(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ：０．３〜０．８重量％、Ｍｇ：０．７〜１．３重量％、Ｃｕ：０．１〜０．５重量％、Ｆｅ：０．０５〜０．７重量％、Ｍｎ：０．０５〜０．２重量％、Ｃｒ：０．０１〜０．４重量％を含有し、残部アルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金を、フローガイド及びダイスを介して押出加工することによって自動車ブレーキ用部材を製造する自動車ブレーキ用部材の製造方法であって、
上記フローガイドの内周を上記ダイスのオリフィス外周から周囲に２０ｍｍ以上離して構成し、かつ、上記フローガイドの厚さを上記フローガイドの外径の５〜２５％とすると共に、
上記押出加工を３〜１５ｍ／ｍｉｎの製品速度で行うことを特徴とする自動車ブレーキ用部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の自動車ブレーキ用部材の製造方法によって製造された自動車ブレーキ用部材であって、
断面が長方形（部分的に切欠を有してもよい）であると共に各角部にＲ＝０．５〜５ｍｍのアールが形成されたことを特徴とする自動車ブレーキ用部材。
【請求項３】
上記押出加工が、半連続鋳造により得られた鋳塊を５００℃以上融点未満の温度で均質化熱処理し、５００℃以上融点未満の温度で３〜１５ｍ／ｍｉｎの製品速度で押し出し、押し出し直後に水冷装置にて５℃／ｓ以上の冷却速度で１５０℃以下の温度まで冷却して焼き入れを行うことによってなされたことを特徴とする請求項２記載の自動車ブレーキ用部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車ブレーキに使用される自動車ブレーキ用部材とその製造方法とに関し、詳しくは、中実押出材として製造された後穴あけ加工を施され、自動車ブレーキの油圧部材として使用される自動車ブレーキ用部材、及び、その中実押出材を得るための押出加工に特徴を有する自動車ブレーキ用部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、中実押出材を穴あけ加工し、自動車のアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の油圧部材等に用いられる自動車ブレーキ用部材が知られている。この種の自動車ブレーキ用部材には、６０６１合金のＴ６材（６０６１−Ｔ６と略記する場合もある）相当の強度が必要なため、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金の押出材が用いられる。
【０００３】
また、アルミニウム合金の押出加工では、生産性を向上させるためコンテナとダイスとの間にフローガイド（押継工具ともいう）を用いるのが一般的であるが、フローガイドの内周部には押出加工後にアルミニウム合金が残るため、歩留まりを向上させる目的でフローガイドの内周はできるだけ小さく設定されている。更に、アルミニウム合金の製品速度（押出速度ともいう）を上げると製品の角部に割れが発生するため、製品速度は３ｍ／ｍｉｎ以下と低く設定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、割れの発生を確実に防止し、充分な強度を有する自動車ブレーキ用部材を製造する方法は、未だ確立されていない。時澤らは（塑性と加工 vol.23 no.256 1982年5月）にて押出所要力の低下や割れの抑制について論文を提出しているが、これはＡｌ−４％Ｍｇという特異なアルミニウム合金に対する考察であり、しかも限界速度の評価には丸棒を用いている。自動車ブレーキ用部材には一般的にＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金が使用され、かつ、その断面は一般的に矩形であることを考慮すると、割れがなく充分な強度を有する自動車ブレーキ用部材の製造方法を時澤らの論文に基づいて確立するのは困難である。
【０００５】
また、発明協会公開技報９９−３２３０には、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金の押出加工において、６０６１−Ｔ６相当の強度を満たす矩形押出材の最適押出条件が明示されている。ところが、上記公開技報には、どのようなフローガイドを使用すべきかについては明示されていない。前述のように、アルミニウム合金の押出加工では生産性向上のためフローガイドを用いるのが一般的であることを考慮すると、上記公開技報の記載を参照しても割れがなく充分な強度を有する自動車ブレーキ用部材の製造方法を確立するのは困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、割れがなく良好な強度を有する自動車ブレーキ用部材、及びその製造方法を提供することを目的としてなされた。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達するためになされた請求項１記載の発明は、Ｓｉ：０．３〜０．８重量％、Ｍｇ：０．７〜１．３重量％、Ｃｕ：０．１〜０．５重量％、Ｆｅ：０．０５〜０．７重量％、Ｍｎ：０．０５〜０．２重量％、Ｃｒ：０．０１〜０．４重量％を含有し、残部アルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金を、フローガイド及びダイスを介して押出加工することによって自動車ブレーキ用部材を製造する自動車ブレーキ用部材の製造方法であって、
上記フローガイドの内周を上記ダイスのオリフィス外周から周囲に２０ｍｍ以上離して構成し、かつ、上記フローガイドの厚さを上記フローガイドの外径の５〜２５％とすると共に、
上記押出加工を３〜１５ｍ／ｍｉｎの製品速度で行うことを特徴としている。
【０００８】
本発明では、Ｓｉ：０．３〜０．８重量％、Ｍｇ：０．７〜１．３重量％、Ｃｕ：０．１〜０．５重量％、Ｆｅ：０．０５〜０．７重量％、Ｍｎ：０．０５〜０．２重量％、Ｃｒ：０．０１〜０．４重量％を含有し、残部アルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金を使用して自動車ブレーキ用部材を製造している。上記合金の組成は特異的なものではないが、６０６１−Ｔ６相当の強度を満たす押出材を安価に得るためには必須の条件となる。
【０００９】
また、本発明では、フローガイドの内周を上記ダイスのオリフィス外周から周囲に２０ｍｍ以上離している。フローガイドの内周とダイスのオリフィス外周との間隔が周方向に２０ｍｍ以内であると割れが発生し易くなり、その割れを防止するために製品速度を低下させると製品に充分な強度が得られない。
【００１０】
本発明では、フローガイドの厚さをフローガイドの外径の５〜２５％としている。フローガイドの厚さが上記範囲未満であるとフローガイドに充分な強度が得られず、フローガイドの厚さが上記範囲を超えると、ダイス近傍におけるアルミニウム合金の流動性が低下して次に示すような製品速度が得られない。
【００１１】
更に、本発明では、押出加工を３〜１５ｍ／ｍｉｎの製品速度で行っている。製品速度が上記範囲未満であると製品に充分な強度が得られず、製品速度が上記範囲を超えると割れが発生し易くなる。
このように、本発明では、合金の組成、フローガイドとダイスとの関係、フローガイドの厚さ、及び製品速度を上記範囲に設定しているため、６０６１−Ｔ６相当の良好な強度を有する自動車ブレーキ用部材を、割れを発生することなく安価に安定して製造することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の自動車ブレーキ用部材の製造方法によって製造された自動車ブレーキ用部材であって、
断面が長方形（部分的に切欠を有してもよい）であると共に各角部にＲ＝０．５〜５ｍｍのアールが形成されたことを特徴としている。
【００１３】
本発明の自動車ブレーキ用部材は、請求項１記載の製造方法によって製造されているので、割れがなく６０６１−Ｔ１程度の良好な強度を有している。しかも、本発明は、断面が長方形（部分的に切欠を有してもよい）であると共に各角部にＲ＝０．５〜５ｍｍのアールが形成されている。自動車ブレーキ用部材は断面を１００ｍｍ×５０ｍｍ前後の略長方形状とする必要があり、アールが上記範囲を超えると一般の自動車への適用が困難となる。また、押出材の角部にＲ＝０．５ｍｍ以上のアールを形成することにより、押出加工時に割れが発生するのを極めて良好に防止することができる。従って、本発明の自動車ブレーキ用部材では、一層割れを少なくして、延いては歩留まりを向上させることができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の構成に加え、上記押出加工が、半連続鋳造により得られた鋳塊を５００℃以上融点未満の温度で均質化熱処理し、５００℃以上融点未満の温度で３〜１５ｍ／ｍｉｎの製品速度で押し出し、押し出し直後に水冷装置にて５℃／ｓ以上の冷却速度で１５０℃以下の温度まで冷却して焼き入れを行うことによってなされたことを特徴としている。
【００１５】
本発明に規定した製造条件はそれ程特異的なものではないが、上記製造条件を採用することにより、前述のように割れが少なく充分な強度を有する自動車ブレーキ用部材を一層安定して製造することができる。従って、本発明では、請求項２記載の発明の構成に加えて、一層安定して製造可能で、延いては更に歩留まりを向上させて一層安価に提供することができるといった効果が生じる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。図１は、自動車ブレーキ用部材の製造において使用される押出加工装置１０の全体構成を概略的に示す断面図である。図１に示すように、本実施の形態の押出加工装置１０は、ベッド１１上にプラテン１２及び主シリンダ１３を据え付けて構成されている。主シリンダ１３内には、ステム１４の基端部が摺動可能に挿入されており、このステム１４は、コンテナ１５内に収納されたビレット３１を次に示すダイスユニット２１を介してプラテン１２外へ押し出す。
【００１７】
図２は、ダイスユニット２１近傍の構成を詳細に表す断面図である。図２に示すように、ダイスユニット２１は、ステム１４側から順に、フローガイド２３、ダイス２４、バッカー２５、ボルスター２６を備えている。ステム１４は、コンテナ２１内に収納されたビレット３１をダミーブロック２７を介して押圧し、ダイス２４から長尺な押出材３２を押し出す。このようにして押し出された押出材３２に穴あけ加工を施すことによって、自動車のアンチロックブレーキシステムの油圧部材等に使用する自動車ブレーキ用部材を得ることができる。
【００１８】
【実施例】
次に、フローガイド２３の内周面２３ａ、及び、ダイス２４のオリフィス２４ａを以下のように設計し、押出材３２を製造した。製造する押出材３２の断面形状は、いずれも図３に示すように、１００ｍｍ×５０ｍｍの長方形で各角部にＲ＝０．８ｍｍのアールを有する形状とした。
【００１９】
フローガイド２３としては、図４に示すように３種類のものを用意して実験を行った。すなわち、内周面２３ａがオリフィス２４ａの外周と最低でも２５ｍｍ離して形成された２００ｍｍ×１００ｍｍの略長方形断面を有するもの（ａ）、内周面２３ａがオリフィス２４ａの外周と最低でも４０ｍｍ離して形成されたφ２００ｍｍの円形断面を有するもの（ｂ）、及び、内周面２３ａがオリフィス２４ａの外周と常に１５ｍｍ離れるように形成された１３０ｍｍ×８０ｍｍの略長方形断面を有するもの（ｃ）を用意した。
【００２０】
実施例
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表１に示す組成のアルミニウム合金を半連続鋳造してビレット３１を造塊し、５００℃の温度で５時間の均質化処理を行い、表２の製造Ｎｏ．１〜３に示す製造条件で図３に示した断面形状を有する押出材３２を成形した。押出材３２がプラテン１２を通過した直後に、図示しない水冷装置によって５℃／ｓ以上の冷却速度で１５０℃以下の温度まで冷却することで焼き入れを行った後、１８０℃×８ｈの焼き戻し処理後にＴ６調質として、引張試験を行った。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
表３に試験結果を示すが、製造Ｎｏ．１〜３の製造条件で製造した実施例としての自動車ブレーキ用部材は、いずれも６０６１−Ｔ６材の規格値を満足し、外観においては角部に割れの発生もなかった。
【００２５】
【表３】
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【００２６】
比較例、
表１に示す組成のアルミニウム合金をＤＣ鋳造してビレット３１を造塊し、５００℃の温度で５時間の均質化処理を行い、表２の製造Ｎｏ．４〜６に示す製造条件で図３に示した断面形状を有する押出材３２を成形した。押出材３２がプラテン１２を通過した直後に、図示しない水冷装置によって５℃／ｓ以上の冷却速度で１５０℃以下の温度まで冷却することで焼き入れを行った後、１８０℃×８ｈの焼き戻し処理後にＴ６調質として、引張試験を行った。
【００２７】
表３に試験結果を示すが、製品速度を２ｍ／ｍｉｎとした製造Ｎｏ．４の比較例１では、引張強さ及び耐力が共に充分ではなかった。また、製品速度を１６ｍ／ｍｉｎとした製造Ｎｏ．５の比較例２では、角部に割れが発生して不良品となった。更に、フローガイド２３の内周面２３ａとダイス２４のオリフィス２４ａとの間隔を各部で１５ｍｍとした製造Ｎｏ．６の比較例３でも、角部に割れが発生して不良品となった。
【００２８】
以上の実験により、内周面２３ａとオリフィス２４ａとの間隔は周方向に少なくとも２０ｍｍ離すことが望ましく、製品速度は３〜１５ｍ／ｍｉｎとすることが望ましいことが判った。また、上記実験で確認された事項ではないが、フローガイド２３の厚さはその外径の５〜２５％とすることが望ましいことが判っている。フローガイド２３の厚さが上記範囲未満であるとフローガイド２３に充分な強度が得られず、フローガイド２３の厚さが上記範囲を超えると前述のような製品速度が得られない。
【００２９】
更に、表１に示したアルミニウム合金の組成は特異的なものではないが、Ｓｉ：０．３〜０．８重量％、Ｍｇ：０．７〜１．３重量％、Ｃｕ：０．１〜０．５重量％、Ｆｅ：０．０５〜０．７重量％、Ｍｎ：０．０５〜０．２重量％、Ｃｒ：０．０１〜０．４重量％の範囲で種々に変更してもよい。このような組成のアルミニウム合金でビレット３１を造塊すれば、６０６１−Ｔ６相当の強度を満たす押出材を安価に得ることができる。
【００３０】
また、上記実施例では押出材３２の角部にＲ＝０．８ｍｍのアールを形成しているが、このように押出材３２の角部にＲ＝０．５〜５ｍｍのアールを形成することによって、一層割れを少なくして延いては歩留まりを向上させることができる。以上のように、本実施例では、６０６１−Ｔ６の規格値を満足し外観上も問題のないＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金の押出材３２を、延いては自動車ブレーキ用部材を安価に提供することができる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施例及び実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施することができる。例えば、上記実施例に規定した各種数値は、ビレット温度（押出温度）４５０℃以上、融点未満、焼き戻し温度１７０〜２００℃にて２〜２４時間の範囲で種々に変更することができ、上記数値範囲の中で特に望ましい範囲は、
Ｓｉ：０．４〜０．８重量％、Ｍｇ：０．８〜１．２重量％、
Ｃｕ：０．１５〜０．４重量％、Ｆｅ：０．０５〜０．５重量％、
Ｍｎ：０．０５〜０．１５重量％、Ｃｒ：０．０５〜０．３５重量％、
ビレット温度（押出温度）４８０〜５２０℃、
焼き戻し温度１７０〜１８０℃にて８〜１８時間、
である。
【００３２】
また更に、角部に前述のようなアールを形成する効果は、押出材の断面形状が、図５の（Ａ）〜（Ｃ）に例示するように部分的に矩形の切欠を有する場合にも同様に発生する。なお、図における矢印は、アールを形成すべき角部を表す。また、切欠の形状は必ずしも矩形でなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の製造方法で使用される押出加工装置の全体構成を表す断面図である。
【図２】その押出加工装置のダイスユニット近傍の構成を詳細に表す断面図である。
【図３】その押出加工装置で製造される押出材の断面形状を表す説明図である。
【図４】実施例及び比較例の製造方法で使用される工具の特徴部を表す説明図である。
【図５】アールの形成が有効な他の押出材の断面形状を例示する説明図である。
【符号の説明】
１０…押出加工装置        １２…プラテン            １３…主シリンダ
１４…ステム              ２１…ダイスユニット      ２３…フローガイド
２３ａ…内周面            ２４…ダイス              ２４ａ…オリフィス
３１…ビレット            ３２…押出材
【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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