JP2003170263A - Method for casting vehicle wheel under low pressure - Google Patents
Method for casting vehicle wheel under low pressureInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高耐力、高靭性を
有するアルミ合金を用いるのに適した高耐力、高靭性車
両用ホイールの低圧鋳造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low-pressure casting method for a wheel for a vehicle having a high yield strength and a high toughness suitable for using an aluminum alloy having a high yield strength and a high toughness.
【0002】[0002]
【従来の技術】車両用ホイールは、鋼板を加工して製作
されるものが安価であり採用さることが多かったが近年
軽量化、意匠(デザイン)性などから、アルミ鋳物で製
作されてきている。またクロスメンバーや足回り部品
も、軽量化を目的にアルミで製作され始めている。この
ためアルミ鋳物は乗用車用ホイール、クロスメンバーお
よび足廻り部品等比較的小型の部品が主流であり、トラ
ック用ホイールなど比較的大型の物にはアルミ鍛造品
(例えばJIS6061など)が用いられてきている。
強度部品用として現状最も良好な性能を持つアルミ鋳物
用合金はJISに定められているAC4CH材である
が、この材料は機械的性質と鋳造性とのバランスのとれ
たアルミ合金鋳物材であり、高強度、高靭性が必要なた
とえば自動車用のアルミホイール、足回り部材として用
いられている。これら部材の軽量化の要求は厳しく、C
AE等による形状検討だけでなく材料自体でより良好な
機械的性質を有する低Siのアルミ合金を使用する必要
があった。しかしながら現行高強度、高靭性アルミ合金
鋳物材として最も一般的に使用されているAC4CH材
と比較し、鋳造性は若干劣ってしまい、薄肉かつ複雑形
状を有する車両用ホイールを一体鋳造する事は難しい。2. Description of the Related Art Wheels for vehicles, which are manufactured by processing a steel plate, are inexpensive and often used, but in recent years, they have been manufactured by casting aluminum because of their light weight and design (design). . Also, cross members and suspension parts have begun to be made of aluminum for the purpose of weight reduction. For this reason, aluminum castings are mainly used for relatively small parts such as passenger car wheels, cross members and underbody parts, and forged aluminum parts (eg JIS6061) have been used for relatively large parts such as truck wheels. There is.
The aluminum casting alloy currently having the best performance for strength parts is the AC4CH material stipulated in JIS, but this material is an aluminum alloy casting material with well-balanced mechanical properties and castability. It is used as an aluminum wheel and an underbody member for automobiles that require high strength and high toughness. The requirements for weight reduction of these members are strict, and C
Not only the shape study by AE etc. but also the material itself had to use the low Si aluminum alloy having better mechanical properties. However, the castability is slightly inferior to the AC4CH material which is most commonly used as the current high-strength and high-toughness aluminum alloy casting material, and it is difficult to integrally cast a thin and complex vehicle wheel. .
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】よって低Siのアルミ
合金を用いた車両用ホイールの低圧鋳造方法においても
良好な鋳造が可能と成り、もって高強度、高靱性を有す
るに適した車両用ホイールの低圧鋳造方法を提供する。Therefore, good casting is possible even in the low-pressure casting method for a vehicle wheel using an aluminum alloy having a low Si, and thus a vehicle wheel suitable for having high strength and high toughness is obtained. A low pressure casting method is provided.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、AC4CH材を基本としその成分中特にSi含有量
を変えたものが好ましいと判断し、それらのアルミ合金
を用いた際の最適な鋳造法案を採用した。つまり本発明
は、リム部並びにディスク部とを有する車両用ホイール
に対応する形状を有する金型内で鋳造する車両用ホイー
ルの低圧鋳造方法において、ディスク部を形成するキャ
ビティの中心部にセンターゲートを、リム部を形成する
キャビティにサイドゲートを設け、かつCu1.0wt%
以下、Si2.4〜4.6%、Mg0.25〜0.5wt%、不可避の不
純物元素、および残部Alからなるアルミ合金溶湯を用
い、前記各ゲートから前記アルミ合金溶湯を注湯するこ
とを特徴とする。前記アルミ合金溶湯はFe0.55wt%以
下、Ti0.3wt%以下、Sr、SbないしNaの一種以上
を0.2wt%以下含有してもよい。In order to achieve the above object, it is judged that it is preferable to use an AC4CH material as a basic material, in which the Si content is particularly changed, and it is optimal to use those aluminum alloys. Adopted a casting bill. That is, the present invention is a low-pressure casting method for a vehicle wheel, which comprises casting in a mold having a shape corresponding to a vehicle wheel having a rim portion and a disc portion, in which a center gate is provided at the center of the cavity forming the disc portion. , A side gate is provided in the cavity that forms the rim, and Cu1.0wt%
The following is characterized in that an aluminum alloy molten metal composed of Si 2.4 to 4.6%, Mg 0.25 to 0.5 wt%, unavoidable impurity elements, and the balance Al is used, and the aluminum alloy molten metal is poured from each gate. . The molten aluminum alloy may contain 0.55 wt% or less of Fe, 0.3 wt% or less of Ti, and 0.2 wt% or less of one or more of Sr, Sb, and Na.
【0005】アルミ量に対しSiはその添加量により著
しく鋳造性を向上させる。しかしながらアルミ中への固
溶は2%弱と少なく、固溶できないSiは共晶Siとし
てアルミ中へ晶出する。この共晶Siは非常に硬くて脆
く機械的性質を劣化させる要因となる。そこでこのSi
含有量を下げることによりアルミ生地中へのSi晶出量
が減ることにより機械的性質が向上することが判明し
た。しかしながらSi添加量が減ることは逆に鋳造性は
低下させることとなり、現行の鋳造では製品を製造する
ことが難しい。例えば低圧鋳造法の場合、ディスク部キ
ャビティから溶湯を注湯するセンターゲート鋳造法案
や、リム部キャビティから溶湯を注湯するサイドゲート
鋳造法案での金型をそのまま使用しても良好な製品が得
られない。With respect to the amount of aluminum, Si significantly improves the castability depending on the amount added. However, the solid solution in aluminum is as small as less than 2%, and Si that cannot be solid-solved is crystallized into aluminum as eutectic Si. This eutectic Si is extremely hard and brittle, and causes mechanical properties to deteriorate. So this Si
It was found that the mechanical properties are improved by reducing the amount of Si crystallized in the aluminum material by decreasing the content. However, a decrease in the amount of Si added results in a decrease in castability, and it is difficult to manufacture a product by current casting. For example, in the case of the low-pressure casting method, good products can be obtained even if the molds used in the center gate casting method for pouring the molten metal from the disc cavity and the side gate casting method for pouring the molten metal from the rim cavity are used as they are. I can't.
【0006】Cuは添加せず使用可能であるが、より高
い耐力を必要とする場合、1%を超えるCuの添加は著
しく靭性を低下させるので1%以下の範囲で使用する。
Siは鋳造性を向上させるのに非常に重要な元素である
が、4.6%を超える添加では必要な耐力および伸び値
を得ることが出来ず、逆に2.4%を下回ると鋳造性が
著しく低下し良好な鋳物の製造が難しくなる。MgはM
g2Siの化合物を形成し熱処理において固溶した後、
均一微細に析出することにより必要な強度を得る為に添
加する元素であるが、0.5%を超える添加はその靭性を低
下させる要因となり、0.25%に満たない場合は熱処理時
の強度向上が不十分となる。Feはアルミに含有された
場合、Si等と針状の晶出物を構成し特に靭性を著しく
低下させる。凝固速度を速くすることによりこのFeを
含む針状晶出物の成長を抑制することが可能であるが、
今回請求した鋳造法ではFe含有量が0.55%を超えると
靭性が著しく低下する。Tiは添加なしでも十分な耐
力、靭性を得ることが出来るが、更なる機械的性質向上
を目的として添加することも可能である。この場合Ti
の添加量が0.3%を超えるとTiAl2が結晶粒界に多量に晶
出し特に靭性を低下させる要因となる。Sr、Sbない
しNaは熱処理時の共晶Si球状化促進の為に必要な元
素であり0.2wt%以下の範囲で添加することが好ま
しい。Although Cu can be used without addition, if higher yield strength is required, addition of Cu in excess of 1% significantly lowers toughness, so Cu is used in the range of 1% or less.
Si is a very important element for improving the castability, but if it exceeds 4.6%, the required yield strength and elongation cannot be obtained, and if it is less than 2.4%, the castability is increased. Significantly decreases, and it becomes difficult to manufacture a good casting. Mg is M
After forming a compound of g 2 Si and forming a solid solution in the heat treatment,
It is an element added to obtain the necessary strength by uniformly and finely precipitating, but if it exceeds 0.5%, it will decrease the toughness, and if it is less than 0.25%, the strength improvement during heat treatment is insufficient. Becomes When Fe is contained in aluminum, it forms a needle-shaped crystallized substance with Si or the like, and significantly reduces toughness. It is possible to suppress the growth of needle-like crystallized substances containing Fe by increasing the solidification rate,
In the casting method claimed this time, if the Fe content exceeds 0.55%, the toughness is significantly reduced. Sufficient yield strength and toughness can be obtained without adding Ti, but Ti can be added for the purpose of further improving mechanical properties. In this case Ti
If the addition amount of Al exceeds 0.3%, TiAl 2 crystallizes in large amounts at the crystal grain boundaries, which becomes a factor that particularly reduces toughness. Sr, Sb or Na is an element necessary for promoting spheroidization of eutectic Si during heat treatment and is preferably added in an amount of 0.2 wt% or less.
【0007】熱処理としてはT6処理(溶体化処理+時
効処理)を適用できる。溶体化処理としては500〜5
45℃で3〜12時間保持する。この溶体化処理条件と
しては545〜560℃と共晶温度近傍で保持し溶体化
処理時間を0.5〜3時間と短くすることも可能である。
保持後どちらも水ないし湯にて焼入れを実施し、主とし
てMg2Siを過飽和にアルミ素地中に固溶させる。そ
の後必要な強度および靭性を鑑み、130〜200℃で
1〜24時間程度時効処理を行い、溶体化処理で固溶さ
せたMg2Siをアルミ素地中に微細に且つ均一に析出
させ強度および靭性の向上を図る。As the heat treatment, T6 treatment (solution treatment + aging treatment) can be applied. 500 to 5 for solution treatment
Hold at 45 ° C for 3-12 hours. It is also possible to maintain the solution treatment conditions at 545 to 560 ° C. near the eutectic temperature and shorten the solution treatment time to 0.5 to 3 hours.
After the holding, quenching is carried out with water or hot water in both cases, and mainly Mg 2 Si is supersaturated to form a solid solution in the aluminum matrix. Then, in consideration of the required strength and toughness, aging treatment is performed at 130 to 200 ° C. for about 1 to 24 hours, and Mg 2 Si solid-solved by the solution treatment is finely and uniformly precipitated in the aluminum matrix to obtain strength and toughness. To improve.
【0008】本発明の鋳造方法ではディスク部はセンタ
ーゲートから、リム部はサイドゲートからと各ゲートの
役割を明確に分けることができるため、鋳造不良を起こ
すことなく低Si材でも製造が可能である。逆にこの鋳
造性が低いことでセンターゲートとサイドゲートからの
溶湯注入する法案特有の問題を改善できる。つまり、セ
ンターゲートとサイドゲートの両方から溶湯を注湯する
とディスク部のキャビティ内で溶湯が互いに接触する。
この鋳造性が低いことで溶湯の充填速度が遅くなり、溶
湯同士のぶつかり合いを緩和できる効果を生ずる。その
際湯境やガスの巻きこみの発生を抑制できる。意匠面と
なる部分での鋳造欠陥は即不良となるため、この抑制効
果がもたらす歩留まり改善は重要である。According to the casting method of the present invention, since the roles of each gate can be clearly separated from the center gate for the disk portion and the side gate for the rim portion, it is possible to manufacture a low Si material without causing casting defects. is there. On the contrary, the low castability can improve the problems peculiar to the bill for injecting the molten metal from the center gate and the side gates. That is, when the molten metal is poured from both the center gate and the side gates, the molten metals come into contact with each other in the cavity of the disk portion.
Due to the low castability, the filling speed of the molten metal becomes slow, and the effect of alleviating the collision between the molten metals is produced. At that time, it is possible to suppress the occurrence of hot water and entrapment of gas. Since the casting defect in the portion which becomes the design surface immediately becomes defective, it is important to improve the yield brought about by the suppression effect.
【0009】リム部でのサイドゲート位置は少なくとも
デザイン部表面よりも上にあることが好ましく、さらに
はデザイン部裏面よりも高いことが好ましい。前記の金
型を用いた鋳造製品に現れる特徴としては、最大DAS
値の位置がディスク面裏側よりもインサイドリム側にあ
ることが好ましい。このようにすればデザイン面でのセ
ンターゲートとサイドゲートとから注湯された溶湯の湯
境面の発生を低減できる。さらにはサイドゲートを高く
設けることでセンターゲート近傍を早めに凝固してもリ
ム部に残る溶湯の重量による押し湯効果で不良の発生を
低減できる。The position of the side gate in the rim portion is preferably at least above the front surface of the design portion, and more preferably higher than the back surface of the design portion. The feature that appears in the cast product using the above-mentioned mold is the maximum DAS.
It is preferable that the position of the value is closer to the inside rim side than the back side of the disc surface. By doing so, it is possible to reduce the appearance of the molten metal poured from the center gate and the side gates in terms of design. Further, by providing the side gates high, even if the vicinity of the center gate is solidified early, the weight of the molten metal remaining on the rim portion can suppress the occurrence of defects due to the effect of the molten metal.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。
(実施例1)70kg用黒鉛坩堝を用い純アルミを溶解
した後、必要な各元素をメタルないし母合金(アルミと
の合金)の形で添加し、目標成分を有したアルミ合金溶
湯を作製した。添加した溶湯成分(Al以外)を表1に
示す。表1中、No.1〜7はCu:Tr、Mg:約
0.35wt%とし、Si含有量を約2.0〜5.0の
範囲で変えたもの。No.8〜10はCu:Tr、Si
を約3.6〜3.9に固定し、Mg量を約0.2〜0.
6変えてMg量による合金特性を計ったもの。No.1
1〜15はCu量を約0〜1.3とし、Siを約3.6
〜3.8に固定し、Mg量:約0.3とし、Cu量によ
る合金特性を計ったものである。表1中、No.1,7,8,
10,15は本発明の組成域から外れる比較用試料である。
また、他比較としてNo.16に通常用いられるAC4
CH材を示す。この溶湯を用いてJIS4号舟形インゴ
ットケースに鋳造(重力鋳造)し押湯を十分に効かせ内
部欠陥を極力抑えるべく供試材を作製した。鋳造時の溶
湯温度は710±10℃、舟形温度は100±10℃と
した。その後適した条件で熱処理(JIS T6)を施
した後引張試験片に加工し引張試験を実施し、状況を確
認した。引張り試験結果をその主要成分(Cu,Si、
Mg)および総合判定と併せて表2に示す。Si含有量
の関係を試験片No.1〜7で確認した。Si含有量が
4.6%を超えると現行高強度、高靭性アルミ鋳物とし
て最も一般的に使用されているJISAC4CHの機械
的性質と大差なくなってしまうためSi含有量の上限を
4.6%とした。また実際の鋳造試験でゲート数を複数
にし鋳造性を向上させた鋳造試験で、良好な製品を安定
的に鋳造できなかったため、Si含有量の下限値を2.
4%とした。Mg含有量の関係を試験片No.8〜10
で確認した。Mg含有量が0.25%以下の場合、熱処理
(JIS T6)を施してもその効果が十分でなく必要
な耐力(抗張力、硬度含む)が得られなかった。またM
g含有量が0.5%を超えると十分な靭性(伸び値)が得
られなかった。Cu含有量の関係を試験片No.11〜
15で確認した。Cu含有量を添加していくとその耐力
は向上するが、靭性(伸び値)は逆に低下する。Cu含
有量が1.0%を超えると必要な靭性が得られなかっ
た。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. Example 1 After melting pure aluminum using a 70 kg graphite crucible, each necessary element was added in the form of a metal or mother alloy (alloy with aluminum) to prepare an aluminum alloy melt having a target component. . Table 1 shows the added molten metal components (other than Al). In Table 1, No. 1 to 7 are Cu: Tr and Mg: about 0.35 wt%, and the Si content is changed in the range of about 2.0 to 5.0. No. 8 to 10 are Cu: Tr, Si
Is fixed to about 3.6 to 3.9, and the amount of Mg is set to about 0.2 to 0.
6 The alloy characteristics were measured by changing the amount of Mg. No. 1
1 to 15 have a Cu content of about 0 to 1.3 and Si of about 3.6.
It is fixed to ˜3.8, the amount of Mg is about 0.3, and the alloy characteristics are measured by the amount of Cu. In Table 1, No. 1,7,8,
Reference numerals 10 and 15 are comparative samples out of the composition range of the present invention.
As another comparison, No. AC4 commonly used for 16
The CH material is shown. Using this molten metal, a JIS No. 4 boat-shaped ingot case was cast (gravity casting), and a test material was prepared so that the riser was sufficiently effective and internal defects were suppressed as much as possible. The molten metal temperature during casting was 710 ± 10 ° C., and the boat temperature was 100 ± 10 ° C. After that, heat treatment (JIS T6) was performed under suitable conditions, and then a tensile test piece was processed and a tensile test was performed to confirm the situation. The results of the tensile test are the main components (Cu, Si,
It is shown in Table 2 together with Mg) and comprehensive judgment. The relationship between the Si content and the test piece No. Confirmed in 1-7. When the Si content exceeds 4.6%, it does not differ much from the mechanical properties of JIS AC4CH, which is the most commonly used current high strength and high toughness aluminum casting, so the upper limit of the Si content is 4.6%. did. In addition, in a casting test in which the number of gates was increased in the actual casting test to improve the castability, a good product could not be stably cast, so the lower limit of the Si content is set to 2.
It was 4%. Regarding the relationship of the Mg content, the test piece No. 8-10
Confirmed in. When the Mg content was 0.25% or less, the effect was not sufficient even if the heat treatment (JIS T6) was performed, and the required yield strength (including tensile strength and hardness) could not be obtained. Also M
If the g content exceeds 0.5%, sufficient toughness (elongation value) cannot be obtained. The relationship between the Cu content and the test piece No. 11-
Confirmed at 15. When the Cu content is added, the yield strength is improved, but the toughness (elongation value) is decreased. If the Cu content exceeds 1.0%, the required toughness cannot be obtained.
【0011】[0011]
【表1】 [Table 1]
【0012】[0012]
【表2】 [Table 2]
【0013】また、目標成分で鋳造後各条件で熱処理
(JIS T6)を実施し、耐力と伸び値のバランスで
最も良好な値を定めた。試験片No.9、10の熱処理
条件(時効条件)と耐力および伸び値との関係を図1お
よび図2に示す。これにより最適な時効時間を150℃
×24hと定めた。前記アルミ合金材料を用い実際にホ
イールを実施し、その実体強度試験を実施した。成分は
前記4号舟形による試験片No.5の成分と同様であ
る。Further, after the casting with the target component, heat treatment (JIS T6) was carried out under each condition to determine the best value in the balance between yield strength and elongation value. Test piece No. The relationship between the heat treatment conditions (aging conditions) of 9, 10 and the proof stress and the elongation value are shown in FIGS. 1 and 2. As a result, the optimum aging time is 150 ° C.
It was defined as × 24h. A wheel was actually implemented using the aluminum alloy material, and a substantial strength test was performed. The component is the test piece No. 4 according to No. 4 boat shape. It is the same as the component of 5.
【0014】図4は本発明を実施するための鋳造装置の
要部を示す断面図、図5は図4のA−A矢視図(但し、
横型と下型を上部から見た図)である。図4において、
1は金型であり、ホイールデザインに対応した種々の表
面形状を有する下型2と、その上方に位置する上型3
と、下型2及び上型3と嵌合してキャビティ6を形成す
るように左右に摺動可能な横型4、5とを備えている。
下型2は、下型プラテン7に固定された下型ベース8上
に設置されている。上型3は、上型ベース9にボルト1
0で固定されている。キャビティ6は、ディスク部キャ
ビティ60とリム部キャビティ61からからなり、ディ
スク部キャビティ60はハブ部キャビティ62とデザイ
ン部キャビティ63からなり、リム部キャビティ61は
クロス部キャビティ64と中央部キャビティ65からな
る。ハブ部キャビティ62にはセンターゲート11a
が、クロス部キャビティ64、64には各々サイドゲー
ト11b及び11cが形成され、各ゲートは、湯道12
a、12b及び12cを介してストーク13a、13b
及び13cに連通している。ゲート11b及び11c
は、図5に示すように平面からみてセンターゲート11
aの両側に対称位置、すなわち各ゲートの中心が同一直
線上に位置するように配置されている。これらのストー
クの下端部は、溶湯が収容された密閉容器(図示せず)
に挿入されている。下型2には、デザイン部キャビティ
63に対応する位置に下型冷却通路14が設けられてい
る。15は型割れ面である。FIG. 4 is a sectional view showing a main part of a casting apparatus for carrying out the present invention, and FIG. 5 is a view taken along the line AA of FIG. 4 (however,
It is the figure which looked at the horizontal type and the lower type from the upper part). In FIG.
Reference numeral 1 denotes a mold, which is a lower mold 2 having various surface shapes corresponding to the wheel design, and an upper mold 3 located thereabove.
And horizontal molds 4 and 5 which are slidable left and right so as to form a cavity 6 by fitting with the lower mold 2 and the upper mold 3.
The lower die 2 is installed on a lower die base 8 fixed to a lower die platen 7. The upper mold 3 has a bolt 1 on the upper mold base 9.
It is fixed at 0. The cavity 6 includes a disc cavity 60 and a rim cavity 61, the disc cavity 60 includes a hub cavity 62 and a design cavity 63, and the rim cavity 61 includes a cross cavity 64 and a central cavity 65. . The center cavity 11a is provided in the hub cavity 62.
However, side gates 11b and 11c are formed in the cross cavities 64, 64, and
Stokes 13a, 13b through a, 12b and 12c
And 13c. Gates 11b and 11c
Is the center gate 11 when viewed from above as shown in FIG.
Symmetrical positions are arranged on both sides of a, that is, the centers of the respective gates are located on the same straight line. The lower end of these stalks has a closed container (not shown) containing molten metal.
Has been inserted into. The lower mold 2 has a lower mold cooling passage 14 at a position corresponding to the design cavity 63. Reference numeral 15 is a mold crack surface.
【0015】上記構成による動作を説明する。まず密閉
容器内の溶湯を加圧することにより、溶湯はストーク1
3a、13b及び13cから湯道12a、12b及び1
2cを経て、ゲート11a、11b及び11cからキャ
ビティ6内に充填される。ここでセンターゲート11a
と、サイドゲート11b、11cとの間には高低差があ
るので、センターゲート11aを通過する溶湯はデザイ
ン部キャビティ63を充填し、サイドゲート11b、1
1cを通過する溶湯はリム部キャビティ61を充填す
る。即ち溶湯はリム部キャビティ61で合流する。所定
時間経過後、加圧を解除すると、各ストーク内の溶湯は
密閉容器内に戻り、キャビティ6内の溶湯が凝固してホ
イールが得られる。The operation of the above configuration will be described. First, the molten metal in the closed container is pressurized to stoke 1
3a, 13b and 13c to runners 12a, 12b and 1
The cavity 6 is filled from the gates 11a, 11b and 11c through 2c. Center gate 11a
Since there is a difference in height between the side gates 11b and 11c, the molten metal passing through the center gate 11a fills the design portion cavity 63 and the side gates 11b and 1c.
The molten metal passing through 1c fills the rim cavity 61. That is, the molten metal merges in the rim cavity 61. When the pressurization is released after a lapse of a predetermined time, the molten metal in each stalk returns to the closed container, and the molten metal in the cavity 6 is solidified to obtain a wheel.
【0016】上記の鋳造工程における溶湯の凝固過程を
詳述すると、次の通りである。サイドゲート11b、1
1cからキャビティ6内に注入された溶湯は、リム部キ
ャビティ65の上端からその下端に向って凝固が進行す
る。一方、センターゲート11aからディスク部キャビ
ティ60に注入された溶湯は、デザイン部キャビティ6
3からハブ部キャビティ62に向って凝固が進行する。
従ってデザイン部キャビティ63に湯流れ機能や溶湯補
給機能を持たせるまでもなく、鋳造方案上ホイールデザ
イン部の薄肉化が可能となる。またデザイン部から凝固
が始まるので、デザイン部の組織が微細となり、高強度
を維持できる。また、本発明により製造したアルミホイ
ールはリムの円周方向に沿ってDAS値が異なってお
り、サイドゲート近傍ではDAS値が大きく、その90
度方向のDAS値は小さかった。試験方法は図3に示す
実体衝撃試験機を用い運輸省通達「乗用車軽合金製ディ
スクホイールの技術基準」(平成4年自技第41号)の
測定方法に則して限界試験を実施した。限界試験の方法
としては、U=mghで表されるため落下重りの高さと
重量を増加させることにより限界値を求めた。本発明に
より製造したアルミホイールの限界条件は、460m
m、750kgfであり高特性の限界強度対比を示し
た。この値は同様に製造した従来のAC4CHのもので
は230mm、850kgfであり、AC4CHと比較
して限界強度対比1.8倍と良好な結果を得た。The solidification process of the molten metal in the above casting process will be described in detail below. Side gates 11b, 1
The molten metal injected from 1c into the cavity 6 solidifies from the upper end of the rim cavity 65 toward its lower end. On the other hand, the molten metal injected from the center gate 11a into the disc cavity 60 is
Solidification proceeds from 3 toward the hub cavity 62.
Therefore, it is possible to reduce the thickness of the wheel design portion in terms of the casting plan without providing the design portion cavity 63 with the molten metal flow function and the molten metal supply function. Further, since the coagulation starts from the design section, the structure of the design section becomes fine and high strength can be maintained. Further, the aluminum wheel manufactured according to the present invention has different DAS values along the circumferential direction of the rim, and the DAS value is large near the side gate.
The DAS value in the degree direction was small. As the test method, a limit test was carried out using the physical impact tester shown in FIG. 3 in accordance with the measurement method of the Ministry of Transport's "Technical Standards for Disc Wheels Made of Light Cars for Passenger Cars" (1992 Jiju No. 41). As the method of the limit test, U = mgh, so the limit value was determined by increasing the height and weight of the falling weight. The limit condition of the aluminum wheel manufactured according to the present invention is 460 m.
m, 750 kgf, showing a high strength limit strength contrast. This value was 230 mm and 850 kgf for the conventional AC4CH manufactured in the same manner, which was 1.8 times as high as the limiting strength compared with AC4CH, which was a good result.
【0017】(比較例)センターゲート鋳造方法、およ
びサイドゲート鋳造方法により車両用ホイールを製造し
た。それ以外は実施例1と同様に車両用ホイールの低圧
鋳造を行なった。しかしながらどちらも鋳造欠陥が多発
して歩留まりが非常に悪い。これは低Si材を使用した
事による鋳造欠陥であり、ディスク部のハブ部のみから
しか注湯しないセンターゲート法案では溶湯最終到達部
となるリムのインナーフランジ部近傍で押湯効果が不足
して引け巣が多発した。逆にリム部からのみ溶湯を注入
するサイドゲート法案では薄肉・複雑形状のディスク部
に溶湯が入り込まず鋳造不良を生じた。(Comparative Example) A vehicle wheel was manufactured by a center gate casting method and a side gate casting method. Except for this, the vehicle wheel was subjected to low pressure casting in the same manner as in Example 1. However, in both cases, casting defects occur frequently and the yield is very poor. This is a casting defect due to the use of a low Si material. In the center gate method in which only the hub portion of the disk portion is poured, the effect of feeding is insufficient near the inner flange portion of the rim, which is the final reaching portion of the molten metal. Many shrinkage cavities occurred. On the contrary, in the side gate method in which the molten metal is injected only from the rim portion, the molten metal did not enter the thin-walled and complicated-shaped disk portion, and casting failure occurred.
【0018】[0018]
【発明の効果】以上に記述の如く、鋳造法を検討するこ
とにより現行一般的に高強度・高靭性材として使用され
ているAC4CH材と比較しても、高耐力、高靭性アル
ミ合金鋳物を得ることができる。これによりこれまで強
度および靭性の関係で使用されていた鉄系部材をアルミ
合金鋳物への変更がより促進され、また既にアルミ鋳物
合金を用いている部材は一層の軽量化が可能となる。As described above, by investigating the casting method, even if compared with the AC4CH material which is currently generally used as a high strength / high toughness material, a high yield strength, high toughness aluminum alloy casting is obtained. Obtainable. As a result, it is possible to further promote the change of the iron-based member used for the strength and toughness to the aluminum alloy casting, and the member already using the aluminum casting alloy can be further reduced in weight.
【図1】時効時間と耐力の関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between aging time and proof stress.
【図2】時効時間と伸び値を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing aging time and elongation value.
【図3】本発明での測定に用いた衝撃試験装置を示す図
である。FIG. 3 is a diagram showing an impact test device used for measurement in the present invention.
【図4】本発明に用いた金型の図である。FIG. 4 is a diagram of a mold used in the present invention.
【図5】図4のA−A断面図である。5 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
1 金型、2 下型、3 上型、4,5 横型、6 キ
ャビティ
11a,11b,11c ゲート、30 ホイール1 mold, 2 lower mold, 3 upper mold, 4, 5 horizontal mold, 6 cavities 11a, 11b, 11c gate, 30 wheels
Claims (2)
用ホイールに対応する形状を有する金型内で鋳造する車
両用ホイールの低圧鋳造方法において、ディスク部を形
成するキャビティの中心部にセンターゲートを、リム部
を形成するキャビティにサイドゲートを設け、かつCu
1.0wt%以下、Si2.4〜4.6%、Mg0.25〜0.5wt%、不
可避の不純物元素、および残部Alからなるアルミ合金
溶湯を用い、前記各ゲートから前記溶湯を注湯すること
を特徴とする車両用ホイールの低圧鋳造方法。1. A low-pressure casting method for a vehicle wheel, which comprises casting in a mold having a shape corresponding to a vehicle wheel having a rim portion and a disc portion, wherein a center gate is provided at the center of a cavity forming the disc portion. , A side gate is provided in the cavity forming the rim, and Cu
An aluminum alloy molten metal containing 1.0 wt% or less, Si 2.4 to 4.6%, Mg 0.25 to 0.5 wt%, unavoidable impurity elements, and the balance Al is used, and the molten metal is poured from each gate. Low-pressure casting method for vehicle wheels.
下、Ti0.3wt%以下、Sr、SbないしNaの一種以上
を0.2wt%以下含有する車両用ホイールの低圧鋳造
方法。2. A low pressure casting method for a vehicle wheel, wherein the molten aluminum alloy contains 0.55 wt% or less of Fe, 0.3 wt% or less of Ti, and 0.2 wt% or less of one or more of Sr, Sb or Na.
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