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JP2000280043A - Forging material and, manufacture of forging member - Google Patents

Forging material and, manufacture of forging member

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JP2000280043A
JP2000280043A JP11091933A JP9193399A JP2000280043A JP 2000280043 A JP2000280043 A JP 2000280043A JP 11091933 A JP11091933 A JP 11091933A JP 9193399 A JP9193399 A JP 9193399A JP 2000280043 A JP2000280043 A JP 2000280043A
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forging
ratio
forged
solid phase
semi
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JP11091933A
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Kazuo Sakamoto
和夫 坂本
Yukio Yamamoto
幸男 山本
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a forging material and a forging member as well wherein deficiency such as a crack is not caused even if a fast forging is conducted and, sufficient mechanical character can be obtained. SOLUTION: A light alloy forging material containing aluminum at 2 wt.% or more and 10% or less and, formed by a semi-fusion forming method or a semi-fusion casting method is forged at a forging velocity of 100 [mm/s] or higher. Also, a forging material is forged by setting the maximum value of forging ratio at 40% or higher, and a solid phase ratio of a portion to be forged at this maximum forging ratio is at 10% or higher.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半溶融成形法ま
たは半溶融鋳造法で成形され一定以上の高速で鍛造され
る軽合金製の鍛造用素材、並びに、かかる鍛造用素材を
用いた鍛造部材の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light alloy forging material formed by semi-solid molding or semi-solid casting and forged at a certain high speed, and a forged member using such a forging material. And a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えばマグネシウム(以下、適
宜、その元素記号Mgで表示する。)及びその合金ある
いはアルミニウム(以下、適宜、その元素記号Alで表
示する。)及びその合金などの軽金属を材料とした軽金
属製部材を製造する方法としては、鋳造法をベースにし
たものが最も一般的である。この鋳造法の一種として、
軽金属溶湯を高圧で鋳型内へ注入充填することにより鋳
造プロセスの高速化を実現し、その生産性の大幅な向上
を図ることができるようにした、所謂、ダイキャスト法
は、従来から良く知られている。また、軽金属溶湯をそ
の融点以上の完全溶融状態で鋳型内に注入充填する通常
の溶解鋳造法に対して、軽金属溶湯を(基本的にはその
融点未満の)半溶融状態で鋳型内に注入充填するように
した半溶融鋳造法も公知である。
2. Description of the Related Art Conventionally, light metals such as, for example, magnesium (hereinafter appropriately denoted by its element symbol Mg) and its alloy or aluminum (hereinafter, appropriately denoted by its element symbol Al) and its alloy are used as materials. The most common method of manufacturing a light metal member is a method based on a casting method. As a kind of this casting method,
The so-called die-casting method, in which the casting process is accelerated by injecting and filling a light metal melt into a mold at a high pressure so that the productivity can be significantly improved, has been well known in the past. ing. Also, in contrast to the normal melting and casting method in which a light metal melt is poured into a mold in a completely molten state at or above its melting point, a light metal melt is poured into a mold in a semi-molten state (basically below its melting point). A semi-solid casting method is also known.

【0003】更に、近年では、特にМg及びその合金等
について、射出成形法を用いた軽金属製部材の製造方法
が実用化されつつある。この方法は、溶融状態の軽金属
溶湯を射出成形装置を用いてその射出ノズルから成形型
の成形キャビティ内に射出充填するもので、鋳造法に比
して短いサイクルタイムで効率良く成形品(軽金属製部
材)を製造することができる。また、この射出成形法
は、例えばダイキャスト法などの鋳造法に比べた場合、
作業環境面では比較的クリーン(清浄)で安全性もより
高く、また、品質面においても、引け巣などの欠陥が少
なく、かつ高精度で均質な軽金属成形品を得ることがで
きるプロセスとして知られている。この射出成形法にお
いても、軽金属溶湯を(基本的にはその融点未満の)半
溶融状態にして射出ノズルから成形キャビティ内に射出
充填するようにした、所謂、半溶融射出成形方法が知ら
れている(例えば、特公平2−15620号公報参
照)。
Further, in recent years, a method of manufacturing a light metal member using an injection molding method has been put to practical use, particularly for Δg and its alloys. In this method, a molten light metal in a molten state is injected and filled into a molding cavity of a molding die from an injection nozzle using an injection molding apparatus. Member) can be manufactured. In addition, this injection molding method is, for example, compared with a casting method such as a die casting method,
In the work environment, it is relatively clean (clean) and has higher safety. In terms of quality, it is known as a process capable of obtaining highly accurate and homogeneous light metal molded products with few defects such as shrinkage cavities. ing. Also in this injection molding method, a so-called semi-molten injection molding method is known in which a light metal melt is made into a semi-molten state (essentially less than its melting point) and injected and filled into a molding cavity from an injection nozzle. (For example, see Japanese Patent Publication No. 15620/1990).

【0004】上記射出成形法においてのみならず鋳造法
においても、半溶融状態の金属溶湯を用いた場合、溶湯
温度(以下、完全に溶融した状態ではなく半溶融状態の
ものであっても「溶湯」と称する。)が低いので、所謂
「バリ」が出にくくなり高速および/または高圧での射
出にも適しており、生産性の向上を図る上でも有利とな
る。更に、金属溶湯を半溶融状態として成形キャビティ
に充填することにより、完全に溶解した液相部分中に未
溶解の固相部分が混在した溶湯がそのまま充填されるの
で、層流に近い状態で充填されるようになり、ガスの巻
き込みが比較的少なくて済み、比較的均質な組織が得ら
れる。これにより、得られた部材全体としての機械的特
性を高めることが可能になる。
In the above-described injection molding method as well as the casting method, when a molten metal in a semi-molten state is used, the temperature of the molten metal (hereinafter referred to as “molten metal” ) Is low, so-called “burrs” are less likely to appear, and are suitable for high-speed and / or high-pressure injection, which is advantageous in improving productivity. Furthermore, by filling the molding cavity with the molten metal in a semi-molten state, the molten metal in which the undissolved solid phase portion is mixed in the completely dissolved liquid phase portion is filled as it is, so it is filled in a state close to laminar flow Gas entrainment is relatively low and a relatively homogeneous tissue is obtained. Thereby, it is possible to enhance the mechanical characteristics of the obtained member as a whole.

【0005】尚、本明細書において、「固相」とは「軽
金属溶湯が半溶融状態である場合において溶融されずに
固体状態を維持している部分」を言い、また、「液相」
とは「完全に溶融されて液体状態となっている部分」を
言う。上記「固相」は、得られた軽金属製部材の凝固組
織を観察することにより、「半溶融の金属溶湯状態で溶
融されずに固体状態を維持していた部分」として、「半
溶融の金属溶湯状態で完全に溶融されて液体状態となっ
ていた」液相部分とは、容易に識別することができる。
得られた部材について「固相」という場合は、「半溶融
の軽金属溶湯状態で溶融されずに固体状態を維持してい
た(固相であった)部分」を言う。また、本明細書にお
いて、「固相率」とは、「半溶融状態の金属溶湯におい
て溶湯全体(固相+液相)に対する固相の割合」を言
い、射出後の成形品の凝固組織を観察することにより、
観察領域全体に対する「固相」であった部分の割合(面
積比率)として、数値的に求めることができる。
[0005] In the present specification, the term "solid phase" refers to "a portion of a light metal melt which is not melted and remains in a solid state when it is in a semi-molten state".
Means "a portion which is completely melted and is in a liquid state". The “solid phase” is obtained by observing the solidified structure of the obtained light metal member, and as a “portion that has been maintained in a solid state without being melted in a semi-molten molten metal state” The liquid phase portion, which has been completely melted in a molten state to be in a liquid state, can be easily identified.
When the obtained member is referred to as a “solid phase”, it refers to “a part that was maintained in a solid state without being melted in a semi-molten molten light metal (solid phase)”. Further, in the present specification, the “solid phase ratio” refers to “the ratio of the solid phase to the entire molten metal (solid phase + liquid phase) in the metal melt in a semi-molten state”. By observing,
It can be obtained numerically as the ratio (area ratio) of the portion that was the “solid phase” to the entire observation region.

【0006】更に、本明細書において、軽金属溶湯につ
いて「半溶融状態」とは、基本的には、「固体状態の原
料(固相)と溶融して液体状態となった原料(液相)と
が共存している状態」を言い、通常、原料をその融点未
満に加熱することによって得られる状態である。但し、
軽金属溶湯の温度が実質的にその融点もしくは融点直上
で、固相率が実質的に0(零)%に等しい場合も、この
「半溶融状態」に含まれるものとする。尚、軽金属溶湯
自体がこのような実質的に固相率0%の場合でも、例え
ば半溶融射出成形法において現実の射出成形工程を考え
れば、射出ノズルから型内への1回(1ショット)の射
出が終って次回(次ショット)の射出が行われるまでの
間に、射出ノズルの溶湯供給経路内の金属溶湯が冷やさ
れてノズル先端側に凝固部分(所謂、コールドプラグ)
や固相率の高い高固相部分が生じるので、実際に成形キ
ャビティ内に射出される軽金属溶湯には、不可避的に固
相部分が含まれることになる。
Further, in the present specification, the “semi-molten state” of a light metal melt basically means “a raw material in a solid state (solid phase)” and a raw material in a molten state (liquid phase). Is a state obtained by heating a raw material to a temperature lower than its melting point. However,
The case where the temperature of the light metal melt is substantially at or just above the melting point and the solid fraction is substantially equal to 0 (zero)% is also included in the “semi-molten state”. Even when the light metal melt itself has such a substantially solid phase ratio of 0%, one shot (one shot) from the injection nozzle into the mold, for example, in consideration of the actual injection molding process in the semi-solid injection molding method. Between the end of the injection and the next (next shot) injection, the molten metal in the molten metal supply path of the injection nozzle is cooled and solidified at the nozzle tip side (so-called cold plug).
And a high solid phase portion having a high solid phase ratio is generated, so that the molten light metal actually injected into the molding cavity inevitably contains the solid phase portion.

【0007】一方、上述の鋳造法や射出成形法に比して
より高強度の軽金属製部材を得ることが求められる場合
には、最も一般的には鍛造法が採用される。また、この
鍛造法で軽金属製部材を製造する製造法の一種として、
例えば特開平6−297127号公報に開示されている
ように、鍛造加工に先立って鋳造法によりその鍛造加工
に適した素材(鍛造用素材)を成形し、この素材を所定
の鍛造型にセットして鍛造加工を行うようにした、所
謂、鋳造鍛造法が知られている。
On the other hand, when it is required to obtain a light metal member having higher strength than the above-described casting method or injection molding method, the forging method is most generally employed. In addition, as one type of manufacturing method for manufacturing light metal members by this forging method,
For example, as disclosed in JP-A-6-297127, a material (forging material) suitable for forging is formed by a casting method prior to forging, and this material is set in a predetermined forging die. There is known a so-called casting forging method in which a forging process is performed.

【0008】この鋳造鍛造法によれば、鋳造(素材)段
階で鍛造加工による完成品(鍛造部材)の形状に比較的
近似した半製品形状に成形することができる。これによ
り、鍛造工程を仕上鍛造の1工程のみに簡略化すること
が可能になり、また、複雑な形状の部材でも鍛造できる
ようになる。更に、鍛造性の余り良くない材料でも支障
無く鍛造加工を行えるように素材の組織を調整すること
も可能になる。尚、この鋳造鍛造法における鍛造用素材
の成形を、鋳造法の代わりに射出成形法で行うこともで
きる。
According to the casting and forging method, it is possible to form a semi-finished product having a shape relatively similar to the shape of a finished product (forged member) by forging in a casting (material) stage. This makes it possible to simplify the forging step to only one step of finish forging, and to forge even a member having a complicated shape. Further, it is possible to adjust the structure of the material so that the forging process can be performed without difficulty even with a material having poor forgeability. Incidentally, the molding of the forging material in the casting forging method can be performed by an injection molding method instead of the casting method.

【0009】また、上記Mg合金等の軽合金は、例えば
自動車においてもホイールなどの材料として既に実用に
供されているのであるが、このMg合金を、温度的ある
いは強度的により使用条件が厳しい例えば内燃機関(エ
ンジン)周りの機構部品(例えばエンジン吸排気バルブ
のバルブリフタ等)などの材料として適用することを考
えた場合、常温での強度特性はもとより、例えば、15
0℃程度の高温においても一定以上(例えば220MP
a程度以上)の高い引張強度や優れた耐クリープ特性が
求められる。このような場合、特に、鋳造や射出成形な
どの成形加工では所要の特性を安定して得ることは一般
に難しく、加工時に緻密な材料組織が得られる塑性加
工、特に、一定以上の鍛造率で鍛造することが最も好ま
しく、従って、良好な鍛造性を確保する必要がある。
Light alloys such as the above-mentioned Mg alloys have already been put to practical use as materials for wheels and the like in automobiles, for example. When considering application as a material for a mechanical component (for example, a valve lifter of an engine intake / exhaust valve) around an internal combustion engine (engine), not only strength characteristics at room temperature but also, for example, 15
Even at a high temperature of about 0 ° C. or higher (for example, 220MP
a degree or more) and excellent creep resistance. In such cases, in particular, it is generally difficult to obtain the required characteristics stably in molding processes such as casting and injection molding, and plastic working in which a dense material structure is obtained at the time of working, in particular, forging at a forging ratio of a certain level or more Most preferably, it is necessary to ensure good forgeability.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、所要の機械
的特性を得るために鍛造用素材を鍛造する場合、実用的
には、量産時の生産性を確保する観点から、鍛造プロセ
スにおけるサイクルタイムをできるだけ短くすることが
求められる。このため、サイクルタイムに関係した鍛造
条件としては、一般に、大略100[mm/s]以上の
鍛造速度で行う高速鍛造で行うことが要求される。しか
しながら、鍛造速度が低い範囲(100[mm/s]未
満の範囲)では支障無く鍛造が行え、塑性加工による強
度向上効果が有効に得られる材料であっても、高速鍛造
を行うと、容易に割れが発生したり、あるいは、鍛造率
を高めても却って強度低下傾向が生じ場合があるなど、
十分な機械的特性の向上効果を得ることができない場合
が生じるという問題があった。
When a forging material is forged to obtain required mechanical properties, in practice, the cycle time in the forging process is reduced from the viewpoint of securing productivity during mass production. It must be as short as possible. For this reason, as forging conditions related to the cycle time, it is generally required to perform high-speed forging at a forging speed of approximately 100 [mm / s] or more. However, in a range where the forging speed is low (a range of less than 100 [mm / s]), forging can be performed without any trouble, and even if the material is capable of effectively improving the strength by plastic working, it is easy to perform high-speed forging. Cracks may occur, or even if the forging rate is increased, the strength may tend to decrease,
There has been a problem that a case where a sufficient effect of improving mechanical properties cannot be obtained may occur.

【0011】この発明は、上記技術的課題に鑑みてなさ
れたもので、高速鍛造を行っても、割れなどの不具合を
発生することなく、また、十分な機械的特性を得ること
ができる鍛造用素材、並びに鍛造部材の製造方法を提供
することを基本的な目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above technical problem, and is capable of providing sufficient mechanical characteristics without causing defects such as cracks even when high-speed forging is performed. It is a basic object to provide a material and a method for manufacturing a forged member.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本願発明者らは、上記の
技術的課題に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、半溶融成形
法または半溶融鋳造法で形成された軽合金製の鍛造用素
材について、一定以上(2重量%以上)のAlを含有せ
しめることにより、室温強度の向上および/または鋳造
性の確保を有効に達成でき、また、他の元素(カルシウ
ム:Ca)を併せて添加することにより、高温(150
℃)でも高い引張強度(220MPa程度以上)が確保で
きること、また、固相率が高くなると、引張強度は一般
に低下するのであるが、鍛造による強度向上効果は大き
くなること、更に、低固相率では、鍛造率がある程度以
上高くなると引張強度が却って低くなるという現象が生
じるが、固相率を一定以上(10%以上)に高く設定し
た場合には、かかる強度低下傾向は生じないこと、また
更に、Al及びカルシウム(Ca)を含有したMg合金
製の鍛造用素材においては、Ca量が一定以下(4重量
%以下)の範囲においてはこのCa含有量が高いほど耐
クリープ特性が向上すること、また、Ca/Al比(A
l含有量(重量)に対するCa含有量(重量)の比率)
が一定以下(0.8以下)の範囲では所要の鍛造率を確保
した上で高速鍛造における割れ発生率を極めて低く抑制
できることを見出した。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies in view of the above technical problems, and as a result, have found that a light alloy forging material formed by a semi-solid molding method or a semi-solid casting method. By adding a certain amount or more (2% by weight or more) of Al, improvement in room temperature strength and / or ensuring castability can be effectively achieved, and other elements (calcium: Ca) are added together. By the high temperature (150
C)), a high tensile strength (about 220 MPa or more) can be ensured, and as the solid fraction increases, the tensile strength generally decreases, but the strength improving effect of forging increases. In this case, when the forging ratio is increased to a certain degree or more, a phenomenon occurs in which the tensile strength is rather lowered. However, when the solid phase ratio is set to be higher than a certain value (10% or more), such a tendency that the strength decreases does not occur. Furthermore, in a forging material made of a Mg alloy containing Al and calcium (Ca), as the Ca content increases within a certain range (4% by weight or less), the creep resistance improves as the content of Ca increases. And the Ca / Al ratio (A
l Ratio of Ca content (weight) to content (weight))
It is found that the cracking rate in high-speed forging can be suppressed to a very low level while ensuring a required forging rate in a range of less than or equal to (0.8 or less).

【0013】そこで、本願の請求項1の発明(以下、第
1の発明という)に係る鍛造用素材は、100[mm/
s]以上の鍛造速度で鍛造される軽合金製の鍛造用素材
であって、2重量%以上で10重量%以下のアルミニウ
ムを含有し、半溶融成形法または半溶融鋳造法で形成さ
れていることを特徴としたものである。
Therefore, the forging material according to the invention of claim 1 of the present application (hereinafter referred to as the first invention) is 100 [mm / mm].
s] A forging material made of a light alloy forged at a forging speed of not less than 2% by weight and containing not more than 10% by weight of aluminum and formed by a semi-solid molding method or a semi-solid casting method. It is characterized by the following.

【0014】ここに、Al含有量の下限値を2重量%と
したのは、この値以上のAlを含有させることにより、
鍛造速度が100[mm/s]以上の高速鍛造を行った
場合でも、室温強度の向上および/または鋳造性の確保
を有効に達成でき、また、他の元素(カルシウム:Ca)
を併せて添加することにより、高温(150℃)におい
て十分な引張強度(220MPa程度以上)を確保する
ことができるからであり、また、Al含有量の上限値を
10重量%としたのは、Al量がこの値を越えて増加し
てもAl添加の効果が飽和するからである。
The reason why the lower limit of the Al content is set to 2% by weight is that the content of Al not less than this value is
Even when a forging speed of 100 [mm / s] or more is performed, improvement of room temperature strength and / or ensuring of castability can be effectively achieved, and other elements (calcium: Ca) can be obtained.
Is also added, it is possible to secure a sufficient tensile strength (about 220 MPa or more) at a high temperature (150 ° C.), and the upper limit of the Al content is set to 10% by weight. This is because the effect of adding Al saturates even if the amount of Al exceeds this value.

【0015】また、本願の請求項2の発明(以下、第2
の発明という)は、上記第1の発明において、鍛造率の
最大値が40%以上であり、この最大鍛造率で鍛造され
る部分の固相率が10%以上に設定されていることを特
徴としたものである。
The invention of claim 2 of the present application (hereinafter referred to as “second
In the first invention, the maximum value of the forging ratio is 40% or more, and the solid phase ratio of a portion forged at the maximum forging ratio is set to 10% or more. It is what it was.

【0016】ここに、鍛造率の最大値を40%以上と
し、また、この最大鍛造率で鍛造される部分の固相率を
10%以上としたのは、固相率をこの値以上に設定する
ことにより、40%以上の高い鍛造率においても引張強
度の低下傾向が生じることを防止でき、また、得られた
鍛造部材の強度バラツキを小さく抑えることができるか
らである。
The reason why the maximum value of the forging ratio is set to 40% or more and the solid phase ratio of the portion forged at the maximum forging ratio is set to 10% or more is that the solid phase ratio is set to this value or more. By doing so, it is possible to prevent a tendency of a decrease in tensile strength from occurring even at a high forging rate of 40% or more, and to reduce the variation in strength of the obtained forged member.

【0017】更に、本願の請求項3の発明(以下、第3
の発明という)は、上記第1または第2の発明におい
て、固相率が80%以下に設定されていることを特徴と
したものである。
Further, the invention of claim 3 of the present application (hereinafter referred to as third invention)
The present invention is characterized in that the solid phase ratio is set to 80% or less in the first or second invention.

【0018】ここに、固相率の上限値を80%としたの
は、固相率がこの値を上回ると、半溶融状態の溶湯の粘
性が高くなりすぎて、かかる溶湯を用いた成形もしくは
鋳造を行うことが実際上極めて難しくなるからである。
The reason why the upper limit of the solid phase ratio is set to 80% is that if the solid phase ratio exceeds this value, the viscosity of the molten metal in a semi-molten state becomes too high, and molding or molding using such molten metal is performed. This is because casting becomes extremely difficult in practice.

【0019】また、更に、本願の請求項4の発明(以
下、第4の発明という)は、上記第3の発明において、
固相率が60%以下に設定されていることを特徴とした
ものである。
Further, the invention of claim 4 of the present application (hereinafter referred to as a fourth invention) is characterized in that in the third invention,
The solid phase ratio is set to 60% or less.

【0020】ここに、固相率の上限値を60%としたの
は、固相率がこの値を上回ると、半溶融状態の溶湯の粘
性が高くなりすぎて、かかる溶湯を用いて連続した製造
プロセス(例えば射出成形など)による鍛造用素材の製
造を行うことが実際上極めて難しくなるからである。
The reason why the upper limit of the solid phase ratio is set to 60% is that if the solid phase ratio exceeds this value, the viscosity of the molten metal in a semi-molten state becomes too high, and the molten metal is continuously used. This is because it becomes practically extremely difficult to produce a forging material by a production process (for example, injection molding).

【0021】また、更に、本願の請求項5に係る発明
(以下、第5の発明という)は、上記第1〜第4のいずれ
か一の発明において、4重量%以下のCa含有したМg
合金を材料に用いて形成されていることを特徴としたも
のである。
Further, the invention according to claim 5 of the present application.
(Hereinafter, referred to as a fifth invention) is a method according to any one of the first to fourth inventions, wherein Δg containing 4% by weight or less of Ca is used.
It is characterized by being formed using an alloy as a material.

【0022】ここに、Caを含有せしめたのは耐クリー
プ特性を向上させるためであり、また、Ca含有量の上
限値を4重量%としたのは、Ca量がこの値を越えて増
加しても耐クリープ特性向上の効果が飽和するからであ
る。
The reason why Ca was included was to improve the creep resistance, and the upper limit of the Ca content was set to 4% by weight because the Ca content exceeded this value and increased. Even so, the effect of improving the creep resistance characteristics is saturated.

【0023】また、更に、本願の請求項6に係る発明
(以下、第6の発明という)は、上記第5の発明におい
て、Al含有量に対するCa含有量の比率(Ca/Al
比)が0.8以下に設定されていることを特徴としたも
のである。
Further, the invention according to claim 6 of the present application.
(Hereinafter referred to as a sixth invention) is the fifth invention, wherein the ratio of Ca content to Al content (Ca / Al
Ratio) is set to 0.8 or less.

【0024】ここに、上記Ca/Al比を0.8以下と
したのは、この範囲であれば、所要の鍛造率(50%)
を確保した上で、高速鍛造においても割れ発生率を極め
て低く抑えることができるからである。
The reason why the Ca / Al ratio is set to 0.8 or less is that the required forging ratio (50%) is within this range.
The reason for this is that the cracking rate can be kept extremely low even in high-speed forging after ensuring the above.

【0025】また、更に、本願の請求項7に係る発明
(以下、第7の発明という)は、上記第1〜第6のいずれ
か一の発明において、鍛造用素材が射出成形にて成形さ
れて成ることを特徴としたものである。
Further, the invention according to claim 7 of the present application.
(Hereinafter referred to as a seventh invention) is characterized in that, in any one of the first to sixth inventions, the forging material is formed by injection molding.

【0026】また、更に、本願の請求項8の発明(以
下、第8の発明という)に係る鍛造部材の製造方法は、
2重量%以上で10重量%以下のアルミニウムを含有し
半溶融成形法または半溶融鋳造法で形成された軽合金製
の鍛造用素材を、100[mm/s]以上の鍛造速度で
鍛造することを特徴としたものである。ここに、Al含
有量の下限値を2重量%とし、上限値を10重量%とし
たのは、第1の発明における場合と同様の理由による。
Further, a method for manufacturing a forged member according to the invention of claim 8 of the present application (hereinafter referred to as an eighth invention) is as follows.
Forging a light alloy forging material containing 2% by weight or more and 10% by weight or less of aluminum and formed by semi-solid molding or semi-solid casting at a forging speed of 100 [mm / s] or more. It is characterized by. Here, the lower limit of the Al content is set to 2% by weight and the upper limit is set to 10% by weight for the same reason as in the first invention.

【0027】また、更に、本願の請求項9の発明(以
下、第9の発明という)は、上記第8の発明において、
鍛造率の最大値を40%以上に設定し、この最大鍛造率
で鍛造される部分の固相率が10%以上である鍛造用素
材を鍛造することを特徴とたものである。ここに、鍛造
率の最大値を40%以上とし、また、この最大鍛造率で
鍛造される部分の固相率を10%以上としたのは、第2
の発明における場合と同様の理由による。
Further, the invention of claim 9 of the present application (hereinafter referred to as a ninth invention) is characterized in that in the eighth invention,
The forging rate is set to a maximum value of 40% or more, and a forging material having a solid phase rate of 10% or more at a portion forged at the maximum forging rate is forged. The reason why the maximum value of the forging ratio is set to 40% or more and the solid phase ratio of the portion forged at the maximum forging ratio is set to 10% or more is the second reason.
For the same reason as in the invention of the present invention.

【0028】また、更に、本願の請求項10の発明(以
下、第10の発明という)は、上記第8または第9の発
明において、上記鍛造用素材の固相率が80%以下に設
定されていることを特徴としたものである。ここに、上
記鍛造用素材の固相率の上限値を80%としたのは、第
3の発明における場合と同様の理由による。
Further, in the invention of claim 10 of the present application (hereinafter referred to as a tenth invention), in the eighth or ninth invention, the solid phase ratio of the forging material is set to 80% or less. It is characterized by having. Here, the upper limit of the solid phase ratio of the forging material is set to 80% for the same reason as in the third invention.

【0029】また、更に、本願の請求項11の発明(以
下、第11の発明という)は、上記第10の発明におい
て、鍛造用素材の固相率が60%以下に設定されている
ことを特徴としたものである。ここに、上記鍛造用素材
の固相率の上限値を60%としたのは、第4の発明にお
ける場合と同様の理由による。
Further, the invention of claim 11 of the present application (hereinafter referred to as an eleventh invention) is characterized in that, in the tenth invention, the solid phase ratio of the forging material is set to 60% or less. It is a characteristic. Here, the upper limit of the solid phase ratio of the forging material is set to 60% for the same reason as in the fourth invention.

【0030】また、更に、本願の請求項12に係る発明
(以下、第12の発明という)は、上記第8〜第11のい
ずれか一の発明において、250℃〜400℃の鍛造温
度で鍛造することを特徴としたものである。
Further, the invention according to claim 12 of the present application is further provided.
(Hereinafter referred to as a twelfth invention) is characterized in that, in any one of the eighth to eleventh inventions, forging is performed at a forging temperature of 250 ° C to 400 ° C.

【0031】ここに、鍛造温度の下限値を250℃とし
たのは、鍛造温度がこの値以上であれば、鍛造性が良好
で高い限界据え込み率(70%以上)を確保して、例え
ばエンジン回りの機構部品(例えばバルブリフタ)など
一定以上の高い強度を要する部材・部品等にも適用する
ことが可能だからであり、また、鍛造温度の上限値を4
00℃としたのは、鍛造温度がこの値を越えると、鍛造
温度の上昇による鍛造性向上効果が飽和し、しかも、素
材表面が酸化したり、素材の一部分に溶融が生じて鍛造
割れを招く場合があり、また、高温保持中に材料組織内
で粒成長が生じて鍛造性の悪化を招く惧れがあるからで
ある。
The reason why the lower limit of the forging temperature is set to 250 ° C. is that if the forging temperature is equal to or higher than this value, the forgeability is good and a high critical upsetting ratio (70% or more) is ensured. This is because it can be applied to members and parts that require a certain strength or higher, such as mechanical parts around the engine (for example, valve lifters).
The reason for setting the temperature to 00 ° C. is that if the forging temperature exceeds this value, the effect of improving the forgeability by increasing the forging temperature is saturated, and furthermore, the material surface is oxidized or a part of the material is melted to cause forging cracks. This is because, in some cases, grain growth occurs in the material structure during holding at a high temperature, which may cause deterioration of forgeability.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、鍛
造用素材の成形に半溶融射出成形法を採用した場合を例
にとって、添付図面を参照しながら詳細に説明する。ま
ず、本実施の形態に係る鍛造用素材の成形について説明
する。図1は、本実施の形態に係る軽金属製鍛造用素材
の射出成形を行う射出成形装置の概略構成を示す部分断
面説明図である。この図に示すように、上記射出成形装
置1は、所謂スクリュー式のもので、先端部にノズル3
を有し外周に配置されたヒータ4で加熱されるシリンダ
2と、該シリンダ2及びそれに連接された成形機本体内
5で回転可能に支持されたスクリュー6と、例えばモー
タ機構および減速機構等を備えスクリュー6を回転駆動
する回転駆動装置7と、原料が投入され貯えられるホッ
パ8と、ホッパ8内の原料を計量して成形機本体5内に
送給するフィーダ9とを備えている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings, taking as an example a case where a semi-solid injection molding method is employed for molding a forging material. First, the forming of the forging material according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a partial cross-sectional explanatory view showing a schematic configuration of an injection molding apparatus for performing injection molding of a light metal forging material according to the present embodiment. As shown in this figure, the injection molding apparatus 1 is a so-called screw type, and has a nozzle 3
A cylinder 2 which is heated by a heater 4 disposed on the outer periphery thereof, a screw 6 rotatably supported in the molding machine main body 5 connected to the cylinder 2 and the cylinder 2, and a motor mechanism and a reduction mechanism, for example. The apparatus includes a rotary driving device 7 for rotating the screw 6, a hopper 8 into which raw materials are charged and stored, and a feeder 9 for measuring the raw materials in the hopper 8 and feeding the raw materials into the molding machine main body 5.

【0033】また、上記成形機本体5内には、具体的に
は図示しなかったが、スクリュー6をノズル3側に前進
させる高速射出機構が設けられている。この高速射出機
構は、所定のタイミングでスクリュー6を前進させると
ともに、該スクリュー6が予め設定された距離だけ後退
するとそれを検知してスクリュー6の回転を停止させ、
同時にその後退動作も停止させるように構成されてい
る。
Although not specifically shown, a high-speed injection mechanism for advancing the screw 6 toward the nozzle 3 is provided in the molding machine main body 5. This high-speed injection mechanism advances the screw 6 at a predetermined timing, and when the screw 6 is retracted by a preset distance, detects this and stops the rotation of the screw 6,
At the same time, the retreat operation is also stopped.

【0034】上記射出成形装置1は、ノズル3の内部通
路と成形キャビティ11に繋がるランナ部12とが連通
するように位置設定された上で、シリンダ2の先端側を
金型10に結合して用いられる。上記ホッパ8に投入さ
れてその内部に貯えられた原料は、フィーダ9で所定量
が計量されて成形機本体5内に供給され、スクリュー6
の回転によって加熱状態のシリンダ2内に送給される。
送給された原料は、このシリンダ2の内部でスクリュー
6の回転により十分に攪拌・混錬されながら所定温度に
加熱される。本実施の形態では、かかるプロセスによっ
て、より好ましくは、原料の融点未満の半溶融状態の軽
金属溶湯を得るようにした
The injection molding apparatus 1 is set such that the internal passage of the nozzle 3 and the runner 12 connected to the molding cavity 11 communicate with each other. Used. The raw material charged into the hopper 8 and stored therein is measured in a predetermined amount by a feeder 9 and supplied into the molding machine main body 5.
Is fed into the heated cylinder 2 by the rotation of.
The fed raw material is heated to a predetermined temperature while being sufficiently stirred and kneaded by the rotation of the screw 6 inside the cylinder 2. In the present embodiment, by such a process, more preferably, a light metal melt in a semi-molten state lower than the melting point of the raw material is obtained.

【0035】このようにして得られた半溶融状態の軽金
属溶湯がスクリュー6の前方に押し出されるに連れて、
その圧力で該スクリュー6が後退して行く。尚、他の手
法として、スクリューを所望の速度で強制的に後退させ
るようにしても良い。スクリュー6が予め設定された距
離だけ後退すると、成形機本体5内の上記高速射出機構
(不図示)がそれを検知してスクリュー6の回転を停止
させ、同時にその後退動作も停止させる。尚、原料の計
量を、スクリュー6の後退距離を設定することによって
行うようにしても良い。
As the semi-molten light metal melt thus obtained is extruded forward of the screw 6,
The screw 6 moves backward by the pressure. As another method, the screw may be forcibly retracted at a desired speed. When the screw 6 retreats by a preset distance, the high-speed injection mechanism (not shown) in the molding machine main body 5 detects this and stops the rotation of the screw 6 and at the same time stops the retreat operation. The measurement of the raw material may be performed by setting the retreat distance of the screw 6.

【0036】そして、回転が停止し後退位置にあるスク
リュー6を、高速射出機構(不図示)によって前進させ
所定の力で押し出すことより、ノズル3から金型10内
に半溶融状態の軽金属溶湯が射出される。つまり、ノズ
ル3からランナ部12を介して成形キャビティ11内に
軽金属溶湯が射出充填されるようになっている。本実施
の形態では、原料として軽金属の一種であるマグネシウ
ム(Мg)合金を用い、これを例えば切り粉状のペレッ
トの形態で射出成形装置1のホッパ8に供給するように
した。上記ホッパ8から成形機本体5内に通じる通路に
は、より好ましくは不活性ガス(例えばアルゴンガス)
が充填され、原料(Mg合金ペレット)の酸化反応の防
止が図られている。
Then, the screw 6 which has stopped rotating and is in the retracted position is advanced by a high-speed injection mechanism (not shown) and is pushed out with a predetermined force, so that the light metal melt in a semi-molten state enters the mold 10 from the nozzle 3. Be injected. That is, the molten metal is injected and injected from the nozzle 3 into the molding cavity 11 through the runner portion 12. In the present embodiment, a magnesium (Δg) alloy, which is a kind of light metal, is used as a raw material, and is supplied to the hopper 8 of the injection molding apparatus 1 in the form of, for example, chip-shaped pellets. An inert gas (for example, argon gas) is more preferably provided in a passage leading from the hopper 8 into the molding machine body 5.
To prevent the oxidation reaction of the raw material (Mg alloy pellets).

【0037】上記金型10の成形キャビティ11は、よ
り好ましくは、この射出成形の後に行われる鍛造加工に
用いられる鍛造型(不図示)の成形キャビティと近似し
た形状に形成されており、後工程で得られるべき製品で
ある鍛造部材と近似した半製品形状の射出成形品(鍛造
用素材)を得ることができる。これにより、鍛造工程を
仕上鍛造の1工程のみに簡略化することが可能になり、
また、複雑な形状の部材でも鍛造できるようになる。更
に、鍛造性の余り良くない材料でも支障無く鍛造加工を
行えるのである。
The molding cavity 11 of the mold 10 is more preferably formed in a shape similar to a molding cavity of a forging die (not shown) used for forging performed after the injection molding. It is possible to obtain an injection-molded product (forging material) having a semi-finished product shape similar to a forged member which is a product to be obtained in (1). This makes it possible to simplify the forging process to only one forging process.
In addition, it becomes possible to forge even a member having a complicated shape. Further, forging can be performed without any problem even with a material having poor forgeability.

【0038】また、上記射出成形装置1のスクリュー6
の前進速度(好ましくは、後退速度も)が1[m/s]
以上になるように設定した。尚、上述の半溶融射出成形
法ではなく、完全溶融状態の溶湯を用いて行う射出成形
法によって鍛造用素材を成形する場合においても、スク
リュー速度を1[m/s]以上になるように設定するこ
とが好ましい。また、鍛造用素材の製造を、これら射出
成形法ではなくダイカスト鋳造法で行う場合でも、プラ
ンジャ速度を1[m/s(メートル/秒)]以上に設定
することがより好ましい。ここに、ダイカスト鋳造法に
おけるプランジャ速度および射出成形法におけるスクリ
ュー速度の下限値を1[m/s]としたのは、この値未
満では、鍛造用素材製造時のガス巻き込みによるガス欠
陥の発生を低減できるものの、製造時のサイクルタイム
が長くなり過ぎて、実用性に欠けるからである。
The screw 6 of the injection molding apparatus 1
Has a forward speed (preferably also a reverse speed) of 1 [m / s]
It was set to be above. The screw speed is set to be 1 [m / s] or more even when the forging material is formed by an injection molding method using a molten metal in a completely molten state instead of the above-described semi-molten injection molding method. Is preferred. Further, even when the forging material is manufactured by die casting instead of injection molding, it is more preferable to set the plunger speed to 1 [m / s (meter / second)] or more. Here, the lower limit of the plunger speed in the die casting method and the screw speed in the injection molding method is set to 1 [m / s]. If the value is less than this value, the generation of gas defects due to gas entrainment during the production of a forging material is considered. Although it can be reduced, the cycle time at the time of manufacture becomes too long, and thus lacks practicality.

【0039】更に、本実施の形態では、上記射出成形装
置1を用いて軽合金製の鍛造用素材を射出成形するに際
して、固相率を60%以下に設定して成形を行った。こ
こに、固相率の上限値を60%としたのは、固相率がこ
の値を上回ると、半溶融状態の溶湯の粘性が高くなりす
ぎて、かかる溶湯を用いて連続した射出成形プロセスに
よる製造を行うことが実際上極めて難しくなるからであ
る。尚、このような射出成形以外の例えば半溶融鋳造な
どのプロセスを適用する場合においては、固相率を80
%以下に設定することが好ましい。この場合、固相率の
上限値を80%としたのは、固相率がこの値を上回る
と、半溶融状態の溶湯の粘性が高くなりすぎて、かかる
溶湯を用いた成形もしくは鋳造を行うことが実際上極め
て難しくなるからである。
Further, in the present embodiment, when the forging material made of a light alloy is injection-molded using the above-mentioned injection molding apparatus 1, molding is performed with the solid phase ratio set to 60% or less. The reason why the upper limit of the solid phase ratio is set to 60% is that if the solid phase ratio exceeds this value, the viscosity of the molten metal in a semi-molten state becomes too high, and a continuous injection molding process using the molten metal is performed. Is extremely difficult in practice. When a process other than such injection molding such as semi-solid casting is applied, the solid phase ratio is set to 80%.
% Is preferable. In this case, the upper limit of the solid phase ratio is set to 80%. When the solid phase ratio exceeds this value, the viscosity of the molten metal in a semi-molten state becomes too high, and molding or casting using the molten metal is performed. Because it becomes extremely difficult in practice.

【0040】上記射出成形装置1を用いて射出成形され
た軽合金製の鍛造用素材について、鍛造速度が100
[mm/s]を越える高速鍛造を行っても、割れなどの
不具合を発生することなく、また、十分な機械的特性を
得ることができるようにするために、種々の試験を行っ
た。以下、これらの試験について説明する。図2〜図4
は、本実施の形態に係る軽合金製の鍛造素材を用いて鍛
造部材のサンプルを得る方法を模式的に示したものであ
る。本実施の形態では、図2に示すように、縦A1×横
B1×長さL1の直方体状のマグネシウム合金製鍛造素
材M1を用意し、図3に示すように、この素材Mの例え
ば横方向を一対の固定プレートP1で挟んで拘束し、こ
の状態で縦方向(図3における紙面方向)に圧縮荷重を
加えて塑性加工(鍛造)を行い、図4に示すような鍛造
部材のサンプルを作成した。
The forging speed of the light alloy forging material injection-molded using the injection molding apparatus 1 is 100
Various tests were carried out so that even when high-speed forging exceeding [mm / s] was performed, defects such as cracks did not occur and sufficient mechanical properties could be obtained. Hereinafter, these tests will be described. 2 to 4
1 schematically shows a method for obtaining a sample of a forged member using a light alloy forged material according to the present embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, a rectangular parallelepiped forged material M1 made of magnesium alloy having a length A1 × width B1 × length L1 is prepared, and as shown in FIG. Is sandwiched between a pair of fixed plates P1, and a plastic load (forging) is performed by applying a compressive load in the vertical direction (the paper surface direction in FIG. 3) in this state, thereby creating a sample of a forged member as shown in FIG. did.

【0041】この結果、素材M1の縦方向寸法は、初期
のA1からA2に変化し(短くなり)、また、長さは初
期のL1からL2に変化する(長くなる)。この場合、
この鍛造による鍛造率は次式で算出される。 鍛造率=(A1−A2)/A1×100[%]… 尚、本実施の形態では、マグネシウム合金鍛造素材M1
の初期(図11参照)の基本寸法を、例えば、A1=A
2=12[mm],L1=50[mm]とした。このよ
うにして得られた鍛造部材サンプルをそれぞれ供試材と
し、これら供試材から各種試験に適応した寸法・形状の
試験片を切り出して作成し、以下に述べるような各種の
試験を行った。尚、以下の各試験において、鍛造速度は
100〜400[mm/s]とした。これら一連の試験
において試料として用いた合金の化学組成を表1に示
す。
As a result, the vertical dimension of the material M1 changes from the initial A1 to A2 (shortens), and the length changes from the initial L1 to L2 (longens). in this case,
The forging rate by this forging is calculated by the following equation. Forging rate = (A1−A2) / A1 × 100 [%] In this embodiment, forged magnesium alloy material M1
The initial basic dimensions (see FIG. 11) are, for example, A1 = A
2 = 12 [mm] and L1 = 50 [mm]. The forged member samples thus obtained were used as test materials, and test pieces having dimensions and shapes suitable for various tests were cut out from the test materials, and various tests as described below were performed. . In the following tests, the forging speed was 100 to 400 [mm / s]. Table 1 shows the chemical compositions of the alloys used as samples in these series of tests.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】まず、鍛造による強度向上効果に及ぼす固
相率の影響を調べる試験を行った。この試験では、射出
成形のみによる(鍛造用素材のままの)サンプルと、射
出成形後に25%の鍛造率で鍛造加工を行ったサンプル
とについて、それぞれ固相率を10〜50%の範囲で変
化させ、各々の引張強度を測定した。尚、この試験にお
いて、鍛造用素材のままのサンプルは、内部欠陥がほと
んど無い高品質のものであった。
First, a test was conducted to examine the effect of the solid fraction on the strength improvement effect of forging. In this test, the solid phase ratio was changed in a range of 10 to 50% for a sample obtained by injection molding only (as forging material) and a sample forged at a forging rate of 25% after injection molding. Then, each tensile strength was measured. In this test, the sample as-forged material was of high quality with almost no internal defects.

【0044】試験結果を図7に示す。この図7のグラフ
から分かるように、鍛造前および鍛造後のいずれのもの
においても、固相率が高くなるほど引張強度は低下して
いるが、鍛造したものの場合には、その低下の度合いが
少ない。つまり、固相率が高くなるほど、鍛造による強
度向上の効果が大きくなることが分かった。従って、高
固相率で使用するものについては、鍛造加工を施すこと
がより有利に作用することになる。
FIG. 7 shows the test results. As can be seen from the graph of FIG. 7, the tensile strength decreases as the solid phase ratio increases in both before and after forging, but the degree of the decrease is small in the case of forging. . That is, it was found that the higher the solid fraction, the greater the effect of forging to improve the strength. Therefore, for those used at a high solid phase ratio, forging works more advantageously.

【0045】次に、鍛造部材の引張強度に及ぼす固相率
と鍛造率の影響をを調べる試験を行った。この試験で
は、固相率が異なる3種の鍛造用素材(固相率:7%,
13%及び45%)について、鍛造率を0〜50%の範
囲で変化させ、各々の引張強度を測定した。
Next, a test was conducted to examine the effects of the solid phase ratio and the forging ratio on the tensile strength of the forged member. In this test, three types of forging materials with different solid fractions (solid fraction: 7%,
13% and 45%), the forging ratio was changed in the range of 0 to 50%, and the tensile strength of each was measured.

【0046】試験結果を図8に示す。この図8のグラフ
から分かるように、固相率が10%以上(固相率:13
%及び45%)のものについては、鍛造率が高いほど引
張強度も高くなる。一方、固相率が10%未満(固相
率:7%)のものについては、鍛造率が40%程度まで
の範囲では、鍛造率が高いほど引張強度も高くなるが、
鍛造率が40%程度を越えると、引張強度は却って低下
することが分かった。
FIG. 8 shows the test results. As can be seen from the graph of FIG. 8, the solid phase ratio is 10% or more (solid phase ratio: 13%).
% And 45%), the higher the forging ratio, the higher the tensile strength. On the other hand, for those having a solid fraction of less than 10% (solid fraction: 7%), the tensile strength increases as the forging rate increases, up to a forging rate of about 40%.
It was found that when the forging ratio exceeded about 40%, the tensile strength was rather lowered.

【0047】次に、鍛造部材の引張強度およびそのバラ
ツキに及ぼす固相率と鍛造率の影響を調べる試験を行っ
た。この試験では、射出成形後に行う鍛造加工の鍛造率
25%の場合と鍛造率が50%の場合について、それぞ
れ固相率を7〜45%の範囲で変化させ、各々の引張強
度(最大強度および最小強度)を測定した。
Next, a test was conducted to examine the influence of the solid phase ratio and the forging ratio on the tensile strength of the forged member and its variation. In this test, the solid phase ratio was changed in the range of 7 to 45% for the forging rate of 25% and the forging rate of 50% in the forging performed after injection molding, and the tensile strength (maximum strength and Minimum strength).

【0048】試験結果を図9(鍛造率:25%)及び図
10(鍛造率:50%)に示す。これらのグラフから分
かるように、固相率が10%以上の範囲では、引張強度
の最大値と最小値のバラツキ幅は略一定であるが、固相
率が10%未満の範囲では、このバラツキ幅が急激に大
きくなっている。つまり、引張強度のバラツキをできる
だけ小さく抑えるには、固相率を10%以上に設定する
ことが好ましいことが分かった。
The test results are shown in FIG. 9 (forging rate: 25%) and FIG. 10 (forging rate: 50%). As can be seen from these graphs, in the range where the solid phase ratio is 10% or more, the variation width between the maximum value and the minimum value of the tensile strength is substantially constant, but in the range where the solid phase ratio is less than 10%, this variation is obtained. The width is increasing rapidly. That is, it was found that it is preferable to set the solid fraction to 10% or more in order to minimize the variation in tensile strength.

【0049】以上より、この40%以上の高い鍛造率に
おいても引張強度の低下傾向が生じないようし、更に、
得られた鍛造部材の強度バラツキを小さく抑えるように
するには、固相率を10%以上に設定すれば良いことが
分かった。
As described above, even at a high forging ratio of 40% or more, the tendency of the tensile strength to decrease does not occur.
It was found that the solid phase ratio should be set to 10% or more in order to suppress the variation in strength of the obtained forged member.

【0050】次に、本実施の形態に係るМg合金製の鍛
造用素材の主要な添加元素であるアルミニウム(Al)
及びカルシウム(Ca)の含有量が鍛造部材の機械的性
質(特に、高温での機械的性質)に及ぼす影響を調べる
試験を行った。表2は、本実施の形態に係るマグネシウ
ム合金鍛造素材の特性を調べるための各種試験に用いた
試料(本発明実施例1〜7並びに比較例1及び2)の化
学成分およびCa/Al比(アルミニウム含有量に対す
るカルシウム含有量の比率)を示している。つまり、表
1に示した各試料(鍛造素材)を用いてそれぞれ鍛造部
材のサンプルを製作し、以下に述べるような各種試験に
供した。尚、表2において、各数値は重量%を示してお
り、また、Al(アルミニウム),Ca(カルシウ
ム),Mn(マンガン),Si(珪素)及びその他(不
純物)以外の残部は、Mg(マグネシウム)である。
Next, aluminum (Al), which is a main additive element of the forging material made of a Мg alloy according to the present embodiment,
A test was conducted to examine the effect of the content of calcium and calcium (Ca) on the mechanical properties of the forged member (particularly, mechanical properties at high temperatures). Table 2 shows the chemical components and Ca / Al ratios of the samples (Examples 1 to 7 of the present invention and Comparative Examples 1 and 2) used in various tests for examining the properties of the forged magnesium alloy material according to the present embodiment. Ratio of calcium content to aluminum content). That is, samples of forged members were manufactured using the respective samples (forged materials) shown in Table 1, and subjected to various tests as described below. In Table 2, each numerical value represents% by weight, and the remainder other than Al (aluminum), Ca (calcium), Mn (manganese), Si (silicon) and other (impurities) is Mg (magnesium). ).

【0051】[0051]

【表2】 [Table 2]

【0052】図11は、Ca含有量が鍛造部材の定常ク
リープ速度に及ぼす影響を調べた試験結果を示してい
る。尚、このクリープ試験の試験条件および供試材の設
定条件は、以下の通りとした。 ・試験温度:150℃ ・荷重条件:100MPa ・供試材の鍛造率:50%
FIG. 11 shows the test results of examining the effect of the Ca content on the steady-state creep speed of a forged member. In addition, the test conditions of this creep test and the setting conditions of the test material were as follows.・ Test temperature: 150 ° C. ・ Load condition: 100 MPa ・ Forging rate of test material: 50%

【0053】図11の試験結果に示されるように、定常
クリープ速度は、Ca量が0.5重量%(本発明実施例
2)から4重量%(本発明実施例5)の範囲では、Ca
量が増加するに連れて低下しており、この範囲ではCa
含有量の増加に伴なって耐クリープ特性が向上すること
が分かった。一方、Ca量が4重量%を越えると(比較
例2)、定常クリープ速度は略一定となっており、Ca
含有量の増加による耐クリープ特性向上の効果がこの値
(4重量%)を超えると飽和することが分かった。尚、
Caを全く含まない比較例1の場合には、クリープ速度
が定常状態に至らず、試験開始後10[hr](時間)で
試験片が破断しており、対クリープ特性が著しく劣って
いることが分かった。
As shown in the test results of FIG. 11, the steady-state creep rate was determined when the Ca content was in the range of 0.5% by weight (Example 2 of the present invention) to 4% by weight (Example 5 of the present invention).
The amount decreases as the amount increases.
It was found that the creep resistance was improved as the content increased. On the other hand, when the Ca amount exceeds 4% by weight (Comparative Example 2), the steady-state creep rate is substantially constant,
It has been found that the effect of improving the creep resistance characteristics by increasing the content exceeds this value (4% by weight) and saturates. still,
In the case of Comparative Example 1 containing no Ca, the creep rate did not reach a steady state, the test piece broke at 10 [hr] (hour) after the start of the test, and the creep characteristics were significantly poor. I understood.

【0054】また、図12は、鍛造部材の高温での引張
強度に及ぼすAl含有量の影響を示している。この高温
引張試験の試験条件および供試材の設定条件は、以下の
通りとした。 ・試験温度:150℃ ・供試材の鍛造率:50%
FIG. 12 shows the effect of the Al content on the tensile strength of a forged member at a high temperature. The test conditions of this high-temperature tensile test and the setting conditions of the test material were as follows.・ Test temperature: 150 ° C ・ Forging rate of test material: 50%

【0055】この図12の試験結果から良く分かるよう
に、高温での引張強度はAl量が3重量%(本発明実施
例1:Al量2.9重量%)以上の範囲では略一定の高
い値に維持され、Al量がこの値を下回って2重量%
(本発明実施例7)になると若干の低下傾向を示すよう
になるが、依然として高い値(220MPa以上)を保
っている。尚、本試験における「本発明実施例」はいず
れもCaを含有している。すなわち、Al含有量が2重
量%以上であれば、高温(150℃)でも十分な引張強度
を確保することができ、更に、より好ましくは、3重量
%以上であれば、より高い引張強度をより安定して維持
できることが分かった。また、Al含有量が3重量%を
越えると、含有量の比較的低い範囲でも高温での引張強
度向上の効果はほぼ飽和傾向を示しており、従って、1
0重量%を越えれば確実に効果が飽和することが確認で
きた。
As can be clearly understood from the test results shown in FIG. 12, the tensile strength at a high temperature is substantially constant at a high Al content of 3% by weight (Example 1 of the present invention: 2.9% by weight of Al). Value, the Al content is below this value and 2% by weight
In the case of (Example 7 of the present invention), a slight decrease tendency is shown, but the value still remains high (220 MPa or more). It should be noted that each of the “Examples of the present invention” in this test contains Ca. That is, if the Al content is 2% by weight or more, a sufficient tensile strength can be ensured even at a high temperature (150 ° C.). More preferably, if the Al content is 3% by weight or more, a higher tensile strength is obtained. It turned out that it can be maintained more stably. Further, when the Al content exceeds 3% by weight, the effect of improving the tensile strength at high temperatures shows an almost saturated tendency even in a relatively low range of the content.
It was confirmed that the effect was definitely saturated when the content exceeded 0% by weight.

【0056】この高温引張強度としては、鍛造部材を例
えばエンジンのバルブリフタなど、150℃程度の高温
雰囲気下で一定以上の高い強度を要する部材・部品等に
用いる場合には、実用上、少なくとも220MPa以上
を確保することが好ましい。図12の高温引張試験で用
いた各試料の場合には、いずれも、150℃の高温雰囲
気下で220MPa以上の引張強度を確保することがで
き、上記のような一定以上の高い強度を要する部材・部
品等に対しても十分に適用することができる。
As for the high temperature tensile strength, when a forged member is used for a member / part which requires a certain high strength in a high temperature atmosphere of about 150 ° C., for example, a valve lifter of an engine, it is practically at least 220 MPa or more. Is preferably ensured. In the case of each of the samples used in the high-temperature tensile test of FIG. 12, a member that can secure a tensile strength of 220 MPa or more in a high-temperature atmosphere of 150 ° C. and requires a certain high strength as described above -It can be sufficiently applied to parts and the like.

【0057】次に、Ca/Al比がMg合金鍛造素材の
鍛造性に及ぼす影響を調べる試験を行った。図13は、
高速鍛造を行った場合における割れ発生率に及ぼすCa
/Al比の影響を示している。尚、本明細書中におい
て、「高速鍛造」とは、略100[mm/秒]以上の鍛
造速度で行う鍛造を言うものとする。上記図13の高速
鍛造試験の試験条件および供試材の設定条件は、以下の
通りとした。 ・鍛造温度:350℃ ・鍛造速度:400[mm/秒] ・鍛造率:10%,25%,50%の3種類
Next, a test was conducted to examine the effect of the Ca / Al ratio on the forgeability of the forged Mg alloy material. FIG.
Effect of Ca on cracking rate in high-speed forging
The effect of the / Al ratio is shown. In this specification, "high-speed forging" refers to forging performed at a forging speed of about 100 [mm / sec] or more. The test conditions of the high-speed forging test in FIG. 13 and the setting conditions of the test material were as follows. -Forging temperature: 350 ° C-Forging speed: 400 [mm / sec]-Forging rate: 10%, 25%, 50%

【0058】図13の試験結果から良く分かるように、
Ca/Al比が0.8(本発明実施例4)以下の範囲で
は、鍛造率の如何に拘わらず、割れ発生率は最高でも
0.1%以下と極めて低い値に抑制することができる。
一方、Ca/Al比が0.8を越えると(本発明実施例
5)、鍛造率が25%及び50%のものについては割れ
発生率が急速に高くなる。しかし、鍛造率が10%のも
のについては、Ca/Al比が0.8以下の場合と同じ
く、割れの発生は全く認められなかった。以上より、実
用性は比較的低いものの鍛造率が10%であれば、Ca
/Al比の如何に拘わらず高速鍛造においても割れは発
生せず、また、鍛造率が25%以上(25%及び50
%)の場合には、Ca/Al比を0.8以下とすること
により、高速鍛造における割れ発生率を極めて低く抑制
して、十分な鍛造性を確保できることが分かった。
As can be clearly understood from the test results shown in FIG.
When the Ca / Al ratio is 0.8 or less (Example 4 of the present invention), the crack generation rate can be suppressed to an extremely low value of 0.1% or less at most, regardless of the forging rate.
On the other hand, when the Ca / Al ratio exceeds 0.8 (Example 5 of the present invention), the crack generation rate rapidly increases for the forging rates of 25% and 50%. However, when the forging ratio was 10%, as in the case where the Ca / Al ratio was 0.8 or less, no cracking was observed. As described above, if the forging ratio is 10% although the practicality is relatively low, Ca
Cracking did not occur even in high-speed forging regardless of the / Al ratio, and the forging rate was 25% or more (25% and 50%).
%), It was found that by setting the Ca / Al ratio to 0.8 or less, the crack occurrence rate in high-speed forging can be suppressed to an extremely low level, and sufficient forgeability can be secured.

【0059】尚、上記の高速鍛造試験とは別に、略10
[mm/秒]の低速での鍛造試験(鍛造温度:350
℃)を行ったところ、鍛造率が10%の場合は勿論のこ
と、鍛造率が25%及び50%の場合でも、Ca/Al
比の如何に拘わらず割れの発生は全く認められなかっ
た。すなわち、鍛造速度が低い場合には、鍛造率および
Ca/Al比の如何に拘わらず割れ発生はなく、鍛造性
に何ら問題が無いことが分かった。
In addition to the above-mentioned high-speed forging test, approximately 10
Forging test at a low speed of [mm / sec] (forging temperature: 350
° C), it was found that Ca / Al not only when the forging rate was 10%, but also when the forging rate was 25% and 50%.
No cracking was observed regardless of the ratio. That is, it was found that when the forging speed was low, no cracking occurred regardless of the forging ratio and the Ca / Al ratio, and there was no problem in the forgeability.

【0060】次に、限界据え込み率に及ぼす鍛造温度の
影響を調べる試験を行った。ここに、限界据え込み率と
は、図5に模式的に示すように、直径D×長さL3の円
柱状の試験片M2を用意し、この試験片M2に対しその
長手方向に圧縮荷重を加えて、図6に模式的に示すよう
に試験片を圧縮変形(変形後の長さL4)させた場合
に、当該試験片にクラック(割れ)が発生する限界の据
え込み率を言う。上記図5および図6の例で、初期長さ
L3の試験片M2を長さL4まで圧縮変形させたときに微
小クラックが発生したとすると、この場合の限界据え込
み率は、次式で算出される。 限界据え込み率=(L3‐L4)/L3×100[%]… 尚、本実施の形態では、上記試験片M2の初期(図14
参照)の基本寸法を、D=16[mm],L3=24
[mm]とした。
Next, a test was conducted to examine the effect of the forging temperature on the critical upsetting ratio. Here, the critical upsetting ratio is, as schematically shown in FIG. 5, a column-shaped test piece M2 having a diameter D × length L3, and a compressive load applied to the test piece M2 in the longitudinal direction. In addition, as shown schematically in FIG. 6, when the test piece is compressed and deformed (length L4 after deformation), it refers to the limit upsetting ratio at which a crack (crack) occurs in the test piece. 5 and 6, the initial length
Assuming that a minute crack occurs when the test piece M2 of L3 is compressed and deformed to the length L4, the critical upsetting ratio in this case is calculated by the following equation. Limit upsetting rate = (L3−L4) / L3 × 100 [%] In this embodiment, the initial state of the test piece M2 (FIG. 14)
Basic dimensions of D = 16 [mm], L3 = 24
[Mm].

【0061】図14は、鍛造温度および鍛造前熱処理が
鍛造時の限界据え込み率に及ぼす影響を示している。こ
の図14に示した限界据え込み率試験の試験条件および
供試材の設定条件は、以下の通りとした。 ・供試材の種類:本発明実施例4 ・供試材の熱処理条件:熱処理無し/鍛造前に410℃
で16時間保持した後に空冷
FIG. 14 shows the effect of the forging temperature and the pre-forging heat treatment on the critical upsetting rate during forging. The test conditions of the limit upsetting test and the setting conditions of the test material shown in FIG. 14 were as follows. -Type of test material: Example 4 of the present invention-Heat treatment condition of test material: No heat treatment / 410 ° C before forging
Air cooling after holding for 16 hours at

【0062】図14の試験結果から良く分かるように、
熱処理の有無に拘わらず、鍛造温度が略400℃以下の
範囲では、鍛造温度が上昇するに連れて限界据え込み率
は高くなっており、この範囲では、鍛造温度を高めるこ
とによる鍛造性向上の効果を確認することができた。一
方、鍛造温度が400℃を越えると鍛造性向上の効果は
飽和し、しかも、素材表面が酸化したり、素材の一部分
に溶融が生じて鍛造割れを招く場合があり、また、高温
保持中に材料組織内で粒成長が生じて鍛造性の悪化を招
く惧れがある。従って、鍛造温度としては、400℃以
下が好ましく、酸化防止の観点からは350℃以下であ
ることがより好ましい。また、鍛造前に熱処理を施した
場合には、熱処理を行わなかった場合に比べて、限界据
え込み率が上昇しており、鍛造前の熱処理による限界据
え込み率度向上の効果を確認することができた。
As can be clearly understood from the test results shown in FIG.
Regardless of the presence or absence of heat treatment, in the range where the forging temperature is approximately 400 ° C. or lower, the limit upsetting rate increases as the forging temperature increases, and in this range, the forgeability is improved by increasing the forging temperature. The effect was confirmed. On the other hand, if the forging temperature exceeds 400 ° C., the effect of improving the forgeability is saturated, and furthermore, the material surface may be oxidized, or a part of the material may be melted to cause forging cracks. There is a fear that grain growth occurs in the material structure and forgeability deteriorates. Therefore, the forging temperature is preferably 400 ° C. or lower, and more preferably 350 ° C. or lower from the viewpoint of preventing oxidation. In addition, when heat treatment was performed before forging, the marginal upsetting rate was higher than when heat treatment was not performed, and the effect of heat treatment before forging to improve the marginal upsetting rate was confirmed. Was completed.

【0063】尚、この限界据え込み率としては、一般
に、実用上、少なくとも50%以上を確保することが好
ましく、特に、鍛造部材を例えばエンジンのバルブリフ
タなどの一定以上の高い強度を要する部材・部品等に用
いる場合には、70%以上を確保することがより好まし
い。本発明実施例4の試料の場合には、鍛造前に熱処理
を施さなくても、250℃を下回る鍛造温度でも70%
以上の限界据え込み率を確保することができ、上記のよ
うな一定以上の高い強度を要する部材・部品等に対して
も十分に適用することができる。
In general, it is preferable that the critical upsetting ratio is at least 50% or more in practical use. In particular, the forged member is required to have a certain strength or higher such as an engine valve lifter. In such a case, it is more preferable to secure 70% or more. In the case of the sample of Example 4 of the present invention, 70% even at a forging temperature lower than 250 ° C. without heat treatment before forging.
The above-described critical upsetting rate can be ensured, and the present invention can be sufficiently applied to members and components that require a certain or higher strength as described above.

【0064】上記の鍛造前の熱処理における加熱温度お
よび保持時間としては、上記鍛造素材に、300℃〜5
00℃の温度範囲で5時間〜50時間保持する熱処理を
施すことが好ましい。この場合、熱処理温度の下限値を
300℃としたのは、それ未満では、熱処理による鍛造
成形性の向上効果が小さいからであり、また、熱処理温
度の上限値を500℃としたのは、それより高くしても
鍛造成形性の向上効果が飽和する上に、酸化や部分的な
溶解の起こることが有り、メリットが無いからである。
一方、熱処理温度保持時間の下限値を5時間としたの
は、それ未満では、熱処理による鍛造成形性の向上効果
が小さいからであり、また、熱処理温度保持時間の上限
値を50時間としたのは、それより長時間熱処理しても
鍛造成形性の向上効果は飽和するからである。
The heating temperature and the holding time in the heat treatment before forging are as follows.
It is preferable to perform a heat treatment of maintaining the temperature in a temperature range of 00 ° C. for 5 hours to 50 hours. In this case, the reason why the lower limit of the heat treatment temperature is set to 300 ° C. is that if it is less than that, the effect of improving the forging formability by the heat treatment is small, and the upper limit of the heat treatment temperature is set to 500 ° C. This is because, even if it is higher, the effect of improving the forgeability is saturated, and oxidation or partial dissolution may occur, and there is no merit.
On the other hand, the reason why the lower limit of the heat treatment temperature holding time is set to 5 hours is that if it is less than that, the effect of improving the forging formability by the heat treatment is small, and the upper limit of the heat treatment temperature holding time is set to 50 hours. This is because the effect of improving the forgeability is saturated even if the heat treatment is performed for a longer time.

【0065】尚、以上の実施の形態は、鍛造用素材の成
形に半溶融射出成形法を採用した場合についてのもので
あったが、本発明は、かかる場合に限らず、半溶融鋳造
法あるいは完全溶解状態の軽金属溶湯を用いる射出成形
法や、例えばダイカスト法等の鋳造法など、他の種々の
プロセスを鍛造用素材の成形に採用した場合についても
有効に適用することができる。また、上記実施の形態
は、射出材料としてМg合金を用いた場合についてのも
のであったが、本発明は、他の種類の軽金属を材料に用
いる場合にも有効に適用することができる。このよう
に、本発明は、以上の実施態様に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更あ
るいは設計上の改良等が可能であることは言うまでもな
い。
In the above embodiment, the semi-solid injection molding method is used for molding the forging material. However, the present invention is not limited to such a case, and the present invention is not limited to such a case. The present invention can also be effectively applied to a case where other various processes such as an injection molding method using a completely melted light metal melt or a casting method such as a die casting method are used for molding a forging material. Further, in the above embodiment, the case where the Мg alloy is used as the injection material is described. However, the present invention can be effectively applied to the case where another kind of light metal is used as the material. As described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that various changes or design improvements can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0066】[0066]

【発明の効果】本願の第1の発明に係る鍛造用素材によ
れば、100[mm/s]以上の鍛造速度で鍛造される
軽合金製の鍛造用素材であって、2重量%以上で10重
量%以下のアルミニウムを含有し、半溶融成形法または
半溶融鋳造法で形成されているので、鍛造速度が100
[mm/s]以上の高速鍛造を行った場合でも、室温強
度の向上および/または鋳造性の確保を有効に達成で
き、また、他の元素(カルシウム:Ca)を併せて添加す
ることにより、高温(150℃)においても十分な引張
強度(220MPa程度以上)を効果的に確保すること
ができる。
According to the forging material according to the first invention of the present application, a forging material made of light alloy forged at a forging speed of 100 [mm / s] or more, Since it contains 10% by weight or less of aluminum and is formed by semi-solid molding or semi-solid casting, the forging speed is 100%.
Even when high-speed forging of [mm / s] or more is performed, improvement in room temperature strength and / or securing of castability can be effectively achieved, and by adding other elements (calcium: Ca) together, Even at a high temperature (150 ° C.), a sufficient tensile strength (about 220 MPa or more) can be effectively secured.

【0067】また、本願の第2の発明によれば、基本的
には、上記第1の発明と同様の効果を奏することができ
る。特に、鍛造率の最大値を40%以上とし、この最大
鍛造率で鍛造される部分の固相率を10%以上に設定し
たので、40%以上の高い鍛造率においても引張強度の
低下傾向が生じることを防止でき、しかも、得られた鍛
造部材の強度バラツキを小さく抑えることができる。
According to the second aspect of the present invention, basically the same effects as those of the first aspect can be obtained. In particular, since the maximum value of the forging ratio is set to 40% or more and the solid phase ratio of the portion forged at this maximum forging ratio is set to 10% or more, the tensile strength tends to decrease even at a high forging ratio of 40% or more. This can be prevented from occurring, and the variation in strength of the obtained forged member can be reduced.

【0068】更に、本願の第3の発明によれば、基本的
には、上記第1または第2の発明と同様の効果を奏する
ことができる。特に、固相率が80%以下に設定されて
いるので、半溶融状態の溶湯の粘性が高くなり過ぎるこ
とを防止でき、かかる溶湯を用いた成形もしくは鋳造を
支障無く行うことができる。
Further, according to the third aspect of the present invention, basically the same effects as those of the first or second aspect can be obtained. In particular, since the solid fraction is set to 80% or less, the viscosity of the molten metal in a semi-molten state can be prevented from becoming too high, and molding or casting using the molten metal can be performed without any trouble.

【0069】また、更に、本願の第4の発明によれば、
基本的には、上記第3の発明と同様の効果を奏すること
ができる。特に、固相率が60%以下に設定されている
ので、半溶融状態の溶湯の粘性が高くなり過ぎることを
より確実に防止でき、かかる溶湯を用いて連続した製造
プロセス(例えば射出成形など)による鍛造用素材の製
造を支障無く行うことができる。
Further, according to the fourth invention of the present application,
Basically, the same effects as in the third aspect can be obtained. In particular, since the solid phase ratio is set to 60% or less, the viscosity of the molten metal in the semi-molten state can be more reliably prevented from becoming too high, and a continuous manufacturing process (such as injection molding) using such molten metal. The forging material can be manufactured without any trouble.

【0070】また、更に、本願の第5の発明によれば、
基本的には、上記第1〜第4の発明のいずれか一と同様
の効果を奏することができる。特に、4重量%以下のC
a含有したМg合金を材料に用いて形成されているの
で、高速鍛造で得られた鍛造部材の耐クリープ特性を向
上させることができ、また、Ca量増加による耐クリー
プ特性向上の効果を得る上で経済的である。
Further, according to the fifth invention of the present application,
Basically, the same effect as any one of the first to fourth inventions can be obtained. In particular, less than 4% by weight of C
Since the Мg alloy containing a is used as a material, the creep resistance of the forged member obtained by high-speed forging can be improved, and the effect of improving the creep resistance by increasing the amount of Ca can be obtained. It is economical.

【0071】また、更に、本願の第6の発明によれば、
基本的には、上記第5の発明と同様の効果を奏すること
ができる。特に、Al含有量に対するCa含有量の比率
(Ca/Al比)が0.8以下に設定されているので、
所要の鍛造率(50%)を確保した上で、高速鍛造にお
いても割れ発生率を極めて低く抑えることができ、良好
な鍛造性を得ることができる。
Further, according to the sixth invention of the present application,
Basically, the same effects as those of the fifth aspect can be obtained. In particular, since the ratio of the Ca content to the Al content (Ca / Al ratio) is set to 0.8 or less,
After securing the required forging rate (50%), the rate of occurrence of cracks can be extremely low even in high-speed forging, and good forgeability can be obtained.

【0072】また、更に、本願の第7の発明によれば、
基本的には、上記第1〜第6のいずれか一の発明と同様
の効果を奏することができる。特に、鍛造用素材が射出
成形にて成形されているので、鍛造用素材を半溶融射出
成形で製造することによるメリットを享受できる。
Further, according to the seventh invention of the present application,
Basically, the same effects as those of any one of the first to sixth aspects can be obtained. In particular, since the forging material is formed by injection molding, the advantage of manufacturing the forging material by semi-solid injection molding can be enjoyed.

【0073】また、更に、本願の第8の発明に係る鍛造
部材の製造方法によれば、2重量%以上で10重量%以
下のアルミニウムを含有し半溶融成形法または半溶融鋳
造法で形成された軽合金製の鍛造用素材を鍛造するの
で、鍛造速度が100[mm/s]以上の高速鍛造を行
った場合でも、室温強度の向上および/または鋳造性の
確保を有効に達成でき、また、他の元素(カルシウム:
Ca)を併せて添加することにより、高温(150℃)
においても十分な引張強度(220MPa程度以上)を
効果的に確保することができる。
Further, according to the method for manufacturing a forged member according to the eighth aspect of the present invention, the forged member is formed by a semi-molten molding method or a semi-molten casting method containing 2% by weight or more and 10% by weight or less of aluminum. Forging a light alloy forging material, the improvement of room temperature strength and / or ensuring of castability can be effectively achieved even when a forging speed of 100 [mm / s] or more is performed. , Other elements (calcium:
High temperature (150 ° C.) by adding Ca)
In this case, a sufficient tensile strength (about 220 MPa or more) can be effectively secured.

【0074】また、更に、本願の第9の発明によれば、
基本的には、上記第8の発明と同様の効果を奏すること
ができる。特に、鍛造率の最大値を40%以上に設定
し、この最大鍛造率で鍛造される部分の固相率を10%
以上に設定した鍛造用素材を鍛造するので、40%以上
の高い鍛造率においても引張強度の低下傾向が生じるこ
とを防止でき、しかも、得られた鍛造部材の強度バラツ
キを小さく抑えることができる。
Further, according to the ninth invention of the present application,
Basically, the same effect as the eighth invention can be obtained. In particular, the maximum value of the forging ratio is set to 40% or more, and the solid phase ratio of the portion forged at this maximum forging ratio is 10%.
Since the forging material set as described above is forged, it is possible to prevent a tendency of a decrease in tensile strength from occurring even at a high forging rate of 40% or more, and to suppress a variation in strength of the obtained forged member.

【0075】また、更に、本願の第10の発明によれ
ば、基本的には、上記第8または第9の発明と同様の効
果を奏することができる。特に、固相率が80%以下に
設定されているので、半溶融状態の溶湯の粘性が高くな
り過ぎることを防止でき、かかる溶湯を用いた成形もし
くは鋳造を支障無く行うことができる。
Further, according to the tenth aspect of the present invention, basically the same effects as those of the eighth or ninth aspect can be obtained. In particular, since the solid fraction is set to 80% or less, the viscosity of the molten metal in a semi-molten state can be prevented from becoming too high, and molding or casting using the molten metal can be performed without any trouble.

【0076】また、更に、本願の第11の発明によれ
ば、基本的には、上記第10の発明と同様の効果を奏す
ることができる。特に、固相率が60%以下に設定され
ているので、半溶融状態の溶湯の粘性が高くなり過ぎる
ことをより確実に防止でき、かかる溶湯を用いて連続し
た製造プロセス(例えば射出成形など)による鍛造用素
材の製造を支障無く行うことができる。
Further, according to the eleventh aspect of the present invention, basically the same effects as in the tenth aspect can be obtained. In particular, since the solid phase ratio is set to 60% or less, the viscosity of the molten metal in the semi-molten state can be more reliably prevented from becoming too high, and a continuous manufacturing process (such as injection molding) using such molten metal. The forging material can be manufactured without any trouble.

【0077】また、更に、本願の第12の発明によれ
ば、基本的には、上記第8〜第11の発明のいずれか一
と同様の効果を奏することができる。特に、上記鍛造に
おける鍛造温度を250℃〜400℃の範囲としたの
で、良好な限界据え込み率(70%以上)を確保して、
例えばエンジンのバルブリフタなど一定以上の高い強度
を要する部材・部品等にも適用することができ、また、
鍛造温度の上限値を400℃であるので、鍛造温度の上
昇による鍛造性向上の効果を得る上で経済的であり、し
かも、高温保持に起因する素材表面の酸化や鍛造性の悪
化などによる悪影響も有効に回避することができる。
Further, according to the twelfth aspect of the present invention, basically, the same effects as any one of the eighth to eleventh aspects can be obtained. In particular, since the forging temperature in the forging is set in the range of 250 ° C. to 400 ° C., a good limit upsetting rate (70% or more) is secured,
For example, it can be applied to members and parts that require a certain level of high strength, such as engine valve lifters.
Since the upper limit of the forging temperature is 400 ° C., it is economical to obtain the effect of improving the forgeability by increasing the forging temperature, and has an adverse effect such as oxidation of the material surface due to the high temperature holding and deterioration of the forgeability. Can also be effectively avoided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態に係る射出成形装置の概
略構成を示す部分断面説明図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional explanatory view showing a schematic configuration of an injection molding apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本実施の形態に係るマグネシウム合金鍛造素
材の斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of a forged magnesium alloy material according to the present embodiment.

【図3】 上記マグネシウム合金鍛造素材の鍛造工程を
模式的に示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view schematically showing a forging step of the magnesium alloy forging material.

【図4】 上記鍛造工程後のマグネシウム合金鍛造部材
サンプルの説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view of a magnesium alloy forged member sample after the forging step.

【図5】 本実施の形態に係るマグネシウム合金製鍛造
素材の限界据え込み率試験の初期状態を示す説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an initial state of a critical upsetting test of a forged magnesium alloy material according to the present embodiment.

【図6】 上記限界据え込み率試験の鍛造時におけるマ
グネシウム合金製鍛造素材を模式的に示す説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory view schematically showing a forging material made of a magnesium alloy at the time of forging in the above-mentioned marginal upsetting test.

【図7】 鍛造による強度向上効果に及ぼす固相率の影
響を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the effect of solid fraction on the strength improvement effect of forging.

【図8】 鍛造部材の引張強度に及ぼす固相率と鍛造率
の影響を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the influence of the solid fraction and the forging ratio on the tensile strength of a forged member.

【図9】 鍛造部材(鍛造率:25%)の引張強度およ
びそのバラツキに及ぼす固相率と鍛造率の影響を示すグ
ラフである。
FIG. 9 is a graph showing the influence of the solid phase ratio and the forging ratio on the tensile strength of a forged member (forging ratio: 25%) and its variation.

【図10】 鍛造部材(鍛造率:50%)の引張強度お
よびそのバラツキに及ぼす固相率と鍛造率の影響を示す
グラフである。
FIG. 10 is a graph showing the influence of the solid phase ratio and the forging ratio on the tensile strength of a forged member (forging ratio: 50%) and its variation.

【図11】 マグネシウム合金鍛造部材の定常クリープ
速度に及ぼすカルシウム含有量の影響を示すグラフであ
る。
FIG. 11 is a graph showing the effect of the calcium content on the steady-state creep rate of a forged magnesium alloy member.

【図12】 マグネシウム合金鍛造部材の高温引張強度
に及ぼすアルミニウム含有量の影響を示すグラフであ
る。
FIG. 12 is a graph showing the effect of aluminum content on the high-temperature tensile strength of a forged magnesium alloy member.

【図13】 高速鍛造における割れ発生率に及ぼすCa
/Al火の影響を示すグラフである。
FIG. 13 shows the effect of Ca on the crack occurrence rate in high-speed forging.
6 is a graph showing the effect of / Al fire.

【図14】 限界据え込み率に及ぼす鍛造温度の影響を
示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing the effect of forging temperature on the critical upsetting ratio.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…射出成形装置 M1,M2…Mg合金鍛造用素材 1: Injection molding equipment M1, M2: Material for forging Mg alloy

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22C 23/02 C22C 23/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C22C 23/02 C22C 23/02

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 100[mm/s]以上の鍛造速度で鍛
造される軽合金製の鍛造用素材であって、 2重量%以上で10重量%以下のアルミニウムを含有
し、半溶融成形法または半溶融鋳造法で形成されている
ことを特徴とする鍛造用素材。
1. A forging material made of a light alloy forged at a forging speed of 100 [mm / s] or more, containing 2% by weight or more and 10% by weight or less of aluminum, and a semi-solid molding method. A material for forging characterized by being formed by a semi-solid casting method.
【請求項2】 鍛造率の最大値が40%以上であり、こ
の最大鍛造率で鍛造される部分の固相率が10%以上に
設定されていることを特徴とする請求項1記載の鍛造用
素材。
2. The forging according to claim 1, wherein a maximum value of the forging ratio is 40% or more, and a solid phase ratio of a portion forged at the maximum forging ratio is set to 10% or more. Material.
【請求項3】 固相率が80%以下に設定されているこ
とを特徴とする請求項1または請求項2に記載の鍛造用
素材。
3. The forging material according to claim 1, wherein the solid phase ratio is set to 80% or less.
【請求項4】 固相率が60%以下に設定されているこ
とを特徴とする請求項3記載の鍛造用素材。
4. The forging material according to claim 3, wherein the solid phase ratio is set to 60% or less.
【請求項5】 4重量%以下のカルシウムを含有したマ
グネシウム合金を材料に用いて形成されていることを特
徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一に記載の鍛造
用素材。
5. The forging material according to claim 1, wherein the material is formed using a magnesium alloy containing 4% by weight or less of calcium as a material.
【請求項6】 アルミニウム含有量に対するカルシウム
含有量の比率が0.8以下に設定されていることを特徴
とする請求項5記載の鍛造用素材。
6. The forging material according to claim 5, wherein the ratio of the calcium content to the aluminum content is set to 0.8 or less.
【請求項7】 射出成形にて成形されて成ることを特徴
とする請求項1〜請求項6のいずれか一に記載の鍛造用
素材。
7. The forging material according to claim 1, which is formed by injection molding.
【請求項8】 2重量%以上で10重量%以下のアルミ
ニウムを含有し半溶融成形法または半溶融鋳造法で形成
された軽合金製の鍛造用素材を、100[mm/s]以
上の鍛造速度で鍛造することを特徴とする鍛造部材の製
造方法。
8. A light alloy forging material containing 2% by weight or more and 10% by weight or less of aluminum and formed by semi-solid molding or semi-solid casting is forged at 100 [mm / s] or more. A method for manufacturing a forged member, comprising forging at a speed.
【請求項9】 鍛造率の最大値を40%以上に設定し、
この最大鍛造率で鍛造される部分の固相率が10%以上
である鍛造用素材を鍛造することを特徴とする請求項8
記載の鍛造部材の製造方法。
9. The maximum value of the forging ratio is set to 40% or more,
9. A material for forging having a solid phase ratio of 10% or more in a portion forged at the maximum forging ratio is forged.
A method for producing a forged member as described in the above.
【請求項10】 上記鍛造用素材の固相率が80%以下
に設定されていることを特徴とする請求項8または請求
項9に記載の鍛造部材の製造方法。
10. The method for producing a forged member according to claim 8, wherein the solid phase ratio of the forging material is set to 80% or less.
【請求項11】 上記固相率が60%以下に設定されて
いることを特徴とする請求項10記載の鍛造部材の製造
方法。
11. The method for manufacturing a forged member according to claim 10, wherein the solid phase ratio is set to 60% or less.
【請求項12】 250〜400℃の鍛造温度で鍛造す
ることを特徴とする請求項8〜請求項11のいずれか一
に記載の鍛造部材の製造方法。
12. The method for manufacturing a forged member according to claim 8, wherein forging is performed at a forging temperature of 250 to 400 ° C.
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