(57)【要約】【課題】  高い疲労強度を確保することで、小型化、軽量化に対応し、且つ低価格と高強度を両立したスクロールを提供する。【解決手段】  Ｓｉ：９〜１１質量％、Ｃｕ：２．５〜３．５質量％、Ｍｇ：０．３〜０．７質量％、残部がＡｌ及び不可避不純物のアルミニウム合金鍛造品からなり、ベースプレート部２には、該ベースプレート部２の各面に直交する方向から見て、隣り合うインボリュート部３１，３２に挟まれた領域に、一方のインボリュート部３１に向かう第１塑性流動部５１と他方のインボリュート部３２に向かう第２塑性流動部５２とにメタルフローが分岐するメタルフロー分岐部５が形成される。該メタルフロー分岐部５は、ベースプレート部２の厚さをＨとしたとき、該ベースプレート部２の厚み方向においてインボリュート部３１，３２が形成される一方の面から１／２Ｈ以内に位置させる。【選択図】図７
2020067078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ：９〜１１質量％、Ｃｕ：２．５〜３．５質量％、Ｍｇ：０．３〜０．７質量％、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、
ベースプレート部と、前記ベースプレート部の一方の面から突出するインボリュート部と、前記ベースプレート部の他方の面から突出するボス部と、を備え鍛造により成形されたコンプレッサー用のスクロールであって、
前記ベースプレート部には、該ベースプレート部の各面に直交する方向から見て、隣り合うインボリュート部に挟まれた領域に、一方のインボリュート部に向かう第１塑性流動部と他方のインボリュート部に向かう第２塑性流動部とにメタルフローが分岐するメタルフロー分岐部が形成され、
該メタルフロー分岐部は、前記ベースプレート部の厚さをＨとしたとき、該ベースプレート部の厚み方向において前記インボリュート部が形成される一方の面から１／２Ｈ以内の位置にあることを特徴とするスクロール。
【請求項２】
前記ベースプレート部と前記インボリュート部の結合部にアール部またはテーパ部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスクロール。
【請求項３】
前記ベースプレート部と前記ボス部の結合部にアール部またはテーパ部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスクロール。
【請求項４】
さらにＴｉ：０．００５〜０．０２質量％、Ｓｒ：０．００１〜０．０５質量％のうち少なくとも一種以上を含有するアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスクロール。
【請求項５】
Ｓｉ：９〜１１質量％、Ｃｕ：２．５〜３．５質量％、Ｍｇ：０．３〜０．７質量％、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、
ベースプレート部と、前記ベースプレート部の一方の面から突出するインボリュート部と、前記ベースプレート部の他方の面から突出するボス部と、を備え鍛造により成形されたコンプレッサー用のスクロールの製造方法であって、
前記ベースプレート部には、該ベースプレート部の各面に直交する方向から見て、隣り合うインボリュート部に挟まれた領域に、一方のインボリュート部に向かう第１塑性流動部と他方のインボリュート部に向かう第２塑性流動部とにメタルフローが分岐するメタルフロー分岐部が形成され、
該メタルフロー分岐部は、前記ベースプレート部の厚さをＨとしたとき、該ベースプレート部の厚み方向において前記インボリュート部が形成される一方の面から１／２Ｈ以内の位置にあることを特徴とするスクロールの製造方法。
【請求項６】
前記ベースプレート部と前記インボリュート部の結合部にアール部またはテーパ部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のスクロールの製造方法。
【請求項７】
前記ベースプレート部と前記ボス部の結合部にアール部またはテーパ部が形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載のスクロールの製造方法。
【請求項８】
さらにＴｉ：０．００５〜０．０２質量％、Ｓｒ：０．００１〜０．０５質量％のうち少なくとも一種以上を含有するアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載のスクロールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車エアコン用コンプレッサーに用いられるスクロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
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カーエアコン用のコンプレッサーには軽量化、高機能化が求められている。
【０００３】
コンプレッサーは、車両のエンジンの電気化に伴い、エンジン出力で稼働するものから、エンジン出力を必要としない電動化が進んでおり、コンプレッサーの各種部品はさらに小型化・軽量化が求められている。
【０００４】
カーエアコン用コンプレッサーには種々の形式が存在するが、小型コンプレッサーとしてスクロール型が普及している。
【０００５】
コンプレッサーに用いられるスクロール等の部材は、鉄鋼材料や鋳鉄材料に代えて、重量に対する強度の比である比強度が高いアルミニウム合金を使用することが指向され、高温雰囲気下の過酷な環境でも使用し得る高温高強度を有し、かつ摺動時の耐摩耗性に優れるＡｌ−Ｓｉ系合金などのアルミニウム合金からなる鍛造品が注目されるようになっている。
【０００６】
この種のアルミニウム合金鍛造材は、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を金型鋳造にて成形し、所定の熱処理を施すことで製造することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１１４４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に示す従来の鍛造方法によるアルミニウム合金鍛造品では、十分な疲労強度を確保するために、小型化、軽量化することが難しかった。
【０００９】
また、スクロールの小型化に伴いアルミニウム合金の高強度化が要求されているが、高強度アルミニウム合金は鍛造時の金型寿命が短なって鍛造加工費用が嵩むため、金型の長寿命化による低価格と高強度を両立することが求められている。
【００１０】
本発明は、以上の事情を背景としてなされたもので、高い疲労強度を確保することで小型化、軽量化に対応し、且つ低価格と高強度を両立したスクロールを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を備えるものである。
【００１２】
［１］Ｓｉ：９〜１１質量％、Ｃｕ：２．５〜３．５質量％、Ｍｇ：０．３〜０．７質量％、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、
ベースプレート部と、前記ベースプレート部の一方の面から突出するインボリュート部と、前記ベースプレート部の他方の面から突出するボス部と、を備え鍛造により成形されたコンプレッサー用のスクロールであって、
前記ベースプレート部には、該ベースプレート部の各面に直交する方向から見て、隣り合うインボリュート部に挟まれた領域に、一方のインボリュート部に向かう第１塑性流動部と他方のインボリュート部に向かう第２塑性流動部とにメタルフローが分岐するメタルフロー分岐部が形成され、
該メタルフロー分岐部は、前記ベースプレート部の厚さをＨとしたとき、該ベースプレート部の厚み方向において前記インボリュート部が形成される一方の面から１／２Ｈ以内の位置にあることを特徴とするスクロール。
【００１３】
［２］前記ベースプレート部と前記インボリュート部の結合部にアール部またはテーパ部が形成されていることを特徴とする前項１に記載のスクロール。
【００１４】
［３］前記ベースプレート部と前記ボス部の結合部にアール部またはテーパ部が形成されていることを特徴とする前項１または２に記載のスクロール。
【００１５】
［４］さらにＴｉ：０．００５〜０．０２質量％、Ｓｒ：０．００１〜０．０５質量％のうち少なくとも一種以上を含有するアルミニウム合金からなることを特徴とする前項１〜３のいずれかに記載のスクロール。
【００１６】
［５］Ｓｉ：９〜１１質量％、Ｃｕ：２．５〜３．５質量％、Ｍｇ：０．３〜０．７質量％、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、
ベースプレート部と、前記ベースプレート部の一方の面から突出するインボリュート部と、前記ベースプレート部の他方の面から突出するボス部と、を備え鍛造により成形されたコンプレッサー用のスクロールの製造方法であって、
前記ベースプレート部には、該ベースプレート部の各面に直交する方向から見て、隣り合うインボリュート部に挟まれた領域に、一方のインボリュート部に向かう第１塑性流動部と他方のインボリュート部に向かう第２塑性流動部とにメタルフローが分岐するメタルフロー分岐部が形成され、
該メタルフロー分岐部は、前記ベースプレート部の厚さをＨとしたとき、該ベースプレート部の厚み方向において前記インボリュート部が形成される一方の面から１／２Ｈ以内の位置にあることを特徴とするスクロールの製造方法。
【００１７】
［６］前記ベースプレート部と前記インボリュート部の結合部にアール部またはテーパ部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のスクロールの製造方法。
【００１８】
［７］前記ベースプレート部と前記ボス部の結合部にアール部またはテーパ部が形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載のスクロールの製造方法。
【００１９】
［８］さらにＴｉ：０．００５〜０．０２質量％、Ｓｒ：０．００１〜０．０５質量％のうち少なくとも一種以上を含有するアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載のスクロールの製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明者らは、前記した課題を解決するため鋭意研究の結果、特定のメタルフローとすることで高い疲労強度を確保することができるコンプレッサー用のスクロールを得られることを見出し、本発明に至った。
【００２１】
すなわち、スクロールにおいては、その使用時に、インボリュート部に荷重が作用することで、インボリュート部の根元の部位にあたるインボリュート部とベースプレート部の結合部近傍に最大主応力が作用し、その方向はベースプレート部の面方向に近い斜め方向であることに着目した。
【００２２】
上記［１］、［５］の発明によると、メタルフロー分岐部がインボリュート部が形成される一方の面から１／２Ｈ以内の位置にあるため、インボリュート部の根元の部位にあたるインボリュート部とベースプレート部の結合部近傍では、メタルフロー分岐部近傍から一方のインボリュート部に向かう第１塑性流動部と他方のインボリュート部に向かう第２塑性流動部のメタルフローが、ベースプレート部の面方向に近い斜め方向になって最大主応力方向に概ね一致させて、最大主応力をおよそメタルフローの方向で受けることができ、これにより高い疲労強度を確保して、スクロールの小型化、軽量化に対応することができる。
【００２３】
また、各元素の含有量を上記所定範囲としたことにより、金型の長寿命化による低価格と高強度を両立することができる。
【００２４】
上記［２］、［６］の発明によると、ベースプレート部とインボリュート部の結合部の応力集中を軽減してより高い疲労強度を有するスクロールを得ることができる。
【００２５】
上記［３］、［７］の発明によると、ベースプレート部とボス部の結合部の応力集中を軽減してより高い疲労強度を有するスクロールを得ることができる。
【００２６】
上記［４］、［８］の発明によると、所定量のＴｉ及びＳｒの少なくとも一種を含有することで、結晶粒の微細化または初晶Ｓｉの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態にかかるスクロールの断面図である。
【図２】同スクロールを斜め下方から見た斜視図である。
【図３】スクロールの製造工程を表す工程図の一例である。
【図４】スクロールの鍛造工程を表す工程図の一例である。
【図５】スクロールの鍛造時の断面図である。
【図６】スクロールのメタルフローを表す断面図である。
【図７】スクロールのメタルフロー分岐部の位置を示す説明図である。
【図８】スクロールのメタルフロー分岐部の位置を示す説明図である。
【図９】スクロールのメタルフローと最大主応力の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は本発明の一実施形態にかかるスクロールの断面図、図２は同スクロールを斜め下方から見た斜視図である。
【００２９】
このスクロール１は、自動車エアコン用コンプレッサーに用いられる部品であり、エンジンの出力を必要としない電動化されたコンプレッサー用の電動スクロールとして好適に使用される。
【００３０】
このスクロール１は、ベースプレート部２と、前記ベースプレート部２の一方の面２１から突出するインボリュート部３と、前記ベースプレート部２の他方の面２２から突出するボス部４と、を備える。
【００３１】
ベースプレート部２とインボリュート部３の結合部には応力集中を軽減するためテーパ部３３が形成されている。
【００３２】
ベースプレート部３とボス部４の結合部にも応力集中を軽減するためテーパ部４１が形成されている。
【００３３】
これらテーパ部３３，４１は凹曲面のアール部としてもよい。
【００３４】
このスクロール１は、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｇを所定量含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなる。
【００３５】
また任意添加元素として、Ｔｉ、Ｓｒを所定量含有することが好ましい
Ｓｉはアルミニウム母相と共晶組織を形成し、共晶Ｓｉとして微細且つ均一に分布することで引張強さ等の強度を向上させる。しかしながら、過剰に添加をするとアルミニウム母層より先に初晶Ｓｉが晶出し金型寿命を低下させる。Ｓｉ量が９質量％未満の場合、引張強さが不十分であって、１１質量％を超えると金型寿命を低下させる。よってＳｉの添加量は９〜１１質量％とする。より好ましくは９．５〜１０．５質量％が望ましい。
【００３６】
Ｃｕは鋳造時にアルミニウム母相中に固溶し、均質化処理、鍛造工程を通じて析出・粗大化するが、溶体化処理において再固溶し、過飽和固溶体を形成する。その後人工時効処理を施すことでＣｕＡｌ２化合物として析出し、アルミニウム合金の高強度化をもたらす。Ｃｕが２．５質量％未満の場合、十分な析出効果が得られず、引張強さが不十分となり、３．５質量％を超えて添加すると、過剰な強度が得られ、金型寿命が低下する。よってＣｕの添加量は２．５〜３．５質量％とする。より好ましくは２．８〜３．２質量％が望ましい。
【００３７】
ＭｇはＣｕと同様に溶体化処理において再固溶し、過飽和固溶体を形成する。その後人工時効処理を施すことでＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系やＭｇ−Ｓｉ系の化合物として析出し、アルミニウム合金の高強度化をもたらす。Ｍｇが０．３質量％未満の場合、十分な析出硬化が得られず引張強さが不十分となり、０．７質量％を超えて添加すると、過剰な強度が得られ、金型寿命が低下する。よってＭｇの添加量は０．３〜０．７質量％とする。より好ましくは０．４〜０．６質量％が望ましい。
【００３８】
ＴｉはＴｉ系化合物が等軸晶の核となり生成し、等軸晶の割合を増加させることで結晶粒の微細化につながる。Ｔｉが０．００５％未満の場合は結晶粒微細化効果が不十分となる。０．０２％を超えると鋳造時に粗大晶出物として化合物を形成し、引張強さを低減させる。よってＴｉの添加量は０．００５〜０．０２質量％とする。より好ましくは０．０１〜０．０１５質量％が望ましい。
【００３９】
Ｓｒは微細添加されることにより、Ｓｉ粒の一方向成長が抑制され、特に初晶Ｓｉの形成を抑制する。Ｓｒが０．００１質量％未満では初晶Ｓｉ発生抑制に機能せず、０．０５質量％を超えると鋳造時の流動性が悪化し、製造困難となる。よってＳｒは０．００１〜０．０５質量％とする。より好ましくは０．０１〜０．０３質量％が望ましい。
【００４０】
その他不純物として不可避的に入る元素は何でも良いが、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂは最大０．５％まで許容される。０．５％を超えると、粗大晶出物として晶出され、アルミニウム合金の靭性を低下や鍛造金型寿命の低下をもたらす。
【００４１】
このような組成のアルミニウム合金は、鉄鋼材料や鋳鉄材料に比べて重量に対する強度の比である比強度が高く、高温雰囲気下の過酷な環境でも使用し得る高温高強度を有し、且つ摺動時の耐摩耗性に優れる。
【００４２】
また、過剰な強度等によって金型寿命を低下させることがなく、金型の長寿命化による低価格と高強度を両立することができる。
【００４３】
以下、このスクロールの製造工程について説明する。
【００４４】
図３はスクロールの製造工程を表す工程図の一例である。
【００４５】
連続鋳造工程では、成分調整された例えばアルミニウム合金溶湯を連続鋳造する。本実施形態では電動スクロールを想定し、例えば直径６０〜９０ｍｍ程度の寸法で鋳造される。
【００４６】
得られた鋳造材は、鋳造時に生じる晶出物の偏析等を均質にするため均質化処理を施す。均質化処理は加熱温度を４５０〜５２０℃、処理時間を０．５〜６時間とするのがよい。
【００４７】
均質化処理された鋳造材は、鋳造肌を除去するため、ピーリングを施す。このピーリングは省略してもよい。
【００４８】
連続鋳造材は所定の長さ又は所定の重量に切断し、鍛造用素材とする。
【００４９】
なお鍛造用素材としては、連続鋳造材に押出工程を施して得られる押出材を採用してもよい。
【００５０】
この場合、連続鋳造工程では押出用ビレットを得る。押出用ビレットは、例えば直径１５０〜３１０ｍｍ程度の寸法がよい。
【００５１】
押出用ビレットには均質化処理を施す。均質化処理は加熱温度を４５０〜５２０℃、処理時間を０．５〜６時間とするのがよい。
【００５２】
均質化処理を施した押出用ビレットは所定の長さ又は所定の重量に切断する。切断長さは押出機のコンテナ長さに依存するが、例えば１０００〜１６００ｍｍ程度とするのがよい。
【００５３】
押出用ビレットは、必要に応じて所定の直径となるよう面削を行う。間接押出機の場合、鋳造肌の巻き込みを抑制する必要があるため、面削を行う必要がある。直接押出機では鋳造破断の巻き込みは起こらないため通常必要ないが、押出用素材の直径が大きすぎる場合や曲がりが大きい場合等、必要に応じて面削を行う。面削を行う場合、鋳造時の直径に対し１〜１０ｍｍ程度の面削とするのが良い。
【００５４】
押出用ビレットは熱間押出工程を施し押出材を得る。押出工程は、押出用ビレットは３００〜４５０℃とし、押出機コンテナ温度は３００〜４００℃、押比は５〜２０、押出製品速度は０．５〜６ｍ／ｍｉｎとするのがよい。
【００５５】
得られた押出材は、押出後の曲がり矯正のためストレッチ処理を施す。ストレッチの荷重は特に指定しないが、１〜３０ｔｏｎ程度とするのが良い。
【００５６】
このようにして得られた押出材を所定の長さ又は所定の重量に切断し、鍛造用素材とできる。
【００５７】
連続鋳造材または押出材を切断して得られた鍛造用素材は、鍛造工程を施し鍛造材を得る。この鍛造工程については後に詳述する。
【００５８】
鍛造材は均質化処理時または鍛造時に固溶していた元素が析出・粒成長するため、再固溶させ過飽和固溶体を得るために溶体化処理を施す。溶体化処理の加熱温度は４６０〜５２５℃とし、溶体化処理時間は０．５〜８時間とするのがよい。
【００５９】
加熱した鍛造材は過飽和固溶状態を保持するために焼き入れ処理を施す。焼き入れ処理は、１０〜８０℃の水で急冷するのがよい。
【００６０】
さらに鍛造材は強度を向上させるため人工時効処理を施す。人工時効処理の加熱処理温度は１５０℃〜２２０℃とし、処理時間は１〜１８時間とするのが良い。
【００６１】
人工時効処理された鍛造材は、所定の形状に機械加工にて切削され、半製品形状となる。
【００６２】
半製品形状となった鍛造材には所定の表面加工を施すが、本実施形態では例えばショットピーニングを施す。ショットピーニング工程によれば、鍛造材の表面近傍に塑性加工を加え疲労強度を向上させる。砥粒サイズは１ｍｍ以下程度がよく、砥粒種はＳＵＳ３０４、アルミナ等、ピーニング圧力は１ＭＰａ以下とするのがよい。
【００６３】
次に鍛造工程について説明する。
【００６４】
図４は本発明におけるスクロールの鍛造工程を表す工程図の一例である。
【００６５】
鍛造用素材は一定温度に加熱し鍛造前加熱を施す。素材温度は３００℃〜５００℃とするのがよい。
【００６６】
鍛造時の焼き付き防止や鍛造荷重の低減を目的とし、鍛造金型へ潤滑剤の塗布を行う。潤滑剤の種類は特に問わないが、ラード等の動物性油脂やなたね油等の植物性油等が挙げられる。潤滑剤塗布量は特に問わないが、２〜３０ｇ程度とするのがよい。
【００６７】
鍛造金型への潤滑剤の塗布が完了次第、加熱済み鍛造素材を鍛造金型内に投入し鍛造プレスを実施する。鍛造金型温度は１００〜３００℃とするのがよい。
【００６８】
鍛造プレス完了後、ノックにより鍛造品の取り出しを行い、鍛造品を得る。
【００６９】
なおこの鍛造工程は、複数回の成形を行ってもよい。
【００７０】
二段階の成形を行う場合、一次成形では所定の形状に予備成形を行い、二次成形で最終形状に鍛造する。
【００７１】
一次成形の素材温度は３００〜５００℃、鍛造金型温度は１００〜３００℃とするのがよい。
【００７２】
得られた一次成形品を再度鍛造金型へ装填し、鍛造プレスを実施して二次成形を行う。二次成形の鍛造金型温度は１００〜３００℃とするのがよい。素材加熱は一次鍛造のままでも、再度加熱を施してもよい。再度加熱を施す場合、加熱温度は３００〜５００℃とするのがよい。
【００７３】
図５は本発明におけるスクロールの鍛造時の断面図である。
【００７４】
この鍛造工法において、下型６１のワーク設置孔６２に鍛造素材を装填して、上型６３を打ち込むことにより、鍛造素材を加圧して、メタルを羽根部成形凹部６４および背面側凸部６５にそれぞれ流し込んでインボリュート部３およびボス部４を成形して鍛造品のスクロール１を得る。
【００７５】
鍛造方法においては、羽根部成形凹部６４の下方より背圧を加えながら上型６３を打ち込む背圧鍛造を用いることもある。
【００７６】
また鍛造方法においては、上述したように２段階の成形を行ってもよく、一次成形では所定の形状に予備成形を行い、二次成形で最終形状に鍛造してもよい。
【００７７】
図６は、スクロールを鍛造した際のメタルフローを概念的に表したスクロール全体の断面図である。
【００７８】
この図において、矢印は断面各部のメタルフローの向きを表現している。
【００７９】
この図に示すように、本発明におけるスクロール１の鍛造では、各インボリュート部３‥の先端およびボス部４‥の先端にメタルが動かず滞留しているデッドゾーンＤ‥が形成されている。
【００８０】
また、ベースプレート部２の隣り合うインボリュート部３，３の間の各領域にも、横断面視で三角形状のデッドゾーンＤが形成されている。
【００８１】
この三角形状のデッドゾーンＤの上側の頂点近傍では、そこより左側のインボリュート部３に向かうメタルフローと右側のインボリュート部３に向かうメタルフローとにメタルフローが分岐している。
【００８２】
図７は、メタルフローが分岐するメタルフロー分岐部の位置を示す説明図である。なおこのメタルフローは最終成形時（鍛造が完了した時点）を表している。
【００８３】
この図に示すように、ベースプレート部２には、該ベースプレート部２の上面２２または下面２１に直交する上下方向から見て、隣り合うインボリュート部３，３に挟まれた領域に、一方のインボリュート部３１に向かう第１塑性流動部５１と他方のインボリュート部３２に向かう第２塑性流動部５２とにメタルフローが分岐するメタルフロー分岐部５が形成されている。
【００８４】
なお隣り合うインボリュート部３，３に挟まれた領域では、一方のインボリュート部３１に向かう第１塑性流動部５１および他方のインボリュート部３２に向かう第２塑性流動部５２は、ベースプレート部２の厚み方向に広がりを有するが、メタルフロー分岐部５とは、これらのメタルフローの最も下側の部位であり、さらに下側に位置するデッドゾーンとの境界となる部位である。
【００８５】
図８は、スクロールの平面視においてメタルフロー分岐部の位置を示す説明図である。
【００８６】
メタルフロー分岐部５はスクロール１の平面視において隣り合うインボリュート部３，３に挟まれた領域に渦巻き状に連続的に形成されている。
【００８７】
本発明においては、図７に示すように、メタルフロー分岐部５は、ベースプレート部２の厚さをＨとしたとき、該ベースプレート部２の厚み方向においてインボリュート部３が形成される下面からの距離Ｐが、１／２Ｈ以内の位置に形成されるように制御される。
【００８８】
このメタルフロー分岐位置５の制御は、例えば素材温度、金型温度、鍛造速度等の鍛造条件、ベースプレートの肉厚、インボリュートの体積等の鍛造品設計条件を適宜設定するとによって行うことができる。
【００８９】
図９は、スクロールのメタルフローと最大主応力の説明図である。
【００９０】
スクロール１においては、その使用時に、インボリュート部３に荷重が作用することで、インボリュート部３の根元の部位にあたるインボリュート部３とベースプレート部２の結合部近傍に最大主応力Ｆが作用し、その方向はベースプレート部２の面方向に近い斜め方向である。
【００９１】
本実施形態のスクロール１では、メタルフロー分岐部５がインボリュート部３が形成される一方の面２１から１／２Ｈ以内の位置、すなわち一方の面２１に近い位置にあるため、メタルフロー分岐部５近傍から一方のインボリュート部３１に向かう第１塑性流動部５１と他方のインボリュート部３２に向かう第２塑性流動部５２のメタルフローが、ベースプレート部２の面方向に近い斜め方向になって、最大主応力Ｆの方向に概ね一致することになる。
【００９２】
仮にメタルフロー分岐部５がインボリュート部３が形成される一方の面２１からより離れた位置にあると、メタルフロー分岐部５近傍から一方のインボリュート部３１に向かう第１塑性流動部のメタルフロー５４は、ベースプレート部２の厚み方向に近い角度となって、最大主応力Ｆの方向とは異なる方向になる。
【００９３】
鍛造品においては、メタルフローの方向では結晶がファイバー状に形成され、へき開破壊を防止するとともに、粒内破壊により伸びが向上し、高い疲労強度が得られる。
【００９４】
本実施形態のスクロール１では、インボリュート部３の根元の部位にあたるインボリュート部３とベースプレート部２の結合部近傍において、最大主応力Ｆをおよそメタルフローの方向で受けることができ、これにより高い疲労強度を確保して、スクロールの小型化、軽量化に対応することができる。
【実施例】
【００９５】
以下、本発明の実施例および比較例について説明する。
【００９６】
【表１】
2020067078.tif 000003
【００９７】
表１に示す組成に調整したアルミニウム合金溶湯を、連続鋳造にてφ８２の直径で鋳造し鋳造材を得た。鋳造時の冷却速度は１５℃／ｓｅｃで実施した。得られた鋳造材を４７０℃×７ｈｒにて均質化処理を施し、空冷した。
【００９８】
上記鋳造材を長さ３０ｍｍに切断後、素材温度４２０℃、金型温度１８０℃で電動スクロール形状に鍛造した。
【００９９】
上記鍛造材を、４９５℃×３ｈｒで加熱し、加熱後３０℃の水にて水焼き入れを行い、１８０℃×８ｈｒにて人工時効処理を施し、鍛造Ｔ６品を得た。
【０１００】
得られた鍛造Ｔ６品を切削加工し、半製品の電動スクロールを得た。
【０１０１】
得られた半製品の電動スクロールのベースプレート部より、引張試験片（ＪＩＳ  １４Ｂ号）を切り出した。
【０１０２】
得られた引張試験片を用いて常温引張試験（ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１）を実施し、引張強さを求めた。結果を表１に示す。
【０１０３】
なお引張強さの評価基準は、４３０ＭＰａ以上を「〇」、４３０ＭＰａ未満を「×」とした。
【０１０４】
また、上記の鍛造工程における金型寿命として、金型が破損するまでの回数を計測した。結果を表１に示す。
【０１０５】
金型寿命の評価基準は、破損までの鍛造回数が４万回以上を「〇」、４万回未満を「×」とした。
【０１０６】
実施例１、２、３に示すように、本件発明の組成範囲内では、全て引張強さが４３０ＭＰａ以上であり、引張強さが十分に高いことが分かる。
【０１０７】
またＴｉまたはＳｒが添加された実施例２及び３は、実施例１と比較して引張強さが高くなっており、Ｔｉ及びＳｒは引張強さの向上に有効であることが分かる。
【０１０８】
比較例１、３、５、７及び８に示すように、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｇの各含有量が過多だと、引張強さはさらに高くなっているが、金型寿命が低下していることが分かる。
【０１０９】
一方、比較例２、４及び６に示すように、Ｓｉ、Ｃｕ及びＭｇの各含有量が過少だと、
必要強度が得られていないことが分かる。
【０１１０】
また比較例７及び８に示すように、ＴｉまたはＳｒの各添加量が過多だと、引張強さが低下し、且つ金型寿命も低下していることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明によれば、自動車エアコン用コンプレッサー、特に電動化されたコンプレッサーのスクロールとして使用される。
【符号の説明】
【０１１２】
１：スクロール
２：ベースプレート部
３：インボリュート部
３３：テーパ部
４：ボス部
４１：テーパ部
５：メタルフロー分岐部
５１：第１塑性流動部
５２：第２塑性流動部
Ｄ：デッドゾーン
Ｈ：ベースプレート部の厚さ
Ｐ：メタルフロー分岐部のベースプレート部の一方の面からの距離
Ｆ：最大主応力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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