铝基合金制紧固件的制造方法及铝基合金制紧固件技术

本发明专利技术提供了一种通过改变施加热处理的时机而具有现有技术中不存在的拉伸强度等强度特性的高强度铝基合金紧固件及其制造方法，其特征是，对铝基合金制材料进行固溶化处理，然后对其进行时效硬化处理，之后进一步通过在锻压工序中对轴部进行挤压加工而使轴部加工硬化，之后，对所述轴部进行外螺纹的滚丝加工。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铝基合金制紧固件的制造方法及铝基合金制紧固件
本专利技术涉及一种耐久性优异的高强度铝基合金制紧固件的制造方法及铝基合金制紧固件。
技术介绍
以往，汽车产业界中所使用的主要材料为钢。但是，在全世界范围内能源节约化的动向活跃，出现了追求车辆进一步轻量化的倾向。轻量化所涉及的不仅是车辆，还包括其组成部件及螺栓类的紧固件。关于钢螺栓，利用通过进行高强度化而使其尺寸小型化、进而减少其数量的方法来推进轻量化，但由于材料自身的比重较大，因此，即使将数量限制到必需的最小值，也难以进行进一步的轻量化。此外，在车辆的构成部件的铝质化的发展中，通过组合使用钢制螺栓，存在由热膨胀率的不同所带来的铝材损坏、和由异种金属相接触所产生的腐蚀劣化发展的可能性的问题，更存在回收时需要分别回收的问题等，因此需要高强度的铝基合金制螺栓（以下称为铝合金螺栓）。对铝合金螺栓进行高强度化处理时，以往，如专利文献1所记载的那样，通常通过实施固溶化处理与时效硬化处理来将铝合金螺栓调整至一定强度。由于随着高强度化的进行，铝合金螺栓容易产生应力腐蚀断裂，所以一般采用使强度由最高强度下降5～15%的过时效调质处理（overagethermalrefining）。该专利文献1中记载的方法是在冷锻成螺栓形状后，施加包括从超过480℃的高温骤冷、和在+60℃～220℃的范围内的时效硬化处理的热处理。另外，在专利文献2至4中，也与专利文献1相同地在加工处理后实施用于提高强度的热处理。现有技术文献：专利文献专利文献1：日本专利第3939414号公报专利文献2：日本专利公开6-185512号公报专利文献3：日本专利公开11-172359号公报专利文献4：日本专利公开8-309472号公报专利文献5：日本专利公开9-314276号公报
技术实现思路
然而，采用现有技术的加工成螺栓形状后施加热处理的方法时，拉伸强度被限定在JISB1057所记载的范围内，实用的范围被限定在日本螺丝研究协会杂志第25卷第9期（1994）中记载的拉伸强度为565MPa～570MPa，屈服应力为505MPa～515MPa的范围内。制备铝合金螺栓时，由于会发生因重视强度而导致韧性降低的问题，因此需要根据需要改变材质和/或热处理方式。基于上述问题，在铝合金螺栓中，还未能实现如通过调质而制造的钢制螺栓那样的既能提高拉伸强度、又能防止韧性降低的技术。在施加少量加工变形的情况下，铝基合金材料会因用于提高强度的热处理而产生材料的晶粒粗大化，导致无法获得所期望的强度。因此必须在考虑加工变形条件的基础上实施加工。为解决上述现有技术的问题，本专利技术的目的在于，通过改变制造过程中施加热处理的时机，提供一种具备现有技术中不存在的抗拉伸特性等强度特性的铝基合金制紧固件的制造方法和铝基合金制紧固件。为解决上述技术问题，本专利技术的铝基合金制紧固件的制造方法的特征是，对铝基合金制材料施加热处理，以提高其强度，之后，在锻压工序中使其变形成规定的形状而使其加工硬化，以进一步提高其强度。紧固件为螺栓等外螺纹部件或铆钉等具有紧固时受拉伸力作用的轴部的部件时，在锻压工序中对轴部进行挤压加工。紧固件为外螺纹部件时，在挤压加工轴部后，对轴部进行螺纹的滚丝加工。热处理为进行固溶化处理后进行时效处理，对铝合金材料的组织结构进行一次复位来调质。锻压工序优选为冷锻。本专利技术的铝基合金制紧固件的特征是，所述铝基合金制紧固件是螺栓等外螺纹部件或铆钉等具备紧固时受拉伸力作用的紧固用轴部的铝基合金制紧固件；轴部为由挤压加工对通过热处理而提高了强度的铝基合金制成形材料进行锻压而成的结构；作为通过挤压加工而对所述轴部进行的加工硬化的历史，所述轴部具有由表面至规定深度硬度逐渐增大的硬度分布。本专利技术在通过固溶化处理和时效硬化处理等热处理工序使铝基合金制材料高强度化的基础上，通过锻压工序使铝基合金制材料变形成紧固件形状而施加加工硬化，因此，相比现有技术的加工成紧固件形状后施加热处理的方法，能够制造具备高抗拉伸特性的铝基合金制紧固件。尤其是若在锻压工序中通过冷锻而成形，则不需要热锻那样的大型设备，降低了成本。附图说明图1是表示作为本专利技术的实施方式的铝基合金制紧固件的铝合金螺栓的制造工序的图；图2中的（A）为表示图1的制造工序中由材料到产品的加工形状变化的图，图2中的（B）为表示由图1所示的方法所制造的铝合金螺栓的挤压率与拉伸强度的关系的坐标图；图3表示距离图1的铝合金螺栓的轴部表面的距离与硬度的关系，图3中的（A）为表示颈部的硬度分布的坐标图，图3中的（B）为表示螺纹部的硬度分布的坐标图。附图标记说明10铝合金螺栓（铝基合金制紧固件）10A第1镦锻坯料10B第2镦锻坯料20轴部、20A中间形态轴部30头部、30A中间形态头部100线材、101单元线材110第1成形冲模111冲模孔、112大径孔、113小径孔、114台阶部、115顶杆120第1冲压机、121第1冲头、125顶杆210第2成形冲模211冲模孔、215顶杆220第2冲压机具体实施方式以下基于图示的实施方式对本专利技术进行详细说明。图1表示作为本专利技术的实施方式的铝基合金制外螺纹部件的铝合金螺栓的制造工序。如图1中的（H）、图2中的（A）所示，该铝合金螺栓10具备轴部20、和设置在轴部20一端的头部30。轴部20上具备螺纹部21，其在由前端向头部30的规定长度部分形成外螺纹；以及未形成螺纹的颈部22，其处于螺纹部21与头部30之间。在图中，头部为常见的六边形，但并不局限于六边形，任意形状、结构均可。如图1中的（A）所示，铝基合金制材料为线状或棒状的线材100。铝合金可使用Al-Mg-Si系合金的6000系列、Al-Mg-Zn系合金的7000系列的合金，是通过热处理调质的合金即可，例如Al-Cu系合金的2000系列也可适用。对该铝基合金材料的线材100进行热处理。热处理是指在进行固溶化处理之后，实施时效硬化处理。6000系列的合金的处理为T6，即515℃～550℃的固溶化处理，水冷淬火，在170℃～180℃下约8小时的时效硬化处理。7000系列的合金的处理为T73，即460℃～475℃的固溶化处理，水冷淬火，在110℃～115℃下约6小时～8小时、在175℃～180℃下约6小时～10小时的时效硬化处理。这些热处理条件为一般性的处理，不必特别进行温度管理。接着，如图1中的（C）～（G）所示，将实施过热处理后的线材裁切成与一根螺栓相应的一定长度的单元线材101，而后进入锻压工序。固溶化处理及时效硬化处理亦可在裁切成单元线材101之后进行。锻压工序均利用冷锻进行。首先，如图1中的（C）～（E）所示，将该单元线材101插入预先在规定位置设置有顶杆115的第1成形冲模110中，通过用第1冲头121进行密闭挤压加工，形成作为第1阶段的中间成形体的第1镦锻坯料10A。如图1中的（C）、图2中的（A）所示，第1镦锻坯料10A具备用于形成螺栓头部30的中间形态头部30A与用于形成螺栓轴部20的中间形态轴部20A。在第1成形冲模110中形成有贯通的台阶状的冲模孔111。该冲模孔111具备与单元线材的线径相应的大径孔112、直径小于大径孔112的小径孔113、以及位于大径孔112与小径孔113的分界线的台阶部114。台阶部114形成为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.10 JP 2010-2516101.一种6000系列的高强度化铝基合金螺栓的制造方法，该高强度化铝基合金螺栓包括具有螺纹部的轴部，该制造方法的特征是：在进行固溶化处理后，在170℃下进行6小时的时效处理，在锻压工序中以36％以上且70％以下的挤压率对轴部进行挤压加工，之后，对轴部进行螺纹部的滚丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫本浩平，
申请(专利权)人：株式会社托普拉，
类型：
国别省市：