JP2005008915A - Aluminum alloy plate for luminescent wheel rim and its production method - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は自動車のホイールリムに使用されるアルミニウム合金板に関するものであり、特に光輝性ホイールリムに使用されるＡｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般にアルミニウム合金製の自動車用ホイールとしては、鋳造によるもの、あるいは鍛造によるもの、さらには展伸材を用いて成形加工により製造したものなどがあるが、最近ではコスト面および軽量化の観点から、２ピースホイールあるいは３ピースホイールとして、アルミニウム合金展伸材を成形加工したリムを用いたものが多くなっている。
【０００３】
ところでアルミニウム合金を用いた場合のメリットとしては軽量であることばかりでなく、装飾性の観点から表面に美麗な光沢を与えたいわゆる光輝性のものを作りやすいことがあり、そこでアルミニウム合金展伸材を成形加工したホイールリムとしては、光輝性ホイールリムが多い。このような展伸材を用いた光輝性のホイールリムに使用されるアルミニウム合金としては、例えば特許文献１にも示されているように、成形性に優れたＡｌ−Ｍｇ系合金、すなわちＪＩＳ５０００番系の合金を使用することが多い。またこのようなアルミニウム合金展伸材を用いた光輝性ホイールリムの製造方法としては、例えば３ピースホイール用リムの場合、展伸材からなる円板状の素材を、スピニング加工によりカップ状ないしは椀型の形状に成形し、その後穴抜き加工を行ない、バフ研磨と化学研磨を施して表面を鏡面化し、さらに陽極酸化処理を施してリムを製造する方法が一般的である。また例えば２ピースホイール用リムの場合、そのリムの製造法としては、長尺状の板材を湾曲させて両端をフラッシュバット溶接等により溶接して、短円筒状とし、その短円筒状のものに対しロールフォーミングを施してリム形状とし、さらに前記同様に研磨や陽極酸化処理を施す方法が一般的である。
【０００４】
しかるに最近では展伸材を用いた光輝性ホイールリムの製造方法としても、従来の上述のような方法に代えて、アルミニウム缶等に多用される深絞り加工を適用し、得られた深絞りカップから複数個のリムを得る方法が開発され、実用化されるに至っている。
【０００５】
この方法では、図１に示すように円板状の素板１に深絞り加工を施して、高さ（深さ）が複数個のリムに相当する深いカップ状部材２に成形し、そのカップ状部材２に対して偏肉化ならしを行なった後、輪切りにより複数個の短円筒状の部材３を得（一般にこの工程は条取りと称される）、その短円筒状部材のそれぞれについて、図示しない曲げ加工、フレアー加工、スピニング加工などを必要応じて施してリム形状とし、さらにバフ研磨および化学研磨を行なって表面を鏡面化し、陽極酸化処理を施す。
【０００６】
前述のようにアルミニウム合金展伸材を用いて深絞り加工により深絞りカップ状の部材を得、これを輪切りにすることにより複数個のリム向けの短円筒部材を得る方法では、材料の結晶方位の異方性が小さく、深絞り加工時における耳率が低いことが要求される。すなわち、図１に示したように、深絞り加工して得られたカップ状部材２を輪切りにして複数個のリムに相当する複数個の短円筒部材３を得るに当っては、その底部５のみならず、耳４の部分をも切り捨てざるを得ないが、その場合に材料の結晶方位の異方性が大きくて耳率が高ければ、カップ状部材２の耳４の山４Ａと谷４Ｂとの高低差が大きくなり、そのため同じ寸法の素材を用いてもカップ状部材２から採取可能な短円筒状部材３の数が少なくなって、材料歩留りが低下してしまう。
【０００７】
しかるに従来の一般的な光輝性ホイールリム用アルミニウム合金板では、この点について全く検討がなされておらず、材料の結晶方位の異方性が充分に小さく耳率が低い材料が得られるとは限らなかったのが実情である。
【０００８】
すなわち、前述のような従来の展伸材を用いたアルミニウム合金製ホイールリムの製造方法のうち、主として３ピースホイールに使用されているスピニング加工は、加工時の材料挙動が深絞り加工とは全く異なり、そのためスピニング加工を適用する方法に好適とされる材料（例えば特許文献１に示される材料）でも、深絞り加工を施した場合に耳率を安定して低くし得るとは限らなかった。また従来主として２ピースホイールリムの製造に適用されている方法、すなわち長尺の素板を丸めてフラッシュバット溶接等により溶接することにより短円筒状部材とし、さらにリム形状に成形する方法に適用される材料も、溶接性は配慮されるものの、深絞り加工の耳率に関しては全く考慮する必要がなく、そのためこの方法に用いられる材料も、深絞り加工を施した場合に耳率を安定して小さくし得るとは限らなかったのが実情である。
【０００９】
なお、１枚の円板状素材から深絞り加工によってそのまま１個のリムを成形する方法も古くから知られてはいるが、この場合は１枚の素材から得られるリムが１個だけであるため、深絞り加工も浅いカップ状に成形すれば足り、そのため耳率もさほど大きな問題とはならず、そのため材料としても、図１に示すような方法を適用した場合のような耳率に対する厳しい要求もされていなかったのである。
【００１０】
そこで、図１に示すような方法によって１枚の素板から複数個のリムに相当する円筒状部材を深絞り加工によって得、その後に各円筒状部材をリム形状に成形する方法に適した光輝性アルミニウム合金ホイールリム用材料、すなわち材料の結晶方位の異方性が小さく、安定して耳率が低い材料、換言すれば１枚の素板から安定して多数のホイールリムを得ることができる材料の新たなる開発が強く望まれている。
【００１１】
ところで本発明者等は、素材合金の成分組成を適切に調整するばかりでなく、板の結晶方位を適切に制御することによって、材料の結晶方位の異方性が小さく耳率の低い光輝性ホイールリム用アルミニウム合金板、すなわち前述のような深絞り−輪切りを適用したリム製造方法に好適なアルミニウム合金板が得られることを現に見出し、その光輝性ホイールリム用アルミニウム合金板およびその製造方法について、既に特願２００３−１６８７２４、特願２００３−１７０２７５、特願２００３−１７０２７６において提案している。
【００１２】
すなわちこれらの提案の発明に係る光輝性ホイールリム用アルミニウム合金板は、基本的には、Ｍｇ１．８〜３．８％を含有し、かつＦｅ量が０．１５％以下、Ｓｉ量が０．１５％以下、Ｍｎ量が０．１０％以下、Ｃｒ量が０．１０％以下にそれぞれ規制され、残部がＡｌ及び不可避的不純物よりなるアルミニウム合金からなり、かつ各結晶方位のうち、方位密度が最大の方位の方位密度（最大方位密度）がランダムの３０倍以下であり、しかも耳率が６％以下であることを特徴とするものであり、またその製造方法として、熱間圧延条件等を詳細に規定している。
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−２４９８４１
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
特願２００３−１６８７２４等の提案によれば、確かに前述のような深絞り−輪切りを適用したリム製造方法に適したアルミニウム合金板を得ることは可能であるが、リム製造において必要な成形性の点では、未だ確実かつ安定して優れた成形性が得られるとは限らないのが実情であった。すなわち、リムの製造には各種の成形加工が施されるため、良好な成形性が要求される。さらに最近では需要家のニーズも多様化しており、リムのデザインとしても種々のデザインが施されるようになって、従来の一般的なリム材料程度の成形性では充分に満足できないことも多くなっている。例えば、成形加工によって生じることのあるオレンジピールと称される肌荒れは、表面外観品質を損なって商品価値を減じ、また成形加工によってクラックが発生すれば、ホイールリムとしての耐久性が著しく損なわれるが、前述の各提案のホイールリム用アルミニウム合金板では、これらの成形性の点では未だ充分に対処されているとは言えなかったのである。
【００１５】
この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、前記各提案によるアルミニウム合金板と同様に、材料の結晶方位の異方性が小さくて耳率が低く、深絞り−輪切りを適用したリム製造方法に好適であると同時に、成形性も確実かつ安定して優れた光輝性ホイールリム用アルミニウム合金板を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前述のような課題を解決するべく本発明者等が鋭意実験・検討を重ねた結果、素材合金の成分組成の適切な調整と板の結晶方位の適切な制御と併せて、板の結晶粒サイズと金属間化合物の分散状態を適切に制御することによって、前述の課題を解決し得ることを見出し、この発明をなすに至ったのである。
【００１７】
具体的には、請求項１の発明の光輝性ホイールリム用アルミニウム合金板は、Ｍｇ１．８〜３．８％を含有し、かつＦｅ量が０．１５％以下、Ｓｉ量が０．１５％以下、Ｍｎ量が０．１０％以下、Ｃｒ量が０．１０％以下にそれぞれ規制され、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなるアルミニウム合金からなり、かつ各結晶方位のうち、方位密度が最大の方位の方位密度がランダムの３０倍以下であり、しかも耳率が６％以下であり、さらに圧延方向断面の平均結晶粒サイズが１００μｍ以下であり、さらに板表面に存在する最大径３μｍ以上の粗大金属間化合物が１ｍｍ２当り５〜６２０個の範囲内にあることを特徴とするものである。
【００１８】
また請求項２の発明は、請求項１に記載の光輝性ホイールリム用アルミニウム合金板において、前記アルミニウム合金が、前記各成分のほかさらにＣｕ０．０１〜０．２０％を含むものである。
【００１９】
さらに請求項３の発明の光輝性ホイールリム用アルミニウム合金板の製造方法は、請求項１もしくは請求項２に記載の光輝性ホイールリム用アルミニウム合金板を製造するにあたり、前記成分組成のアルミニウム合金の鋳塊に対して粗圧延および仕上げ圧延からなる熱間圧延を施すにあたって、粗圧延における板厚１５０〜３５ｍｍの段階における各圧延パスでの１パス当り圧下量を５０ｍｍ以下に規制するとともに、その段階において１パス当り圧下量１５〜５０ｍｍの高圧下の圧延パスを１回以上適用し、かつ粗圧延の上り温度を４００〜４８０℃の範囲内とし、さらに仕上げ圧延における最終パスの圧延速度を２０〜７５ｍ／分の範囲内とするとともに上り温度を１７０〜２６０℃の範囲内に制御し、得られた熱間圧延板コイルに対してその後１５〜４５％の圧延率で冷間圧延を行ない、さらに２９０〜４５０℃の範囲内の温度で０．５〜１０時間保持する最終焼鈍を行なうことを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
先ずこの発明の光輝性ホイールリム用アルミニウム合金板に使用されるアルミニウム合金の成分限定理由について説明する。
【００２１】
Ｍｇ：
Ｍｇの添加は、Ｍｇそれ自体の固溶による強度向上に効果があり、またＭｇは転位との相互作用が大きいため、加工硬化による強度向上の効果も期待でき、したがってホイールリムとしての要求強度を満たすためにはＭｇは不可欠な元素である。またＭｇは結晶方位と耳率の制御、さらには結晶粒サイズの制御にも有効な元素である。但しＭｇ量が１．８％未満ではホイールリムとしての要求強度を満たすことが困難となり、一方Ｍｇ量が３．８％を越える高Ｍｇ合金の場合には、結晶方位の異方性と耳率を小さくすることは可能であり、また平均結晶粒サイズを小さくすることもできるが、その場合は、偏肉ならし加工を行なう際に材料の加工硬化が大きくなり過ぎて、深絞りカップに割れが生じて製品としての価値を損なうおそれがある。そのためＭｇ量は、１．８〜３．８％の範囲内とした。
【００２２】
Ｆｅ：
Ｆｅは、光輝性の向上、ならびに結晶方位、耳率、結晶粒サイズ、および金属間化合物の分散状態の制御に大きな効果がある元素であるが、Ｆｅ含有量が０．１５％を越えれば、後述する粗大金属間化合物の数密度が規定範囲を越えてしまう。したがって結晶方位の異方性と耳率を小さくしかつ平均結晶粒サイズを小さくすることは可能であっても、Ａｌ−Ｆｅ−（Ｍｎ）−（Ｓｉ）系の金属間化合物によって光輝性が低下したり、輝きにむらが生じてしまって、外観品質の低下を招いてしまう。また粗大な金属間化合物が多くなり過ぎて成形性が大きく低下してしまう。そこでＦｅ含有量は、０．１５％以下に規制することとした。
【００２３】
Ｓｉ：
Ｓｉも、光輝性の向上、ならびに結晶方位、耳率、結晶粒サイズ、および金属間化合物の分散状態の制御に大きな効果がある元素であるが、Ｓｉ含有量が０．１５％を越えれば、後述する粗大金属間化合物の数密度が規定範囲を越えてしまう。したがって結晶方位の異方性と耳率を小さくしかつ平均結晶粒サイズを小さくすることは可能であるものの、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ−（Ｍｎ）系の金属間化合物によって光輝性が低下したり、輝きにむらが生じてしまって、外観品質の低下を招いてしまう。さらには粗大な金属間化合物が多くなり過ぎて成形性が大きく低下してしまう。そこでＳｉ含有量は、０．１５％以下に規制することとした。
【００２４】
Ｍｎ：
Ｍｎも、光輝性の向上、ならびに結晶方位、耳率、結晶粒サイズ、および金属間化合物の分散状態の制御に大きな効果がある元素であり、Ｍｎ含有量が０．１０％を越えれば、後述する粗大金属間化合物の数密度が規定範囲を越えてしまう。したがって結晶方位の異方性と耳率、結晶粒サイズには有利であるが、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−（Ｓｉ）系の金属間化合物によって光輝性が低下したり、輝きにむらが生じてしまって、外観品質の低下を招いてしまう。さらには粗大な金属間化合物が多くなり過ぎて成形性が大きく低下してしまう。そこでＭｎ含有量は、０．１０％以下に規制することとした。
【００２５】
Ｃｒ：
Ｃｒも、光輝性の向上、ならびに結晶方位、耳率、結晶粒サイズ、および金属間化合物の分散状態の制御に大きな効果がある元素であるが、Ｃｒ含有量が０．１０％を越えれば、後述する粗大金属間化合物の数密度が規定範囲を越えてしまう。したがって結晶方位の異方性と耳率および平均結晶粒サイズは小さくできるものの、Ａｌ−Ｃｒ系の金属間化合物によって光輝性が低下したり、輝きにむらが生じてしまって、外観品質の低下を招いてしまう。また粗大な金属間化合物が多くなり過ぎて成形性が大きく低下してしまう。そこでＣｒ含有量は、０．１０％以下に規制することとした。
【００２６】
以上の各元素のほかは、基本的にはＡｌおよび不可避的不純物とすれば良いが、前記各元素のほか、さらにＣｕを０．０１〜０．２０％の範囲内で添加しても良い。
【００２７】
すなわち、Ｃｕの添加は、Ｃｕそれ自体の固溶による強度向上があり、またＣｕは転位との相互作用が大きいため、加工硬化による強度向上も期待でき、そのためホイールリムとしての要求強度を満たすために効果的な元素である。但しＣｕ添加量が０．０１％未満では強度向上効果が充分に得られず、一方Ｃｕ添加量が０．２０％を越えれば光輝性が低下する。そのためＣｕを添加する場合のＣｕ量は０．０１〜０．２０％の範囲内とした。
【００２８】
そのほか、アルミニウム合金に通常不可避的に含有される元素、例えばＺｎは、光輝性を低下させる金属間化合物や成形性に悪影響を与える粗大な金属間化合物を形成しないから、０．２０％以下まで含まれても良い。
【００２９】
なお一般のアルミニウム合金では、鋳塊の結晶粒微細化のためにＴｉ、あるいはＴｉおよびＢを添加する場合があり、この発明の場合も鋳塊結晶粒微細化のためにＴｉを単独であるいはＢと組合せて添加することは許容される。但し、Ｔｉ量が０．３０％を越えれば、後述する粗大金属間化合物の数密度が規定範囲を越えてしまう。したがって結晶方位の異方性と耳率には有利であるが、粗大な金属間化合物によって光輝性が低下したり、輝きにむらが生じてしまい、品質低下は避けられない。そこで、Ｔｉを添加する場合のＴｉ量は０．３０％以下とすることが望ましい。またＴｉと組合せてＢを添加する場合のＢ量は３００ｐｐｍ以下とすることが望ましい。
【００３０】
この発明の光輝性ホイールリム用アルミニウム合金板では、上述のように合金の成分組成を調整するばかりでなく、板における各結晶方位のうち方位密度が最大の方位の結晶方位密度がランダムの３０倍以下であること、言い換えれば、板の中にある全ての結晶方位の方位密度がランダムの３０倍以下であることが、板の耳率を確実かつ安定して低くするために重要である。
【００３１】
すなわち、アルミニウム合金板に見られる主な結晶方位には、Ｃｕｂｅ方位、Ｇｏｓｓ方位、Ｒ方位、Ｂｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｕ方位などがある。これらの結晶方位は、その方位の密度が高ければ、絞りカップ上に耳を発生させてしまう。そして本発明者等の実験によれば、これらの各結晶方位のうち、いずれかの結晶方位の密度がランダムの３０倍を越えてしまえば、耳率が６％を越えてしまい、後述するように輪切り工程において複数個の短円筒状部材を得ることが困難となることが判明した。そこでこの発明では、板の最大方位密度がランダムの３０倍を越えないことを規定した。なおこの発明において結晶方位の方位密度は、板の表面から板厚の１／４の位置においてＸ線回折を行ない、（２００）、（２２０）、（１１１）の不完全極点図から方位分布関数（ＯＤＦ）を計算し、傾角を考慮せずに求めることとする。
【００３２】
さらにこの発明の光輝性ホイールリム用アルミニウム合金板では、その特性値として、耳率が６％以下であることを規定している。すなわち、製品板の耳率が６％を越えれば、深絞りカップ上に現われる耳の山と谷の差が顕著となって、絞りカップの底面から谷までの長さが短くなり、その結果輪切り工程において、輪切り（条取り）によって得ることができる短円筒状部材の数が少なく（すなわち条取り可能な条数が少なく）なり、歩留りの低下を招く。そこで、この発明では、製品板の耳率を６％以下に規制することとした。
【００３３】
またこの発明の光輝性ホイールリム用アルミニウム合金板では、圧延方向断面の平均結晶粒サイズを１００μｍ以下とする必要がある。このように平均結晶粒サイズを規制することとした理由は次の通りである。
【００３４】
すなわち、前述の特許文献１においてはスピニング加工用アルミニウム合金厚板およびその製造方法が開示されており、板厚方向によって平均結晶粒サイズを制御することが提案されているが、本発明者等がこのような材料で実際にホイールを製造してみたところ、需要家の要求を満たす品質レベル（特に成形加工時の肌荒れの発生を確実に防止できること）には到達できなかった。そこでさらに種々検討を重ねたところ、成形加工時の肌荒れ等の発生を確実かつ安定して防止するためには、板厚全域にわたる平均結晶粒サイズの制御が必要であり、特に圧延方向断面の平均結晶粒サイズを１００μｍ以下に規制すれば、需要家の要求する品質レベルを満足して、肌荒れ等の発生を確実かつ安定して防止し得ることが判明し、これを規定したのである。なここで平均結晶粒サイズは、切断法により偏光顕微鏡組織写真上から測定した。
【００３５】
さらにこの発明の光輝性ホイールリム用アルミニウム合金板では、金属間化合物の分散条件として、板表面に存在する最大径３μｍ以上の粗大な金属間化合物が、１ｍｍ２当り５個以上、６２０個以下である必要がある。このように金属間化合物の分散条件を定めた理由は次の通りである。
【００３６】
粗大な金属間化合物は光輝性を低下させる原因となるから、光輝性の観点からすれば、粗大な金属間化合物は極力少ない方が好ましいが、いたずらに粗大金属間化合物の数を減らそうとすれば、高純度のアルミニウム地金を使用しなければならず、そのためホイールリムの材料コストが高くなり過ぎてしまう。また別の観点から考慮すれば、硬くて脆い粗大な金属間化合物は、成形性を著しく低下させる原因となる。特にスピニング加工などでは、粗大な金属間化合物の周辺にマイクロクラックが発生してしまい、ホイールの耐久性を低下させるおそれがある。一方、さらに別の観点から見れば、粗大な金属間化合物は、結晶方位の異方性と耳率の制御に有効であり、特にこの発明で一つの目的としている異方性の小さい材料を得るためには効果的であり、粗大な金属間化合物の数が多ければ結晶方位の異方性を小さくでき、耳率を低くすることができる。さらに粗大な金属間化合物は、結晶粒サイズを制御するためにも有効であり、粗大の金属間化合物が多ければ、結晶粒サイズを小さくすることが容易となる。
【００３７】
このように金属間化合物、特に粗大な金属間化合物は、光輝性ホイールリムの性能に種々の影響を及ぼし、また製造コストにも関係する。そこでこれらの種々の観点を考慮して、本発明者等が実験を繰返した結果、板表面に存在する最大径３μｍ以上の金属間化合物が、１ｍｍ２当り５個以上、６２０個以下の範囲内であるならば、高コスト化を招くことなく高品質なホイールリムを製造できることが明らかになった。すなわち、最大径３μｍ以上の金属間化合物が１ｍｍ２当り５個未満である場合には、満足できる性能は得られるものの、高純度のアルミニウム地金を使用しなければならず、ホイールリムの材料コストが高くなり過ぎる。一方、最大径３μｍ以上の粗大金属間化合物の数が１ｍｍ２当り６２０個を越える場合には、結晶方位の異方性と耳率、さらには平均結晶粒サイズの制御に対しては有効であるが、光輝性の低下が著しくなり、また成形性も大きく低下してしまう。なおここで粗大な金属間化合物数の定量化には、画像解析処理装置のルーゼックスを用い、板表面で測定した。
【００３８】
次にこの発明の光輝性ホイールリム用アルミニウム合金板の製造プロセスについて説明する。
【００３９】
先ず前述のような成分組成のアルミニウム合金を、ＤＣ鋳造法等の常法に従って鋳造し、得られた鋳塊に対し、均質化処理を兼ねた加熱処理を行なうか、または均質化処理を行なってから熱間圧延前加熱処理を行ない、続いて熱間圧延によって所望の板厚の熱間圧延板とする。
【００４０】
ここで熱間圧延工程は、一般的な熱間圧延プロセスと同様に、粗圧延および仕上げ圧延の組合せによって行なうが、この発明の製造方法の場合、粗圧延条件、仕上げ圧延条件のそれぞれについて細かく規制することが必要である。
【００４１】
すなわち、先ず粗圧延においては、板厚１５０〜３５ｍｍの段階において、各圧延パスにおける１パス当りの圧下量を５０ｍｍ以下に規制するとともに、その段階における１パス当りの圧下量が１５〜５０ｍｍの範囲内となるような高圧下の圧延パスを、１回以上行なう必要があり、また粗圧延の上り温度を４００〜４８０℃の範囲に制御する必要がある。このように熱間粗圧延条件を定めた理由は次の通りである。
【００４２】
すなわち熱間粗圧延は、結晶方位の異方性と耳率、さらには結晶粒サイズの制御に大きな影響を与える。そして特に１５０〜３５ｍｍの段階で、全ての圧延パスが圧下量１５ｍｍ未満の低圧下圧延であれば、粗圧延の上り温度が４００℃を下回ってしまい、製品板の結晶方位の異方性が大きくなり、耳率が６％を越えてしまう。一方、板厚１５０〜３５ｍｍの段階で５０ｍｍを越えるような著しい高圧下の圧延パスを１回でも行なってしまえば、粗圧延上り温度が４８０℃を越えてしまう。そしてこのように４８０℃を越える高温で粗圧延を終了すれば、粗大な再結晶粒が形成され、製品板にまでこの影響が現われてしまい、その結果、製品板の平均結晶粒サイズが１００μｍを越えてしまって、成形加工時の肌荒れ等を招いてしまう。そこで粗圧延の条件を前述のように規制することとした。なおここで、粗圧延における１パス当り圧下量１５〜５０ｍｍの高圧下の圧延パスは、その高圧下圧延パスの開始時の板厚が１５０〜３５ｍｍの範囲内にあれば良く、その高圧下圧延パスの終了時の板厚が３５ｍｍより薄くても良いことはもちろんである。
【００４３】
次に仕上げ圧延においては、最終パスの圧延速度を２０〜７５ｍ／分の範囲内とし、かつ仕上げ圧延の上り温度を１７０〜２６０℃の範囲内に制御する必要がある。このように熱間仕上げ圧延の条件を定めた理由は次の通りである。
【００４４】
すなわち熱間仕上げ圧延における最終パスの圧延速度が２０ｍ／分未満であれば生産性を大きく低下させて、コスト上昇を招いてしまう。さらには、上り温度が１７０℃を下回ってしまって生産管理が難しくなってしまう。一方、仕上げ圧延最終パスの圧延速度が７５ｍ／分を越えれば、上り温度が２６０℃を越えてしまい、結晶方位の異方性が大きくなって、耳率が６％を越えることがある。さらには、上り温度によっては製品板の平均結晶粒サイズが１００μｍを越えることがある。そこで仕上げ圧延の条件を前述のように規制することとした。
【００４５】
以上のような粗圧延および仕上げ圧延からなる熱間圧延によって得られた熱間圧延板に対しては、冷間圧延を行なって所要の製品板厚とする。この冷間圧延は、圧延率１５〜４５％の範囲内で行なう必要がある。すなわち、冷間圧延率が１５％未満では、その後に最終焼鈍を行なうことによって製品板の結晶方位の異方性と耳率を小さくすることは可能であるが、最終焼鈍時に結晶粒が粗大化し過ぎて平均結晶粒サイズが１００μｍを越え、その結果製品板の加工時において加工部位に肌荒れ（オレンジピール）が著しく発生してしまって品質低下をもたらすおそれがある。一方、冷間圧延率が４５％を越えれば、その後の最終焼鈍時においては結晶粒の粗大化を抑制できるが、結晶方位の異方性が大きくなって耳率が６％を越えてしまうおそれがある。そこで冷間圧延率は１５〜４５％の範囲内とした。
【００４６】
冷間圧延後には最終焼鈍を施す。この最終焼鈍は、２９０〜４５０℃の範囲内の温度で０．５〜１０時間の保持とする必要がある。すなわち最終焼鈍温度が２９０℃未満では、材料が完全に再結晶しないため、深絞り−輪切り後の偏肉ならし加工時において材料に割れが生じて、製品としての価値を損なうおそれがある。また結晶方位の異方性が大きくなって耳率が６％を越えてしまう。一方最終焼鈍温度が４５０℃を越えれば、結晶方位の異方性と耳率は小さくなるが、結晶粒が粗大化し過ぎて平均結晶粒サイズが１００μｍを越え、その結果、製品加工時において加工部位に肌荒れが著しく発生してしまって、品質低下をもたらすおそれがある。また最終焼鈍の保持時間が０．５時間未満では、組織の均一性を得ることが困難となる。一方最終焼鈍の保持時間が１０時間を越えれば、結晶方位の異方性と耳率は小さくなるが、結晶粒が粗大化し過ぎて平均結晶粒サイズが１００μｍを越え、その結果製品板加工時に肌荒れが著しく発生してしまう。そこで最終焼鈍の条件は、２９０〜４５０℃の範囲内の温度で０．５〜１０時間保持とした。なおこのような最終焼鈍は、通常のバッチ式の箱型焼鈍炉によって行なうことができる。
【００４７】
【実施例】
表１の合金番号１〜６に示す種々の化学成分のＡｌ合金について、常法に従ってＤＣ鋳造し、得られた鋳塊に対して均質化処理を兼ねた５００℃×１０時間の加熱処理を行なってから、粗圧延および仕上げ圧延からなる熱間圧延を施し、さらに冷間圧延および最終焼鈍を行なって板厚６．０ｍｍの製品板に仕上げた。熱間圧延、冷間圧延、最終焼鈍の詳細な条件について表２の製造番号１〜１０に示す。
【００４８】
得られた各製品板について、平均結晶粒サイズと表面における最大径３μｍ以上の粗大金属間化合物の数を調べ、さらに最大方位密度を測定するとともに耳率を調べ、また強度として、成形前の製品板（元板）について引張り強さ（ＴＳ）を調べた。さらに、製品板に深絞り加工を行なって、偏肉ならし加工、輪切り、曲げ加工、フレア加工、スピニング加工を施し、バフ研磨および化学研磨により表面を鏡面化した後、陽極酸化処理を行なって実際にリムを作成し、表面の光輝性および成形性を評価した。これらの結果を表３に示す。
【００４９】
結晶方位については、既に述べた通り、Ｘ線回折により板厚の１／４の厚さの部位で（２００）、（２２０）、（１１１）の不完全極点図を測定し、方位分布関数（ＯＤＦ）を計算して、方位密度が最も高かった結晶方位とその方位密度（最大方位密度）を表３に示した。なおこの場合、傾角を考慮せずに各方位の方位密度を求めた。ここで、表３中における最大方位密度がランダムの３０倍を越える場合が不合格となる。
【００５０】
また耳率測定は、ブランク径１８０ｍｍφ、絞り比１．９２の条件で深絞り加工を行なって絞りカップを作製し、次のような方法で評価した。
耳率（％）＝（平均耳高さ／平均谷高さ）×１００
但し、平均耳高さ＝（平均山高さ）−（平均谷高さ）
ここで、耳率が６％を越える場合が不合格となる。
【００５１】
また成形前の元板の引張り強さ（ＴＳ）については、１４０ＭＰａ未満では、ホイールとしては剛性不足であり、したがって成形前の元板のＴＳが１４０ＭＰａ未満の場合が不合格となる。
【００５２】
さらに光輝性の評価は、前述のように実際に陽極酸化処理まで行なったホイールリムを作成して、目視判定により評価した。ここで、表３において光輝性評価は、光輝性が低かったり、輝きにむらがある場合を不合格として×印を付し、合格の場合に○印を付した。また肌荒れ評価については、肌荒れが著しい場合を不合格として×印を付し、合格の場合を○印とした。
【００５３】
また成形性の評価は、次のイ、ロの項目に着目し、両者を満足した場合に合格として○印を付し、いずれか一方でも満足されない場合に不合格として×印を付した。
イ：リムに加工した状態で表面の肌荒れが目立たないこと。なお肌荒れは、既に述べたように結晶粒サイズが大きい場合に生じやすい。
ロ：目視で観察してクラックが見えないこと。粗大な金属間化合物の周辺ではマイクロクラックが発生しやすく、そのため粗大な金属間化合物が多ければマイクロクラックが連続して目視で確認できる程度のクラックに成長してしまう。
【００５４】
さらに、総合評価として、以上のような全ての評価項目で合格の場合を○印、いずれか一つの評価項目でも不合格の場合を×印とした。
【００５５】
【表１】
【表２】
【表３】
表１〜表３から明らかなように、製造番号１、製造番号４の例は、いずれもこの発明の成分組成範囲内の合金を用い、製造プロセスもこの発明の方法に従って製造して、全ての条件がこの発明で規定する範囲内となったものであり、この場合は全ての評価項目で合格となった。
【００５９】
一方製造番号２、製造番号３、製造番号５、製造番号６の例は、合金の成分組成はこの発明で規定する範囲内であるが、製造プロセス条件が外れたため、最大結晶方位密度の条件がこの発明で規定する範囲を越えて耳率が大きくなるか、または平均結晶粒サイズが大きくて成形性評価で不合格となった。
【００６０】
さらに製造番号７〜製造番号１０の各例は、この発明で規定する成分組成範囲から外れた合金を使用したものであり、この場合は強度（元板ＴＳ）もしくは光輝性評価で不合格となるか、または粗大な金属間化合物が多くなって成形性評価で不合格となった。
【００６１】
【発明の効果】
この発明の光輝性ホイールリム用アルミニウム合金板は、結晶方位の異方性が小さくて耳率が安定して低く、そのため深絞り−輪切りによって複数個のリムに相当する部材を同時に得るホイールリム製造法に適しており、そのようなホイールリム製造法を適用した場合において高い材料歩留りを安定して得ることができると同時に、成形性も優れていて、リムに加工した後の表面に肌荒れやクラックが発生するおそれもない。またこの発明の光輝性ホイールリム用アルミニウム合金板の製造方法によれば、上述のようなホイールリム製造法に適した材料、素板、すなわち結晶方位の異方性が小さくて耳率の低く、しかも成形性にも優れたアルミニウム合金板を、量産的規模で確実かつ安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の光輝性ホイールリム用アルミニウム合金板を用いてリムを製造する方法の例を示す略解図である。
【符号の説明】
１ 円板状の素板
２ 深絞りによるカップ状部材
３ 短円筒状部材
４ 耳[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an aluminum alloy plate used for a wheel rim of an automobile, and more particularly to an Al-Mg based aluminum alloy plate used for a glittering wheel rim.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an automobile wheel made of an aluminum alloy, there are a cast wheel, a forged wheel and a wheel manufactured by molding using a wrought material. Recently, from the viewpoint of cost and weight reduction. 2. Description of the Related Art Two-piece wheels or three-piece wheels that use a rim formed by processing an aluminum alloy wrought material are increasing.
[0003]
By the way, as an advantage when using an aluminum alloy, not only is it lightweight, but it is easy to make a so-called glittering material that gives a beautiful gloss to the surface from the viewpoint of decorativeness. As the wheel rim formed by molding, there are many glittering wheel rims. As an aluminum alloy used for such a brilliant wheel rim using a wrought material, for example, as shown in Patent Document 1, an Al-Mg alloy having excellent formability, that is, JIS5000 No. Often, a series alloy is used. Further, as a method for producing a glittering wheel rim using such an aluminum alloy wrought material, for example, in the case of a three-piece wheel rim, a disk-shaped material made of the wrought material is made into a cup shape or a ridge by spinning. In general, the mold is formed into a mold shape, then punched, and subjected to buffing and chemical polishing to mirror the surface, and then anodized to produce a rim. For example, in the case of a two-piece wheel rim, the manufacturing method of the rim is to form a short cylinder by curving a long plate and welding both ends by flash butt welding or the like. On the other hand, a method is generally used in which roll forming is performed to form a rim shape, and polishing or anodizing treatment is performed as described above.
[0004]
However, recently, as a method for producing a glittering wheel rim using a wrought material, a deep drawing cup obtained by applying deep drawing processing frequently used for aluminum cans or the like instead of the conventional method as described above. A method for obtaining a plurality of rims has been developed and put to practical use.
[0005]
In this method, as shown in FIG. 1, a disk-shaped base plate 1 is deep-drawn and formed into a deep cup-
[0006]
As described above, in the method of obtaining a deep drawn cup-shaped member by deep drawing using an aluminum alloy wrought material, and obtaining a short cylindrical member for a plurality of rims by cutting this into a ring, the crystal orientation of the material Is required to have low anisotropy and low ear ratio during deep drawing. That is, as shown in FIG. 1, in order to obtain a plurality of short cylindrical members 3 corresponding to a plurality of rims by cutting the cup-
[0007]
However, in the conventional general aluminum alloy plate for glittering wheel rim, this point has not been studied at all, and it is not always possible to obtain a material having sufficiently low crystal orientation anisotropy and low ear ratio. There was no actual situation.
[0008]
That is, among the conventional methods for manufacturing an aluminum alloy wheel rim using a wrought material as described above, the spinning process used mainly for a three-piece wheel is completely different from the deep drawing process in the material behavior during the process. In contrast, even a material (for example, a material shown in Patent Document 1) suitable for a method of applying a spinning process cannot always stably reduce the ear rate when a deep drawing process is performed. It is also applied to a method that has been mainly applied to the production of a two-piece wheel rim, that is, a method of forming a short cylindrical member by rounding a long base plate and welding it by flash butt welding or the like and further forming it into a rim shape. Although the weldability is also considered, there is no need to consider the ear ratio of deep drawing.Therefore, the material used in this method also has a stable ear ratio when deep drawing is performed. The fact is that it could not be made smaller.
[0009]
In addition, although it has been known for a long time that a single rim is directly formed from a single disk-shaped material by deep drawing, in this case, only one rim can be obtained from a single material. For this reason, it is sufficient to form the deep drawing into a shallow cup shape. Therefore, the ear rate does not become a big problem. Therefore, the material has a severe ear rate as in the case where the method shown in FIG. 1 is applied. It was not even requested.
[0010]
Accordingly, a cylindrical member corresponding to a plurality of rims is obtained by deep drawing from a single base plate by a method as shown in FIG. 1, and thereafter a brightness suitable for a method of forming each cylindrical member into a rim shape. Aluminum alloy wheel rim material, that is, a material having a small crystal orientation anisotropy and a stable and low ear ratio, in other words, a large number of wheel rims can be stably obtained from a single base plate. New development of materials is strongly desired.
[0011]
By the way, the present inventors not only appropriately adjust the component composition of the material alloy, but also by appropriately controlling the crystal orientation of the plate, so that the glitter wheel has a small crystal orientation anisotropy and a low ear ratio. The present inventors have found that an aluminum alloy plate for rims, that is, an aluminum alloy plate suitable for a rim manufacturing method using deep drawing-cutting as described above, and an aluminum alloy plate for glittering wheel rims and a manufacturing method thereof, These have already been proposed in Japanese Patent Application Nos. 2003-168724, 2003-170275, and 2003-170276.
[0012]
That is, the aluminum alloy plate for glittering wheel rims according to these proposed inventions basically contains Mg 1.8 to 3.8%, Fe content is 0.15% or less, and Si content is 0.8. 15% or less, Mn content is controlled to 0.10% or less, Cr content is controlled to 0.10% or less, the balance is made of an aluminum alloy made of Al and inevitable impurities, and among each crystal orientation, the orientation density is The maximum azimuth density (maximum azimuth density) is 30 times or less random, and the ear ratio is 6% or less, and the manufacturing method includes hot rolling conditions, etc. It is prescribed in detail.
[0013]
[Patent Document 1] JP-A-2002-249841
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
According to the proposal of Japanese Patent Application No. 2003-168724, it is possible to obtain an aluminum alloy plate suitable for the rim manufacturing method to which the above-described deep drawing-cutting is applied, but the formability required in the rim manufacturing is In this respect, the actual situation is that it is not always possible to obtain excellent moldability reliably and stably. That is, since various types of molding processes are performed in manufacturing the rim, good moldability is required. Furthermore, the needs of customers have also diversified recently, and various designs have been applied as rim designs, and it is often not fully satisfactory with the formability of conventional general rim materials. ing. For example, rough skin called orange peel, which may be caused by molding processing, deteriorates the surface appearance quality and reduces the value of the product, and if cracking occurs during molding processing, the durability as a wheel rim is significantly impaired. The aluminum alloy plates for wheel rims proposed above have not yet been fully addressed in terms of their formability.
[0015]
The present invention has been made against the background described above, and, like the aluminum alloy plates according to the above proposals, the rim manufacturing using the deep drawing-cutting method with a small crystal orientation anisotropy and low ear ratio An object of the present invention is to provide an aluminum alloy plate for a brilliant wheel rim that is suitable for the method and has excellent formability reliably and stably.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive experiments and examinations by the present inventors to solve the above-mentioned problems, the crystal grain size of the plate is combined with appropriate adjustment of the composition of the material alloy and appropriate control of the crystal orientation of the plate. And the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by appropriately controlling the dispersion state of the intermetallic compound.
[0017]
Specifically, the aluminum alloy plate for glittering wheel rim according to the invention of claim 1 contains Mg 1.8 to 3.8%, Fe amount is 0.15% or less, and Si amount is 0.15%. Hereinafter, the amount of Mn is controlled to 0.10% or less and the amount of Cr is controlled to 0.10% or less, the balance is made of an aluminum alloy made of Al and inevitable impurities, and the orientation density is the largest among the crystal orientations. The orientation density of orientation is 30 times or less of random, the ear ratio is 6% or less, the average grain size in the cross section in the rolling direction is 100 μm or less, and the coarse diameter is 3 μm or more present on the plate surface. The number of intermetallic compounds is in the range of 5 to 620 per mm 2 .
[0018]
According to a second aspect of the present invention, in the aluminum alloy plate for a glittering wheel rim according to the first aspect, the aluminum alloy further contains Cu 0.01 to 0.20% in addition to the respective components.
[0019]
Furthermore, the manufacturing method of the aluminum alloy plate for glittering wheel rims according to the invention of claim 3 is the same as that for producing the aluminum alloy plate for glittering wheel rims according to
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the reasons for limiting the components of the aluminum alloy used in the aluminum alloy plate for the glittering wheel rim of the present invention will be described.
[0021]
Mg:
The addition of Mg is effective in improving the strength due to solid solution of Mg itself, and since Mg has a large interaction with dislocations, the effect of improving the strength by work hardening can also be expected. Therefore, the required strength as a wheel rim is reduced. Mg is an indispensable element to satisfy. Mg is an element effective for controlling crystal orientation and ear ratio, and also for controlling grain size. However, if the Mg content is less than 1.8%, it will be difficult to satisfy the required strength as a wheel rim. On the other hand, if the Mg content exceeds 3.8%, the crystal orientation anisotropy and the ear ratio It is possible to reduce the average grain size, but in that case, the work hardening of the material becomes too large when performing uneven thickness machining, and the deep drawn cup is cracked. May occur and damage the value of the product. Therefore, the amount of Mg is set within a range of 1.8 to 3.8%.
[0022]
Fe:
Fe is an element that has a great effect on the improvement of glitter and control of crystal orientation, ear ratio, crystal grain size, and dispersion state of intermetallic compounds, but if the Fe content exceeds 0.15%, The number density of coarse intermetallic compounds described later exceeds the specified range. Therefore, even if it is possible to reduce the crystal orientation anisotropy and ear ratio and to reduce the average grain size, the brightness is reduced by the intermetallic compound of Al-Fe- (Mn)-(Si) system. Or uneven brightness, resulting in a decrease in appearance quality. In addition, the amount of coarse intermetallic compounds increases so much that the moldability is greatly reduced. Therefore, the Fe content is restricted to 0.15% or less.
[0023]
Si:
Si is also an element that has a great effect on improving the glitter and controlling the crystal orientation, ear ratio, crystal grain size, and intermetallic compound dispersion state, but if the Si content exceeds 0.15%, The number density of coarse intermetallic compounds described later exceeds the specified range. Therefore, although it is possible to reduce the crystal orientation anisotropy and ear ratio and to reduce the average grain size, the Al-Fe-Si- (Mn) -based intermetallic compound reduces the glitter, Unevenness in the brightness will occur, leading to a decrease in appearance quality. Furthermore, the amount of coarse intermetallic compounds increases so much that the moldability is greatly reduced. Therefore, the Si content is restricted to 0.15% or less.
[0024]
Mn:
Mn is also an element that has a great effect on improving the glitter and controlling the crystal orientation, ear ratio, crystal grain size, and intermetallic compound dispersion state. If the Mn content exceeds 0.10%, it will be described later. The number density of coarse intermetallic compounds to be exceeded exceeds the specified range. Therefore, it is advantageous for the crystal orientation anisotropy, ear ratio, and grain size, but the Al-Fe-Mn- (Si) -based intermetallic compound reduces the glitter and causes uneven brightness. As a result, the appearance quality is degraded. Furthermore, the amount of coarse intermetallic compounds increases so much that the moldability is greatly reduced. Therefore, the Mn content is restricted to 0.10% or less.
[0025]
Cr:
Cr is also an element that has a great effect on improving the glitter and controlling the crystal orientation, ear ratio, crystal grain size, and intermetallic compound dispersion state, but if the Cr content exceeds 0.10%, The number density of coarse intermetallic compounds described later exceeds the specified range. Therefore, although the crystal orientation anisotropy, ear ratio, and average grain size can be reduced, the brightness of the Al-Cr intermetallic compound may decrease the brightness or uneven brightness, resulting in a decrease in appearance quality. I will invite you. In addition, the amount of coarse intermetallic compounds increases so much that the moldability is greatly reduced. Therefore, the Cr content is restricted to 0.10% or less.
[0026]
In addition to the above elements, basically, Al and inevitable impurities may be used. However, in addition to the above elements, Cu may be added within a range of 0.01 to 0.20%.
[0027]
In other words, the addition of Cu has an improvement in strength due to solid solution of Cu itself, and since Cu has a large interaction with dislocations, an improvement in strength by work hardening can also be expected, so that the required strength as a wheel rim is satisfied. It is an effective element. However, if the amount of Cu added is less than 0.01%, the effect of improving the strength is not sufficiently obtained, while if the amount of Cu added exceeds 0.20%, the glitter is lowered. Therefore, the amount of Cu in the case of adding Cu is set in the range of 0.01 to 0.20%.
[0028]
In addition, elements that are inevitably contained in aluminum alloys, such as Zn, do not form intermetallic compounds that reduce glitter and coarse intermetallic compounds that adversely affect moldability, so they are contained up to 0.20% or less. It may be.
[0029]
In a general aluminum alloy, Ti or Ti and B may be added for refining ingot crystal grains. In the present invention, Ti alone or B is used for ingot crystal grain refining. It is permissible to add in combination. However, if the amount of Ti exceeds 0.30%, the number density of coarse intermetallic compounds described later will exceed the specified range. Therefore, it is advantageous for crystal orientation anisotropy and ear ratio, but the coarse intermetallic compound deteriorates the glitter and causes unevenness in brightness. Therefore, the amount of Ti when adding Ti is desirably 0.30% or less. Moreover, when adding B in combination with Ti, the amount of B is desirably 300 ppm or less.
[0030]
In the aluminum alloy plate for glittering wheel rim of the present invention, not only the composition of the alloy is adjusted as described above, but also the crystal orientation density of the orientation with the maximum orientation density among the crystal orientations in the plate is 30 times the random. In other words, in other words, that the orientation density of all crystal orientations in the plate is 30 times or less of the random is important in order to reliably and stably reduce the ear ratio of the plate.
[0031]
That is, main crystal orientations found in the aluminum alloy plate include Cube orientation, Goss orientation, R orientation, Brass orientation, S orientation, and Cu orientation. These crystal orientations cause ears on the squeeze cup if the density of the orientations is high. According to the experiments by the present inventors, if the density of any one of these crystal orientations exceeds 30 times the random, the ear ratio exceeds 6%, which will be described later. In addition, it has been found difficult to obtain a plurality of short cylindrical members in the ring cutting process. Therefore, the present invention stipulates that the maximum orientation density of the plate does not exceed 30 times the random. In this invention, the orientation density of the crystal orientation is determined by performing X-ray diffraction at a position 1/4 of the plate thickness from the surface of the plate, and from the incomplete pole figures of (200), (220), (111) (ODF) is calculated and obtained without considering the tilt angle.
[0032]
Furthermore, in the aluminum alloy plate for glittering wheel rims of this invention, it is specified that the ear rate is 6% or less as its characteristic value. In other words, when the ear rate of the product plate exceeds 6%, the difference between the peak and valley of the ear appearing on the deep drawn cup becomes significant, and the length from the bottom to the valley of the drawn cup becomes shorter, and as a result, the round slice In the process, the number of short cylindrical members that can be obtained by ring cutting (stripping) is reduced (that is, the number of stripable strips is reduced), leading to a decrease in yield. Therefore, in the present invention, the ear rate of the product plate is regulated to 6% or less.
[0033]
Moreover, in the aluminum alloy plate for glittering wheel rims of this invention, it is necessary to make the average crystal grain size of a cross section in a rolling direction 100 μm or less. The reason for controlling the average crystal grain size in this way is as follows.
[0034]
That is, in the above-mentioned Patent Document 1, an aluminum alloy thick plate for spinning processing and a manufacturing method thereof are disclosed, and it has been proposed to control the average crystal grain size according to the plate thickness direction. When actually manufacturing a wheel using such a material, it was not possible to reach a quality level that satisfies the demands of customers (particularly, it was possible to reliably prevent the occurrence of rough skin during molding). Therefore, when various studies were repeated, it was necessary to control the average grain size over the entire plate thickness in order to reliably and stably prevent the occurrence of rough skin during the forming process. It was found that if the crystal grain size is regulated to 100 μm or less, the quality level required by customers can be satisfied, and the occurrence of rough skin can be reliably and stably prevented, and this is defined. Here, the average crystal grain size was measured from a polarizing microscope structure photograph by a cutting method.
[0035]
In still bright wheel rim for aluminum alloy sheet of the present invention, as a dispersing condition of the intermetallic compound, the maximum diameter 3μm or more coarse intermetallic compound present on the plate surface, 1 mm 2 per 5 or more, at 620 or less There must be. The reason for determining the dispersion condition of the intermetallic compound in this way is as follows.
[0036]
Since coarse intermetallic compounds cause a decrease in glitter, from the viewpoint of glitter, it is preferable to use as few coarse intermetallic compounds as possible, but if you try to reduce the number of coarse intermetallic compounds as much as possible. In this case, a high-purity aluminum ingot must be used, and the material cost of the wheel rim becomes too high. From another point of view, a hard and brittle coarse intermetallic compound causes a significant decrease in formability. In particular, in spinning and the like, microcracks are generated around coarse intermetallic compounds, which may reduce the durability of the wheel. On the other hand, from another viewpoint, the coarse intermetallic compound is effective in controlling the crystal orientation anisotropy and the ear ratio, and in particular, obtains a material having a small anisotropy which is one object in the present invention. Therefore, if the number of coarse intermetallic compounds is large, the crystal orientation anisotropy can be reduced and the ear ratio can be lowered. A coarse intermetallic compound is also effective for controlling the crystal grain size. If there are many coarse intermetallic compounds, the crystal grain size can be easily reduced.
[0037]
Thus, intermetallic compounds, particularly coarse intermetallic compounds, have various effects on the performance of the glittering wheel rim, and are also related to manufacturing costs. Therefore, considering these various viewpoints, the present inventors have repeated experiments, and as a result, the number of intermetallic compounds having a maximum diameter of 3 μm or more existing on the plate surface is in the range of 5 or more and 620 or less per mm 2 . Then, it became clear that a high-quality wheel rim can be manufactured without increasing the cost. That is, if the number of intermetallic compounds with a maximum diameter of 3 μm or more is less than 5 per 1 mm 2 , satisfactory performance can be obtained, but high-purity aluminum metal must be used, and the wheel rim material cost Becomes too high. On the other hand, when the number of coarse intermetallic compounds having a maximum diameter of 3 μm or more exceeds 620 per 1 mm 2 , it is effective for controlling the crystal orientation anisotropy and ear ratio, as well as the average grain size. However, the fall of the glitter becomes remarkably, and the moldability is greatly lowered. Here, for the quantification of the number of coarse intermetallic compounds, it was measured on the plate surface using Luzex of an image analysis processing apparatus.
[0038]
Next, a manufacturing process of the aluminum alloy plate for the glittering wheel rim according to the present invention will be described.
[0039]
First, an aluminum alloy having the above-described component composition is cast according to a conventional method such as a DC casting method, and the obtained ingot is subjected to a heat treatment that also serves as a homogenization treatment or a homogenization treatment. Then, a heat treatment before hot rolling is performed, and then a hot rolled plate having a desired thickness is obtained by hot rolling.
[0040]
Here, the hot rolling step is performed by a combination of rough rolling and finish rolling, as in a general hot rolling process, but in the case of the manufacturing method of the present invention, the rough rolling conditions and the finish rolling conditions are finely regulated. It is necessary to.
[0041]
That is, in rough rolling, the rolling amount per pass in each rolling pass is regulated to 50 mm or less in the stage of the plate thickness 150 to 35 mm, and the rolling amount per pass in that step is in the range of 15 to 50 mm. It is necessary to carry out the rolling pass under a high pressure such that it is inside one or more times, and it is necessary to control the ascending temperature of the rough rolling within a range of 400 to 480 ° C. The reason for determining the hot rough rolling conditions in this way is as follows.
[0042]
That is, the hot rough rolling has a great influence on the control of the crystal orientation anisotropy and the ear ratio, and further the crystal grain size. And especially in the stage of 150 to 35 mm, if all rolling passes are under low pressure rolling with a reduction amount of less than 15 mm, the ascending temperature of rough rolling will be lower than 400 ° C., and the anisotropy of the crystal orientation of the product plate will be large. Therefore, the ear rate exceeds 6%. On the other hand, if the rolling pass under remarkably high pressure exceeding 50 mm is performed once at the stage of the plate thickness of 150 to 35 mm, the rough rolling ascending temperature exceeds 480 ° C. If the rough rolling is finished at a high temperature exceeding 480 ° C. in this way, coarse recrystallized grains are formed, and this influence appears on the product plate. As a result, the average crystal grain size of the product plate becomes 100 μm. If it exceeds, it will cause rough skin during molding. Therefore, the rough rolling conditions were regulated as described above. Here, the rolling pass under a high pressure with a rolling reduction amount of 15 to 50 mm per pass in the rough rolling is sufficient if the plate thickness at the start of the high pressure rolling pass is within the range of 150 to 35 mm. Of course, the plate thickness at the end of the pass may be thinner than 35 mm.
[0043]
Next, in finish rolling, it is necessary to control the rolling speed of the final pass within a range of 20 to 75 m / min and to control the ascending temperature of finish rolling within a range of 170 to 260 ° C. The reason for determining the conditions for hot finish rolling in this way is as follows.
[0044]
That is, if the rolling speed of the final pass in the hot finish rolling is less than 20 m / min, the productivity is greatly reduced and the cost is increased. Furthermore, the rising temperature falls below 170 ° C., making production management difficult. On the other hand, if the rolling speed of the final finish rolling pass exceeds 75 m / min, the ascending temperature exceeds 260 ° C., the crystal orientation anisotropy increases, and the ear rate may exceed 6%. Furthermore, depending on the rising temperature, the average crystal grain size of the product plate may exceed 100 μm. Therefore, it was decided to restrict the finish rolling conditions as described above.
[0045]
The hot-rolled sheet obtained by hot rolling composed of the above rough rolling and finish rolling is cold-rolled to a required product sheet thickness. This cold rolling needs to be performed within a rolling rate of 15 to 45%. That is, if the cold rolling rate is less than 15%, it is possible to reduce the crystal orientation anisotropy and the ear ratio by performing final annealing after that, but the crystal grains become coarse during the final annealing. After that, the average crystal grain size exceeds 100 μm, and as a result, when the product plate is processed, rough skin (orange peel) may occur remarkably in the processed part, which may cause deterioration in quality. On the other hand, if the cold rolling rate exceeds 45%, coarsening of the crystal grains can be suppressed during the subsequent final annealing, but the crystal orientation anisotropy may increase and the ear rate may exceed 6%. There is. Therefore, the cold rolling rate is set in the range of 15 to 45%.
[0046]
Final annealing is performed after cold rolling. This final annealing needs to be held for 0.5 to 10 hours at a temperature in the range of 290 to 450 ° C. That is, when the final annealing temperature is less than 290 ° C., the material is not completely recrystallized, and therefore, the material may be cracked during the uneven-thickening after deep drawing and round cutting, which may impair the value as a product. In addition, the crystal orientation anisotropy increases and the ear ratio exceeds 6%. On the other hand, if the final annealing temperature exceeds 450 ° C., the crystal orientation anisotropy and ear ratio are reduced, but the crystal grains become too coarse and the average crystal grain size exceeds 100 μm. There is a risk that rough skin will occur significantly, resulting in quality degradation. In addition, when the holding time of the final annealing is less than 0.5 hours, it is difficult to obtain the uniformity of the structure. On the other hand, if the holding time of the final annealing exceeds 10 hours, the crystal orientation anisotropy and ear ratio are reduced, but the crystal grains become too coarse and the average crystal grain size exceeds 100 μm, resulting in rough skin during product plate processing. Will occur significantly. Therefore, the final annealing conditions were held at a temperature in the range of 290 to 450 ° C. for 0.5 to 10 hours. Such final annealing can be performed by a normal batch type box annealing furnace.
[0047]
【Example】
About the Al alloy of the various chemical composition shown to the alloy numbers 1-6 of Table 1, DC casting was performed according to a conventional method, and the obtained ingot was heat-processed for 500 degreeC x 10 hours which served as the homogenization process. Then, hot rolling consisting of rough rolling and finish rolling was performed, and further cold rolling and final annealing were performed to finish a product plate having a thickness of 6.0 mm. Detailed conditions of hot rolling, cold rolling, and final annealing are shown in production numbers 1 to 10 in Table 2.
[0048]
For each product plate obtained, the average crystal grain size and the number of coarse intermetallic compounds with a maximum diameter of 3 μm or more on the surface were examined, the maximum orientation density was measured, the ear rate was examined, and the strength was determined as the product before molding. The tensile strength (TS) of the plate (base plate) was examined. Furthermore, deep drawing processing is performed on the product plate, uneven thickness processing, ring cutting, bending processing, flare processing, spinning processing is performed, the surface is mirror-finished by buffing and chemical polishing, and then anodizing is performed. A rim was actually created, and surface glitter and moldability were evaluated. These results are shown in Table 3.
[0049]
As described above, as described above, incomplete pole figures of (200), (220), and (111) are measured by X-ray diffraction at a quarter thickness of the plate thickness, and the orientation distribution function ( ODF) was calculated, and the crystal orientation with the highest orientation density and the orientation density (maximum orientation density) are shown in Table 3. In this case, the orientation density of each orientation was determined without considering the tilt angle. Here, the case where the maximum orientation density in Table 3 exceeds 30 times random is rejected.
[0050]
In addition, the ear ratio measurement was performed by deep drawing under conditions of a blank diameter of 180 mmφ and a drawing ratio of 1.92 to produce a drawn cup, and evaluated by the following method.
Ear rate (%) = (average ear height / average valley height) × 100
However, average ear height = (average mountain height)-(average valley height)
Here, the case where the ear rate exceeds 6% is rejected.
[0051]
Further, if the tensile strength (TS) of the base plate before molding is less than 140 MPa, the rigidity of the wheel is insufficient as a wheel. Therefore, the case where the TS of the base plate before molding is less than 140 MPa is rejected.
[0052]
Further, the evaluation of glitter was made by creating a wheel rim that was actually subjected to anodizing treatment as described above, and evaluating it by visual judgment. Here, in Table 3, in the evaluation of the glitter, the case where the glitter is low or the brightness is uneven is marked as unacceptable, and the mark is marked when it is acceptable. In addition, for rough skin evaluation, a case where the rough skin was remarkable was marked as unacceptable, and an X mark was given.
[0053]
In the evaluation of formability, attention was paid to the following items (a) and (b), and when both were satisfied, a mark was given as a pass, and when either was not satisfied, a mark was marked as a failure.
I: The rough surface is not noticeable when processed into a rim. Note that rough skin is likely to occur when the crystal grain size is large as described above.
B: No cracks can be seen by visual observation. Microcracks are likely to occur in the vicinity of coarse intermetallic compounds. Therefore, if there are many coarse intermetallic compounds, microcracks will grow into cracks that can be visually confirmed.
[0054]
Furthermore, as comprehensive evaluation, the case where all of the evaluation items as described above are acceptable is indicated by ○, and the case where any one of the evaluation items is not acceptable is indicated by ×.
[0055]
[Table 1]
[Table 2]
[Table 3]
As is apparent from Tables 1 to 3, all of the examples of production numbers 1 and 4 are made of an alloy within the component composition range of the present invention, and the production process is produced according to the method of the present invention. The conditions were within the range specified in the present invention, and in this case, all the evaluation items passed.
[0059]
On the other hand, in the examples of
[0060]
Further, each of the production numbers 7 to 10 uses an alloy that deviates from the component composition range defined in the present invention, and in this case, the strength (base plate TS) or the glitter evaluation fails. However, the number of coarse intermetallic compounds increased, and the formability evaluation failed.
[0061]
【The invention's effect】
The aluminum alloy plate for glittering wheel rim of the present invention has a small crystal orientation anisotropy and a stable and low ear rate, so that a wheel rim manufacturing device that simultaneously obtains members corresponding to a plurality of rims by deep drawing and ring cutting When the wheel rim manufacturing method is applied, a high material yield can be stably obtained, and at the same time, the moldability is excellent, and the surface after processing into a rim has rough skin and cracks. There is no risk of occurrence. Further, according to the method for producing an aluminum alloy plate for a glittering wheel rim of the present invention, a material suitable for the wheel rim production method as described above, a base plate, that is, the crystal orientation has a small anisotropy and a low ear ratio, In addition, an aluminum alloy plate having excellent formability can be obtained reliably and stably on a mass production scale.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a method for producing a rim using an aluminum alloy plate for a glittering wheel rim according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Disc-shaped
Claims (3)
前記アルミニウム合金が、前記各成分のほかさらにＣｕ０．０１〜０．２０％を含むものである、光輝性ホイールリム用アルミニウム合金板。In the aluminum alloy plate for brilliant wheel rims according to claim 1,
An aluminum alloy plate for a glittering wheel rim, wherein the aluminum alloy further contains Cu 0.01 to 0.20% in addition to the components described above.
前記成分組成のアルミニウム合金の鋳塊に対して粗圧延および仕上げ圧延からなる熱間圧延を施すにあたって、粗圧延における板厚１５０〜３５ｍｍの段階における各圧延パスでの１パス当り圧下量を５０ｍｍ以下に規制するとともに、その段階において１パス当り圧下量１５〜５０ｍｍの高圧下の圧延パスを１回以上適用し、かつ粗圧延の上り温度を４００〜４８０℃の範囲内とし、さらに仕上げ圧延における最終パスの圧延速度を２０〜７５ｍ／分の範囲内とするとともに上り温度を１７０〜２６０℃の範囲内に制御し、得られた熱間圧延板コイルに対してその後１５〜４５％の圧延率で冷間圧延を行ない、さらに２９０〜４５０℃の範囲内の温度で０．５〜１０時間保持する最終焼鈍を行なうことを特徴とする、光輝性ホイールリム用アルミニウム合金板の製造方法。In producing the aluminum alloy plate for the glittering wheel rim according to claim 1 or 2,
When hot rolling consisting of rough rolling and finish rolling is performed on an ingot of an aluminum alloy having the above component composition, the reduction amount per pass in each rolling pass in the stage of a plate thickness of 150 to 35 mm in rough rolling is 50 mm or less. In that stage, a rolling pass under a high pressure of 15 to 50 mm per pass is applied at least once and the ascending temperature of the rough rolling is set within a range of 400 to 480 ° C. The rolling speed of the pass is set within the range of 20 to 75 m / min, and the rising temperature is controlled within the range of 170 to 260 ° C., and then the rolling rate of 15 to 45% with respect to the obtained hot rolled sheet coil. For cold-wheeled wheel rim, which is cold-rolled and further annealed at a temperature in the range of 290 to 450 ° C. for 0.5 to 10 hours. Method of manufacturing the aluminum alloy plate.
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