(57)【要約】【課題】高強度・低伸びの材料を選択しても部分的に高い伸びを確保することができる即ち、必要な部分に必要な強度又は伸びを与えることができると共に、部材全体の重量を増加させることのないアルミニウム合金パイプの製造方法を提供する。【解決手段】析出硬化型の高硬度アルミニウム合金を溶体化する第１の工程１と、該溶体化の直後に前記合金を塑性加工する第２の工程２と、前記合金を人工時効する第３の工程３とを有することを特徴とするアルミニウム合金パイプの製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
析出硬化型の高硬度アルミニウム合金を溶体化する第１の工程と、該溶体化の直後に前記合金を塑性加工する第２の工程と、前記合金を人工時効する第３の工程とを有することを特徴とするアルミニウム合金パイプの製造方法。
【請求項２】
析出硬化型の高硬度アルミニウム合金を溶体化する第１の工程と、該合金を自然時効する第２の工程と、前記合金を復元する第３の工程と、該第３の工程の直後に前記合金を塑性加工する第４の工程と、前記合金を人工時効する第５の工程とを有することを特徴とするアルミニウム合金パイプの製造方法。
【請求項３】
析出硬化型の高硬度アルミニウム合金の復元は、２００℃〜２５０℃の温度範囲で行うことを特徴とする請求項２に記載のアルミニウム合金パイプの製造方法。
【請求項４】
析出硬化型の高硬度アルミニウム合金の溶体化は、４５０℃〜５００℃の温度範囲で行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のアルミニウム合金パイプの製造方法。
【請求項５】
析出硬化型の高硬度アルミニウム合金の人工時効は、１００℃〜１９０℃の温度範囲で行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のアルミニウム合金パイプの製造方法。
【請求項６】
析出硬化型の高硬度アルミニウム合金の人工時効時間は、ひずみが最も小さい部分の最高強度到達時間以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のアルミニウム合金パイプの製造方法。
【請求項７】
析出硬化型の高硬度アルミニウム合金はＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のアルミニウム合金パイプの製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の方法で製造された析出硬化型高硬度のアルミニウム合金からなるパイプであって、該パイプは強度が異なる部分を有することを特徴とするアルミニウム合金パイプ。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれかに記載の方法で製造された析出硬化型の高硬度アルミニウム合金からなるパイプであって、該パイプは強度が異なる部分を有し、且つ該パイプの肉厚が均一であることを特徴とするアルミニウム合金パイプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部分的に強度差があるアルミニウム合金パイプの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金等の高強度のアルミ合金パイプを使用して部分的に強度の異なる部材を得る方法として、図７に示すように、溶体化処理１を行った後、人工時効３を行い、最後に切削加工２ａを行って肉厚を変化させる方法が採られている。
【０００３】
このアルミ合金パイプの用途としてはオートバイのフロントフォークの外筒（アウターチューブ）があり、部材全体の軽量化の要請と、部分的な強度の確保という観点から、一体化された一つの部材であっても部分的に強度が異なるようにしているのである。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
実開平２−１４３２９３
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、部材の強度と伸びは相反する関係にある。即ち、強度の低い材料は伸びが大きく、強度の高い材料では伸びが小さい。したがって、従来の切削加工では高強度・低伸びの材料を選択した場合には部材全体の重量を低減することはできるものの、部材の伸びを確保することができないので、低強度・高伸びの材料を選択し、高強度を必要とする部分の肉厚を大きくすることで対応せざるを得なかった。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、高強度・低伸びの材料を選択しても部分的に高い伸びを確保することができる即ち、必要な部分に必要な強度又は伸びを与えることができると共に、部材全体の重量を増加させることのないアルミニウム合金パイプの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１のアルミニウム合金パイプの製造方法の発明は、析出硬化型の高硬度アルミニウム合金を溶体化する第１の工程と、該溶体化の直後に前記合金を塑性加工する第２の工程と、前記合金を人工時効する第３の工程とを有するものであるので、溶体化の直後に塑性加工、例えばスピニング加工で部材を押し伸ばして成形することによって加工の度合いで部材内部に生じるひずみの大きさに変化を与えて、人工時効時間を短縮すると共に、部分的なひずみの大きさの違いによって高強度を必要とする部分と、高伸びを必要とする部分とを一体化された一本の部材の中に生成させることができる。
【０００８】
請求項２のアルミニウム合金パイプの製造方法の発明は、析出硬化型の高硬度アルミニウム合金を溶体化する第１の工程と、該合金を自然時効する第２の工程と、前記合金を復元する第３の工程と、該第３の工程の直後に前記合金を塑性加工する第４の工程と、前記合金を人工時効する第５の工程とを有するものであるので、溶体化後の部材をストックしておいて、必要な個数だけ製造することができる方法である。
【０００９】
請求項３のアルミニウム合金パイプの製造方法の発明は、析出硬化型の高硬度アルミニウム合金の復元は、２００℃〜２５０℃の温度範囲で行うことに特徴を有するので、該温度範囲によって、復元処理に必要十分な加熱を行うことができる。
【００１０】
請求項４のアルミニウム合金パイプの製造方法の発明は、析出硬化型の高硬度アルミニウム合金の溶体化は、４５０℃〜５００℃の温度範囲で行うことに特徴を有するので、該温度範囲によって、溶体化処理に必要十分な加熱を行うことができる。
【００１１】
請求項５のアルミニウム合金パイプの製造方法の発明は、析出硬化型の高硬度アルミニウム合金の人工時効は、１００℃〜１９０℃の温度範囲で行うことに特徴を有するので、該温度範囲によって、人工時効処理に必要十分な加熱を行うことができる。
【００１２】
請求項６のアルミニウム合金パイプの製造方法の発明は、析出硬化型の高硬度アルミニウム合金の人工時効時間は、ひずみが最も小さい部分の最高強度到達時間以上であることに特徴を有するので、常に過時効の状態のアルミニウム合金パイプを製造することができ、塑性加工によって生じるひずみの小さい部分の硬さをひずみの大きい部分の硬さよりも常に大きくすることができる。
【００１３】
請求項７のアルミニウム合金パイプの製造方法の発明は、析出硬化型の高硬度アルミニウム合金はＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金であることに特徴を有するので、低い温度での亜鉛とマグネシウムの析出が顕著であり、所望の強度差を与えることができる。
【００１４】
請求項８のアルミニウム合金パイプの発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法で製造された析出硬化型の高硬度アルミニウム合金からなるパイプであって、該パイプは強度が異なる部分を有することに特徴を有するので、例えば、オートバイのフロントフォークの外筒（アウターチューブ）のように両端部に高い強度を必要とし、中央部に高い伸びを必要とする場合にも適用でき、一体的に製造することができるので、溶接の必要がなく、低コストのアルミニウム合金パイプとなる。
【００１５】
請求項９のアルミニウム合金パイプの発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法で製造された析出硬化型の高硬度アルミニウム合金からなるパイプであって、該パイプは強度が異なる部分を有し、且つ該パイプの肉厚が均一であることに特徴を有するので、加工の度合いによって部材内部に生じるひずみの大きさに変化を与えて強度を確保する部分と伸びを確保する部分とを一体化された一本のパイプ部材に部分的に形成させると共に見栄えも良くすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るアルミニウム合金パイプの製造方法の第１の実施形態を示す説明図である。
【００１７】
まず、本発明におけるアルミニウム合金パイプの素材としては、析出硬化型の高硬度アルミニウム合金を使用するものであるが、その一例として、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金を挙げることができる。このＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金は強度が高い分、伸びが小さいという性質をもった部材である。
【００１８】
そして、この析出硬化型の高硬度アルミニウム合金を加熱して溶体化させる工程１を行うのである。ここで、溶体化する温度の最適値としては４５０℃〜５００℃の範囲が好ましい。
【００１９】
そして、溶体化させる工程１を経た後、急冷し、常温に戻して塑性加工２を行うのである。この塑性加工２の一例として、スピニング加工がある。ここで、スピニング加工とはパイプ状の部材を回転させながら、この部材の側面にローラーを押し当てて部材を伸ばすことによって成形を行う加工方法であり、加工の度合いによって部材内部に生じるひずみの大きさに変化を与えることができるものである。
【００２０】
したがって、パイプ状の部材の肉厚を変化させて、強度を確保する部分と伸びを確保する部分とを一体化された１本のパイプ部材に部分的に形成させたい場合に有効な加工方法である。
【００２１】
次に、塑性加工２が終了した部材を人工時効３の工程へと移すのである。この人工時効３による加熱の最適値としては１００℃〜１９０℃の温度範囲で部材を加熱するのが好ましい。
【００２２】
この人工時効３の工程を経ることによって、図２の時間と強度の関係を示すグラフにおけるピークの強度４へと短時間で到達させることができるのである。
【００２３】
ここで、図３に示すように、部材内部のひずみが大きい場合５と小さい場合６とでは、時間と強度の関係を示す波形が異なっている。これは、ひずみが大きい程、部材内の析出物（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金の場合では亜鉛又はマグネシウム）の発生が早い為である。上述したスピニング加工を用いる理由はこの点にもある。即ち、スピニング加工の度合いが大きい部分は部材内部のひずみも大きくなるので、ピークの強度への到達時間が短時間となる。反対にスピニング加工の度合いが小さい部分は部材内部のひずみも小さくなるので、ピークの強度への到達時間はスピニング加工の度合いが大きい部分よりも長時間となる。
【００２４】
したがって、ひずみが小さい部分が最高強度となる時間まで人工時効を行った場合には、ひずみが大きい（即ち、肉厚の薄い）部分は既に最高強度を超えて強度が低下する過時効の状態となっているのであり、強度が低下した分、伸びが大きくなっているのである。
【００２５】
本発明における人工時効の所要時間は図３におけるｔ１時間以上となるように調整するものである。即ち、ひずみの小さい部分の硬さがひずみの大きい部分の硬さよりも常に大きくなるような部材が製造されるように人工時効の所要時間を調整するのである。
【００２６】
つまり、上記原理に従えば、図４に示すように、素材となる部材１１に変肉厚の部材を使用することによって、上記図１で示す製造工程を経ると、図５に示すようにパイプの肉厚は均一で一体的な部材ありながら高強度・低伸びの部分７，７と、低強度・高伸びの部分８とを有する部材を製造することもできるのである。つまり、形状的に強度を変えるだけでなく、組織的にも強度を変えることができるのである。
【００２７】
図６は本発明に係るアルミニウム合金パイプの製造方法の第２の実施形態を示す説明図である。同実施形態は第１の実施形態と比較して溶体化１直後に塑性加工を行わず、自然時効９を経て、復元処理１０後に塑性加工２を行うところが異なる部分である。
【００２８】
これは、通常、部材メーカーと加工メーカーとは異なるため、部材が溶体化された直後に加工するのは難しく、溶体化処理の終了している部材を部材メーカーから仕入れて倉庫に保管していたものを再加熱する復元処理を行うのである。
【００２９】
この復元処理における加熱温度の最適値としては２００℃〜２５０℃の温度範囲で行うのが好ましい。
【００３０】
そして、復元処理した後に塑性加工の一つであるスピニング加工を行うのである。また、スピニング加工が終了した部材は人工時効の工程へと移すのである。
【００３１】
このスピニング加工及び人工時効は、第１の実施形態で示したものと同様であるから説明は省略する。
【００３２】
尚、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の実施形態をとるこができることは言うまでもない。上記実施形態においては、析出硬化型の高硬度アルミニウム合金の一例として、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金を挙げているがこれに限定されないことは言うまでもない。
【００３３】
また、人工時効時間は、ひずみが最も小さい部分の最高強度到達時間以上であれば、その部材に生じているひずみに対応する強度の全てを過時効とすることができるので、その部材の伸びを大きくすることができるのである。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１のアルミニウム合金パイプの製造方法の発明は、析出硬化型の高硬度アルミニウム合金を溶体化する第１の工程と、該溶体化の直後に前記合金を塑性加工する第２の工程と、前記合金を人工時効する第３の工程とを有するものであるので、塑性加工を施して合金内部にひずみを生じさせることによって最高強度到達時間を短縮することができるので、人工時効時間を短くすることができる。
【００３５】
また、高強度・低伸びの材料を選択しても部分的に高い伸びを確保することができると共に、部材全体の重量を増加させることのないアルミニウム合金パイプの製造方法である。
【００３６】
請求項２のアルミニウム合金パイプの製造方法の発明は、析出硬化型の高硬度アルミニウム合金を溶体化する第１の工程と、該合金を自然時効する第２の工程と、前記合金を復元する第３の工程と、該第３の工程の直後に前記合金を塑性加工する第４の工程と、前記合金を人工時効する第５の工程とを有するものであるので、上記請求項１の効果と同様の効果を有すると共に、部材メーカーと加工メーカーとが異なる場合でも適用することができるアルミニウム合金パイプの製造方法である。
【００３７】
請求項３のアルミニウム合金パイプの製造方法の発明は、析出硬化型の高硬度アルミニウム合金の復元は、２００℃〜２５０℃の温度範囲で行うことに特徴を有するので、該温度範囲によって、復元処理に必要十分な加熱を行うことができる。
【００３８】
請求項４のアルミニウム合金パイプの製造方法の発明は、析出硬化型の高硬度アルミニウム合金の溶体化は、４５０℃〜５００℃の温度範囲で行うことに特徴を有するので、該温度範囲によって、溶体化処理に必要十分な加熱を行うことができる。
【００３９】
請求項５のアルミニウム合金パイプの製造方法の発明は、析出硬化型の高硬度アルミニウム合金の人工時効は、１００℃〜１９０℃の温度範囲で行うことに特徴を有するので、該温度範囲によって、人工時効処理に必要十分な加熱を行うことができる。
【００４０】
請求項６のアルミニウム合金パイプの製造方法の発明は、析出硬化型の高硬度アルミニウム合金の人工時効時間は、ひずみが最も小さい部分の最高強度到達時間以上であることに特徴を有するので、常に過時効の状態でパイプを製造でき、ひずみの小さい部分の硬さがひずみの大きい部分の硬さよりも常に大きくなるようなアルミニウム合金パイプを製造することができる。
【００４１】
請求項７のアルミニウム合金パイプの製造方法の発明は、析出硬化型の高硬度アルミニウム合金はＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金であることに特徴を有するので、低い温度での亜鉛とマグネシウムの析出が顕著であり、所望の強度差を与えることができる。
【００４２】
請求項８のアルミニウム合金パイプの発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法で製造された析出硬化型の高硬度アルミニウム合金からなるパイプであって、該パイプは強度が異なる部分を有することに特徴を有するので、例えば、オートバイのフロントフォークの外筒（アウターチューブ）のように両端部に高い強度を必要とし、中央部に高い伸びを必要とする場合にも適用でき、一体的に製造することができるので、溶接の必要がなく、低コストのアルミニウム合金パイプとなる。
【００４３】
請求項９のアルミニウム合金パイプの発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法で製造された析出硬化型の高硬度アルミニウム合金からなるパイプであって、該パイプは強度が異なる部分を有し、且つ該パイプの肉厚が均一であることに特徴を有するので、請求項８に記載の発明の効果に加えて見栄えの優れたアルミニウム合金パイプとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアルミニウム合金パイプの製造方法の第１の実施形態を示す説明図である。
【図２】析出硬化型の高硬度アルミニウム合金の時間と強度の関係を示すグラフである。
【図３】ひずみがある場合の析出硬化型の高硬度アルミニウム合金の時間と強度の関係を示すグラフである。
【図４】変肉厚の素材となる部材を示す説明図である。
【図５】肉厚が均一な製造後のアルミ合金パイプを示す説明図である。
【図６】本発明に係るアルミニウム合金パイプの製造方法の第２の実施形態を示す説明図である。
【図７】従来のアルミニウム合金パイプの製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１  溶体化させる工程
２  塑性加工
２ａ  切削加工
３  人工時効
４  ピークの強度
５  ひずみが大きい場合
６  ひずみが小さい場合
７  高強度・低伸びの部分
８  低強度・高伸びの部分
９  自然時効
１０  復元処理
１１  素材となる部材
【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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