JP2006225755A - Apparatus for producing aluminum wheel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アルミホイール製造装置及びアルミホイールの製造方法に関し、より詳しくは、アルミホイールの冷却やその時発生するアルミホイールの熱歪の修正を行う装置及び方法に関する。 The present invention relates to an aluminum wheel manufacturing apparatus and an aluminum wheel manufacturing method, and more particularly to an apparatus and method for cooling an aluminum wheel and correcting thermal strain of the aluminum wheel generated at that time.
従来より、自動車用アルミホイールの製造においては、鋳造後、強度を確保するために熱処理が行われている。かかる熱処理は、アルミホイールを溶体化炉において５００〜５４０℃程度に高温加熱し、高温加熱されたアルミホイールを水槽に浸漬し急冷すると共に、その時発生した歪量を少なくするために歪修正を行い、その後、時効炉において約１５０℃の低温加熱を行って硬度（強度）を確保している。 Conventionally, in the production of aluminum wheels for automobiles, heat treatment is performed after casting to ensure strength. In this heat treatment, the aluminum wheel is heated at a high temperature to about 500 to 540 ° C. in a solution furnace, the aluminum wheel heated at high temperature is immersed in a water bath and rapidly cooled, and the distortion is corrected in order to reduce the amount of distortion generated at that time. Then, the hardness (strength) is secured by performing low-temperature heating at about 150 ° C. in an aging furnace.
この場合、一つのラックに複数個のアルミホイールを段積みし、熱処理炉で昇温、一定時間保持し、その後、ラック毎水槽に浸漬し、急冷している。また、ラック自体の冷却を防止して省エネルギー化を図るため、複数段のワーク支承部を備えたラックにアルミホイールを段積みして溶体化処理し、次に水冷後に時効処理するアルミホイールの熱処理方法において、溶体化処理後のアルミホイールを前記ラックから一括積卸して水冷し、空になった前記ラックを時効炉の装入口部へ移送し、この空のラックに前記水冷後のアルミホイールを段積みして、時効処理を行うアルミホイールの熱処理方法も提案されている（特許文献１参照。）。 In this case, a plurality of aluminum wheels are stacked in one rack, heated in a heat treatment furnace, held for a certain period of time, and then immersed in a water tank for each rack and rapidly cooled. In addition, in order to save energy by preventing cooling of the rack itself, heat treatment of the aluminum wheel is performed by stacking aluminum wheels on a rack equipped with a multi-stage work support and solution treatment, and then aging treatment after water cooling. In the method, the aluminum wheels after solution treatment are collectively unloaded from the rack and water-cooled, and the emptied rack is transferred to an inlet portion of an aging furnace, and the water-cooled aluminum wheel is placed in the empty rack. A heat treatment method for aluminum wheels that are stacked and subjected to an aging treatment has also been proposed (see Patent Document 1).
しかしながら、上記のように、複数のアルミホイールを上下方向に段積みして一度に冷却する方式では、各アルミホイールの位置によって、水温、水流の差が生じ、冷却速度が異なり、熱処理の効果にバラツキがあり、熱処理後の硬度（強度）のバラツキが大きいという問題があった。また、部分的にみると、同じアルミホイールにおいても、場所により冷却速度が異なり、熱処理後の硬度（強度）のバラツキがあった。特に、近年、自動車の安全性については問題になっており、各社、その安全基準を変更、部品の強度基準を高く設定する方向にあり、アルミホイールの強度を強化することは非常に重要な課題となっている。 However, as described above, in the method in which a plurality of aluminum wheels are stacked in the vertical direction and cooled at a time, depending on the position of each aluminum wheel, a difference in water temperature and water flow occurs, the cooling rate differs, and the effect of heat treatment There was a variation, and there was a problem that there was a large variation in hardness (strength) after heat treatment. Moreover, when viewed partially, even in the same aluminum wheel, the cooling rate was different depending on the location, and there was variation in hardness (strength) after heat treatment. In particular, in recent years, the safety of automobiles has become a problem. Companies are changing their safety standards and setting the strength standards of parts to be high, and strengthening the strength of aluminum wheels is a very important issue. It has become.
また、上記アルミホイールの歪修正は、部分的な冷却速度の相違により生じるリムの変形（楕円となる）を修正するものであるが、従来、リム端をテーパー状のリングで押し拡げ、真円に近づける方法で歪修正を行っていた。このため、せっかく熱処理を施しても、歪修正時に発生する引張残留応力によって、アルミホイールの強度が不充分なものとなり、そのために、厚肉する必要があり、軽量化を困難にしていた。 In addition, the above-mentioned distortion correction of the aluminum wheel corrects the deformation of the rim (which becomes an ellipse) caused by a partial difference in the cooling speed. Conventionally, the rim end is pushed and expanded with a tapered ring, and a perfect circle The distortion was corrected by approaching it. For this reason, even if heat treatment has been performed, the strength of the aluminum wheel becomes insufficient due to the tensile residual stress generated at the time of correcting the strain. Therefore, it is necessary to increase the thickness, making it difficult to reduce the weight.
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、加熱されたアルミホイールをバラツキなく急冷して、製造されるすべてのアルミホイールが所望の硬度（強度）を確保することができ、かつ、アルミホイールの中心であるハブをより早く冷却すると共に外周部を遅れて冷却させて、破壊確率の高いスポークに圧縮残留応力を発生させて、アルミホイールの強度の増強を行い、薄肉で軽量のアルミホイールを製造することができるアルミホイール冷却装置及びアルミホイール製造方法を提供することにある。また、本発明は、イン側リムの歪修正を外側から内側に押込む形で行い、破壊確率の高いリムにも圧縮残留応力を発生させて、アルミホイールの強度の増強を行うことができると共に、アルミホイールの熱歪の修正を行うことができるアルミホイール歪修正装置及びアルミホイール製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to rapidly cool a heated aluminum wheel without variation, and to ensure that all manufactured aluminum wheels have a desired hardness (strength). The hub that is the center of the aluminum wheel can be cooled more quickly and the outer peripheral part is cooled later, generating compressive residual stress in the spoke with a high probability of failure, and strengthening the strength of the aluminum wheel, An object of the present invention is to provide an aluminum wheel cooling device and an aluminum wheel manufacturing method capable of manufacturing a thin and light aluminum wheel. In addition, the present invention is capable of correcting the distortion of the in-side rim from the outside to the inside, generating compressive residual stress in the rim having a high probability of fracture, and enhancing the strength of the aluminum wheel. Another object of the present invention is to provide an aluminum wheel distortion correcting device and an aluminum wheel manufacturing method capable of correcting the thermal distortion of the aluminum wheel.
本発明者は、上記のように、近年、特に重要な課題となっている自動車（部品）の安全基準の向上に対応すべく、鋭意研究した結果、従来のように、複数のアルミホイールを上下方向に段積みして一度に冷却する方式ではなく、１個ずつ又は同一平面上に配置させて同時に浸漬させて、冷却速度のバラツキを防止すると共に、アルミホイールのハブ（中心部）を他の部分よりも早く冷却させることにより、破壊確率の高いスポークに圧縮残留応力を発生させ、アルミホイールの強度の増強を行うことができることを見い出し本発明を完成するに至った。 As described above, the present inventor has intensively studied to cope with the improvement of safety standards for automobiles (parts), which has become a particularly important issue in recent years. Rather than stacking in the direction and cooling at the same time, it is placed one by one or on the same plane and immersed at the same time to prevent variations in cooling speed, and the hub (center part) of the aluminum wheel It has been found that by cooling earlier than the portion, a compressive residual stress can be generated in a spoke having a high fracture probability, and the strength of the aluminum wheel can be increased, and the present invention has been completed.
すなわち本発明は、（１）底部に冷却液導入開口を有し、冷却液が収容される冷却槽と、該冷却液導入開口に連通する連通開口を有し、アルミホイールの外面を下に向けると共にアルミホイールの中心を前記連通開口の中心と一致させて載置する受け台と、該受け台を上下に移動させる受け台移動機構とを備えたことを特徴とするアルミホイール冷却装置や、（２）受け台が、円周方向に所定間隔をあけて配置され、半径方向に延設された複数の突状受け部を有することを特徴とする前記（１）に記載のアルミホイール冷却装置や、（３）連通開口の直径が、１００〜２５０ｍｍであることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のアルミホイール冷却装置や、（４）冷却槽からオーバーフローした冷却液を循環可能な冷却液循環機構を備えたことを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載のアルミホイール冷却装置や、（５）受け台の上方に配設された、アルミホイールのリム上端の直径よりわずかに小さい小径部を有すると共に該小径部から下方へ広がったテーパー部を有するテーパーリングを備えたことを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載のアルミホイール冷却装置や、（６）受け台の上方に配置された、弧状の内周面を有し、それぞれが当接して前記弧状の内周面が連結することにより、アルミホイールのリム上端の直径よりわずかに小さい円弧部を形成することが可能な複数の分割圧縮ブロックを備えたことを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載のアルミホイール冷却装置や、（７）前記（１）〜（６）に記載のアルミホイール冷却装置を用いたアルミホイールの製造方法であって、受け台ごとアルミホイールを冷却槽に導入し冷却液に浸漬すると共に冷却液導入開口から冷却液を導入してアルミホイールを冷却することを特徴とするアルミホイールの製造方法に関する。 That is, the present invention includes (1) a cooling liquid introduction opening at the bottom, a cooling tank in which the cooling liquid is accommodated, a communication opening communicating with the cooling liquid introduction opening, and the outer surface of the aluminum wheel facing downward. And an aluminum wheel cooling device comprising: a cradle for placing the aluminum wheel so that the center of the aluminum wheel coincides with the center of the communication opening; and a cradle moving mechanism for moving the cradle up and down; 2) The aluminum wheel cooling device according to (1), wherein the cradle includes a plurality of protruding receiving portions that are disposed at predetermined intervals in the circumferential direction and extend in the radial direction. (3) The diameter of the communication opening is 100 to 250 mm, the aluminum wheel cooling device according to (1) or (2) above, and (4) the coolant overflowing from the cooling tank can be circulated Equipped with a simple coolant circulation The aluminum wheel cooling device according to any one of (1) to (3) above, or (5) slightly smaller than the diameter of the rim upper end of the aluminum wheel disposed above the cradle. The aluminum wheel cooling device according to any one of the above (1) to (4), comprising a tapered ring having a small diameter portion and having a tapered portion extending downward from the small diameter portion, (6) An arc-shaped inner peripheral surface disposed above the cradle, which is in contact with each other and connects with the arc-shaped inner peripheral surface, thereby forming an arc portion slightly smaller than the diameter of the rim upper end of the aluminum wheel The aluminum wheel cooling device according to any one of (1) to (4), and (7) (1) to (6), wherein the aluminum wheel cooling device includes a plurality of divided compression blocks that can be used. Aluminum wheel cold described A method of manufacturing an aluminum wheel using an apparatus, characterized in that an aluminum wheel is introduced into a cooling tank together with a cradle and immersed in a cooling liquid, and cooling liquid is introduced from a cooling liquid introduction opening to cool the aluminum wheel. The present invention relates to an aluminum wheel manufacturing method.
また本発明は、（８）冷却液が収容される冷却槽と、アルミホイールの外面を下に向けて載置する受け台と、該受け台の上方に配設された、アルミホイールのリム上端の直径よりわずかに小さい小径部を有すると共に該小径部から下方へ広がったテーパー部を有するテーパーリングと、前記受け台を上下に移動させる受け台移動機構とを備えたことを特徴とするアルミホイール歪修正装置や、（９）冷却液が収容される冷却槽と、アルミホイールの外面を下に向けて載置する受け台と、該受け台の上方に配置され、弧状の内周面を有し、それぞれが当接して前記弧状の内周面が連結することにより、アルミホイールのリム上端の直径よりわずかに小さい円弧部を形成することが可能な複数の分割圧縮ブロックと、前記受け台を上下に移動させる受け台移動機構とを備えたことを特徴とするアルミホイール歪修正装置に関する。 The present invention also includes (8) a cooling tank in which the coolant is accommodated, a cradle for placing the outer surface of the aluminum wheel facing down, and an rim upper end of the aluminum wheel disposed above the cradle. An aluminum wheel comprising: a taper ring having a small diameter portion slightly smaller than the diameter and a taper portion extending downward from the small diameter portion; and a cradle moving mechanism for moving the cradle up and down. A strain correction device, (9) a cooling tank in which the coolant is accommodated, a cradle for placing the outer surface of the aluminum wheel facing down, and an arcuate inner peripheral surface disposed above the cradle. A plurality of divided compression blocks capable of forming a circular arc portion slightly smaller than the diameter of the rim upper end of the aluminum wheel by connecting the arcuate inner peripheral surfaces by contacting each other, and the cradle Move up and down Further comprising a receiving tray moving mechanism for Aluminum wheels distortion correction device according to claim.
さらに本発明は、（１０）前記（５）に記載のアルミホイール冷却装置又は前記（８）に記載のアルミホイール歪修正装置を用いたアルミホイール製造方法であって、アルミホイール冷却後、受け台を上方に移動させ、受け台の小径部分にアルミホイールのリム上端を導入し圧縮して、アルミホイールの熱歪を修正することを特徴とするアルミホイールの製造方法や、（１１）前記（６）に記載のアルミホイール冷却装置又は前記（９）に記載のアルミホイール歪修正装置を用いたアルミホイール製造方法であって、アルミホイール冷却後、受け台を上方に移動させ、分割圧縮ブロックを内方に移動させて、分割圧縮ブロック同士を当接させることにより、アルミホイールのリム上端を圧縮して、アルミホイールの熱歪を修正することを特徴とするアルミホイールの製造方法に関する。 Furthermore, the present invention is (10) an aluminum wheel manufacturing method using the aluminum wheel cooling device according to (5) or the aluminum wheel distortion correcting device according to (8), wherein the cradle is cooled after the aluminum wheel is cooled. And a method of manufacturing an aluminum wheel characterized in that the thermal distortion of the aluminum wheel is corrected by introducing and compressing the upper end of the rim of the aluminum wheel into the small diameter portion of the cradle, and (11) said (6 ) Or the aluminum wheel distortion correcting device described in (9) above, wherein after the aluminum wheel is cooled, the cradle is moved upward, and the divided compression block is moved inside. It is characterized by compressing the upper end of the rim of the aluminum wheel and correcting the thermal distortion of the aluminum wheel by moving it toward the side and bringing the divided compression blocks into contact with each other. Method of manufacturing the aluminum wheel which about.
本発明によれば、製造されるすべてのアルミホイールが所望の硬度（強度）を確保することができ、かつ、アルミホイールの強度の増強が行われ、より薄肉で軽量のアルミホイールを製造することができる。 According to the present invention, all the aluminum wheels to be manufactured can ensure a desired hardness (strength), and the strength of the aluminum wheels is increased, so that a thinner and lighter aluminum wheel is manufactured. Can do.
本発明のアルミホイール冷却装置としては、底部に冷却液導入開口を有し、冷却液が収容される冷却槽と、該冷却液導入開口に連通する連通開口を有し、アルミホイールの外面を下に向けると共にアルミホイールの中心を前記連通開口の中心と一致させて載置する受け台と、該受け台を上下に移動させる受け台移動機構とを備えた装置であれば特に制限されるものではなく、例えば、溶体化炉と時効炉との間に配置される。 The aluminum wheel cooling device of the present invention has a coolant introduction opening at the bottom, a cooling tank in which the coolant is accommodated, a communication opening that communicates with the coolant introduction opening, and the outer surface of the aluminum wheel is placed below the aluminum wheel. And a pedestal moving mechanism for moving the pedestal up and down, and a pedestal for placing the aluminum wheel so that the center of the aluminum wheel coincides with the center of the communication opening. For example, it arrange | positions between a solution furnace and an aging furnace.
冷却槽の底部に設けられた冷却液導入開口は、１又は２以上設けられ、その数に応じたアルミホイールを一度に冷却することができるが、同一平面上で冷却することができるので、上下方向に段積みする場合に比べて、冷却液の温度差が小さく、各アルミホイールの冷却速度が一定となり、各アルミホイールの硬度（強度）のバラツキの発生を防止することができる。 One or two or more coolant introduction openings provided at the bottom of the cooling tank are provided, and the aluminum wheels corresponding to the number can be cooled at one time, but can be cooled on the same plane. Compared with stacking in the direction, the temperature difference of the coolant is small, the cooling speed of each aluminum wheel is constant, and the occurrence of variations in the hardness (strength) of each aluminum wheel can be prevented.
受け台としては、冷却液導入開口に連通する連通開口を有し、アルミホイールの外面を下に向けると共にアルミホイールの中心を前記連通開口の中心と一致させて載置することができるものであれば特に制限されるものではなく、冷却槽に冷却液導入開口が複数設けられている場合、受け台に複数の連通開口を設けてもよいし、一つの連通開口を備えた受け台を複数設けてもよい。かかる連通開口は、円形、多角形の開口が挙げられ、円形であることが好ましく、その大きさ（直径）としては、製造するアルミホイールの径にもよるが、１００〜２５０ｍｍであることが好ましく、１５０〜２００ｍｍであることがより好ましい。受け台の下降時及び下降終了後に、この連通開口から噴出される冷却液によってアルミホイールが中心部から冷却されるので、スポークに圧縮残留応力を発生させ、強度の増強を行うことができる。 The cradle has a communication opening that communicates with the coolant introduction opening, and can be placed with the outer surface of the aluminum wheel facing down and the center of the aluminum wheel aligned with the center of the communication opening. If there are a plurality of coolant introduction openings provided in the cooling tank, a plurality of communication openings may be provided in the cradle, or a plurality of cradles having a single communication opening may be provided. May be. Examples of such communication openings include circular and polygonal openings, preferably circular, and the size (diameter) is preferably 100 to 250 mm, although it depends on the diameter of the aluminum wheel to be manufactured. 150 to 200 mm is more preferable. When the cradle is lowered and after the descent is finished, the aluminum wheel is cooled from the central portion by the coolant ejected from the communication opening, so that compressive residual stress can be generated in the spoke and strength can be increased.
この受け台は、円周方向に所定間隔をあけて配置され、半径方向に延設された複数の突状受け部を有することが好ましい。半径方向の長さとしては、製造するアルミホイールの径にもよるが、例えば、３〜２０ｃｍ程度であることが好ましく、４〜１３ｃｍ程度であることがより好ましく、５〜８ｃｍ程度であることがさらに好ましい。すなわち、この突状受け部上に、アルミホイールの外面を下に向けて載置することにより、連通開口からの噴出流が中央のハブを最初に冷却した後、この突状受け部に沿って冷却液が案内されて、均等にアルミホイールの内側から冷却され、アルミホイールの同一半径位置における水温、水流が略同一となり、均等にスポークに圧縮残留応力を発生させ、より均一な強度の増強を行うことができると共に、アルミホイールの楕円変形を抑制することができる。 The cradle preferably has a plurality of protruding receiving portions that are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction and extend in the radial direction. The length in the radial direction depends on the diameter of the aluminum wheel to be manufactured, for example, preferably about 3 to 20 cm, more preferably about 4 to 13 cm, and about 5 to 8 cm. Further preferred. That is, by placing the aluminum wheel with the outer surface of the aluminum wheel facing down on the protruding receiving portion, the jet flow from the communication opening first cools the central hub, and then along the protruding receiving portion. The coolant is guided and evenly cooled from the inside of the aluminum wheel, the water temperature and water flow at the same radial position of the aluminum wheel are almost the same, and the compressive residual stress is evenly generated in the spokes, increasing the strength evenly. This can be performed and the elliptical deformation of the aluminum wheel can be suppressed.
また、本発明のアルミホイール冷却装置は、冷却槽からオーバーフローした冷却液を循環可能な冷却液循環機構を備えていることが好ましく、これにより、冷却槽からオーバーフローした冷却液を冷却液導入開口から再び導入して、効率よく冷却を行うことができる。このとき、冷却液循環機構は、循環液を冷却する循環液冷却手段を備えていることが好ましく、これにより、より効果的に冷却することができる。なお、当然に、新たな冷却水を冷却液導入開口から導入してもよい。 In addition, the aluminum wheel cooling device of the present invention preferably includes a coolant circulation mechanism that can circulate the coolant that has overflowed from the cooling tank, whereby the coolant that has overflowed from the cooling tank can be discharged from the coolant introduction opening. It can be reintroduced for efficient cooling. At this time, the cooling fluid circulation mechanism preferably includes a circulating fluid cooling means for cooling the circulating fluid, and can thereby be more effectively cooled. Of course, new cooling water may be introduced from the coolant introduction opening.
また、本発明のアルミホイール冷却装置は、受け台の上方に配設された、アルミホイールのリム上端の直径よりわずかに小さい小径部を有すると共に該小径部から下方へ広がったテーパー部を有するテーパーリングを備えていることが好ましい。テーパーリングの下方からアルミホイールが導入され、該テーパーリングの（リム上端部の直径よりわずかに小さい）小径部に、アルミホイールのリム上端部を導入することにより、リムに降伏点以上の圧縮応力を加え、リムにも圧縮残留応力を発生させて、アルミホイールの強度の増強を行うことができると共に、アルミホイールの熱歪の修正を行うことができる。 Further, the aluminum wheel cooling device of the present invention has a taper having a small diameter portion slightly above the diameter of the rim upper end of the aluminum wheel and a taper portion extending downward from the small diameter portion, which is disposed above the cradle. It is preferable to provide a ring. An aluminum wheel is introduced from below the taper ring, and the compressive stress above the yield point is applied to the rim by introducing the rim upper end of the aluminum wheel into the small diameter part (slightly smaller than the diameter of the rim upper end) of the taper ring. In addition, compressive residual stress can be generated in the rim to increase the strength of the aluminum wheel and to correct the thermal strain of the aluminum wheel.
また、本発明のアルミホイール冷却装置は、受け台の上方に配置された、弧状の内周面を有し、それぞれが当接して前記弧状の内周面が連結することにより、アルミホイールのリム上端の直径よりわずかに小さい円弧部を形成することが可能な複数の分割圧縮ブロックを備えていることが好ましい。分割圧縮ブロックは、例えば、２分割、４分割にすることができる。本発明のアルミホイール冷却装置によれば、受け台を上方に移動させた後、分割圧縮ブロックを内方に移動させて分割圧縮ブロック同士を当接させることにより、かかる複数の分割圧縮ブロックにより形成された円弧部で、リムに降伏点以上の圧縮応力を加え、リムに圧縮残留応力を発生させて、アルミホイールの強度の増強を行うことができると共に、アルミホイールの熱歪の修正を行うことができる。 Further, the aluminum wheel cooling device of the present invention has an arc-shaped inner peripheral surface disposed above the cradle, and each of them contacts and connects the arc-shaped inner peripheral surface, thereby the rim of the aluminum wheel. It is preferable to include a plurality of divided compression blocks capable of forming a circular arc portion slightly smaller than the diameter of the upper end. The divided compressed block can be divided into two parts and four parts, for example. According to the aluminum wheel cooling device of the present invention, after the cradle is moved upward, the divided compression blocks are moved inward to bring the divided compression blocks into contact with each other, thereby forming the plurality of divided compression blocks. By applying a compressive stress above the yield point to the rim and generating a compressive residual stress on the rim, the strength of the aluminum wheel can be increased and the thermal distortion of the aluminum wheel can be corrected. Can do.
以上のような装置を用いた本発明のアルミホイール製造方法としては、受け台ごとアルミホイールを冷却槽に導入し冷却液に浸漬すると共に冷却液導入開口から冷却液を導入してアルミホイールを冷却する方法であれば特に制限されるものではなく、これにより、製造されるすべてのアルミホイールが所望の硬度（強度）を確保することができ、かつ、アルミホイールの強度の増強が行われ、より薄肉で軽量のアルミホイールを製造することができる。 As an aluminum wheel manufacturing method of the present invention using the apparatus as described above, the aluminum wheel is introduced into the cooling tank together with the cradle and immersed in the coolant, and the coolant is introduced from the coolant introduction opening to cool the aluminum wheel. There is no particular limitation as long as it is a method to be performed, whereby all manufactured aluminum wheels can ensure the desired hardness (strength), and the strength of the aluminum wheels is increased, and more Thin and lightweight aluminum wheels can be manufactured.
また、本発明のアルミホイール歪修正装置としては、冷却液が収容される冷却槽と、アルミホイールの外面を下に向けて載置する受け台と、該受け台の上方に配設され、アルミホイールのリム上端の直径よりわずかに小さい小径部を有すると共に該小径部から下方へ広がったテーパー部を有するテーパーリングと、前記受け台を上下に移動させる受け台移動機構とを備えた装置や、冷却液が収容される冷却槽と、アルミホイールの外面を下に向けて載置する受け台と、該受け台の上方に配置され、弧状の内周面を有し、それぞれが当接して前記弧状の内周面が連結することにより、アルミホイールのリム上端の直径よりわずかに小さい円弧部を形成することが可能な複数の分割圧縮ブロックと、前記受け台を上下に移動させる受け台移動機構とを備えた装置であれば特に制限されるものではなく、テーパーリング、分割圧縮ブロック及び受け台移動機構としては、上記アルミホイール冷却装置におけるものと同様のものを挙げることができる。また、冷却槽及び受け台としては、上記アルミホイール冷却装置におけるものと同様のものが好ましいが、これに限定されず、冷却液導入開口を有しない冷却槽や、連通開口を有しない受け台であってもよい。 Further, the aluminum wheel distortion correcting device of the present invention includes a cooling tank in which a coolant is accommodated, a cradle for placing the outer surface of the aluminum wheel downward, and an aluminum wheel disposed above the cradle. A device comprising a taper ring having a small diameter portion slightly smaller than the diameter of the rim upper end of the wheel and having a taper portion extending downward from the small diameter portion, and a cradle moving mechanism for moving the cradle up and down, A cooling tank in which the coolant is accommodated, a cradle for placing the outer surface of the aluminum wheel facing down, and an arched inner circumferential surface disposed above the cradle, each contacting and A plurality of divided compression blocks capable of forming an arc portion slightly smaller than the diameter of the rim upper end of the aluminum wheel by connecting the arc-shaped inner peripheral surfaces, and a cradle moving mechanism for moving the cradle up and down If device equipped with no specific limitation, as the tapered ring, divided compressed block and pedestal moving mechanism may include the same as those in the above-mentioned aluminum wheels cooling device. In addition, the cooling tank and the cradle are preferably the same as those in the aluminum wheel cooling device, but is not limited thereto, and is a cooling tank that does not have a coolant introduction opening or a cradle that does not have a communication opening. There may be.
このような装置を用いた本発明のアルミホイール製造方法としては、アルミホイール冷却後、受け台を上方に移動させ、受け台の小径部分にアルミホイールのリム上端部を導入し圧縮して、アルミホイールの熱歪を修正する方法や、アルミホイール冷却後、受け台を上方に移動させ、分割圧縮ブロックを内方に移動させて、分割圧縮ブロック同士を当接させることにより、アルミホイールのリム上端を圧縮して、アルミホイールの熱歪を修正する方法であれば特に制限されるものではなく、これにより、リムに降伏点以上の圧縮応力を加え、リムにも圧縮残留応力を発生させて、アルミホイールの強度の増強を行うことができると共に、冷却時に発生するアルミホイールの歪の修正を行うことができる。 As an aluminum wheel manufacturing method of the present invention using such an apparatus, after cooling the aluminum wheel, the cradle is moved upward, the rim upper end portion of the aluminum wheel is introduced into the small diameter portion of the cradle, and compressed to obtain an aluminum wheel. The method of correcting the thermal distortion of the wheel, or after cooling the aluminum wheel, move the cradle upward, move the divided compression block inward, and bring the divided compression blocks into contact with each other, so that the upper end of the rim of the aluminum wheel Is not particularly limited as long as it is a method for correcting the thermal strain of the aluminum wheel by compressing the rim, thereby applying a compressive stress above the yield point to the rim, generating a compressive residual stress in the rim, The strength of the aluminum wheel can be increased, and the distortion of the aluminum wheel that occurs during cooling can be corrected.
以下、図面を参照しつつ、本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。図１〜３は本発明の一実施形態に係るアルミホイール製造装置（冷却装置・歪修正装置）の概略縦断面図であり、図１は加熱されたアルミホイールを受け台に載置した状態を示す図であり、図２はアルミホイールの冷却状態を示す図であり、図３はアルミホイールの上端リムをテーパーリングに嵌合して歪修正を行う状態を示す図であり、図４は、アルミホイールを載置する受け台の平面図である。また、図５は、本発明の他の実施形態に係るアルミホイール製造装置（冷却装置・歪修正装置）の概略縦断面図であり、アルミホイールのリム上端を分割圧縮ブロックで押し込んで歪修正を行う状態を示す図であり、図６は、図５に示す装置において、リム上端を分割圧縮ブロックで圧縮している状態（上半分）及び分割圧縮ブロックを開放している状態（下半分）を示す平面図である。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these examples. 1 to 3 are schematic longitudinal sectional views of an aluminum wheel manufacturing apparatus (cooling apparatus / distortion correcting apparatus) according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a state in which a heated aluminum wheel is placed on a cradle. FIG. 2 is a view showing a cooling state of the aluminum wheel, FIG. 3 is a view showing a state in which the upper end rim of the aluminum wheel is fitted to the taper ring and distortion correction is performed, and FIG. It is a top view of the cradle which mounts an aluminum wheel. FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view of an aluminum wheel manufacturing apparatus (cooling apparatus / distortion correcting apparatus) according to another embodiment of the present invention. The distortion correction is performed by pushing the upper end of the rim of the aluminum wheel with a divided compression block. FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the upper end of the rim is compressed with a divided compression block (upper half) and a state in which the divided compression block is opened (lower half) in the apparatus illustrated in FIG. FIG.
図１〜図４に示すように、本発明の一実施形態に係るアルミホイール製造装置は、底部（下部盤）１の中央部に冷却液導入開口９を有する冷却液が収容された冷却槽７と、冷却液導入開口９に連通する連通開口８を中央に有し、アルミホイール５の外面を下に向けると共にアルミホイール５の中心を連通開口８の中心と一致させて載置する受け台２と、受け台２を上下に移動させる受け台移動機構と、受け台２の上方に配設され、受け台２に載置されたアルミホイールのリム上端５ｄの直径よりわずかに小さい小径部１４ａを有すると共に小径部１４ａから下方へ広がったテーパー部１４ｂを有するテーパーリング１４とを備えている。 As shown in FIGS. 1 to 4, an aluminum wheel manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a cooling tank 7 in which a coolant having a coolant introduction opening 9 is accommodated in a central portion of a bottom portion (lower panel) 1. And a cradle 2 that has a communication opening 8 communicating with the coolant introduction opening 9 in the center, and is placed with the outer surface of the aluminum wheel 5 facing downward and the center of the aluminum wheel 5 aligned with the center of the communication opening 8. A cradle moving mechanism that moves the cradle 2 up and down, and a small diameter portion 14a that is disposed above the cradle 2 and is slightly smaller than the diameter of the rim upper end 5d of the aluminum wheel mounted on the cradle 2. And a tapered ring 14 having a tapered portion 14b extending downward from the small diameter portion 14a.
図２に示すように、冷却槽７には、冷却液が収容されると共に、その周囲にはアルミホイール５が導入された際にオーバーフローする冷却液を受けるオーバーフロー液収容部２０が設けられている。かかるオーバーフロー液収容部２０には、オーバーフロー配管１２が接続され、循環水槽１１にオーバーフローした冷却液を導く。このとき、冷却水の蒸発等による冷却水の減少を補填すべく、補充液管１３より冷却水を補充する。そして、この循環水槽１１から、循環ポンプ１０により、冷却液を水流噴出管９ａへ導き、冷却液導入開口９から冷却槽７内へ再び導入する。本アルミホイール製造装置においては、このような冷却液循環機構を具備している。 As shown in FIG. 2, the cooling tank 7 stores the cooling liquid, and the periphery thereof is provided with an overflow liquid storage portion 20 that receives the cooling liquid that overflows when the aluminum wheel 5 is introduced. . An overflow pipe 12 is connected to the overflow liquid storage unit 20 to guide the overflowed coolant to the circulating water tank 11. At this time, the cooling water is replenished from the replenisher liquid pipe 13 in order to compensate for the cooling water decrease due to the evaporation of the cooling water. Then, the coolant is led from the circulating water tank 11 to the water jet pipe 9 a by the circulation pump 10, and is again introduced into the cooling tank 7 from the coolant introduction opening 9. The aluminum wheel manufacturing apparatus includes such a coolant circulation mechanism.
また、受け台２は、油圧シリンダー１５により、シリンダーロッド１６を介して、タイロッド４に沿って上下に移動される（受け台移動機構）。図４に示すように、かかる受け台２には、平面視して円形の受け板６が設けられ、かかる受け板６上には、円周方向に所定間隔をあけて配置され、半径方向に延設された複数個（１２個）の突状受け部６ａが設けられ、かかる突状受け部６ａ上にアルミホイールの円周端部５ｂが支持される。 The cradle 2 is moved up and down along the tie rod 4 by the hydraulic cylinder 15 via the cylinder rod 16 (cradle moving mechanism). As shown in FIG. 4, the receiving base 2 is provided with a circular receiving plate 6 in a plan view. The receiving plate 6 is arranged on the receiving plate 6 at a predetermined interval in the circumferential direction, and in the radial direction. A plurality of (12) protruding receiving portions 6a are provided, and the circumferential end portion 5b of the aluminum wheel is supported on the protruding receiving portions 6a.
また、テーパーリング１４は、上部盤３に固定され、かかるテーパーリング１４の下端入口径は、リム上端外径より大きく、上方に行くほど小さくなっており、テーパー部の上端はアルミホイール５の上端外径よりわずかに小さく、その差ΔＤを
（ΔＤ／Ｄ）＞（σｙ／Ｅ）
Ｄ アルミホイールリム外径
σｙ アルミ材料のその時点の降伏応力
Ｅ アルミ材料のその時点のヤング率
として、押込んだ時に、全周降伏するようにしておくことが好ましく、これにより、熱変形で長径になった方が多く降伏変形し、加圧開放時のスプリングバック量はほぼ同じであるので真円に近づき、削り代を少なくでき、薄肉鋳造ができる。また、この時、リム端には圧縮残留応力を付加することができる。
Further, the taper ring 14 is fixed to the upper panel 3, and the lower end inlet diameter of the taper ring 14 is larger than the outer diameter of the rim upper end and becomes smaller toward the upper side, and the upper end of the taper portion is the upper end of the aluminum wheel 5. Slightly smaller than the outer diameter, and the difference ΔD is (ΔD / D)> (σy / E)
D Aluminum wheel rim outer diameter σy Yield stress at that time of aluminum material E As Young's modulus at that time of aluminum material, it is preferable that the entire circumference is yielded when it is pushed in. Since the amount of spring back at the time of pressure release is almost the same, it approaches a perfect circle, the machining allowance can be reduced, and thin wall casting can be performed. At this time, a compressive residual stress can be applied to the rim end.
また、かかるテーパーリング１４の内部には、油圧シリンダー１８によって作動される押出板１７が設けられ、アルミホイールを下方に押し出すことを可能としている。 Further, an extrusion plate 17 that is operated by a hydraulic cylinder 18 is provided inside the taper ring 14 so that the aluminum wheel can be pushed downward.
上記のようなアルミホイール製造装置を用いてアルミホイールを製造するには、まず、図１に示すように、例えば、ロボットハンドによって、溶体化炉で熱処理されたアルミホイールの外面を下に向けて受け台２の突状受け部６ａ上に載置する。このとき、アルミホイールの中心と受け台の連通開口の中心は一致している。次いで、受け台２を冷却槽７の底部１に接触するまで下降させ、受け台２の連通開口８と冷却槽７の冷却液導入開口９を連通させる。 In order to manufacture an aluminum wheel using the above-described aluminum wheel manufacturing apparatus, first, as shown in FIG. 1, for example, the outer surface of the aluminum wheel heat-treated in the solution furnace is directed downward by a robot hand, for example. It is placed on the protruding receiving portion 6a of the receiving stand 2. At this time, the center of the aluminum wheel coincides with the center of the communication opening of the cradle. Next, the cradle 2 is lowered until it contacts the bottom 1 of the cooling tank 7, and the communication opening 8 of the cradle 2 and the coolant introduction opening 9 of the cooling tank 7 are communicated.
この受け台２の下降の際、受け台２の連通開口８から冷却液が噴出され、さらに、下降が完了しても冷却槽７の底部１の冷却液導入開口９から（循環）冷却液が噴出される。このとき、ハブ５ａはその外周部よりも早く冷却されるので、遅れて冷却するリム円周端部５ｂの収縮により、スポーク５ｃに圧縮応力が発生し、硬度が向上すると共に、その後は、冷却液が受け板６に放射状に配列された突状受け部６ａによってガイドされ、放射状に均等に流れ、アルミホイール５は、同一半径円周上はほぼ均等に冷却され、収縮もほぼ均等に発生し、楕円変形は抑制される。なお、このハブを早期に冷却するために、ハブの中央の軸穴及びボルト穴に冷却水が流れるように、鋳造又はトリミングの工程で穴をあけておくことが好ましい。 When the cradle 2 is lowered, the coolant is ejected from the communication opening 8 of the cradle 2, and (circulation) cooling liquid is supplied from the coolant introduction opening 9 at the bottom 1 of the cooling tank 7 even if the lowering is completed. Erupted. At this time, since the hub 5a is cooled earlier than its outer peripheral portion, the rim circumferential end portion 5b, which is cooled later, contracts, generating compressive stress in the spoke 5c and improving the hardness. The liquid is guided by the projecting receiving portions 6a arranged radially on the receiving plate 6 and flows radially evenly. The aluminum wheel 5 is cooled substantially uniformly on the circumference of the same radius, and contraction occurs almost equally. Elliptical deformation is suppressed. In order to cool the hub at an early stage, it is preferable to make a hole in the casting or trimming process so that the cooling water flows through the shaft hole and the bolt hole in the center of the hub.
冷却が完了すると、受け台２を上昇させ、アルミホイール５のリム上端５ｄを、上部盤３に取付けられたテーパーリング１４に押し込む。押込み加圧完了後、油圧シリンダー１８によって作動される押出板１７によってアルミホイール５はテーパーリング１４から押出され、受け台２は、図１の位置まで戻された後、アルミホイール５は、ロボットハンドにより取出され、例えば、次工程の時効炉に送入される。 When the cooling is completed, the cradle 2 is raised and the rim upper end 5d of the aluminum wheel 5 is pushed into the taper ring 14 attached to the upper panel 3. After the pressurization is completed, the aluminum wheel 5 is pushed out from the taper ring 14 by the push plate 17 operated by the hydraulic cylinder 18, and the cradle 2 is returned to the position shown in FIG. For example, it is sent to the aging furnace of the next process.
以上のように、アルミホイール５を１個ずつ同じ方法で水冷するので、硬度（強度）にバラツキが極めて少なく、早い水流に当てて早く冷却するので、硬度（強度）を高くし、しかも中央部分を早く冷却することで、アルミホイール５のスポーク５ｃに圧縮残留応力を付加し、回転曲げ強度を有利にし、また、同一半径円周を均等に冷却することで、楕円変形を防止、その少ない直径の差もテーパーリングに押込むことで修正、できるだけ真円を保ち、削り代を少なく、機械加工時間を短く、薄肉鋳造品の生産を可能にし、さらに、その時、リム端に圧縮残留応力を付加することで、衝突破壊強度を強くすることができる。 As described above, the aluminum wheels 5 are water-cooled one by one in the same way, so there is very little variation in hardness (strength), and they are cooled quickly by being exposed to a fast water flow, so that the hardness (strength) is increased and the central portion By quickly cooling the surface, the compressive residual stress is applied to the spokes 5c of the aluminum wheel 5 to improve the rotational bending strength, and by cooling the same radius circumference evenly, elliptical deformation is prevented, and its small diameter The difference between the two is also corrected by pushing into the taper ring, keeping the perfect circle as much as possible, reducing the machining allowance, shortening the machining time, and enabling the production of thin cast products, and at that time, adding compressive residual stress to the rim end By doing so, the impact fracture strength can be increased.
また、図５及び図６に示すように、本発明の他の実施形態に係るアルミホイール製造装置は、一実施形態に係るアルミホイール製造装置におけるテーパーリング１４に代えて、分割圧縮ブロック２１を備えた装置である。 As shown in FIGS. 5 and 6, an aluminum wheel manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention includes a divided compression block 21 instead of the taper ring 14 in the aluminum wheel manufacturing apparatus according to the embodiment. Device.
本発明の他の実施形態に係るアルミホイール製造装置は、受け台２の上方に配置された、半弧状の内周面２１ａを有し、それぞれが当接して弧状の内周面２１ａが連結することにより、アルミホイール５のリム上端５ｄの直径よりわずかに小さい円弧部を形成することが可能な２分割された分割圧縮ブロック２１を備えている。分割圧縮ブロック２１は、分割圧縮ブロック用ガイド２２により支持され、分割圧縮ブロック用油圧シリンダ２３により、内外方向（図面上、横方向）に移動可能となっており、内方向に移動した場合、分割圧縮ブロック２１が当接してアルミホイール５のリム上端５ｄの直径よりわずかに小さい円弧部を形成し、これにより、アルミホイール５のリム上端５ｄを圧縮可能としている。すなわち、アルミホイール５の冷却後、アルミホイール５のリム上端５ｄが、分割圧縮ブロック２１の間に位置するまで、受け台２を上方に移動させ、開放状態（図６下半分）の分割圧縮ブロック２１を内方向に移動させて、リム上端５ｄを圧縮し（図６上半分）、一実施形態に係るアルミホイール製造装置におけるテーパーリング１４の場合と同様の圧縮応力を加え、リムに圧縮残留応力を発生させて、アルミホイール５の強度増強と歪の修正を行う。 The aluminum wheel manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention has a semi-arc-shaped inner peripheral surface 21 a disposed above the cradle 2, which are in contact with each other to connect the arc-shaped inner peripheral surface 21 a. Thus, the divided compression block 21 divided into two parts capable of forming a circular arc part slightly smaller than the diameter of the rim upper end 5d of the aluminum wheel 5 is provided. The divided compression block 21 is supported by a divided compression block guide 22 and can be moved inward and outward (lateral direction in the drawing) by a divided compression block hydraulic cylinder 23. The compression block 21 abuts to form an arc portion slightly smaller than the diameter of the rim upper end 5d of the aluminum wheel 5, so that the rim upper end 5d of the aluminum wheel 5 can be compressed. That is, after the aluminum wheel 5 is cooled, the cradle 2 is moved upward until the rim upper end 5d of the aluminum wheel 5 is located between the divided compression blocks 21, and the divided compression block in the open state (lower half in FIG. 6). 21 is moved inward to compress the rim upper end 5d (the upper half of FIG. 6), and compressive residual stress is applied to the rim by applying the same compressive stress as that of the taper ring 14 in the aluminum wheel manufacturing apparatus according to the embodiment. The strength of the aluminum wheel 5 is increased and the distortion is corrected.
１ 底部（下部盤）
２ 受け台
３ 上部盤
４ コラム（タイロッド）
５ アルミホイール
５ａ ハブ
５ｂ 円周端部
５ｃ スポーク
５ｄ リム上端
６ 受け板
６ａ 突状受け部
７ 冷却槽
８ 連通開口
９ 冷却液導入開口
９ａ 水流噴出管
１０ 循環ポンプ
１１ 循環水槽
１２ オーバーフロー配管
１３ 補充液管
１４ テーパーリング
１４ａ 小径部
１４ｂ テーパー部
１５ 油圧シリンダー
１６ シリンダーロッド
１７ 押出板
１８ 押出板油圧シリンダー
１９ 押出板シリンダーロッド
２０ オーバーフロー液収容部
２１ 分割圧縮ブロック
２１ａ 内周面
２２ 分割圧縮ブロック用ガイド
２３ 分割圧縮ブロック用油圧シリンダ
1 Bottom (lower panel)
2 Base 3 Upper panel 4 Column (tie rod)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Aluminum wheel 5a Hub 5b Circumferential edge part 5c Spoke 5d Upper end of rim 6 Receiving plate 6a Projection receiving part 7 Cooling tank 8 Communication opening 9 Coolant introduction opening 9a Water jet pipe 10 Circulation pump 11 Circulating water tank 12 Overflow pipe 13 Replenisher Pipe 14 Taper ring 14a Small diameter portion 14b Taper portion 15 Hydraulic cylinder 16 Cylinder rod 17 Extrusion plate 18 Extrusion plate hydraulic cylinder 19 Extrusion plate cylinder rod 20 Overflow liquid containing portion 21 Divided compression block 21a Inner peripheral surface 22 Divided compression block guide 23 Divided Hydraulic cylinder for compression block
Claims (11)
An aluminum wheel manufacturing method using the aluminum wheel cooling device according to claim 6 or the aluminum wheel distortion correcting device according to claim 9, wherein after the aluminum wheel is cooled, the cradle is moved upward, and the divided compression block is A method for manufacturing an aluminum wheel, comprising: moving inwardly and bringing the divided compression blocks into contact with each other to compress the upper end of the rim of the aluminum wheel to correct the thermal strain of the aluminum wheel.
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