述减重孔侧的规定部位即肋部端到腹板的所述减重孔侧的规定部位即减重孔部端的最短长度为6mm以上的机动车行走部件。
全文摘要
本发明提供一种轻量且具有优良的强度的机动车行走部件及其制造方法。机动车行走部件(10)具有减重孔(h)且为铝合金制，其特征在于，晶粒未粗大化的部位即正常部的屈服点为270MPa以上，从肋(11)的减重孔(h)侧的规定部位即肋部端到腹板(12)的减重孔(h)侧的规定部位即减重孔部端的最短长度为6mm以上。机动车行走部件的制造方法包括铸锭原料制作工序、热处理工序、成形加工工序、锻造工序、减重孔形成工序、调质处理工序，形成从肋的所述减重孔侧的规定部位即肋部端到腹板的所述减重孔侧的规定部位即减重孔部端的最短长度为6mm以上的机动车行走部件。
文档编号B21J1/00GK102248100SQ20111006475
公开日2011年11月23日 申请日期2011年3月14日 优先权日2010年3月15日
发明者稻垣佳也, 阪本正悟 申请人:株式会社神户制钢所