特許 7181913 アルミニウム合金製押出部品の製造方法および製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-22

(45)【発行日】2022-12-01

(54)【発明の名称】アルミニウム合金製押出部品の製造方法および製造装置

(51)【国際特許分類】

   B21C 23/01 20060101AFI20221124BHJP

   B21C 23/00 20060101ALI20221124BHJP

   B21C 29/00 20060101ALI20221124BHJP

   C22F 1/00 20060101ALI20221124BHJP

   C22F 1/053 20060101ALI20221124BHJP

【ＦＩ】

B21C23/01 Z

B21C23/00 A

B21C29/00

C22F1/00 612

C22F1/053

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020148473

(22)【出願日】2020-09-03

(65)【公開番号】P2022042847

(43)【公開日】2022-03-15

【審査請求日】2021-08-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100218132

【弁理士】

【氏名又は名称】近田 暢朗

(72)【発明者】

【氏名】石飛 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】貝田 一浩

(72)【発明者】

【氏名】細井 寛哲

【審査官】池ノ谷 秀行

(56)【参考文献】

【文献】実開昭４８－０１１０２８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０５－０５７３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１５９０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５１７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１８２７４８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｃ ２３／０１ － ２３／３２

Ｂ２１Ｃ ２９／００ － ２９／０４

Ｃ２２Ｆ １／００ － １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

７０００系のアルミニウム合金を押出機により熱間押出加工して押出材を形成し、
前記押出機から押し出された前記押出材を冷却して焼き入れし、
前記押出機から押し出され前方に移動する焼き入れされた前記押出材を所定長さに切断し、
切断された前記押出材のビッカース硬度が５０Ｈｖ以上かつ７０Ｈｖ以下の状態で塑性加工を施し、
前記塑性加工後の前記押出材に時効処理を施す
ことを含む、アルミニウム合金製押出部品の製造方法。

【請求項2】

前記押出材が前記押出機から押し出されてから前記塑性加工の完了までの時間Ｔが前記押出材の耐力σとの関係で以下の式の範囲内に設定される、

請求項１に記載のアルミニウム合金製押出部品の製造方法。

【請求項3】

前記押出材は、中空形状を有し、
前記押出機から押し出され前方に移動する前記押出材の内部に前方からノズルを挿入し、
前記ノズルから冷媒を噴射して前記押出材を冷却する
ことをさらに含む、請求項１または請求項２に記載のアルミニウム合金製押出部品の製造方法。

【請求項4】

前記押出材の切断の際に切断箇所の前後をクランプし、
前記押出材の切断箇所およびその前後を冷却する
ことをさらに含む、請求項１から請求項３のいずれかに１項に記載のアルミニウム合金製押出部品の製造方法。

【請求項5】

前記押出材を前記所定長さに切断した後、前記塑性加工を施す前に、前記押出材を冷間で引張矯正することをさらに含む、請求項１から請求項４のいずれか１項のアルミニウム合金製押出部品の製造方法。

【請求項6】

７０００系のアルミニウム合金を熱間押出加工して押出材を形成する押出機と、
前記押出機から押し出された前記押出材を冷却する冷却機と、
前記押出材を所定長さに切断して前記押出機から切り離す切断機と、
前記所定長さに切断された前記押出材を搬送する搬送機構と
前記搬送機構によって搬送された前記押出材に塑性加工を施す塑性加工機と、
前記押出材が前記押出機から押し出されてから所定の時間以内に前記押出材への前記塑性加工を完了させるように前記押出機、前記切断機、前記搬送機構、および前記塑性加工機を制御する制御部と
を備え、
前記所定の時間Ｔが前記押出材の耐力σとの関係で以下の式の範囲内に設定される、

アルミニウム合金製押出部品の製造装置。

【請求項7】

前記冷却機は、冷媒を噴射するノズルを備え、
前記ノズルは前記押出材の押出方向に沿って進退可能である、請求項６に記載のアルミニウム合金製押出部品の製造装置。

【請求項8】

前記切断機は、切断工具と、前記押出材を把持し前記切断工具と同調して前方に移動する一対のクランプ部材とを備える、請求項６または７に記載のアルミニウム合金製押出部品の製造装置。

【請求項9】

前記切断工具および前記一対のクランプ部材の少なくとも一方が、前記押出材を冷却するための冷却機構を備える、請求項８に記載のアルミニウム合金製押出部品の製造装置。

【請求項10】

前記切断機は、前記押出材の前後端を前記一対のクランプ部材により把持し、前記一対のクランプ部材の間隔を広げ前記押出材を引張矯正するストレッチャとしての機能を有する、請求項８または９に記載のアルミニウム合金製押出部品の製造装置。

【請求項11】

切断された前記押出材を引張矯正するストレッチャをさらに備える、請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載のアルミニウム合金製押出部品の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アルミニウム合金製押出部品の製造方法および製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

アルミニウム合金の押出材は、バンパーリインフォースなどの自動車部品の素材として用いられることがある。バンパーリインフォースなどの自動車部品は、デザインや衝突安全性能などの設計制約上、押出材に対して曲げや潰しなどの塑性加工を施して成形される場合がある。

【0003】

押出材は、押出機から押し出された後、時間の経過とともに自然時効が進行し、強度が増加し伸びが低下する。そのため、自然時効がある程度進行した押出材に対して曲げや潰しなどの塑性加工を施すと、押出材に破断または割れが発生するおそれがある。特許文献１には、塑性加工前の押出材に軟化熱処理を施すことで、自然時効による硬化をキャンセルし、破断または割れを抑制する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－２３７５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の方法では、塑性加工前に押出材を加熱する必要があるため、熱処理設備の投資および工数増加などの問題が生じる。従って、より低コストで簡便に塑性加工時の破断または割れを抑制する方法が求められている。

【0006】

本発明は、アルミニウム合金製押出部品の製造方法および製造装置において、押出材に軟化熱処理を施す場合に比べて低コストで簡便に塑性加工時の破断または割れを抑制することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の態様は、７０００系のアルミニウム合金を押出機により熱間押出加工して押出材を形成し、前記押出機から押し出され前方に移動する前記押出材を所定長さに切断し、切断された前記押出材のビッカース硬度が５０Ｈｖ以上かつ７０Ｈｖ以下の状態で塑性加工を施し、前記塑性加工後の前記押出材に時効処理を施すことを含む、アルミニウム合金製押出部品の製造方法を提供する。

【0008】

この方法によれば、押出材の自然時効が完全に進行する前に、即ち押出材が低い耐力と高い伸びを維持した状態で押出材に塑性加工を施すことができる。発明者らは、種々の実験を行い、押出材のビッカース硬度が５０～７０（Ｈｖ）の状態では、塑性加工時の破断または割れを抑制できることを確認した。従って、この範囲のビッカース硬度の状態で塑性加工を施すことにより、塑性加工前に押出材に軟化熱処理を施さなくても、塑性加工時の破断または割れを低コストで簡便に抑制できる。特に、高強度の７０００系アルミニウム合金は、塑性加工時に破断または割れが問題となることも多く、上記方法により効率的に成形できる。

【0009】

前記押出材が前記押出機から押し出されてから前記塑性加工の完了までの時間Ｔが前記押出材の耐力σとの関係で以下の式（１）の範囲内に設定されてもよい。

【0010】

【数1】

【0011】

この方法によれば、押出材の種類（耐力）ごとに、押出材が押出機から押し出されてから塑性加工完了までの時間を好適に設定できる。発明者らは、種々の実験を行い、押出材の種類（耐力）と、破断または割れが生じる上記時間との関係を確認した。そして、当該実験の結果に基づいて、塑性加工での破断または割れを抑制できる範囲として上記式を規定した。従って、上記式を満たすように、押出材の種類（耐力）ごとに、押出材が押出機から押し出されてから塑性加工完了までの時間を設定することで、塑性加工時の破断または割れを一層抑制できる。

【0012】

前記押出材は中空形状を有してもよく、前記製造方法は、前記押出機から押し出され前方に移動する前記押出材の内部に前方からノズルを挿入し、前記ノズルから冷媒を噴射して前記押出材を冷却することをさらに含んでもよい。

【0013】

この方法によれば、中空形状を有する押出材に対し、冷媒を噴射するノズルを使用することにより、押出材を外側からだけでなく内側からも冷却し、冷却過程における押出材の全体の温度差を小さくできる。その結果、冷却時の熱収縮に起因する押出材の変形が抑制され、時効処理後の材料特性が均一化する。また、押出材を速く冷却できるため、焼き入れ感受性が高い高強度の７０００系アルミニウム合金に対して時効処理後の強度向上を図ることができる。

【0014】

前記製造方法は、前記押出材の切断の際に切断箇所の前後をクランプし、前記押出材の切断箇所およびその前後を冷却することをさらに含んでもよい。

【0015】

この方法によれば、切断時に押出材をクランプすることにより、安定した切断を可能にする。また、押出材の切断に際して押出材を冷却することで、通常高温である押し出し直後の押出材の温度を低下させ、押出材が切断時に変形するのを抑制できる。

【0016】

前記製造方法は、前記押出材を前記所定長さに切断した後、前記塑性加工を施す前に、前記押出材を冷間で引張矯正することをさらに含んでもよい。

【0017】

この方法によれば、塑性加工の対象となる押出材の寸法のばらつきを抑制できる。従って、安定した塑性加工を実現できる。

【0018】

本発明の第２の態様は、７０００系のアルミニウム合金を熱間押出加工して押出材を形成する押出機と、前記押出材を所定長さに切断して前記押出機から切り離す切断機と、前記所定長さに切断された前記押出材を搬送する搬送機構と前記搬送機構によって搬送された前記押出材に塑性加工を施す塑性加工機と、前記押出材が前記押出機から押し出されてから所定の時間以内に前記押出材への前記塑性加工を完了させるように前記押出機、前記切断機、前記搬送機構、および前記塑性加工機を制御する制御部とを備え、前記所定の時間Ｔが前記押出材の耐力σとの関係で以下の式（２）の範囲内に設定される、アルミニウム合金製押出部品の製造装置を提供する。

【0019】

【数2】

【0020】

この構成によれば、押出材の自然時効が完全に進行する前に、即ち押出材が低い耐力と高い伸びを維持した状態で押出材に塑性加工を施すことができる。また、押出材の種類（耐力）ごとに押出後から塑性加工完了までの時間を好適に設定できる。上記式は、前述の通り、実験の結果に基づいて規定されている。従って、上記式に基づいて押出材の種類（耐力）ごとに押出後から塑性加工完了までの時間を設定することで、塑性加工前に押出材に軟化熱処理を施さなくても、塑性加工時の破断または割れを低コストで簡便に抑制できる。

【0021】

前記製造装置は、前記押出機から押し出された前記押出材を冷却する冷却機をさらに備えてもよい。

【0022】

この構成によれば、焼き入れ感受性の高い７０００系のアルミニウム合金について所望の高強度を得るためには急速冷却する必要があるが、冷却機により当該急速冷却を実現できる。

【0023】

前記冷却機は、冷媒を噴射するノズルを備え、前記ノズルは前記押出材の押出方向に沿って進退可能であってもよい。

【0024】

この構成によれば、押出材が中空形状を有する場合に押出材の内部にノズルを挿入し、押出材の内部を冷却できる。従って、押出材を外側からだけでなく内側からも冷却し、冷却過程における押出材の全体の温度差を小さくできる。その結果、冷却時の熱収縮に起因する押出材の変形が抑制され、温度履歴差が小さくなり、時効処理後の材料特性が均一化する。また、押出材を速く冷却できるため、焼き入れ感受性が高い高強度の７０００系アルミニウム合金に対して時効処理後の強度向上を図ることができる。

【0025】

前記切断機は、切断工具と、前記押出材を把持し前記切断工具と同調して前方に移動する一対のクランプ部材とを備えてもよい。

【0026】

この構成によれば、切断時に押出材をクランプすることにより、安定した切断を可能にする。

【0027】

前記切断工具および前記一対のクランプ部材の少なくとも一方が、前記押出材を冷却するための冷却機構を備えてもよい。

【0028】

この構成によれば、押出材の冷却と切断を並行して行うことができ、工数を低減できるとともに冷却用の設備を設置するスペースを省略できる。また、押出材の切断に際して押出材を冷却することで、通常高温である押し出し直後の押出材の温度を低下させ、押出材が切断時に変形するのを抑制できる。

【0029】

前記切断機は、前記押出材の前後端を前記一対のクランプ部材により把持し、前記一対のクランプ部材の間隔を広げ前記押出材を引張矯正するストレッチャとしての機能を有してもよい。また、前記製造装置は、切断された前記押出材を引張矯正するストレッチャをさらに備えてもよい。

【0030】

これらの構成によれば、塑性加工の対象となる押出材の寸法のばらつきを抑制できる。従って、安定した塑性加工を実現できる。

【発明の効果】

【0031】

本発明によれば、アルミニウム合金製押出部品の製造方法および製造装置において、自然時効が完全に進行する前に押出材に塑性加工を施すため、押出材に軟化熱処理を施す場合に比べて低コストで簡便に塑性加工時の破断または割れを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の一実施形態に係るアルミニウム合金製押出部品の製造装置の概略構成図。

【図2】製品耐力（ＭＰａ）の異なる３種類の合金Ａ～Ｃについて、ビッカース硬度（Ｈｖ）と、潰し加工試験による外観割れとの関係を示したグラフ。

【図3】潰し加工試験装置を示す斜視図。

【図4】製品耐力（ＭＰａ）の異なる３種類の合金Ａ～Ｃについて、押出後から潰し加工完了までの経過時間（分）と、潰し加工試験による外観割れとの関係を示したグラフ。

【図5】図４の一部を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。

【0034】

図１を参照して、本実施形態のアルミニウム合金製押出部品の製造装置１は、押出機１０、冷却機２０、切断機３０、搬送機構４０、塑性加工機５０、および制御部６０を有している。

【0035】

押出機１０では、押出加工可能な温度に加熱したアルミニウム合金のビレット１１が、コンテナ１２内に収納されている。そして、ステム１３を前進させ、ダイス１４を通して前方に材料を押し出す。本実施形態では、当該材料として７０００系のアルミニウム合金を使用する。７０００系のアルミニウム合金は、高強度であり、自動車用の衝突保護部材またはボディー骨格に好適に使用され得る。

【0036】

７０００系アルミニウム合金の好ましい組成として、例えばＺｎ：３～８質量％、Ｍｇ：０．４～２．５質量％、Ｃｕ：０．０５～２．０質量％、Ｔｉ：０．００５～０．２質量％を含有し、さらにＭｎ：０．０１～０．５質量％、Ｃｒ：０．０１～０．３質量％、Ｚｒ：０．０１～０．３質量％の１種以上を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなる組成を挙げることができる。

【0037】

冷却機２０は、押出機１０のダイス１４から押し出されてテーブル２１上を前方に移動する押出材１００を強制冷却する。冷却機２０は、例えばファン空冷装置または水冷装置であってもよい。冷却機２０は、冷媒を噴射するノズル２２を有している。ノズル２２は、支持機構２３に支持されて押出方向に沿って前後に進退可能である。ノズル２２は、図示しない冷媒供給機構に流体的に接続されている。なお、押出材１００が自然空冷のみで十分焼き入れできる場合は、冷却機２０は設置されなくてもよい。また、ファン空冷装置または水冷装置のみで押出材１００を十分に焼き入れできる場合は、ノズル２２は設置されなくてもよい。

【0038】

ノズル２２は、押出材１００が中空形状（例えば筒状）を有する場合に好適に使用され得る。さらに好適には、押出材１００が１つ以上の内リブを有する場合に使用され得る。本実施形態では、押出材１００は、押し出し方向（即ち前後方向）に垂直な断面において例えば中空矩形状である。ノズル２２は、押出機１０のダイス１４から押し出されて前方に移動する押出材１００の内部に前方から挿入される。そして、ノズル２２を通じて押出材１００の内部に冷媒を噴射する。押出材１００を内側から冷却した後に、ノズル２２は押出材１００から抜き出される。押出材１００をより均等に冷却するために、冷媒を噴射しながらノズル２２を前後に移動させて押出材１００から抜き差ししてもよい。

【0039】

切断機３０は、切断工具３１（本実施形態では丸のこ）と一対のクランプ部材３２，３２とを備える。また、切断機３０は、切断工具３１を作動させる駆動機構と、クランプ部材３２，３２を作動させる駆動機構と、切断工具３１およびクランプ部材３２，３２を押出方向に沿って前方または後方に移動させる進退機構とを有している。なお、各機構はいずれも図示していない。切断工具３１、クランプ部材３２，３２、および他機構は、例えばテーブル２１上に設置されている。

【0040】

クランプ部材３２，３２は、前後方向において切断工具３１を挟むように隣接して配置されている。クランプ部材３２，３２は、ダイス１４から押し出され前方に移動する押出材１００の切断箇所の前後位置を把持し（把持箇所）、押出材１７を切断工具３１に対し位置決めする。切断工具３１および押出材１００を把持したクランプ部材３２，３２は、押出機１０の押出速度（即ち押出材１００の移動速度）と同速で前方に移動する。そして、その過程で切断工具３１が作動して押出材１００を切断する。切断箇所は、切断後の押出材１００の長さが所定の長さとなる位置に設定される。この所定の長さは、最終的に得られるアルミニウム合金製押出部品の長さと概略同一である。ここで、概略同一の長さとは、クランプ部材３２，３２で把持した部分に生じ得るクランプ傷をなくすために、クランプ部材３２，３２で把持した部分をさらに切断除去できる程度の長さを含む。

【0041】

クランプ部材３２，３２は、押出直後の位置（例えば、押出機１０のダイス１４から前方に０．５～１．５ｍのあたり）で押出材１００を把持するように設定されている。従って、クランプ部材３２，３２が押出材１００を把持した時点で、上記切断箇所および把持箇所は高温状態である可能性が高い。高温で軟化した押出材１００が切断時に変形するのを抑制するため、好ましくはクランプ部材３２，３２および切断工具３１の少なくとも一方が、押出材１００の上記切断箇所および把持箇所を冷却する冷却機構を含む。図示の例では、切断工具３１に空冷または水冷のための冷却機構３１ａが設けられている。なお、押出材１００の冷却は、押出材１００の切断と並行して行われる。

【0042】

切断機３０は、必要に応じて、切断および冷却後の押出材１００のストレッチャとして機能することができる。即ち、切断機３０は、押出材１００の前後端を一対のクランプ部材３２，３２により把持し、一対のクランプ部材３２，３２の間隔を広げ押出材１００を引張矯正するストレッチャとして機能することができる。これに代えてまたは加えて、専用のストレッチャ３３を切断機３０の近傍に配置し、切断後の押出材１００を引張矯正してもよい。なお、後述する塑性加工機５０において引張曲げを行う場合、引張曲げの過程で押出材１００に対し引張矯正が行われるため、クランプ部材３２，３２またはストレッチャ３３による事前の引張矯正は不要である。

【0043】

上記のように、押出直後の押出材１００を所定の長さ（最大でも５ｍ以下）に切断し、かつ冷却と切断を並行して行うことにより、従来のような前後方向長さ３０～５０ｍｍ程度の巨大なテーブルは不要となる。図１に示す本実施形態におけるテーブル２１の前後方向長さは１０ｍ以下で十分である。また、切断後の押出材１００は短尺（最大でも５ｍ以下）であるから、搬送機構４０や塑性加工機５０を含めても、製造装置１の床面積は小さくできる。

【0044】

搬送機構４０は、切断された押出材１００を把持し、塑性加工機５０に向けて搬送する。前述の通り、押出材１００は一般に短尺であるので、例えばロボットアームを使用してもよい。この点からも製造装置１の床面積を小さくできる。

【0045】

塑性加工機５０は、押出材１００に対し、曲げ、潰し、剪断（例えば穴抜き）、バーリング、スエージング、および他のプレス成形のうち１種以上の塑性加工を冷間で施す。押出材１００に施すべき塑性加工の種類に対応して、塑性加工機５０には必要とされるプレス機構が配置される。例えば、アルミニウム合金製押出部品がバンパーリインフォースであり、押出材１００の両端部に曲げ加工を施し、次いで長手方向の一部に潰し加工を施す場合、塑性加工機５０には、曲げプレス機構と潰しプレス機構が含まれる。

【0046】

７０００系のアルミニウム合金からなる押出材１００は、冷却直後から自然時効が始まり、時間経過とともに耐力が次第に増加する。しかし、本実施形態では、押出材１００の自然時効が完全に進行する前に塑性加工を完了させる。即ち押出材１００が低い耐力と高い伸びを維持した状態で押出材１００に塑性加工を施す。具体的には、押出材１００のビッカース硬度が５０～７０（Ｈｖ）の状態で塑性加工を施す。この数値範囲は以下の実験結果に基づいている。

【0047】

図２は、実験結果を示すグラフである。グラフの横軸は、製品耐力（ＭＰａ）を示している。グラフの縦軸は、ビッカース硬度（Ｈｖ）を示している。グラフでは、製品耐力（ＭＰａ）の異なる３種類の合金Ａ～Ｃについて、ビッカース硬度（Ｈｖ）と、潰し加工試験による外観割れとの関係が示されている。合金Ａは製品耐力が３５０（ＭＰａ）の合金であり、合金Ｂは製品耐力が４２０（ＭＰａ）の合金であり、合金Ｃは製品耐力が５００（ＭＰａ）の合金である。

【0048】

図３を参照して、合金Ａ～Ｃの試験体（押出材）２００について、ビッカース硬度別（自然時効の度合い別）に複数回の潰し加工試験を行った。潰し加工試験では、直径１００ｍｍの治具７０を毎分５０ｍｍの速度で動かして試験体２００を押し潰した。試験体２００は、押出機１０（図１参照）から押し出された後に長さ３００ｍｍ以上となるように切断した。また、押出後の経過時間が３０分以下の場合には水冷を施し、３０分を超える場合には、ファン空冷を施した。

【0049】

再び図２を参照して、試験結果として、グラフ中の丸印（〇）は試験体２００にクラックも割れも発生しなかったものを示し、三角印（△）は割れが発生しなかったがクラックが発生したものを示し、バツ印（×）は割れが発生したものを示している。

【0050】

合金Ａの試験体２００では、ビッカース硬度が６３（Ｈｖ）程度まではクラックも割れも発生せず、ビッカース硬度が７２～７８（Ｈｖ）程度でクラックが発生し、ビッカース硬度が８２（Ｈｖ）程度以上では割れが発生した。合金Ｂの試験体では、ビッカース硬度が７３（Ｈｖ）程度まではクラックも割れも発生せず、ビッカース硬度が７６～８０（Ｈｖ）程度でクラックが発生し、ビッカース硬度が８４（Ｈｖ）程度以上では割れが発生した。合金Ｃの試験体２００では、ビッカース硬度が７０（Ｈｖ）程度まではクラックも割れも発生せず、ビッカース硬度が９７（Ｈｖ）程度以上では割れが発生した。

【0051】

総じて、ビッカース硬度が８０（Ｈｖ）以下では全ての合金について割れが発生しなかった。さらに、ビッカース硬度が７０（Ｈｖ）以下では全ての合金についてクラックも割れも発生しなかった。従って、塑性加工は、好ましくはビッカース硬度が８０（Ｈｖ）以下で施され、さらに好ましくはビッカース硬度が７０（Ｈｖ）以下で施される。また、実験した範囲では、７０００系のアルミニウム合金のビッカース硬度は５０（Ｈｖ）以上であった。従って、本実施形態では、押出材のビッカース硬度が５０～７０（Ｈｖ）の状態で塑性加工を施し、押出材の破断や割れの抑制を図るものとしている。

【0052】

７０００系アルミニウム合金の押出材のビッカース硬度は、引張強さ、耐力とそれぞれ相関があることが知られている。ただし、相関に関する具体的な数値までは一般に知られておらず、本願発明者らはこの相関に関する数値を以下の通り確認した。具体的には、相関に関する数値として、引張強さ（ＭＰａ）はビッカース硬度（Ｈｖ）の３．８倍に対応し、耐力（ＭＰａ）はビッカース硬度（Ｈｖ）の２．５倍に対応する。従って、ビッカース硬度が５０～７０（Ｈｖ）の状態は、引張強さが１９０～２６６（ＭＰａ）の状態に対応する。また、ビッカース硬度が５０～７０（Ｈｖ）の状態は、耐力が１２５～１７５（ＭＰａ）の状態に対応する。従って、ビッカース硬度に代えて、引張強さまたは耐力によって、同様に塑性加工を施す押出材の状態を規定してもよい。

【0053】

図４は、図２の潰し加工試験の結果を、押出後から潰し加工完了までの経過時間について見たグラフである。グラフの横軸は、図２と同じ製品耐力（ＭＰａ）を示している。グラフの縦軸は、押出後から潰し加工完了までの経過時間（分）を示している。

【0054】

合金Ａの試験体２００では、上記経過時間が１２０分程度まではクラックも割れも発生せず、上記経過時間が２４０～４８０分程度でクラックが発生し、上記経過時間が１４４０分程度以上では割れが発生した。合金Ｂの試験体では、上記経過時間が３０分程度まではクラックも割れも発生せず、上記経過時間が６０～１２０分程度でクラックが発生し、上記経過時間が２４０分程度以上では割れが発生した。合金Ｃの試験体２００では、上記経過時間が５分程度まではクラックも割れも発生せず、上記経過時間が３０分程度以上では割れが発生した。

【0055】

総じて、押出後から５分以内で潰し加工を行うと、全ての合金についてクラックも割れも発生しなかった。従って、塑性加工は、好ましくは押出後から５分以内で施される。また、合金Ａ～Ｃについて、クラックや割れが発生するまでの経過時間には上記の通りの大きな差異があることを確認した。従って、合金Ａ～Ｃの種類ごとに押出後から潰し加工完了までの経過時間を以下の通り適切に設定することが好ましい。

【0056】

図５は、図４のグラフのうち合金Ａ～Ｃについてそれぞれ最初にクラックまたは割れが発生した点をプロットしたものである。プロットした点のデータは、合金Ａは（Ｔ＝１２０，σ＝３５０）、合金Ｂが（Ｔ＝６０，σ＝４２０）、合金Ｃが（Ｔ＝３０，σ＝５００）である。図５では、これらのプロットした３点を最小二乗法により、直線近似している。これにより、上記経過時間をＴ（分）とし、製品耐力をσ（ＭＰａ）として、以下の式（３）のように、合金の種類（耐力σ）ごとに押出後から潰し加工完了までの経過時間（Ｔ）を適切に設定できる。

【0057】

【数3】

【0058】

再び図１を参照して、制御部６０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ（Random Access Memory）、およびＲＯＭ（Read Only Memory）等のハードウェアと、それらに実装されたソフトウェアとにより構成されている。制御部６０は、押出材１００が押出機１０から押し出されてから所定の時間Ｔ以内に押出材１００への塑性加工を完了させるように押出機１０、切断機３０、搬送機構４０、および塑性加工機５０を制御する。好ましくは、所定の時間Ｔは、上記式（３）を満たす時間に設定される。

【0059】

塑性加工後、押出材１００に対して人工時効処理を施すことによりアルミニウム合金製押出部品が完成する。この人工時効処理は、従来と同様に加熱炉を用いてロット単位で行われてもよい。この加熱炉は、製造装置１の一部として同一フロアに設置されてもよく、また、他の適当な場所に設置されてもよい。

【0060】

本実施形態によって製造されたアルミニウム合金製押出部品は、乗用車、軽自動車、トラック等の衝突保護部材（エネルギー吸収部材）用およびボディー骨格に好適に用いられる。衝突保護部材用部品としては、例えばバンパーリインフォース、ドアビーム、クラッシュボックス（バンパーステイ）、ステイ一体型バンパーリインフォース、歩行者脚部保護部品、およびアンダーランプロテクター等が挙げられる。ボディー骨格用部品としては、例えばフロントおよびリアサイドメンバー、ラジエータサポート、フロントアッパーメンバー、ルーフレール、フロントおよびリアヘッダー、ロッカー、およびフロアクロスメンバー等が挙げられる。また、本実施形態によって製造されたアルミニウム合金製押出部品は、自動二輪車および自転車のボディー骨格にも好適に用いられる。

【0061】

本実施形態によれば、押出材１００の自然時効が完全に進行する前に、即ち押出材１００が低い耐力と高い伸びを維持した状態で押出材１００に塑性加工を施すことができる。また、上記式（３）に基づいて、押出材１００の種類（耐力）ごとに押出後から塑性加工完了までの時間を好適に設定できる。上記式（３）は、前述の通り、実験の結果に基づいて規定されている。従って、上記式（３）に基づいて押出材の種類（耐力）ごとに押出後から塑性加工完了までの時間を設定することで、塑性加工前に押出材１００に軟化熱処理を施さなくても、塑性加工時の破断または割れを低コストで簡便に抑制できる。

【0062】

また、焼き入れ感受性の高い７０００系のアルミニウム合金について所望の高強度を得るためには急速冷却する必要があるが、冷却機２０によって当該急速冷却を実現できる。

【0063】

また、中空形状を有する押出材１００の内部にノズル２２を挿入して冷媒を噴射することで、押出材１００の内部を冷却できる。従って、押出材１００を外側からだけでなく内側からも冷却し、冷却過程における押出材１００の全体の温度差を小さくできる。その結果、冷却時の熱収縮に起因する押出材１００の変形が抑制され、時効処理後の材料特性が均一化する。また、押出材１００を速く冷却できるため、焼き入れ感受性が高い高強度の７０００系アルミニウム合金に対して時効処理後の強度向上を図ることができる。

【0064】

また、クランプ部材３２，３２によって、切断時に押出材１００をクランプすることにより、安定した切断を可能にする。

【0065】

また、切断工具３１が、押出材１００の上記切断箇所および把持箇所を冷却する冷却機構３１ａを含むことで、押出材１００の冷却と切断を並行して行うことができ、工数を低減できるとともに冷却用の設備を設置するスペースを省略できる。また、押出材１００の切断に際して押出材１００を冷却することで、通常高温である押し出し直後の押出材１００の温度を低下させ、押出材１００が切断時に変形するのを抑制できる。

【0066】

また、クランプ部材３２，３２およびストレッチャ３３の少なくとも一方によって、塑性加工前に引張矯正できるので、塑性加工の対象となる押出材１００の寸法のばらつきを抑制できる。従って、安定した塑性加工を実現できる。

【0067】

以上より、本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。

【符号の説明】

【0068】

１ 製造装置
１０ 押出機
１１ ビレット
１２ コンテナ
１３ ステム
１４ ダイス
２０ 冷却機
２１ テーブル
２２ ノズル
２３ 支持機構
３０ 切断機
３１ 切断工具
３１ａ 冷却機構
３２ クランプ部材
３３ ストレッチャ
４０ 搬送機構
５０ 塑性加工機
６０ 制御部
７０ 治具
１００ 押出材
２００ 試験体（押出材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】