JP2011177785A - Forged billet, wheel made from light metal, and processes for production of those products - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a forged billet from which forged products such as a wheel made from a light alloy excellent and uniform in mechanical strength can be manufactured, a wheel made from a light alloy obtained from the forged billet, and a process for manufacturing the wheel made from a light alloy. <P>SOLUTION: A cast billet 4 is produced by casting a light metal alloy, and the forged billet 10 is obtained by pressurization and compression of the cast billet 4. The forged billet 10 has the Charpy impact value of 15 J/cm<SP>2</SP>or more by the Charpy impact test in accordance with JIS (Japanese Industrial Standards) -Z2242. The forged billet 10 is used suitably as various industrial members. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、鍛造ビレット、軽金属製ホイール及びそれらの製造方法に関し、更に詳しくは、機械的強度が優れ、しかも、機械的強度が均一な鍛造製品(ホイール等)を製造することができる鍛造ビレット、該鍛造ビレットの製造方法、鍛造ビレットから得られる軽合金製ホイール及び該軽合金製ホイールの製造方法に関する。   The present invention relates to a forged billet, a light metal wheel and a method for producing the same, and more specifically, a forged billet capable of producing a forged product (wheel or the like) having excellent mechanical strength and uniform mechanical strength, The present invention relates to a method for producing the forged billet, a light alloy wheel obtained from the forged billet, and a method for producing the light alloy wheel.

車両用ホイールはタイヤを装着している。自動車が走行する路面は必ずしも平坦とは限らない。ホイールは、凹凸の激しい路面若しくは縁石などに乗り上げると、ホイールは、局部に衝撃的な応力を受ける場合がある。
このような応力は、一般的には弾性体であるタイヤが吸収しホイールには直接及ばない。ところが、ホイールのリムのフランジ部分はタイヤから露出しているので、走行中に直接障害物に接触する確率が高くなる。
The vehicle wheel is equipped with tires. The road surface on which the automobile travels is not necessarily flat. When a wheel rides on an uneven road surface or curbstone, the wheel may receive shock stress locally.
Such stress is generally absorbed by a tire, which is an elastic body, and does not reach the wheel directly. However, since the flange portion of the rim of the wheel is exposed from the tire, there is a high probability that the wheel rim directly contacts an obstacle during traveling.

近年のホイールにおいては、口径が大きくなり、タイヤの扁平化に伴いリム幅が増大している。このため、円筒状のリムは撓みやすい構造となっている。この円筒状の構造を維持するために、リムフランジの引張り強さ、耐力、伸び等の剛性の向上が求められている。しかも、軽量でなければならない。   In recent wheels, the caliber has become larger and the rim width has increased with the flattening of the tire. For this reason, the cylindrical rim has a structure that is easily bent. In order to maintain this cylindrical structure, it is required to improve the rigidity of the rim flange such as tensile strength, proof stress, and elongation. And it must be lightweight.

これに対し、析出硬化型Al合金を用いてホイールディスク部及びリム部の引張強さ、耐力、及び伸びの機械特性を改善すると共に耐衝撃性に優れたホイール(例えば特許文献1参照)、鋳造で製造したアルミニウム合金製の丸棒を切断して得たビレットに対して、金型で鍛造プレスすることによりホイールを製造する方法(例えば、特許文献2参照)、鋳造したマグネシウム合金を歪加工し、再結晶化したマグネシウム合金からなる車両用ホイール(例えば、特許文献3参照)、ホイールリムフランジの内径部にリム径中心方向へ張出し部分を形成した車両用ホイール(例えば、特許文献4参照)等が知られている。   On the other hand, a wheel having excellent impact resistance while improving the tensile strength, proof stress, and elongation of the wheel disk portion and rim portion using a precipitation hardening type Al alloy (see, for example, Patent Document 1), casting A method of manufacturing a wheel by forging a billet obtained by cutting a round bar made of an aluminum alloy manufactured in step 1 with a die (see, for example, Patent Document 2), and straining a cast magnesium alloy A vehicle wheel made of a recrystallized magnesium alloy (see, for example, Patent Document 3), a vehicle wheel in which a protruding portion is formed in the inner diameter portion of the wheel rim flange toward the center of the rim diameter (for example, see Patent Document 4), etc. It has been known.

特許文献1〜4に記載のホイールは、いずれも鋳造されたビレット(以下「鋳造ビレット」という。)から鍛造成形することによって、得られるものである。なお、特許文献1記載のホイールは、Si成分比率を大きくすると共に共晶組織の平均面積を小さくすることで組織の微細化を図り、溶体加熱処理後急冷し次いで時効処理を行って機械特性を向上させている。特許文献2及び3に記載のホイールは、スピニング加工による再結晶を防止するための熱処理工程を改善している。特許文献4記載のホイールは、インナーリムフランジの剛性を高めるために、リムフランジの半径中心方向へ突出部を形成しているものである。
これらの特許文献には鋳造ビレットを鍛造して金属組織の微細化を図る思想は開示されていない。
The wheels described in Patent Documents 1 to 4 are all obtained by forging from a cast billet (hereinafter referred to as “cast billet”). In addition, the wheel described in Patent Document 1 increases the Si component ratio and reduces the average area of the eutectic structure, thereby reducing the structure. After the solution heat treatment, the wheel is rapidly cooled and then subjected to an aging treatment to obtain mechanical characteristics. It is improving. The wheels described in Patent Documents 2 and 3 improve the heat treatment process for preventing recrystallization due to spinning. In the wheel described in Patent Document 4, a protrusion is formed in the radial center direction of the rim flange in order to increase the rigidity of the inner rim flange.
These patent documents do not disclose the idea of forging a cast billet to refine the metal structure.

特開2002−60879号公報JP 2002-60879 A 特開2007−210017号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-2110017 特開2007−308780号公報JP 2007-308780 A 特開2008−137562号公報JP 2008-137562 A

しかしながら、上記特許文献1〜4に記載のホイールは、いずれも、鋳造ビレットが鍛造により複雑な形状に成形されるので、全体的にではなく、部分的にしか引き延ばされない結果、金属組織的にみて、衝撃性や靭性(以下「機械的強度」という。)が弱い部分が偏在することになる。すなわち、得られるホイールは、機械的強度が不均一となる。   However, in the wheels described in Patent Documents 1 to 4, since the cast billet is formed into a complicated shape by forging, it is stretched only partially rather than entirely, resulting in a metallographic structure. In view of this, a portion having weak impact and toughness (hereinafter referred to as “mechanical strength”) is unevenly distributed. That is, the obtained wheel has non-uniform mechanical strength.

従来のホイールにおいて、円柱状の鋳造ビレットを、鍛造用のプレス機に設置し、一対の金型で軸方向に押圧すると、鋳造ビレットは、半径方向へ延展することになる。このとき、ハブ部分を成形する原材料は、大きな変位を受けないので、従来のホイールの金属結晶粒子の結晶粒径は、ハブ部分が特に大きくなる。   In a conventional wheel, when a cylindrical cast billet is installed in a press machine for forging and pressed in the axial direction by a pair of molds, the cast billet extends in the radial direction. At this time, since the raw material for forming the hub portion does not receive large displacement, the hub portion has a particularly large crystal grain size of the metal crystal particles of the conventional wheel.

一方、一体型のホイールにおいては、リムを成型するためにスピニング加工を施すと、部分的に再結晶化し、結晶粒径の粗大化が生じて、機械的強度が低下する場合がある。なお、スピニング加工は素材を延展するだけであり殆ど鍛造効果は得られない。   On the other hand, in an integrated wheel, when a spinning process is performed to mold a rim, recrystallization occurs partially and the crystal grain size becomes coarse, which may reduce mechanical strength. The spinning process only spreads the material, and almost no forging effect can be obtained.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、機械的強度が優れ、しかも、機械的強度が均一な鍛造製品(ホイール等)を製造することができる鍛造ビレット、該鍛造ビレットから得られる軽合金製ホイール及びその軽合金製ホイールの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is obtained from a forged billet capable of producing a forged product (wheel or the like) having excellent mechanical strength and uniform mechanical strength, and the forged billet. It is an object of the present invention to provide a light alloy wheel and a method for producing the light alloy wheel.

本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、従来の鋳造ビレットを鍛造成形するのではなく、一旦、鋳造ビレットを所定の大きさに加圧圧縮し、シャルピー衝撃値を15J/cm以上とすることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。ちなみに、下記式に示すホール・ペッチの関係を鑑みると、結晶粒径を微細化することにより材料の強度及び耐衝撃性(シャルピー衝撃値)が大きくなる。
σ=σ+kd−1/2
式中、σは、降伏応力又は変形応力を示し、dは、平均結晶粒径を示し、σ及びkは、材料によって決まる定数を示す。
The inventors of the present invention have intensively studied to solve the above-mentioned problem. Instead of forging the conventional cast billet, the cast billet is temporarily compressed to a predetermined size and the Charpy impact value is set to 15 J / The inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by setting it to cm 2 or more, and have completed the present invention. By the way, in view of the Hall-Petch relationship represented by the following formula, the strength and impact resistance (Charpy impact value) of the material are increased by reducing the crystal grain size.
σ = σ 0 + kd −1/2
In the formula, σ represents yield stress or deformation stress, d represents average grain size, and σ 0 and k represent constants determined by the material.

すなわち、本発明は、(1)軽金属合金を鋳造して鋳造ビレットとし、該鋳造ビレットを加圧圧縮して得られる鍛造ビレットであって、シャルピー衝撃値が15J/cm以上である鍛造ビレットに存する。 That is, the present invention relates to (1) a forged billet obtained by casting a light metal alloy into a cast billet and pressurizing and compressing the cast billet, wherein the Charpy impact value is 15 J / cm 2 or more. Exist.

本発明は、(2)下記式を満たす上記(1)記載の鍛造ビレットに存する。
H1/H2≧4.0
(式中、H1は、鋳造ビレットの加圧圧縮される方向の長さを示し、H2は、鍛造ビレットの加圧圧縮された方向の長さを示す。)
This invention exists in the forge billet of the said (1) description which satisfies the following formula | equation (2).
H1 / H2 ≧ 4.0
(In the formula, H1 indicates the length in the direction in which the cast billet is compressed and compressed, and H2 indicates the length in the direction in which the forged billet is compressed and compressed.)

本発明は、(3)軽金属合金を鋳造して鋳造ビレットとし、該鋳造ビレットを加圧圧縮して得られ、下記式を満たす鍛造ビレットの製造方法に存する。
H1/H2≧4.0
(式中、H1は、鋳造ビレットの加圧圧縮される方向の長さを示し、H2は、鍛造ビレットの加圧圧縮された方向の長さを示す。)
The present invention resides in (3) a method for producing a forged billet obtained by casting a light metal alloy to form a cast billet, pressurizing and compressing the cast billet, and satisfying the following formula.
H1 / H2 ≧ 4.0
(In the formula, H1 indicates the length in the direction in which the cast billet is compressed and compressed, and H2 indicates the length in the direction in which the forged billet is compressed and compressed.)

本発明は、(4)加圧圧縮が、閉塞鍛造、揺動鍛造、ハンマー鍛造又はセクション鍛造により施される上記(3)記載の鍛造ビレットの製造方法に存する。   The present invention resides in (4) the method for producing a forged billet according to the above (3), wherein the pressure compression is performed by closed forging, swing forging, hammer forging or section forging.

本発明は、(5)鋳造ビレットを一方向に加圧圧縮してプレ鍛造ビレットとし、該プレ鍛造ビレットを加圧圧縮した方向とは異なる方向に更に加圧圧縮して得られる上記(3)又は(4)に記載の鍛造ビレットの製造方法に存する。   The present invention (5) is obtained by compressing and compressing a cast billet in one direction to obtain a pre-forged billet, and further compressing and compressing the pre-forged billet in a direction different from the direction in which the pre-forged billet is compressed and compressed. Or it exists in the manufacturing method of the forge billet as described in (4).

本発明は、(6)鋳造ビレットを一方向に加圧圧縮してプレ鍛造ビレットとし、該プレ鍛造ビレットを加圧圧縮した方向とは異なる方向に更に加圧圧縮して円錐台状とし、更に、外側部分のみを変形させるために加圧圧縮する上記(3)又は(4)に記載の鍛造ビレットの製造方法に存する。   The present invention is (6) press-compressing the cast billet in one direction to obtain a pre-forged billet, further compressing and compressing the pre-forged billet in a direction different from the direction in which the pre-forged billet is compressed, The method for producing a forged billet according to the above (3) or (4), wherein pressure compression is performed to deform only the outer portion.

本発明は、(7)飛翔体部品用、運送用機器部品用、産業用機器部品用、建築資材用、光学用機器部品用又はこれら用途の部材製造用である上記(3)〜(6)のいずれか一つに記載の鍛造ビレットの製造方法に存する。   The present invention is (7) the above (3) to (6), which is for flying parts, for transport equipment parts, for industrial equipment parts, for building materials, for optical equipment parts, or for manufacturing members for these applications. The method for producing a forged billet according to any one of the above.

本発明は、(8)上記(3)〜(6)のいずれか一つに記載の鍛造ビレットの製造方法により得られる鍛造ビレットを用いて鍛造成形された軽合金製ホイールであって、ディスク部、スポーク部、アウターフランジ部、インナーリム部及びインナーフランジ部のシャルピー衝撃値が15J/cm以上である軽合金製ホイールに存する。 The present invention is (8) a light alloy wheel forged using a forged billet obtained by the method for producing a forged billet according to any one of (3) to (6) above, wherein the disk portion Further, the present invention resides in a light alloy wheel having a Charpy impact value of 15 J / cm 2 or more at the spoke portion, the outer flange portion, the inner rim portion, and the inner flange portion.

本発明は、(9)上記(3)〜(6)のいずれか一つに記載の鍛造ビレットの製造方法により得られる鍛造ビレットを用いて鍛造成形された軽合金製ホイールであって、スポーク部、アウターフランジ部、インナーリム部及びインナーフランジ部の伸び率が16%以上である軽合金製ホイールに存する。   The present invention is (9) a light alloy wheel forged using a forged billet obtained by the method for producing a forged billet according to any one of (3) to (6) above, wherein the spoke portion In the light alloy wheel, the elongation ratio of the outer flange portion, the inner rim portion, and the inner flange portion is 16% or more.

本発明は、(10)上記(3)〜(6)のいずれか一つに記載の鍛造ビレットの製造方法により得られる鍛造ビレットを用いて鍛造成形された軽合金製ホイールであって、インナーリム部及びインナーフランジ部からなる群より選ばれる少なくとも一つの部分のJIS−H0542に準拠した切断法に基づく金属結晶粒子の平均粒径が5〜20μmである軽合金製ホイールに存する。   The present invention is (10) a light alloy wheel forged using a forged billet obtained by the method for producing a forged billet according to any one of (3) to (6) above, comprising an inner rim A light alloy wheel having an average particle diameter of 5 to 20 μm of metal crystal particles based on a cutting method based on JIS-H0542 of at least one portion selected from the group consisting of a portion and an inner flange portion.

本発明は、(11)JIS−H0542に準拠した切断法に基づくインナーリム部の金属結晶粒子の再結晶部分を除く平均粒径が20μm以下である上記(8)〜(10)のいずれか一つに記載の軽合金製ホイールに存する。   The present invention provides (11) any one of the above (8) to (10), wherein the average particle size excluding the recrystallized portion of the metal crystal particles of the inner rim portion based on the cutting method based on JIS-H0542 is 20 μm or less. The light alloy wheel described in 1.

本発明は、(12)上記(3)〜(6)のいずれか一つに記載の鍛造ビレットの製造方法により得られる鍛造ビレットを用いて鍛造成形された軽合金製ホイールの製造方法であって、押出し方式によって、アウターリム部及びインナーリム部を成形する軽合金製ホイールの製造方法に存する。   The present invention is (12) a method for producing a light alloy wheel forged using a forged billet obtained by the method for producing a forged billet according to any one of (3) to (6) above. The present invention resides in a light alloy wheel manufacturing method for forming an outer rim portion and an inner rim portion by an extrusion method.

本発明は、(13)上記(3)〜(6)のいずれか一つに記載の鍛造ビレットの製造方法により得られる鍛造ビレットを用いてプレホイールを鍛造成形し、旋盤又はマシニングセンターを含むフライス盤によるディスク部模様の削りだし機械加工を施す軽合金製ホイールの製造方法に存する。   The present invention is (13) a milling machine including a lathe or a machining center, forging a pre-wheel using a forged billet obtained by the method for producing a forged billet according to any one of (3) to (6) above. It exists in the manufacturing method of the wheel made from a light alloy which carries out the machining of the disk part pattern.

本発明は、(14)上記(3)〜(6)のいずれか一つに記載の鍛造ビレットの製造方法により得られる鍛造ビレットを金型で鍛造成形してプレリム部を形成し、該プレリム部をスピニング加工してインナーリム部を成形する軽合金製ホイールの製造方法であって、スピニング加工が、プレリム部と金型との間に空隙を設けた状態で、斜方向から圧延ローラーで押圧し、インナーリム部を成形する軽合金製ホイールの製造方法に存する。   In the present invention, (14) a pre-rim portion is formed by forging a forged billet obtained by the method for producing a forged billet according to any one of (3) to (6) above with a die. Is a light alloy wheel manufacturing method in which an inner rim portion is formed by spinning, and the spinning is pressed with a rolling roller from an oblique direction in a state where a gap is provided between the pre-rim portion and the mold. And a light alloy wheel manufacturing method for forming an inner rim portion.

本発明の鍛造ビレットは、鋳造ビレットを加圧圧縮して得られ、シャルピー衝撃値を15J/cm以上とすることにより、結果として、結晶粒径が微細な鍛造製品(軽合金製ホイール等)が得られる。すなわち、鋳造ビレットを加圧圧縮して鍛造ビレットとすることにより、鍛造成形用のプレス機に設置し、一対の金型で押圧する場合、大きな変位を示さない部分であっても、鍛造ビレットの金属組織の金属結晶粒子が既に微細化されているので、得られる鍛造製品は、金属結晶粒子の結晶粒径が微細なものとなる。
よって、上記鍛造ビレットによれば、機械的強度が優れ、機械的強度が均一な鍛造製品を製造することができる。なお、鍛造ビレットの金属結晶粒子のJIS−H0542の切断法に基づく平均粒径を30μm以下であることが好ましい。
The forged billet of the present invention is obtained by pressure-compressing a cast billet, and by setting the Charpy impact value to 15 J / cm 2 or more, as a result, a forged product having a fine crystal grain size (light alloy wheel, etc.) Is obtained. That is, by pressing and compressing a cast billet to form a forged billet, when it is installed in a press machine for forging and pressed with a pair of molds, even if it is a portion that does not show a large displacement, Since the metal crystal particles of the metal structure have already been refined, the forged product obtained has a fine crystal grain size of the metal crystal particles.
Therefore, according to the forged billet, a forged product having excellent mechanical strength and uniform mechanical strength can be produced. In addition, it is preferable that the average particle diameter based on the cutting method of JIS-H0542 of the metal crystal particle of a forge billet is 30 micrometers or less.

また、本発明の鍛造ビレットを用いた軽合金製ホイールは、靱性がきわめて高いことから、車両走行時に何らかの理由で軽合金製ホイールのリム又はディスク部に亀裂が生じた場合であっても、亀裂が一気に大きくならない。この場合、タイヤ空気圧が徐々に減少して操縦者が異常に気付くことになるので大きな事故にはつながらない。したがって、かかる軽合金製ホイールを用いることにより、安全性を担保できる。   Further, the light alloy wheel using the forged billet of the present invention has extremely high toughness, so even if the rim or the disk portion of the light alloy wheel is cracked for some reason during vehicle running, Does not grow at a stretch. In this case, the tire pressure gradually decreases and the operator notices abnormally, so that it does not lead to a major accident. Therefore, safety can be ensured by using such a light alloy wheel.

上記鍛造ビレットは、鍛錬比(H1/H2)が4以上であることが好ましい。かかる鍛錬比とすることにより、急激に鍛造ビレットの結晶粒径を微粒子化できる。   The forging billet preferably has a forging ratio (H1 / H2) of 4 or more. By setting it as such a forging ratio, the crystal grain diameter of a forge billet can be rapidly atomized.

本発明の鍛造ビレットの製造方法においては、鋳造ビレットを閉塞鍛造、揺動鍛造、ハンマー鍛造又はセクション鍛造により、加圧圧縮して得られるものであると、中腹部の周囲が膨らんだ形状(いわゆる太鼓形状)になるのを確実に抑制できる。なお、加圧圧縮は、300〜550℃の温度、9.8×10kN〜88.2×10kNの圧力条件下で施されることが好ましい。 In the method for producing a forged billet according to the present invention, when the cast billet is obtained by pressure compression by closed forging, swing forging, hammer forging or section forging, a shape in which the periphery of the middle abdomen swells (so-called (Taiko shape) can be reliably suppressed. Incidentally, the pressure compression, temperature of 300 to 550 ° C., is preferably performed under pressure conditions of 9.8 × 10 3 kN~88.2 × 10 3 kN.

上記鍛造ビレットの製造方法においては、鋳造ビレットを一方向に加圧圧縮してプレ鍛造ビレットとし、該プレ鍛造ビレットを加圧圧縮した方向とは異なる方向に更に加圧圧縮してなるものである場合、鍛造ビレットの金属結晶粒子全体における結晶粒径の小さい組織の占める割合が大きくなる。このため、機械的強度がより優れ、しかも、機械的強度がより均一な鍛造製品を製造することができる。   In the forged billet manufacturing method, the cast billet is pressure-compressed in one direction to form a pre-forged billet, and is further pressure-compressed in a direction different from the pressure-compressed direction of the pre-forged billet. In this case, the proportion of the structure having a small crystal grain size in the entire metal crystal particles of the forged billet becomes large. For this reason, it is possible to produce a forged product having better mechanical strength and more uniform mechanical strength.

また、更に、外側部分のみを変形させるために加圧圧縮することにより、鍛造ビレットの外側部分の素材流動を積極的に行うことができる。これにより、得られる鍛造ビレットは、中央部分の金属結晶粒子の粒径とその他の部分の金属結晶粒子の粒径とが同程度となり、均質な微細化が可能となる。   Furthermore, the material flow of the outer portion of the forged billet can be positively performed by compressing the pressure to deform only the outer portion. As a result, the obtained forged billet has the same particle size of the metal crystal particles in the central portion as that of the metal crystal particles in the other portions, and can be uniformly refined.

その結果、投入した鋳造ビレットのほぼ全域を鍛造ビレットとする場合の材料歩留まりを大きく向上させることができると共に、プレ鍛造ビレットを経由した鍛造製品は、全体が均質な機械強度を示し耐衝撃性の高いものとなる。   As a result, it is possible to greatly improve the material yield when almost all of the cast billet that has been used is made of forged billets, and the forged products that have passed through the pre-forged billet exhibit a uniform mechanical strength and impact resistance. It will be expensive.

本発明の軽合金製ホイールは、上述した鍛造ビレットを用いるので、機械的強度が優れ、且つ機械的強度が均一なものとなる。
また、ディスク部、スポーク部、アウターフランジ部、インナーリム部及びインナーフランジ部のシャルピー衝撃値が15J/cm以上であること、スポーク部、アウターフランジ部、インナーリム部及びインナーフランジ部の伸び率が16%以上であること、ディスク部、スポーク部、アウターフランジ部及びインナーフランジ部からなる群より選ばれる少なくとも一つの部分のJIS−H0542に準拠した切断法に基づく金属結晶粒子の平均粒径が5〜20μmであることが好ましい。これらの場合、軽合金製ホイールは、車両走行時に不測の事態が発生し、リムに衝撃的な応力が負荷されたときに損傷が生じ難い。なお、JIS−H0542に準拠した切断法に基づくインナーリム部の金属結晶粒子の再結晶部分を除く平均粒径が20μm以下であることがより好ましい。
Since the light alloy wheel of the present invention uses the forged billet described above, the mechanical strength is excellent and the mechanical strength is uniform.
In addition, the Charpy impact value of the disk portion, spoke portion, outer flange portion, inner rim portion and inner flange portion is 15 J / cm 2 or more, and the elongation rate of the spoke portion, outer flange portion, inner rim portion and inner flange portion Is an average particle diameter of metal crystal particles based on a cutting method in accordance with JIS-H0542 of at least one portion selected from the group consisting of a disk portion, a spoke portion, an outer flange portion, and an inner flange portion. It is preferable that it is 5-20 micrometers. In these cases, the light alloy wheel is unlikely to be damaged when an unexpected situation occurs when the vehicle travels and an impact stress is applied to the rim. In addition, it is more preferable that the average particle diameter excluding the recrystallized portion of the metal crystal particles in the inner rim portion based on the cutting method based on JIS-H0542 is 20 μm or less.

本発明の軽合金製ホイールの製造方法においては、押出し方式によって、アウターリム部及びインナーリム部を成形したものである場合、ハンプ部からウエル部及びインナーリムフランジに至る間に再結晶の生成が無くほぼ均等な結晶粒径を形成することができる。なお、このときのインナーリムフランジ部のシャルピー衝撃値は、29J/cmを越えており、伸びは16%以上である。 In the light alloy wheel manufacturing method of the present invention, when the outer rim portion and the inner rim portion are formed by an extrusion method, recrystallization is generated between the hump portion and the well portion and the inner rim flange. Almost uniform crystal grain size can be formed. In this case, the Charpy impact value of the inner rim flange portion exceeds 29 J / cm 2 and the elongation is 16% or more.

本発明の軽合金製ホイールの製造方法には、上述した鍛造ビレットを金型で鍛造成形し、旋盤又はマシニングセンターを含むフライス盤によるディスク部模様の削りだし機械加工を施す方法や、上述した鍛造ビレットを金型で鍛造成形し、プレリム部をスピニング加工してインナーリム部を成形する方法がある。   In the light alloy wheel manufacturing method of the present invention, the above-described forged billet is forged with a die, and the disk portion pattern is machined by a lathe or a milling machine including a machining center. There is a method in which an inner rim portion is formed by forging with a die and spinning the pre-rim portion.

これらの中でも、スピニング加工を施す場合、プレリム部と金型との間に空隙を設けた状態で、斜方向から圧延ローラーで押圧し、インナーリム部を成形することが好ましい。結晶粒径を微細化した鍛造ビレットを用いて、スピニング加工を施す場合、機械的強度が高くなっている鍛造ビレットを用いると圧延ローラーの加圧力が高くなり再結晶が生じやすくなる欠点があるのに対し、上述した場合においては、空隙を設けて斜方向から圧延ローラーで押圧するので、インナーリム部の再結晶化を抑制することができる。   Among these, when performing the spinning process, it is preferable to form the inner rim portion by pressing with a rolling roller from the oblique direction in a state where a gap is provided between the pre-rim portion and the mold. When spinning is performed using a forged billet with a refined crystal grain size, if a forged billet with high mechanical strength is used, the pressing force of the rolling roller increases and recrystallization tends to occur. On the other hand, in the above-described case, since the gap is provided and the rolling roller is pressed from the oblique direction, recrystallization of the inner rim portion can be suppressed.

図1は、本発明に係る鍛造ビレットの第1実施形態を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a forged billet according to the present invention. 図2は、第1実施形態に係る鍛造ビレットと、加圧圧縮前における鋳造ビレットを示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a forged billet according to the first embodiment and a cast billet before pressure compression. 図3の(a)及び(b)は、加圧圧縮前における鋳造ビレットを閉塞鍛造により第1実施形態に係る鍛造ビレットとしたときの状態を示す断面図である。FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views showing a state where the cast billet before pressure compression is a forged billet according to the first embodiment by closed forging. 図4の(a)〜(d)は、鋳造ビレットを複数回加圧圧縮し本発明に係る鍛造ビレットとする例を示す断面図である。4A to 4D are cross-sectional views showing an example in which a cast billet is compressed and compressed a plurality of times to obtain a forged billet according to the present invention. 図5の(a)は、本実施形態に係る軽合金製ホイールを示す正面図であり、(b)は、(a)のI−I’断面図である。FIG. 5A is a front view showing a light alloy wheel according to this embodiment, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line I-I ′ of FIG. 図6は、第1実施形態に係る鍛造ビレットから軽合金製ホイールへの製造過程を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic view showing a manufacturing process from the forged billet to the light alloy wheel according to the first embodiment. 図7の(a)は、本実施形態に係る軽合金製ホイールの製造方法における第1スピニング処理を示す断面図であり、(b)及び(c)は第2スピニング処理を示す断面図である。(A) of FIG. 7 is sectional drawing which shows the 1st spinning process in the manufacturing method of the wheel made from a light alloy which concerns on this embodiment, (b) And (c) is sectional drawing which shows a 2nd spinning process. . 図8は、本発明に係る鍛造ビレットの第2実施形態を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a second embodiment of the forged billet according to the present invention. 図9の(a)〜(d)は、第2実施形態に係る鍛造ビレットの製造過程を示す上面図及び側面図である。(A)-(d) of FIG. 9 is the top view and side view which show the manufacturing process of the forge billet which concerns on 2nd Embodiment. 図10の(a)〜(e)は、鋳造ビレットを一方向に加圧圧縮した後、異なる方向に更に加圧圧縮した場合の効果を説明するための概略図である。(A)-(e) of FIG. 10 is the schematic for demonstrating the effect at the time of compressing and compressing a casting billet in one direction, and then further compressing and compressing in a different direction. 図11の(a)〜(f)は、第3実施形態に係る鍛造ビレットの製造過程を示す上面図及び側面図である。(A)-(f) of FIG. 11 is the top view and side view which show the manufacturing process of the forge billet which concerns on 3rd Embodiment. 図12の(a)及び(b)は、他の実施形態に係る軽合金製ホイールの製造方法における前方押出し加工を示す断面図である。12 (a) and 12 (b) are cross-sectional views showing forward extrusion in a light alloy wheel manufacturing method according to another embodiment. 図13の(a)及び(b)は、他の実施形態に係る軽合金製ホイールの製造方法における後方押出し加工を示す断面図である。(A) And (b) of Drawing 13 is a sectional view showing back extrusion processing in a manufacturing method of a light alloy wheel concerning other embodiments. 図14の(a)及び(b)は、本実施形態に係るホイールの製造方法におけるフレアリング工程を示す断面図である。14A and 14B are cross-sectional views showing a flaring process in the wheel manufacturing method according to the present embodiment. 図15は、実施例における引張強さ評価の結果を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing the results of tensile strength evaluation in Examples. 図16は、実施例における耐力評価の結果を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing the results of proof stress evaluation in the examples. 図17は、実施例における伸び評価の結果を示すグラフである。FIG. 17 is a graph showing the results of elongation evaluation in the examples. 図18は、実施例におけるブリネル硬度評価の結果を示すグラフである。FIG. 18 is a graph showing the results of Brinell hardness evaluation in Examples. 図19は、実施例におけるシャルピー衝撃値の結果を示すグラフである。FIG. 19 is a graph showing the result of the Charpy impact value in the example. 図20の(a)は、実施例1で得られた鍛造ビレットの断面のマクロ写真であり、(b)は、その顕微鏡写真である。20A is a macro photograph of the cross section of the forged billet obtained in Example 1, and FIG. 20B is a micrograph thereof. 図21の(a)は、実施例2で得られた鍛造ビレットの断面のマクロ写真であり、(b)は、その顕微鏡写真である。FIG. 21A is a macro photograph of the cross section of the forged billet obtained in Example 2, and FIG. 21B is a micrograph thereof. 図22の(a)は、実施例3で得られた鍛造ビレットの断面のマクロ写真であり、(b)は、その顕微鏡写真である。(A) of FIG. 22 is a macro photograph of the cross section of the forged billet obtained in Example 3, and (b) is a micrograph thereof. 図23の(a)は、実施例4で得られた鍛造ビレットの断面のマクロ写真であり、(b)は、その顕微鏡写真である。FIG. 23A is a macro photograph of the cross section of the forged billet obtained in Example 4, and FIG. 23B is a micrograph thereof. 図24(a)は、実施例の評価7において、鍛造ビレットの試験片の採取位置A〜Iを示す概略断面図である。FIG. 24A is a schematic cross-sectional view showing sampling positions A to I of the test pieces of the forged billet in evaluation 7 of the example. 図24(b)は、実施例の評価7の結果を示す顕微鏡写真である。FIG.24 (b) is a microscope picture which shows the result of evaluation 7 of an Example. 図25の(a)は、実施例の評価8〜11における試験片の採取位置を示す図であり、(b)は、引張試験片の形状を示す図であり、(c)は、シャルピー衝撃試験片の形状を示す図である。(A) of FIG. 25 is a figure which shows the sampling position of the test piece in evaluation 8-11 of an Example, (b) is a figure which shows the shape of a tensile test piece, (c) is a Charpy impact. It is a figure which shows the shape of a test piece. 図26は、実施例6で得られたホイールの断面のマクロ写真である。FIG. 26 is a macro photograph of the cross section of the wheel obtained in Example 6. 図27(a)は、実施例の評価13において、前方押出し加工で得られたプレホイールの試験片の採取位置A〜Eを示す概略断面図である。FIG. 27A is a schematic cross-sectional view showing sampling positions A to E of test pieces of a prewheel obtained by forward extrusion processing in Evaluation 13 of the example. 図27(b)は、実施例の評価13において、後方押出し加工で得られたプレホイールの試験片の採取位置A〜Eを示す概略断面図である。FIG. 27B is a schematic cross-sectional view showing sampling positions A to E of pre-wheel test pieces obtained by backward extrusion in evaluation 13 of the example. 図27(c)は、実施例の評価13において、フレアリング加工で得られたホイールの試験片の採取位置A〜Eを示す概略断面図である。FIG. 27C is a schematic cross-sectional view showing sampling positions A to E of wheel test pieces obtained by flaring in Evaluation 13 of the example. 図27(d)は、実施例の評価13の結果を示す顕微鏡写真である。FIG. 27D is a photomicrograph showing the results of the evaluation 13 of the example.

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as necessary. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the positional relationship such as up, down, left and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.

[第1実施形態]
図1は、本発明に係る鍛造ビレットの第1実施形態を示す斜視図である。
図1に示す第1実施形態に係る鍛造ビレット10は、円柱状の本体部1からなる。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a forged billet according to the present invention.
A forged billet 10 according to the first embodiment shown in FIG. 1 includes a cylindrical main body 1.

上記鍛造ビレット10の金属結晶粒子の平均粒径は30μm以下であることが好ましく、20μm以下であることがより好ましく、15μm以下であることがより一層好ましい。
平均粒径が30μmを超えると、平均粒径が上記範囲内にある場合と比較して、機械的強度が不十分となる場合がある。なお、本明細書において、「平均粒径」は、JIS−H0542の切断法に基づいて測定した値である。また、測定部位は、鍛造ビレット、軽合金製ホイールの各部分、いずれも中央付近とする。
The average particle diameter of the metal crystal particles of the forged billet 10 is preferably 30 μm or less, more preferably 20 μm or less, and even more preferably 15 μm or less.
When the average particle diameter exceeds 30 μm, the mechanical strength may be insufficient as compared with the case where the average particle diameter is within the above range. In the present specification, the “average particle diameter” is a value measured based on the cutting method of JIS-H0542. Further, the measurement site is the forged billet and each part of the light alloy wheel, both near the center.

上記鍛造ビレット10のシャルピー衝撃値は15J/cm以上であり、20J/cm以上であることが好ましく、22〜31.3J/cmであることがより好ましい。なお、シャルピー衝撃値は、JIS−Z2242に準じて測定した値である。また、シャルピー衝撃値は、耐衝撃性に対する優劣の判断材料の一つであり衝撃エネルギーの吸収可能性を示す。
シャルピー衝撃値を15J/cm以上とすることにより、結晶粒径が微細なホイールが得られることになる。すなわち、鍛造ビレットを出発材料として鍛造成形用のプレス機に設置し、一対の金型で押圧する場合、大きな変位を示さない部分であっても、該鍛造ビレットの金属組織の金属結晶粒子が既に微細化されているので、得られる鍛造製品は、金属結晶粒子の結晶粒径が微細なものとなる。
Charpy impact value of the forged billet 10 is at 15 J / cm 2 or more, preferably 20 J / cm 2 or more, and more preferably 22~31.3J / cm 2. The Charpy impact value is a value measured according to JIS-Z2242. Further, the Charpy impact value is one of the materials for judging whether the impact resistance is superior or inferior, and indicates the possibility of absorbing impact energy.
By setting the Charpy impact value to 15 J / cm 2 or more, a wheel having a fine crystal grain size can be obtained. That is, when a forging billet is installed in a forging press as a starting material and pressed with a pair of molds, the metal crystal particles of the metal structure of the forged billet are already present even in a portion that does not show a large displacement. Since it is refined, the forged product obtained has a fine crystal grain size of the metal crystal particles.

上記鍛造ビレット10の引張り強度は、250MPa以上であることが好ましい。なお、引張り強度は、JIS−Z2241に準じて測定した値である。
上記鍛造ビレット10の耐力は、150MPa以上であることが好ましい。なお、耐力は、JIS−Z2241に準じて測定した値である。
上記鍛造ビレット10の伸度は、8%以上であることが好ましい。なお、伸度は、JIS−Z2241に準じて測定した値である。また、伸度は材料の引張試験で材料の伸びる割合であり、試験片の始めの標点距離をLとし、破断後の標点距離をLとすると、伸度は、下記式で示される。
δ=[(L−L)/L]×100
これは破断するまでの伸び率を示すものであり、軽合金製ホイールの形状が維持される範囲を示している。
上記鍛造ビレット10のブリネル硬度は、65HB以上であることが好ましい。なお、ブリネル硬度は、JIS−Z2243に準じて測定した値である。
The tensile strength of the forged billet 10 is preferably 250 MPa or more. The tensile strength is a value measured according to JIS-Z2241.
The yield strength of the forged billet 10 is preferably 150 MPa or more. The proof stress is a value measured according to JIS-Z2241.
The elongation of the forged billet 10 is preferably 8% or more. The elongation is a value measured according to JIS-Z2241. The elongation is the rate at which the material stretches in the tensile test of the material. When the starting point distance of the test piece is L 0 and the breaking point distance is L 1 , the elongation is expressed by the following formula. It is.
δ = [(L 1 −L 0 ) / L 0 ] × 100
This shows the elongation rate until breakage, and shows the range in which the shape of the light alloy wheel is maintained.
The forged billet 10 preferably has a Brinell hardness of 65 HB or more. The Brinell hardness is a value measured according to JIS-Z2243.

上記鍛造ビレット10は、鍛流線を有していることが好ましい。
ここで、鍛流線とは、金属組織において鍛造製品に生じる、結晶粒径が少なくとも12μmより小さい金属結晶粒子の流れの状態を意味する。なお、かかる鍛流線は、加圧圧縮により金属結晶粒子の結晶粒径が9μmより微細になると金属組織の流れがより明確になる。
上記鍛造ビレット10においては、円柱の中心部から放射状に鍛流線が延びていることが好ましい。
The forged billet 10 preferably has forged lines.
Here, the forging line means a state of a flow of metal crystal particles generated in a forged product in a metal structure and having a crystal grain size of at least 12 μm. In this forged streamline, the flow of the metal structure becomes clearer when the crystal grain size of the metal crystal particles becomes finer than 9 μm by pressure compression.
In the forged billet 10, it is preferable that forged lines extend radially from the center of the cylinder.

上記鍛造ビレット10は、鍛流線を有すると、公知の方法に基づいて鍛造成形が施されても、得られる鍛造製品は鍛流線を有するものとなる。これにより、鍛造製品は、機械的強度が均一なものとなる。なお、上記鍛造ビレット10は、圧縮鍛造されない部分であっても、鍛流線を有することになるので、機械的強度が確実に向上する。   When the forged billet 10 has a forged line, the forged product to be obtained has a forged line even if forging is performed based on a known method. As a result, the forged product has a uniform mechanical strength. In addition, since the said forge billet 10 has a forge flow line even if it is a part which is not compression-forged, mechanical strength improves reliably.

軽金属合金としては、アルミニウム合金又はマグネシウム合金が挙げられる。また、アルミニウム合金とマグネシウム合金とからなるハイブリット合金であってもよい。
これらの場合、軽量なホイールが得られる。また、かかる軽金属合金の性能を向上させるため、添加金属を添加することも可能である。
Examples of the light metal alloy include an aluminum alloy or a magnesium alloy. Moreover, the hybrid alloy which consists of an aluminum alloy and a magnesium alloy may be sufficient.
In these cases, a lightweight wheel is obtained. Further, in order to improve the performance of such a light metal alloy, an additive metal can be added.

添加金属は、主金属がアルミニウムの場合、Ca、Cr、Cu、Fe、Mg、Mn、Si及びYからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。また、主金属がマグネシウムの場合、Al、Ca、Cr、Cu、Fe、Mn、Si及びYからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。この場合、添加される添加金属の物性に基づいて、軽合金製ホイール自体の性能を向上させることができる。   When the main metal is aluminum, the additive metal is preferably at least one selected from the group consisting of Ca, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Si, and Y. When the main metal is magnesium, it is preferably at least one selected from the group consisting of Al, Ca, Cr, Cu, Fe, Mn, Si and Y. In this case, the performance of the light alloy wheel itself can be improved based on the physical properties of the added metal added.

例えば、添加金属は、カルシウム(Ca)であることが好ましい。特に、カルシウムの添加量が4〜8質量%であると、得られる軽合金製ホイールの耐熱性が向上する。
したがって、上記軽金属合金が、カルシウムを4〜8質量%含むことが好ましいということになる。
カルシウムの含有割合が4%未満であると、含有割合が上記範囲にある場合と比較して、再結晶化が進み難く、微細な結晶が得られない傾向にあり、カルシウムの含有割合が8%を超えると、含有割合が上記範囲にある場合と比較して、均質なカルシウムの添加合金が得られない傾向にある。
For example, the additive metal is preferably calcium (Ca). In particular, when the added amount of calcium is 4 to 8% by mass, the heat resistance of the obtained light alloy wheel is improved.
Therefore, it is preferable that the light metal alloy contains 4 to 8% by mass of calcium.
When the content ratio of calcium is less than 4%, recrystallization is difficult to proceed and fine crystals tend not to be obtained as compared with the case where the content ratio is in the above range, and the content ratio of calcium is 8%. If the content exceeds the above range, a homogeneous alloy of calcium added tends not to be obtained as compared with the case where the content ratio is in the above range.

上記軽金属合金の具体例としては、アルミニウム(1000系)、マグネシウム、Al−Mn系(3000系)、Al−Si系(4000系)、Al−Mg系(5000系)、Al−Mg−Si系(6000系)、Al−Zn−Mg系(7000系)、Al−Cu−Mg系(2000系)、Al−Cu−Si系、Al−Cu−Mg−Si系等が挙げられる。
これらの中でも汎用性の観点から、Al−Mg−Si系(6000系)が好ましい。
Specific examples of the light metal alloy include aluminum (1000 series), magnesium, Al-Mn series (3000 series), Al-Si series (4000 series), Al-Mg series (5000 series), and Al-Mg-Si series. (6000 series), Al-Zn-Mg series (7000 series), Al-Cu-Mg series (2000 series), Al-Cu-Si series, Al-Cu-Mg-Si series and the like.
Among these, from the viewpoint of versatility, an Al—Mg—Si system (6000 system) is preferable.

図2は、第1実施形態に係る鍛造ビレットと、加圧圧縮前における鋳造ビレットを示す断面図である。
図2に示すように、鍛造ビレット10は、鋳造ビレット4を軸方向(一方向)に加圧圧縮することにより得られる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a forged billet according to the first embodiment and a cast billet before pressure compression.
As shown in FIG. 2, the forged billet 10 is obtained by compressing and compressing the cast billet 4 in the axial direction (one direction).

上記鋳造ビレット4は、軽金属合金を、例えば、800℃以上で加熱溶融し、不活性ガス雰囲気下、鋳造することにより得られる。   The cast billet 4 is obtained by heating and melting a light metal alloy at, for example, 800 ° C. or more and casting it under an inert gas atmosphere.

不活性ガスとしては、窒素、アルゴン等が挙げられる。すなわち、酸素を取り除くことにより、溶融した原料(以下「溶融原料」という。)が酸化するのを防止できる。   Examples of the inert gas include nitrogen and argon. That is, by removing oxygen, it is possible to prevent the molten raw material (hereinafter referred to as “molten raw material”) from being oxidized.

鋳造の方法は、特に限定されないが、砂型鋳造法、石膏鋳造法、精密鋳造法、金型鋳造法、遠心鋳造法、連続鋳造法等が挙げられる。
これらの中でも、鋳造法は、連続鋳造法を用いることが好ましい。この場合、金属結晶粒子の結晶粒径がより均一な鍛造ビレット10が得られるようになる。
The casting method is not particularly limited, and examples thereof include a sand casting method, a gypsum casting method, a precision casting method, a die casting method, a centrifugal casting method, and a continuous casting method.
Among these, the casting method is preferably a continuous casting method. In this case, the forged billet 10 having a more uniform crystal grain size of the metal crystal particles can be obtained.

鋳造においては、溶融原料を例えば65〜90mm/minの速度で鋳造機に流し込む。
流し込む速さが65mm/min未満であると、速さが上記範囲内にある場合と比較して、金属結晶粒子の結晶粒径が不均一となる傾向にあり、流し込む速さが90mm/minを超えると、速さが上記範囲内にある場合と比較して、鋳造ビレット製造時に破損する虞がある。
In casting, a molten raw material is poured into a casting machine at a speed of 65 to 90 mm / min, for example.
When the casting speed is less than 65 mm / min, the crystal grain size of the metal crystal particles tends to be non-uniform compared to the case where the speed is within the above range, and the casting speed is 90 mm / min. When it exceeds, there exists a possibility that it may be damaged at the time of casting billet manufacture compared with the case where speed exists in the said range.

鋳造機に流し込まれた溶融原料は、例えば、550℃以上で6時間以上加熱されることにより、均質化される。
そして、その後、冷却されることにより、円柱状の鋳造ビレット4が得られる。
ここで、上記冷却は、急冷することが好ましい。この場合、結晶粒が細かくなるメリットがある。なお、得られた円柱状の鋳造ビレット4は必要に応じて、軸方向に対して垂直方向に切断してもよい。
The molten raw material poured into the casting machine is homogenized, for example, by being heated at 550 ° C. or higher for 6 hours or longer.
And it cools after that and the cylindrical cast billet 4 is obtained.
Here, the cooling is preferably rapid cooling. In this case, there is an advantage that crystal grains become fine. In addition, you may cut | disconnect the obtained cylindrical cast billet 4 in the orthogonal | vertical direction with respect to an axial direction as needed.

得られる鋳造ビレット4のサイズは、長さ/直径の比が2.0〜2.5であることが好ましい。この場合、円柱状の鋳造ビレット4を軸方向に押圧した際に、鋳造ビレット4が急に曲がるという座屈現象が生じるのを抑制できる。   The size of the resulting cast billet 4 is preferably such that the length / diameter ratio is 2.0 to 2.5. In this case, when the cylindrical cast billet 4 is pressed in the axial direction, it is possible to suppress the occurrence of a buckling phenomenon in which the cast billet 4 is bent suddenly.

鍛造ビレット10は、鋳造ビレット4を軸方向に圧縮して得られるので、鍛造ビレット10の段階で、金属結晶粒子の結晶粒径が微細化される。このため、これを出発材料として製品となった軽合金製ホイールも、結晶粒径を維持し、少なくとも金属結晶粒子の結晶粒径がより微細なものとなる。   Since the forged billet 10 is obtained by compressing the cast billet 4 in the axial direction, the crystal grain size of the metal crystal particles is refined at the stage of the forged billet 10. For this reason, the light alloy wheel which has become a product using this as a starting material also maintains the crystal grain size, and at least the crystal grain size of the metal crystal particles becomes finer.

ここで、鋳造ビレット4を加圧圧縮する方法としては、自由鍛造、型鍛造、揺動鍛造、押出し鍛造、回転鍛造、閉塞鍛造、セクション鍛造等が挙げられる。なお、型鍛造にはプレス鍛造、ハンマー鍛造が含まれる。また、鋳造ビレットを一定角度回転させ一部を加圧する操作を繰り返す部分鍛造も利用できる。
これらの中でも、加圧圧縮は、閉塞鍛造、揺動鍛造、ハンマー鍛造又はセクション鍛造によるものであることが好ましい。
Here, examples of the method for compressing and compressing the cast billet 4 include free forging, die forging, swing forging, extrusion forging, rotary forging, closed forging, and section forging. Note that die forging includes press forging and hammer forging. Also, partial forging can be used in which a casting billet is rotated by a certain angle and a part of pressure is repeatedly applied.
Among these, it is preferable that pressure compression is based on closed forging, swing forging, hammer forging or section forging.

図3の(a)及び(b)は、加圧圧縮前における鋳造ビレットを閉塞鍛造により第1実施形態に係る鍛造ビレットとしたときの状態を示す断面図である。
図3の(a)及び(b)に示すように、閉塞鍛造においては、鋳造ビレット4が軸方向に加圧圧縮される際、金属組織が横方向に広がるのを抑制できる。すなわち、横方向の拘束力Pも加わることにより、鍛造ビレット10が中腹部で膨らんだ太鼓形状になるのを抑制し、金属結晶粒子の結晶粒径も微細化できる。
FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views showing a state where the cast billet before pressure compression is a forged billet according to the first embodiment by closed forging.
As shown in FIGS. 3A and 3B, in closed forging, when the casting billet 4 is compressed in the axial direction, the metal structure can be prevented from spreading in the lateral direction. That is, by adding the lateral restraining force P, the forged billet 10 can be prevented from becoming a drum shape swelled in the middle part, and the crystal grain size of the metal crystal particles can be refined.

このときの加工条件は、熱間鍛造、温間鍛造、冷間鍛造、等温鍛造のいずれであってもよい。
これらの中でも、加工条件は、熱間鍛造であることが好ましい。具体的には、上記加圧圧縮は、300〜550℃の温度、9.8×10kN〜88.2×10kNの圧力条件下で行うことが好ましい。なお、9.8×10kN〜88.2×10kNの圧力は、鍛造機(プレス機)の推力規模に換算すると、1000〜9000トンとなる。
The processing conditions at this time may be any of hot forging, warm forging, cold forging, and isothermal forging.
Among these, the processing conditions are preferably hot forging. Specifically, the pressure compression temperature of 300 to 550 ° C., it is preferably carried out under pressure conditions of 9.8 × 10 3 kN~88.2 × 10 3 kN. The pressure of 9.8 × 10 3 kN~88.2 × 10 3 kN when converted to thrust scale forging machine (press machine), the 1000 to 9000 tons.

こうして、鋳造ビレット4が加圧圧縮され、その後、冷却されることにより、円柱状の鍛造ビレット10が得られる。なお、上記冷却は、急冷することが好ましい。   Thus, the cast billet 4 is pressurized and compressed, and then cooled to obtain a cylindrical forged billet 10. The cooling is preferably rapid cooling.

第1実施形態に係る鍛造ビレット10は、上記加圧圧縮において、鍛錬比が下記式を満たすことが好ましい。
H1/H2≧4.0
式中、H1は、鋳造ビレット4の加圧圧縮される方向の長さ、すなわち、鋳造ビレット4の軸方向の高さを意味し、H2は、鍛造ビレット10の加圧圧縮された方向の長さ、すなわち、鍛造ビレット10の軸方向の高さを意味する(図2参照)。なお、加圧圧縮を複数回施した場合、H1は、鋳造ビレット4の加圧圧縮される前の方向の長さを意味し、H2は、複数回加圧圧縮された最終の鍛造ビレット10の最後に加圧圧縮された方向の長さを意味する。
The forging billet 10 according to the first embodiment preferably has a forging ratio satisfying the following formula in the pressure compression.
H1 / H2 ≧ 4.0
In the formula, H1 means the length in the direction in which the cast billet 4 is compressed and compressed, that is, the height in the axial direction of the cast billet 4, and H2 is the length in the direction in which the forged billet 10 is compressed and compressed. That is, it means the height of the forged billet 10 in the axial direction (see FIG. 2). In addition, when pressurizing and compressing a plurality of times, H1 means the length of the cast billet 4 in the direction before being compressed and compressed, and H2 is the final forged billet 10 that has been compressed and compressed a plurality of times. It means the length in the direction of pressure compression at the end.

軽金属合金がアルミニウム合金である場合、加圧圧縮によるH1/H2(鍛錬比)が3.5から大きくなるに従って、金属結晶粒子の粒径が極端に微細化される。
また、上記H1/H2(鍛錬比)は、確実に微細化されることから、4.0以上であることが好ましく、4〜12であることがより好ましく、実用性の観点から、4〜6であることが更に好ましい。なお、鍛造ビレット10が中間品であることから、該鍛造ビレット10を用いて鍛造製品を鍛造成形するとき更に鍛錬比が上昇することが見込まれる。
When the light metal alloy is an aluminum alloy, the particle size of the metal crystal particles is extremely refined as the H1 / H2 (forging ratio) by pressure compression increases from 3.5.
The H1 / H2 (forging ratio) is preferably 4.0 or more, more preferably 4 to 12 because it is surely refined, and 4 to 6 from the viewpoint of practicality. More preferably. Since the forged billet 10 is an intermediate product, it is expected that the forging ratio further increases when the forged product is forged using the forged billet 10.

ここで、高い鍛錬比の鍛造ビレットとする場合は、複数回加圧圧縮することが好ましい。1段階で高い鍛錬比の鍛造ビレットにしようとすると、座屈が生じるおそれがある。
図4の(a)〜(d)は、鋳造ビレットを複数回加圧圧縮し本発明に係る鍛造ビレットとする例を示す断面図である。
まず、図4の(a)に示すように、鋳造ビレット4を閉塞鍛造する際には、鋳造ビレット4の高さの半分以上好ましくは高さ全体を覆う筒状穴51aを形成した金型51を用いて閉塞鍛造を行う。次いで、図4の(b)に示すように、同様にしてプレ鍛造ビレット12aの半分以上を覆う筒状穴52aを形成した金型52を用いて閉塞鍛造を行い、図4の(c)に示すように、同様にしてプレ鍛造ビレット12bの半分以上を覆う筒状穴53aを形成した金型53を用いて閉塞鍛造を行い、図4の(d)に示すように、同様にしてプレ鍛造ビレット12cの半分以上を覆う筒状穴54aを形成した金型54を用いて閉塞鍛造を行う。こうして、鍛造ビレット10が得られる。
Here, when it is set as the forge billet of a high forging ratio, it is preferable to compress and compress several times. If trying to make a forged billet with a high forging ratio in one stage, buckling may occur.
4A to 4D are cross-sectional views showing an example in which a cast billet is compressed and compressed a plurality of times to obtain a forged billet according to the present invention.
First, as shown in FIG. 4 (a), when the casting billet 4 is closed and forged, a mold 51 having a cylindrical hole 51a that covers at least half the height of the casting billet 4 and preferably covers the entire height. Closed forging is performed using Next, as shown in FIG. 4B, closed forging is performed using a mold 52 in which a cylindrical hole 52a covering the half or more of the pre-forged billet 12a is formed in the same manner. As shown in the figure, closed forging is performed using a mold 53 in which a cylindrical hole 53a that covers more than half of the pre-forged billet 12b is formed in the same manner as shown in FIG. Closed forging is performed using a mold 54 in which a cylindrical hole 54a that covers more than half of the billet 12c is formed. Thus, the forged billet 10 is obtained.

かかる鍛造ビレット10は、車両の軽合金製ホイール製造用に好適に用いられる。その他にも、飛翔体部品用、運送用機器部品用、産業用機器部品用、サッシュ類を含む建築資材用の機器又はこれら用途の部材製造用等に好適に用いられ、具体的には、航空機用車輪の軽合金製ホイール製造用、飛行機、ヘリコプター等の飛翔体、トラック等の運送用機器部品、工作機械、電化製品等の産業用機器部品等に好適に用いられる。   The forged billet 10 is suitably used for manufacturing a light alloy wheel for a vehicle. Besides, it is suitably used for flying parts, transportation equipment parts, industrial equipment parts, equipment for building materials including sashes, and members for these uses. Specifically, aircraft It is suitably used for light alloy wheel manufacturing of aircraft wheels, flying objects such as airplanes and helicopters, transportation equipment parts such as trucks, industrial equipment parts such as machine tools and electrical appliances.

次に、本発明に係る軽合金製ホイールの実施形態について説明する。
図5の(a)は、本実施形態に係る軽合金製ホイールを示す正面図であり、(b)は、(a)のI−I’断面図である。
本実施形態に係る軽合金製ホイール3(マルチピース)は、ディスク部6と、ディスク部の周縁に設けられるアウターリム部7及びインナーリム部8と、を備える。すなわち、軽合金製ホイール3は、ディスク部6と、該ディスク部6の周縁に連結しディスク部6の面方向に延設されたアウターリム部7と、ディスク部6の周縁に連結しディスク部6の面とは垂直方向に立設されたインナーリム部8と、を備える。
Next, an embodiment of a light alloy wheel according to the present invention will be described.
FIG. 5A is a front view showing a light alloy wheel according to this embodiment, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG.
The light alloy wheel 3 (multi-piece) according to the present embodiment includes a disc portion 6, and an outer rim portion 7 and an inner rim portion 8 provided on the periphery of the disc portion. That is, the light alloy wheel 3 includes a disk portion 6, an outer rim portion 7 connected to the periphery of the disk portion 6 and extending in the surface direction of the disk portion 6, and a disk portion connected to the periphery of the disk portion 6. 6 is provided with an inner rim portion 8 erected in the vertical direction.

ディスク部6は、円盤状のハブ部6aと、該ハブ部6aから放射Y字状に延びるスポーク部11と、を備える。すなわち、上記軽合金製ホイール3においては、スポーク部11の先端にアウターリム部7とインナーリム部8とが連結されていることとなる。なお、ハブ部6aは、緩やかに湾曲した曲面となっていることが好ましい。この場合、押圧時の原材料の流れが一様となるので、鍛錬比がより均等化される。
ハブ部6aは、表面が緩やかに湾曲した曲面を有する円盤状になっており、軽合金製ホイール3をボルトで車軸に固定する際のボルトを挿入するためのボルト挿通穴6bが設けられている。
また、隣合うスポーク部11同士の間は、空部9が設けられている。
インナーリム部8は、先端にインナーフランジ部8aが形成されており、アウターリム部7は、先端にアウターフランジ部7aが形成されている。
The disk portion 6 includes a disk-shaped hub portion 6a and a spoke portion 11 extending from the hub portion 6a in a radial Y shape. That is, in the light alloy wheel 3, the outer rim portion 7 and the inner rim portion 8 are connected to the tip of the spoke portion 11. The hub portion 6a is preferably a gently curved surface. In this case, since the flow of the raw material at the time of pressing becomes uniform, the training ratio is more equalized.
The hub portion 6a has a disk shape having a curved surface whose surface is gently curved, and is provided with a bolt insertion hole 6b for inserting a bolt when the light alloy wheel 3 is fixed to the axle with the bolt. .
In addition, an empty portion 9 is provided between the adjacent spoke portions 11.
The inner rim portion 8 has an inner flange portion 8a formed at the tip, and the outer rim portion 7 has an outer flange portion 7a formed at the tip.

鋳造ビレット4に対する軽合金製ホイール3の鍛錬比(以下便宜的に「全鍛錬比」という。)は、4.0以上であることが好ましく、軽金属合金がマグネシウム合金である場合、5.5以上であることが好ましい。
ここで、全鍛錬比とは、上述した鋳造ビレット4に対する鍛造ビレット10の鍛錬比に、鍛造ビレット10に対する軽合金製ホイール3の鍛錬比を乗じたものである。すなわち、全鍛錬比は、「鋳造ビレット4の高さH1」÷「軽合金製ホイール3の高さH3」で表される値である。なお、軽合金製ホイール3の高さH3は、図5の(b)に示す。なお、軽合金製ホイールの高さH3は、鍛造成形された方向の軽合金製ホイールの各部の高さの平均で算出される。
The forging ratio of the light alloy wheel 3 to the cast billet 4 (hereinafter referred to as “total forging ratio” for convenience) is preferably 4.0 or more, and 5.5 or more when the light metal alloy is a magnesium alloy. It is preferable that
Here, the total forging ratio is obtained by multiplying the forging ratio of the forged billet 10 with respect to the above-described casting billet 4 by the forging ratio of the light alloy wheel 3 with respect to the forging billet 10. That is, the total training ratio is a value represented by “the height H1 of the cast billet 4” ÷ “the height H3 of the light alloy wheel 3”. The height H3 of the light alloy wheel 3 is shown in FIG. The height H3 of the light alloy wheel is calculated as the average of the heights of the respective parts of the light alloy wheel in the forged direction.

上記軽合金製ホイール3においては、出発材料が上述した鍛造ビレット10であるので、鍛造ビレット10の金属結晶粒子の平均粒径が30以下μmである場合、インナーリム部8及びインナーフランジ部8aからなる群より選ばれる少なくとも一つの部分のJIS−H0542に準拠した切断法に基づく金属結晶粒子の平均粒径が30以下μmとなる。なお、かかる平均粒径は、5〜20μmとすることがより好ましく、5〜15μmとすることが更に好ましい。
また、JIS−H0542に準拠した切断法に基づくインナーリム部8の金属結晶粒子の再結晶部分を除く平均粒径が20μm以下であることが好ましい。
これらの場合、軽合金製ホイール3は、車両走行時に不測の事態が発生し、リムに衝撃的な応力が負荷されたときに損傷が生じ難い。
In the light alloy wheel 3, since the starting material is the forged billet 10 described above, when the average particle size of the metal crystal particles of the forged billet 10 is 30 μm or less, the inner rim portion 8 and the inner flange portion 8 a The average particle diameter of the metal crystal particles based on the cutting method based on JIS-H0542 of at least one portion selected from the group becomes 30 μm or less. In addition, it is more preferable that this average particle diameter shall be 5-20 micrometers, and it is still more preferable to set it as 5-15 micrometers.
Moreover, it is preferable that the average particle diameter except the recrystallized part of the metal crystal particle of the inner rim part 8 based on the cutting method based on JIS-H0542 is 20 μm or less.
In these cases, the light alloy wheel 3 is unlikely to be damaged when an unexpected situation occurs during traveling of the vehicle and an impact stress is applied to the rim.

上記軽合金製ホイール3において、ディスク部6、スポーク部11、アウターフランジ部7a、インナーリム部8及びインナーフランジ部8aのシャルピー衝撃値は15J/cm以上であることが好ましい。
また、スポーク部11、アウターフランジ部7a、インナーリム部8及びインナーフランジ部8aの伸び率は、16%以上であることが好ましい。
In the light alloy wheel 3, the Charpy impact value of the disk portion 6, the spoke portion 11, the outer flange portion 7a, the inner rim portion 8 and the inner flange portion 8a is preferably 15 J / cm 2 or more.
Moreover, it is preferable that the elongation rate of the spoke part 11, the outer flange part 7a, the inner rim part 8, and the inner flange part 8a is 16% or more.

上記軽合金製ホイール3は、上述した鍛造ビレット10を出発材料として鍛造成形して製造するので、機械的強度が優れ、且つ機械的強度が均一なものとなる。なお、ディスク部6、アウターリム部7及びインナーリム部8は、一体となっている(ワンピース)ので、軽合金製ホイール3は、機械的強度がより優れ、且つ機械的強度がより均一なものとなる。   The light alloy wheel 3 is manufactured by forging the above-described forged billet 10 as a starting material, so that the mechanical strength is excellent and the mechanical strength is uniform. In addition, since the disk part 6, the outer rim part 7, and the inner rim part 8 are integrated (one piece), the light alloy wheel 3 has better mechanical strength and more uniform mechanical strength. It becomes.

次に、軽合金製ホイール3の製造方法の例について説明する。
図6は、第1実施形態に係る鍛造ビレットから軽合金製ホイールへの製造過程を示す概略図である。
図6に示すように、鍛造ビレットから軽合金製ホイールへの製造過程においては、鍛造成形工程と、熱処理工程と、仕上工程とを備える。
Next, an example of a method for manufacturing the light alloy wheel 3 will be described.
FIG. 6 is a schematic view showing a manufacturing process from the forged billet to the light alloy wheel according to the first embodiment.
As shown in FIG. 6, the manufacturing process from the forged billet to the light alloy wheel includes a forging process, a heat treatment process, and a finishing process.

鍛造成形工程は、第1鍛造成形21、第2鍛造成形22、第3鍛造成形23を備える。すなわち、第1鍛造成形21、第2鍛造成形22、第3鍛造成形23及び図示しない仕上工程を経ることにより、鍛造ビレット10が軽合金製ホイール3となる。   The forging process includes a first forging molding 21, a second forging molding 22, and a third forging molding 23. That is, the forged billet 10 becomes the light alloy wheel 3 through the first forging molding 21, the second forging molding 22, the third forging molding 23, and a finishing process (not shown).

第1鍛造成形21、第2鍛造成形22及び第3鍛造成形23の具体的な方法としては、自由鍛造、型鍛造、揺動鍛造、押出し鍛造、回転鍛造、閉塞鍛造が挙げられる。なお、型鍛造にはプレス鍛造、ハンマー鍛造が含まれる。また、鍛造ビレット10を一定角度回転させ一部を加圧する操作を繰り返す部分鍛造も利用できる。
これらの中でも、第1鍛造成形21、第2鍛造成形22及び第3鍛造成形23は、いずれも閉塞鍛造であることが好ましい。この場合、機械的強度がより均一な軽合金製ホイール3を製造することが可能となる。
Specific methods of the first forging molding 21, the second forging molding 22, and the third forging molding 23 include free forging, die forging, swing forging, extrusion forging, rotary forging, and closed forging. Note that die forging includes press forging and hammer forging. Also, partial forging can be used in which the forging billet 10 is rotated by a certain angle and the operation of pressurizing a part thereof is repeated.
Among these, it is preferable that the first forging molding 21, the second forging molding 22, and the third forging molding 23 are all closed forging. In this case, the light alloy wheel 3 having a more uniform mechanical strength can be manufactured.

また、このときの加工条件は、熱間鍛造、温間鍛造、冷間鍛造、等温鍛造のいずれであってもよい。これらの鍛造成形は、300℃以上の温度、好ましくは300〜550℃の温度、9.8×10kN〜88.2×10kNの圧力で施すことが好ましい。 The processing conditions at this time may be any of hot forging, warm forging, cold forging, and isothermal forging. These forged molding, 300 ° C. or higher, preferably is preferably performed at a pressure at a temperature of 300~550 ℃, 9.8 × 10 3 kN~88.2 × 10 3 kN.

上述したような鍛造を施すことにより、鍛造ビレット10が鍛造成形され、その後、冷却されることにより、プレホイール3aが得られる。   By performing the forging as described above, the forged billet 10 is forged and then cooled to obtain the prewheel 3a.

上記熱処理工程は、プレホイール3aを熱処理する工程である。熱処理は、軽金属合金がアルミニウム合金である場合、JIS−H0001に基づくT6条件で行われる。具体的には、500〜580℃で3〜5時間溶体化処理がされ、3〜7分間焼入れがされ、150〜200℃で7〜9時間人工時効処理がなされる。
また、軽金属合金がマグネシウム合金である場合、JIS−H0001に基づくT5条件で行われる。具体的には、300〜380℃で1〜3時間人工時効処理がなされる。
The heat treatment step is a step of heat treating the pre-wheel 3a. When the light metal alloy is an aluminum alloy, the heat treatment is performed under T6 conditions based on JIS-H0001. Specifically, solution treatment is performed at 500 to 580 ° C. for 3 to 5 hours, quenching is performed for 3 to 7 minutes, and artificial aging treatment is performed at 150 to 200 ° C. for 7 to 9 hours.
Moreover, when a light metal alloy is a magnesium alloy, it carries out on T5 conditions based on JIS-H0001. Specifically, artificial aging treatment is performed at 300 to 380 ° C. for 1 to 3 hours.

本実施形態に係る軽合金製ホイールの製造方法においては、図6に示すように、上述した鍛造成形工程によりプレホイール3a(軽合金製ホイール)が得られる。かかるプレホイール3aは、周縁に立設されたプレリム部5を備えており、後述する仕上工程が施される。
ここで、仕上工程としては、スピニング加工、穴開け加工、切削加工、ミーリング加工等の機械加工が挙げられる。すなわち、プレホイール3aに対して、旋盤又はマシニングセンターを含むフライス盤によるディスク部模様の削りだし機械加工が施される。
スピニング加工は、プレホイール3aのプレリム部5を絞り込むことによって、リム部の成形する加工であり、穴開け加工は、マシニングセンターで、プレホイール3aに穴を開け、スポーク部11や模様を形成する加工であり、切削加工は、旋盤で、プレホイール3aの周囲を削り、リム部を形成する加工であり、ミーリング加工は、軽合金製ホイールの略全体を削り出して成型を行う加工である。
In the light alloy wheel manufacturing method according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, the pre-wheel 3a (light alloy wheel) is obtained by the forging process described above. The pre-wheel 3a includes a pre-rim portion 5 provided upright on the periphery, and a finishing process described later is performed.
Here, examples of the finishing process include machining such as spinning, drilling, cutting, and milling. That is, the disk portion pattern is machined and machined by a milling machine including a lathe or machining center on the pre-wheel 3a.
The spinning process is a process for forming the rim part by narrowing down the pre-rim part 5 of the pre-wheel 3a, and the drilling process is a process for forming a spoke part 11 and a pattern in the machining center by making a hole in the pre-wheel 3a. The cutting process is a process in which the periphery of the pre-wheel 3a is cut by a lathe to form a rim portion, and the milling process is a process in which almost the entire light alloy wheel is cut and molded.

仕上工程としては、まず、スピニング加工が施される。すなわち、スピニング加工においては、プレリム部5に対して、スピンさせながら、一部を絞り込むことにより、プレホイール3aの面方向に延設されたアウターリム部7及びアウターフランジ部7aと、プレホイール3aの周縁に垂直方向に立設されたインナーリム部8及びインナーフランジ部8aと、が形成される。このとき、仕上げしろを同時に形成してもよい。   As a finishing process, first, a spinning process is performed. That is, in the spinning process, the outer rim portion 7 and the outer flange portion 7a extending in the surface direction of the pre-wheel 3a and the pre-wheel 3a are narrowed by spinning a part of the pre-rim portion 5 while spinning. An inner rim portion 8 and an inner flange portion 8a which are erected in the vertical direction on the peripheral edge of the rim are formed. At this time, a finishing margin may be formed at the same time.

図7の(a)は、本実施形態に係る軽合金製ホイールの製造方法における第1スピニング処理を示す断面図であり、(b)及び(c)は第2スピニング処理を示す断面図である。
図7の(a)、(b)及び(c)に示すように、本実施形態に係る軽合金製ホイールの製造方法においては、スピニング加工が第1スピニング処理と第2スピニング処理とを備える。
プレホイール3aは、鍛錬比の高い鍛造ビレットを用いており、引張強さ、シャルピー衝撃値、伸び等が格段に向上しているため靱性が高い。このため、本実施形態に係る軽合金製ホイールの製造方法においては、スピニング加工による塑性変形により圧延ローラーにかなりの負担を強いることを避けるため、第1スピニング処理と第2スピニング処理とを備えている。
(A) of FIG. 7 is sectional drawing which shows the 1st spinning process in the manufacturing method of the wheel made from a light alloy which concerns on this embodiment, (b) And (c) is sectional drawing which shows a 2nd spinning process. .
As shown in FIGS. 7A, 7 </ b> B, and 7 </ b> C, in the light alloy wheel manufacturing method according to this embodiment, the spinning process includes a first spinning process and a second spinning process.
The pre-wheel 3a uses a forged billet having a high forging ratio, and has a high toughness because the tensile strength, Charpy impact value, elongation, and the like are significantly improved. For this reason, in the light alloy wheel manufacturing method according to the present embodiment, the first spinning process and the second spinning process are provided in order to avoid imposing a considerable burden on the rolling roller due to plastic deformation caused by the spinning process. Yes.

図7の(a)に示すように、第1スピニング処理において、第1スピニング装置31は、プレホイール3aを挟持可能な内側金型31a及び外側金型31bと、プレリム部5を絞り込む複数の圧延ローラー35とを備える。
かかる第1スピニング処理においては、プレホイール3aが内側金型31a及び外側金型31bに挟持されることにより、確実に固定され、これらが一体となって回転する。このとき、複数の圧延ローラー35をプレリム部5に押し付けることにより、プレリム部5が圧延され、大まかなインナーリム部8の形状となる。
As shown to (a) of FIG. 7, in the 1st spinning process, the 1st spinning apparatus 31 is the some rolling which narrows the inner rim 31a and the outer die 31b which can clamp the prewheel 3a, and the pre-rim part 5. A roller 35.
In the first spinning process, the pre-wheel 3a is pinched between the inner mold 31a and the outer mold 31b, so that they are securely fixed and rotate together. At this time, by pressing a plurality of rolling rollers 35 against the pre-rim portion 5, the pre-rim portion 5 is rolled and becomes a rough shape of the inner rim portion 8.

図7の(b)に示すように、第2スピニング処理において、第2スピニング装置32は、プレホイール3aを支持可能な内側金型32a及び外側金型32bと、プレリム部5を更に絞り込む複数の圧延ローラー(図示しない)とを備える。
かかる第2スピニング処理においては、プレホイール3aが外側金型32bに取り付けられ、プレホイール3aのプレリム部5の先端が内側金型32aに支持された状態となっている。すなわち、プレホイール3aと内側金型32aとの間には空隙38aが設けられ、プレリム部5と内側金型32aとの間には空隙38bが設けられている。なお、第2スピニング処理において、内側金型32aは、組み立て型の金型を用いている。
As shown in FIG. 7B, in the second spinning process, the second spinning device 32 includes a plurality of inner molds 32a and outer molds 32b that can support the pre-wheel 3a, and a plurality of pre-rim portions 5 that are further narrowed down. A rolling roller (not shown).
In the second spinning process, the prewheel 3a is attached to the outer mold 32b, and the tip of the prerim portion 5 of the prewheel 3a is supported by the inner mold 32a. That is, a gap 38a is provided between the pre-wheel 3a and the inner mold 32a, and a gap 38b is provided between the pre-rim portion 5 and the inner mold 32a. In the second spinning process, the inner mold 32a is an assembled mold.

そして、図7の(b)の状態で、図7の(c)に示すように、斜方向(例えば、45°の方向)から圧延ローラー35でプレリム部5を押圧してインナーフランジ部8aを成形する。このとき、空隙38a、38bは維持されていることが好ましい。   Then, in the state of FIG. 7B, as shown in FIG. 7C, the pre-rim portion 5 is pressed by the rolling roller 35 from the oblique direction (for example, the direction of 45 °), and the inner flange portion 8a is moved. Mold. At this time, it is preferable that the gaps 38a and 38b are maintained.

軽合金製ホイール3の製造方法においては、空隙38a,38bが設けられているので、圧延ローラーで押圧されても下方から突き上げる応力がかからない利点がある。これに加えて、上述したように、斜方向から圧延ローラー35で押圧するので、インナーリム部8の再結晶化を確実に抑制することができる。すなわち、結晶粒径を微細化した鍛造ビレット10を用いて、スピニング加工を施す場合、機械的強度が高くなっている鍛造ビレット10を用いると圧延ローラー35の加圧力が高くなり再結晶が生じやすくなる欠点があるが、空隙を設けて斜方向から圧延ローラー35で押圧することにより、インナーリム部8の再結晶化を抑制することができる。なお、圧延ローラー35の数は、特に限定されない。また、複数ある場合は、そのうちの一つが斜方向から押圧するものであればよい。   In the method for manufacturing the light alloy wheel 3, since the gaps 38a and 38b are provided, there is an advantage that no stress is pushed up from below even when pressed by a rolling roller. In addition to this, as described above, since pressing is performed by the rolling roller 35 from the oblique direction, recrystallization of the inner rim portion 8 can be reliably suppressed. That is, when spinning is performed using the forged billet 10 having a refined crystal grain size, if the forged billet 10 having a high mechanical strength is used, the pressing force of the rolling roller 35 is increased and recrystallization is likely to occur. However, recrystallization of the inner rim portion 8 can be suppressed by providing a gap and pressing with the rolling roller 35 from an oblique direction. The number of rolling rollers 35 is not particularly limited. If there are a plurality of them, one of them may be pressed from the oblique direction.

次に、アウターリム部7とインナーリム部8とが形成されたプレホイール3aに対して、穴開け加工によりディスク部6の模様を形成し、切削加工によりプレホイール3aの周囲を削ることにより、軽合金製ホイール3が得られる。
本実施形態に係る軽合金製ホイール3の製造方法によれば、凹凸や空部等を形成することにより、デザイン性に優れる軽量化された軽合金製ホイール3となる。なお、必要に応じて、化学的表面処理、鍍金、ショット、塗装等を施してもよい。
Next, with respect to the prewheel 3a formed with the outer rim portion 7 and the inner rim portion 8, the pattern of the disk portion 6 is formed by drilling, and the periphery of the prewheel 3a is cut by cutting. A light alloy wheel 3 is obtained.
According to the manufacturing method of the light alloy wheel 3 according to the present embodiment, the light alloy wheel 3 is reduced in weight and is excellent in design by forming irregularities and voids. If necessary, chemical surface treatment, plating, shots, painting, and the like may be performed.

軽合金製ホイール3は、例えば、車両用、航空機用車輪等の用途に好適に用いられる。特に、車両用に用いると、自動車を軽量化できるので、ガソリン等による環境負荷を低減でき、低コスト化も可能である。   The light alloy wheel 3 is suitably used for applications such as vehicles and aircraft wheels, for example. In particular, when used for a vehicle, the automobile can be reduced in weight, so that the environmental load caused by gasoline or the like can be reduced and the cost can be reduced.

[第2実施形態]
図8は、本発明に係る鍛造ビレットの第2実施形態を示す斜視図である。
図8に示す第2実施形態に係る鍛造ビレット10aは、多角柱、すなわち、ここでは六角柱状の本体部1からなる点で第1実施形態に係る鍛造ビレット10と相違する。なお、軽合金製ホイール及び軽合金製ホイールの製造方法等は上述したことと同様である。
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a perspective view showing a second embodiment of the forged billet according to the present invention.
A forged billet 10a according to the second embodiment shown in FIG. 8 is different from the forged billet 10 according to the first embodiment in that the forged billet 10a includes a polygonal column, that is, a hexagonal columnar main body 1 here. The light alloy wheel and the light alloy wheel manufacturing method are the same as described above.

鍛造ビレット10aは、六角柱状であると、鍛造ビレットを加工する際に、的確に位置決めをすることができるので、金属結晶粒子の流れを一定にすることができる。   When the forged billet 10a has a hexagonal column shape, the forged billet can be accurately positioned when the forged billet is processed, so that the flow of the metal crystal particles can be made constant.

図9の(a)〜(d)は、第2実施形態に係る鍛造ビレットの製造過程を示す上面図及び側面図である。
図9の(a)に示すように、上記鍛造ビレット10aは、まず、軽金属合金を鋳造して円柱状の鋳造ビレット4とし、この鋳造ビレット4を六角柱の型を用いた閉塞鍛造により、軸方向P1に加圧圧縮して図9の(b)に示すプレ鍛造ビレット12とする。
次いで、図9の(c)に示すように、得られたプレ鍛造ビレット12を、側面を下にして立てる。そして、再びプレ鍛造ビレット12を六角柱の型を用いた閉塞鍛造により、軸とは異なる方向P2、すなわち垂直方向から加圧圧縮して図9の(d)に示す鍛造ビレット10aとする。なお、このときプレ鍛造ビレット12は、六角柱状であるので、プレ鍛造ビレット12の一側面を下にして位置決めし易い。すなわち、加圧圧縮した方向とは異なる方向に加圧圧縮しやすい。
(A)-(d) of FIG. 9 is the top view and side view which show the manufacturing process of the forge billet which concerns on 2nd Embodiment.
As shown in FIG. 9 (a), the forged billet 10a is formed by first casting a light metal alloy into a cylindrical cast billet 4, and this cast billet 4 is closed by forging using a hexagonal column mold. A pre-forged billet 12 shown in FIG. 9B is compressed by pressing in the direction P1.
Next, as shown in FIG. 9C, the obtained pre-forged billet 12 is erected with its side face down. Then, the pre-forged billet 12 is again pressed and compressed from the direction P2, which is different from the axis, that is, the vertical direction, by closed forging using a hexagonal column mold to obtain a forged billet 10a shown in FIG. At this time, since the pre-forged billet 12 has a hexagonal column shape, it is easy to position the pre-forged billet 12 with one side face down. That is, it is easy to compress and compress in a direction different from the direction in which it is compressed.

このように、第2実施形態に係る鍛造ビレット10aの製造においては、出発材料である鍛造ビレット10aが、鋳造ビレット4を一方向に加圧圧縮してプレ鍛造ビレット12とし、該プレ鍛造ビレット12を加圧圧縮した方向とは異なる方向に更に加圧圧縮する履歴で得られるものであるので、鍛造ビレット10aの金属結晶粒子全体における結晶粒径の小さい組織の占める割合が大きくなる。すなわち、鋳造ビレットに対して加圧圧縮を施して得た鍛造ビレットは、金属組織が流れることにより、結晶粒径が小さくなる。これに加え、上記鍛造ビレット10aにおいては、異なる方向に複数回加圧圧縮するので、金属組織が異なる方向にも動くことになり、結晶粒径がより小さくなる。このため、機械的強度がより優れ、しかも、機械的強度がより均一な軽合金製ホイールを製造することができる。   Thus, in the production of the forged billet 10a according to the second embodiment, the forged billet 10a as a starting material pressurizes and compresses the cast billet 4 in one direction to form the pre-forged billet 12, and the pre-forged billet 12 Since it is obtained with a history of further pressing and compressing in a direction different from the direction in which the metal is pressed and compressed, the proportion of the structure having a small crystal grain size in the entire metal crystal particles of the forged billet 10a increases. That is, the forged billet obtained by pressure-compressing the cast billet has a smaller crystal grain size due to the flow of the metal structure. In addition to this, in the forged billet 10a, the metal structure moves in different directions because it is compressed and compressed a plurality of times in different directions, and the crystal grain size becomes smaller. For this reason, it is possible to manufacture a light alloy wheel having better mechanical strength and more uniform mechanical strength.

ここで、一方向に加圧圧縮した場合、中腹部分(いわゆる中央部分)の金属結晶粒子が微細化された領域(以下「微細領域」という。)と、上下両端部は金属結晶粒子の微粒子化がされにくい領域(以下「NG領域」という。)とが生じる。なお、中腹部分の微粒子化された領域には、鍛流線が生じる。
これに対し、上述したように、プレ鍛造ビレットを加圧圧縮した方向とは異なる方向に更に加圧圧縮することにより、NG領域の一部が更に微細化されるので、全体としてNG領域を減らすことができる。
Here, when pressure-compressed in one direction, the metal crystal particles in the middle portion (so-called central portion) are refined (hereinafter referred to as “fine regions”), and the upper and lower ends are made fine in metal crystal particles. Region (hereinafter referred to as “NG region”) occurs. In addition, a forge line is generated in the finely divided region in the middle part.
On the other hand, as described above, by further compressing and compressing the pre-forged billet in a direction different from the direction in which the pre-forged billet is compressed and compressed, a part of the NG region is further miniaturized, so that the NG region is reduced as a whole. be able to.

図10の(a)〜(e)は、鋳造ビレットを一方向に加圧圧縮した後、異なる方向に更に加圧圧縮した場合の効果を説明するための概略図である。
まず、図10の(a)に示すように、鋳造ビレット4を加圧圧縮すると、中腹部分が微細領域Aとなり、上下両端がNG領域Bとなる。
そして、これの側面を下にして立てて、再び上方から加圧圧縮すると、図10の(b)に示すように、中腹部分が微細領域Aとなり、図10の(a)の微細領域Aは残る。すなわち、四方向の角の部分がNG領域Bとなる。
更に、これの側面を下にして立てて、再び上方から加圧圧縮すると、図10の(c)に示すように、中腹部分が微細領域Aとなり、図10の(a)及び図10の(b)の微細領域Aは残る。すなわち、八方向の角の部分がNG領域Bとなる。
更に、これの側面を下にして立てて、再び上方から加圧圧縮すると、図10の(d)に示すようになり、また更に、これの側面を下にして立てて、再び上方から加圧圧縮すると、図10の(e)に示すようになる。すなわち、異なる方向からの加圧圧縮を繰り返すことにより、NG領域Bを段階的に少なくすることができる。
このように、鋳造ビレットを一方向に加圧圧縮した後、異なる方向に加圧圧縮すると、微細領域Aの占める割合が増加し、これを繰り返すことにより段階的に微細領域Aの占める割合が増えていく。この現象を利用して鍛造ビレットの有効利用領域を増やし、材料の歩留まりを大きく向上させることができる。実際では、少なくとも5回の加圧圧縮で95%が微細領域Aとなり、5%がNG領域Bとなる。
(A)-(e) of FIG. 10 is the schematic for demonstrating the effect at the time of compressing and compressing a casting billet in one direction, and then further compressing and compressing in a different direction.
First, as shown in FIG. 10A, when the cast billet 4 is compressed and compressed, the middle portion becomes the fine region A and the upper and lower ends become the NG region B.
Then, when the side of this is stood down and pressed and compressed from above again, as shown in FIG. 10 (b), the middle part becomes the fine region A, and the fine region A in FIG. Remains. That is, the corners in the four directions become the NG region B.
Further, when the side face is stood down and pressed and compressed again from above, as shown in FIG. 10 (c), the middle part becomes the fine region A, and (a) in FIG. The fine area A of b) remains. That is, the corners in the eight directions become the NG region B.
Further, when the side of this is stood down and pressed and compressed again from above, the result is as shown in FIG. 10 (d). Furthermore, the side of this is stood down and pressed again from above. When compressed, the result is as shown in FIG. That is, the NG region B can be reduced stepwise by repeating the pressure compression from different directions.
Thus, after compressing and compressing the cast billet in one direction and then compressing and compressing in a different direction, the proportion of the fine region A increases, and by repeating this, the proportion of the fine region A increases stepwise. To go. By utilizing this phenomenon, the effective use area of the forged billet can be increased, and the yield of the material can be greatly improved. In practice, 95% becomes the fine region A and 5% becomes the NG region B by at least five pressurizations and compressions.

[第3実施形態]
図11の(a)〜(f)は、第3実施形態に係る鍛造ビレットの製造過程を示す上面図及び側面図である。
第3実施形態に係る鍛造ビレット10bは、プレ鍛造ビレットが六角錐台状や円錐台状となっている点で第2実施形態に係る鍛造ビレット10aと相違する。なお、軽合金製ホイール及び軽合金製ホイールの製造方法等は上述したことと同様である。
[Third Embodiment]
(A)-(f) of FIG. 11 is the top view and side view which show the manufacturing process of the forge billet which concerns on 3rd Embodiment.
The forged billet 10b according to the third embodiment is different from the forged billet 10a according to the second embodiment in that the pre-forged billet has a hexagonal truncated cone shape or a truncated cone shape. The light alloy wheel and the light alloy wheel manufacturing method are the same as described above.

図11の(a)に示すように、上記鍛造ビレット10bは、まず、円柱状の鋳造ビレット4を平押しの閉塞鍛造により、軸方向に加圧圧縮して円柱状のプレ鍛造ビレット13aとする。   As shown in FIG. 11 (a), the forged billet 10b is a cylindrical pre-forged billet 13a obtained by first compressing and compressing a cylindrical cast billet 4 in the axial direction by flat-pressing closed forging. .

次に、図11の(b)に示すように、プレ鍛造ビレット13aを六角柱レンズ状の型を用いた閉塞鍛造により、軸方向に加圧圧縮してプレ鍛造ビレット13bとする。かかるプレ鍛造ビレット13bは、六角柱の上底及び下底が凸状であり、且つ中央がやや平坦となった六角柱レンズ状となっている。すなわち、六角柱の中心軸に直交する端面が、中央がやや平坦となった膨出曲面で形成されている。プレ鍛造ビレット13cを六角柱レンズ状とすることにより、座屈による鍛造欠陥を防止でき、その結果、歩留まりを向上させることができる。また、プレ鍛造ビレット13cの角に丸みを付与することにより、鍛造での皺(しわ)傷の発生を抑制できる。膨出面と六角柱側面の交わる稜線部分にも小さなR付けを行うことが好ましい。さらに、六角柱部分の側面の厚さが角の部分では薄く、角と角の間では徐々に厚くなっている。これにより、曲面の曲率半径を一定にして六角面に被せた場合、角の部分が接触したとき角と角との間に隙間が生じることを防止できる。   Next, as shown in FIG. 11 (b), the pre-forged billet 13a is pressure-compressed in the axial direction by closed forging using a hexagonal prism lens-shaped die to form a pre-forged billet 13b. The pre-forged billet 13b has a hexagonal prism lens shape in which the upper and lower bases of the hexagonal column are convex and the center is slightly flat. That is, the end surface orthogonal to the central axis of the hexagonal column is formed as a bulging curved surface whose center is slightly flat. By forming the pre-forged billet 13c into a hexagonal prism lens shape, forging defects due to buckling can be prevented, and as a result, the yield can be improved. Moreover, the generation | occurrence | production of the wrinkle damage | wound by forging can be suppressed by giving roundness to the corner | angular of the pre forge billet 13c. It is preferable to apply a small R to the ridge line where the bulging surface and the hexagonal column side surface intersect. Furthermore, the thickness of the side surface of the hexagonal column portion is thin at the corner portion, and gradually increases between the corners. Thereby, when covering the hexagonal surface with the curvature radius of the curved surface being constant, it is possible to prevent a gap from being generated between the corners when the corner portions contact each other.

次に、図11の(c)に示すように、得られたプレ鍛造ビレット13bを、側面を下にして立てる。そして、再びプレ鍛造ビレット13bを六角柱レンズ状の型を用いた閉塞鍛造により、軸とは異なる方向、すなわち垂直方向から加圧圧縮してプレ鍛造ビレット13cとする。なお、このときプレ鍛造ビレット13bは、六角柱レンズ状であるので、プレ鍛造ビレット13bの一側面を下にして位置決めし易い。すなわち、加圧圧縮した方向とは異なる方向に加圧圧縮しやすい。   Next, as shown in FIG. 11C, the obtained pre-forged billet 13b is erected with its side face down. Then, the pre-forged billet 13b is pressure-compressed from a direction different from the axis, that is, the vertical direction, by closed forging using a hexagonal column lens-shaped die again to obtain a pre-forged billet 13c. At this time, since the pre-forged billet 13b has a hexagonal columnar lens shape, the pre-forged billet 13b can be easily positioned with one side face down. That is, it is easy to press and compress in a direction different from the direction in which the pressure is compressed.

次に、図11の(d)に示すように、得られたプレ鍛造ビレット13cを、側面を下にして立てる。そして、プレ鍛造ビレット13cを円錐台状の型を用いた閉塞鍛造により、軸とは異なる方向、すなわち垂直方向から加圧圧縮してプレ鍛造ビレット13dとする。かかるプレ鍛造ビレット13dは、周囲面(側面)がテーパー状となった円錐台状となる。   Next, as shown in FIG. 11D, the obtained pre-forged billet 13c is erected with its side face down. Then, the pre-forged billet 13c is pressure-compressed from a direction different from the axis, that is, the vertical direction by closed forging using a truncated cone-shaped die to obtain a pre-forged billet 13d. The pre-forged billet 13d has a truncated cone shape in which the peripheral surface (side surface) is tapered.

次に、図11の(e)に示すように、得られたプレ鍛造ビレット13dを、面積が広いほうの底面が下になるように反転させて下金型20に配置する。このとき、プレ鍛造ビレット13dは、下金型20の内周面中腹に係止される。すなわち、底面の下方に空隙が生じる。そして、円錐台状の型を用いた閉塞鍛造により、軸と同じ方向から加圧圧縮してプレ鍛造ビレット13eとする。かかるプレ鍛造ビレット13eは、周囲面(側面)がテーパー状となった円錐台状となっている。なお、テーパー面の角をなくすことにより、鍛造時の皺の発生が抑制される。   Next, as shown in FIG. 11 (e), the obtained pre-forged billet 13d is inverted and placed on the lower mold 20 so that the bottom surface with the larger area faces down. At this time, the pre-forged billet 13d is locked to the middle of the inner peripheral surface of the lower mold 20. That is, an air gap is generated below the bottom surface. Then, by closed forging using a frustoconical mold, the pre-forged billet 13e is compressed and compressed from the same direction as the shaft. The pre-forged billet 13e has a truncated cone shape whose peripheral surface (side surface) is tapered. In addition, generation | occurrence | production of the flaw at the time of forging is suppressed by eliminating the angle | corner of a taper surface.

次に、図11の(f)に示すように、得られたプレ鍛造ビレット13eを平押しの閉塞鍛造により、軸方向に加圧圧縮して円柱状の鍛造ビレット10bとする。なお、円柱状の鍛造ビレット10bとせずに、プレ鍛造ビレット13eをそのまま鍛造ビレットとして用いてもよい。   Next, as shown in FIG. 11 (f), the obtained pre-forged billet 13e is pressed and compressed in the axial direction by flat-pressed closed forging to form a cylindrical forged billet 10b. Instead of the cylindrical forged billet 10b, the pre-forged billet 13e may be used as it is as the forged billet.

このように、第3実施形態に係る鍛造ビレット10bの製造においては、上述したことと同様に、異なる方向に順次加圧圧縮する履歴で得られるので、鍛造ビレット10bの金属結晶粒子全体における結晶粒径の小さい組織の占める割合が大きくなる(図10の原理を参照)。
また、プレ鍛造ビレット13dが円錐台状となるように加圧圧縮し、その後、反転させて再び加圧圧縮することにより、プレ鍛造ビレット13dの外側部分Qのみが変形する。すなわち、外側部分Qの素材流動を積極的に行うことができる。これにより、得られる鍛造ビレット10bは、中央部分の結晶粒径とその他の部分の結晶粒径とが同程度となり、全体的に均質な結晶粒径微細化が可能となる。なお、プレ鍛造ビレットを経由した鍛造ビレットの疲労強度試験を行い、繰り返し引張圧縮を試験周波数20Hzで行ったところ1×10サイクルで破断に至らなかった。
Thus, in the manufacture of the forged billet 10b according to the third embodiment, as described above, since it is obtained with a history of sequentially pressing and compressing in different directions, the crystal grains in the entire metal crystal particles of the forged billet 10b. The proportion of the tissue having a small diameter increases (see the principle of FIG. 10).
Further, by compressing and compressing the pre-forged billet 13d into a truncated cone shape, and then reversing and compressing and compressing again, only the outer portion Q of the pre-forged billet 13d is deformed. That is, the material flow of the outer portion Q can be positively performed. As a result, the obtained forged billet 10b has the same crystal grain size in the central portion as that of the other portions, and the entire crystal grain size can be made uniform. In addition, when the fatigue strength test of the forge billet which passed through the pre forge billet was done and the tension and compression were repeatedly performed with the test frequency of 20 Hz, it did not reach a fracture | rupture in 1 * 10 < 7 > cycles.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment.

例えば、第1実施形態に係る鍛造ビレットにおいては、鋳造ビレットを軸方向に加圧圧縮して製造しているが、加圧圧縮は、軸方向に限定されるものではない。例えば、横方向であってもよい。すなわち、H1/H2(鍛錬比)は、H1が鋳造ビレットの加圧される方向(横方向)の長さを示し、H2が鍛造ビレットの加圧された方向(横方向)の長さを示すことになる。   For example, in the forged billet according to the first embodiment, the cast billet is manufactured by pressing and compressing in the axial direction, but the pressing and compressing is not limited to the axial direction. For example, the horizontal direction may be used. That is, H1 / H2 (forging ratio) indicates the length in the direction in which the cast billet is pressed (lateral direction), and H2 indicates the length in the direction in which the forged billet is pressed (lateral direction). It will be.

第2実施形態に係る鍛造ビレットにおいては、鋳造ビレットを加圧圧縮して、六角柱状のプレ鍛造ビレットとした後、横方向から加圧圧縮して、最終の六角柱状の鍛造ビレットとしているが、鋳造ビレットを加圧圧縮して、六角柱状にしたものを最終の鍛造ビレットとして用いてもよい。
また、鍛造ビレット及びプレ鍛造ビレットは、六角柱状、八角柱状、十二角柱状等の角の多い多角柱状としてもよい。
In the forged billet according to the second embodiment, the cast billet is compressed and compressed into a hexagonal column-shaped pre-forged billet, and then compressed and compressed from the lateral direction to obtain the final hexagonal column-shaped forged billet. A cast billet that has been compressed into a hexagonal column may be used as the final forged billet.
Further, the forged billet and the pre-forged billet may have a polygonal column shape with many corners such as a hexagonal column shape, an octagonal column shape, or a dodecagon column shape.

第2実施形態に係る鍛造ビレットにおいて、鋳造ビレットを加圧圧縮してプレ鍛造ビレットとし、該プレ鍛造ビレットを加圧圧縮した方向とは異なる垂直方向に更に加圧圧縮しているが、加圧圧縮の回数は、2回に限定されず、3回以上行ってもよい。
同様に、第3実施形態に係る鍛造ビレットにおいて、平押し鍛造したプレ鍛造ビレットを異なる垂直方向から2回加圧圧縮しているが、3回以上行ってもよく、六角錐台状のプレ鍛造ビレットを反転させて加圧圧縮することも複数回行ってもよい。
また、六角柱レンズ状のプレ鍛造ビレットは、円柱レンズ状を含む多角柱レンズ状であってもよく、六角錐台状のプレ鍛造ビレットは、円錐台状を含む多角錐台状であってもよい。
In the forged billet according to the second embodiment, the cast billet is pressure-compressed to form a pre-forged billet, which is further compressed in a vertical direction different from the direction in which the pre-forged billet is compressed. The number of compressions is not limited to two, and may be performed three or more times.
Similarly, in the forged billet according to the third embodiment, the flat forged pre-forged billet is pressure-compressed twice from different vertical directions, but may be performed three or more times, and the hexagonal frustum-shaped pre-forged The billet may be inverted and compressed under pressure a plurality of times.
Further, the hexagonal columnar pre-forged billet may be a polygonal columnar lens shape including a cylindrical lens shape, and the hexagonal frustum-shaped preforged billet may be a polygonal truncated cone shape including a truncated cone shape. Good.

本発明に係る軽合金製ホイールの実施形態において、スポーク部11の形状はY字状となっているが、これに限定されるものではない。扇状やX字状であってもよい。   In the embodiment of the light alloy wheel according to the present invention, the shape of the spoke portion 11 is Y-shaped, but is not limited thereto. It may be fan-shaped or X-shaped.

上記軽合金製ホイールにおいて、該軽合金製ホイールを製造する際の鍛造成形は、第1鍛造成形21、第2鍛造成形22及び第3鍛造成形23の3回を備えているが、鍛造成形の回数は、1回であってもよく、複数回であってもよい。
また、鍛造ビレット10を金型で鍛造成形し、旋盤又はマシニングセンターを含むフライス盤によるディスク部模様の削りだし機械加工を施して軽合金製ホイールを製造してもよい。
In the light alloy wheel described above, the forging for producing the light alloy wheel includes three times of the first forging molding 21, the second forging molding 22, and the third forging molding 23. The number of times may be one time or a plurality of times.
Alternatively, the light billet wheel 10 may be manufactured by forging the forged billet 10 with a die and machining the disk portion pattern with a lathe or a milling machine including a machining center.

上記軽合金製ホイールにおいて、該軽合金製ホイールを製造する際の鍛造成形は、前方押出し方式と後方押出し方式で行ってもよい。なお、インナーリム8の最終調整はフレアリング方式で行うことが好ましい。
図12の(a)及び(b)は、他の実施形態に係る軽合金製ホイールの製造方法における前方押出し加工を示す断面図である。かかる前方押出し加工は、鍛造ビレット10に対し、前方押出し加工を施し、プレホイール3bを形成する加工である。
図12の(a)に示すように、前方押出し加工においては、まず、鍛造ビレット10を上金型16と、ノックアウト部17aが設けられた下金型17との間に載置する。ここで、ノックアウト部17aは、前方押出し加工後のプレホイール3bを押し上げて取り出すためのものである。
In the light alloy wheel described above, forging when the light alloy wheel is manufactured may be performed by a forward extrusion method and a backward extrusion method. The final adjustment of the inner rim 8 is preferably performed by a flaring method.
12 (a) and 12 (b) are cross-sectional views showing forward extrusion in a light alloy wheel manufacturing method according to another embodiment. The forward extrusion process is a process of performing the forward extrusion process on the forged billet 10 to form the pre-wheel 3b.
As shown in FIG. 12A, in the forward extrusion process, first, the forged billet 10 is placed between the upper die 16 and the lower die 17 provided with the knockout portion 17a. Here, the knockout part 17a is for pushing up and taking out the pre-wheel 3b after forward extrusion.

図12の(b)に示すように、上金型16を降下させ、ノックアウト部17a及び下金型17の空隙に、鍛造ビレット10の一部を押し込む。これにより、アウターリム前駆体7bとインナーリム前駆体8b及びディスク部前駆体13が形成される。
そして、ノックアウト部17aを上昇させることにより、プレホイール3bが得られる。
As shown in FIG. 12B, the upper die 16 is lowered, and a part of the forged billet 10 is pushed into the gap between the knockout portion 17 a and the lower die 17. Thereby, the outer rim precursor 7b, the inner rim precursor 8b, and the disk portion precursor 13 are formed.
And the prewheel 3b is obtained by raising the knockout part 17a.

図13の(a)及び(b)は、他の実施形態に係る軽合金製ホイールの製造方法における後方押出し加工を示す断面図である。かかる後方押出し加工は、プレホイール3bに対し、後方押出し加工を施し、インナーリム部8を形成する加工である。
図13の(a)に示すように、後方押出し加工においては、まず、プレホイール3bを上金型18と、ノックアウト部19aが設けられた下金型19との間に載置する。ここで、ノックアウト部19aは、後方押出し加工後のプレホイール3cを押し上げて取り出すためのものである。
(A) And (b) of Drawing 13 is a sectional view showing back extrusion processing in a manufacturing method of a light alloy wheel concerning other embodiments. Such backward extrusion processing is processing for forming the inner rim portion 8 by performing backward extrusion processing on the pre-wheel 3b.
As shown in FIG. 13 (a), in the backward extrusion process, first, the pre-wheel 3b is placed between the upper mold 18 and the lower mold 19 provided with the knockout portion 19a. Here, the knockout part 19a is for pushing up and taking out the pre-wheel 3c after back extrusion.

図13の(b)に示すように、上金型18を降下させ、上金型18及び下金型19の空隙に、プレホイール3bの一部を押し込む。これにより、スポーク等の凹凸を含むデザイン面等を有するディスク部13aが形成されると共に、同時に、インナーリム部8が形成される。なお、インナーリム部8は、ディスク部前駆体13の余剰の素材が押出されて延展形成される。
そして、ノックアウト部19aを上昇させることにより、プレホイール3cが得られる。
As shown in FIG. 13B, the upper mold 18 is lowered, and a part of the pre-wheel 3 b is pushed into the gap between the upper mold 18 and the lower mold 19. As a result, the disk portion 13a having a design surface including irregularities such as spokes is formed, and at the same time, the inner rim portion 8 is formed. The inner rim portion 8 is formed by extending the excess material of the disk portion precursor 13 by extrusion.
And the prewheel 3c is obtained by raising the knockout part 19a.

ここで、後方押出しにおいては、上金型18の進行方向とインナーリム部8の延展する方向が逆方向となるため摩擦による抵抗が大きい。このため、更なる加圧力を要するからインナーリム8は所定の傾斜角度で直線的に延展させることが好ましい。そうすると、一部の再結晶化を防止できる。   Here, in the backward extrusion, since the traveling direction of the upper mold 18 and the extending direction of the inner rim portion 8 are opposite to each other, the resistance due to friction is large. For this reason, it is preferable to extend the inner rim 8 linearly at a predetermined inclination angle because further pressing force is required. Then, a part of recrystallization can be prevented.

図14の(a)及び(b)は、本実施形態に係るホイールの製造方法におけるフレアリング工程を示す断面図である。かかるフレアリング工程は、アウターリム前駆体7bをフレアリングして、アウターリム部7を形成する工程である。   14A and 14B are cross-sectional views showing a flaring process in the wheel manufacturing method according to the present embodiment. Such a flaring process is a process of flaring the outer rim precursor 7 b to form the outer rim portion 7.

図14の(a)に示すように、フレアリング工程においては、まず、プレホイール3cを上金型25と、ノックアウト部26aが設けられた下金型26との間に載置する。ここで、ノックアウト部26aは、フレアリング工程後のプレホイール3dを押し上げて取り出すためのものである。   As shown in FIG. 14A, in the flaring process, first, the pre-wheel 3c is placed between the upper mold 25 and the lower mold 26 provided with the knockout portion 26a. Here, the knockout part 26a is for pushing up and taking out the pre-wheel 3d after a flaring process.

図14の(b)に示すように、上金型25を降下させ、プレホイール3cのアウターリム前駆体7bを押圧し、外方へフレアリング(拡開)させ、アウターリム部7とする。このとき、インナーリム部8はインナーフランジ部8a周辺が拡開されて最終形状が形成される。
これにより、プレホイール3dが得られる。なお、加工後、熱処理と時効処理を経て旋削機械加工を施すことにより、軽合金製ホイールが得られる。
As shown in FIG. 14B, the upper mold 25 is lowered, the outer rim precursor 7 b of the pre-wheel 3 c is pressed, and flared (expanded) outward to form the outer rim portion 7. At this time, the inner rim portion 8 is expanded around the inner flange portion 8a to form a final shape.
Thereby, the prewheel 3d is obtained. In addition, a light alloy wheel is obtained by performing turning machining after heat treatment and aging treatment after processing.

上記軽合金製ホイールにおいては、軽合金製ホイール3の周縁に立設されたプレリム部5を設け、これをアウターリム部7、インナーリム部8に加工している。すなわち、上記軽合金製ホイールにおいては、ディスク部6とプレリム部5とが一体化したものを用いているが、1ピース軽合金製ホイール以外の2ピース、3ピース軽合金製ホイールではリムを別途制作し、ディスク部に周縁部に取着座を設けて該取着部にアウターリム及び/又はインナーリムを螺着、摩擦圧接、リベットなどによるかしめ手段で装着してもよい。
プレリム部を別途製造する場合、鍛造圧を軽減することができる。また、この場合は、ディスク部のみかディスク部とアウターリム部を鍛造成形するから鍛造後の平均高さが小さくなる。このため、鍛錬比を大きくできるという利点もある。
The light alloy wheel is provided with a pre-rim portion 5 erected on the periphery of the light alloy wheel 3 and processed into an outer rim portion 7 and an inner rim portion 8. That is, in the light alloy wheel described above, a disc part 6 and a pre-rim part 5 are integrated, but a rim is separately provided in a two-piece light alloy wheel other than a one-piece light alloy wheel. It is also possible to provide a mounting seat on the peripheral edge of the disk portion and attach the outer rim and / or inner rim to the mounting portion by screwing, friction welding, caulking means such as rivets.
When the pre-rim part is manufactured separately, the forging pressure can be reduced. In this case, since only the disk part or the disk part and the outer rim part are forged, the average height after forging becomes small. For this reason, there is also an advantage that the training ratio can be increased.

具体的には、以下の製造方法が挙げられる。
(a)鍛造ビレットを用いてディスク部を単体で作り、更にアウターリム部とインナーリム部を一体に形成したリム部を単体で作成してこれらのそれぞれに円環状の取着座を設けておき複数のボルトとナットで結合する。
(b)鍛造ビレットを用いてディスク部を単体で作り、アウターリム部とインナーリム部を別々に作り上記と同じ要領で一体化する。
(c)鍛造ビレットを用いてディスク部を作るときアウターリム部を一体に成形し、別途作成されたインナーリム部を複数のボルトとナットで結合する。
(d)鍛造ビレットを用いてディスク部を作るときインナーリム部を一体に成形し、別途作成されたアウターリム部を複数のボルトとナットで結合する。
(e)鍛造ビレットを用いてディスク部を作るときアウターリム部とインナーリム部をプレリム部として一体に成形する。
Specifically, the following production methods can be mentioned.
(A) A disk part is made by using a forged billet, and a rim part in which an outer rim part and an inner rim part are integrally formed is made alone, and an annular mounting seat is provided for each of them. Connect with bolts and nuts.
(B) Using a forged billet, a disk part is made alone, and an outer rim part and an inner rim part are made separately and integrated in the same manner as described above.
(C) When the disk portion is made using the forged billet, the outer rim portion is integrally formed, and the separately created inner rim portion is coupled with a plurality of bolts and nuts.
(D) When making a disk portion using a forged billet, the inner rim portion is integrally formed, and the separately created outer rim portion is joined with a plurality of bolts and nuts.
(E) When making a disk part using a forged billet, an outer rim part and an inner rim part are integrally formed as a pre-rim part.

なお、結合方法は、ボルトとナット以外にも、摩擦圧接、螺着、リベット締め又はカシメ部材を備えたハックボルト等が利用できる。   In addition to a bolt and a nut, a hack bolt or the like provided with friction welding, screwing, rivet fastening, or a caulking member can be used as a coupling method.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
軽金属合金として重さ19.8kgのアルミニウム合金を準備した。これを溶融して溶融原料とした。
アルゴンガス雰囲気下、連続鋳造法により、鋳造機に流し込み、加熱し、その後、冷却して、直径254mm、高さ145mmの円柱状の鋳造ビレット(規格番号:A61512)とした。
Example 1
An aluminum alloy having a weight of 19.8 kg was prepared as a light metal alloy. This was melted to obtain a molten raw material.
Under an argon gas atmosphere, a continuous casting method was used to pour into a casting machine, heat, and then cool to obtain a cylindrical casting billet (standard number: A61512) having a diameter of 254 mm and a height of 145 mm.

上記鋳造ビレットに対して、閉塞鍛造により加圧圧縮を施した。すなわち、プレス機に鋳造ビレットを載置し、350〜400℃の温度条件下、63700kNの圧力で熱間鍛造を施した。
そして、ファンで冷却することにより、高さ36.2mmの円柱状の鍛造ビレットを得た。なお、鍛造ビレットの鍛錬比は4である。
The cast billet was subjected to pressure compression by closed forging. That is, a cast billet was placed on a press machine, and hot forging was performed at a pressure of 63700 kN under a temperature condition of 350 to 400 ° C.
Then, by cooling with a fan, a cylindrical forged billet having a height of 36.2 mm was obtained. The forging billet has a forging ratio of 4.

(実施例2)
鋳造ビレットを、加圧圧縮し、高さ24.2mmの鍛造ビレットとしたこと以外は実施例1と同様にして、鍛造ビレットを得た。なお、鍛造ビレットの鍛錬比は6である。
(Example 2)
A forged billet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the cast billet was compressed under pressure to obtain a forged billet having a height of 24.2 mm. The forging billet has a training ratio of 6.

(実施例3)
鋳造ビレットを、加圧圧縮し、高さ12.1mmの鍛造ビレットとしたこと以外は実施例1と同様にして、鍛造ビレットを得た。なお、鍛造ビレットの鍛錬比は12である。
(Example 3)
A forged billet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the cast billet was compressed under pressure to obtain a forged billet having a height of 12.1 mm. The forging billet has a training ratio of 12.

(実施例4)
鋳造ビレットを、加圧圧縮し、高さ7.3mmの鍛造ビレットとしたこと以外は実施例1と同様にして、鍛造ビレットを得た。なお、鍛造ビレットの鍛錬比は20である。
Example 4
A forged billet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the cast billet was compressed under pressure to obtain a forged billet having a height of 7.3 mm. The forging billet has a forging ratio of 20.

(実施例5)
軽金属合金として重さ54kgのアルミニウム合金を準備した。これを溶融して溶融原料とした。
アルゴンガス雰囲気下、連続鋳造法により、鋳造機に流し込み、加熱し、その後、冷却して、直径204mm、高さ612mmの円柱状の鋳造ビレット(規格番号:A61512)とした。
(Example 5)
An aluminum alloy having a weight of 54 kg was prepared as a light metal alloy. This was melted to obtain a molten raw material.
Under an argon gas atmosphere, by a continuous casting method, it was poured into a casting machine, heated, and then cooled to form a cylindrical casting billet (standard number: A61512) having a diameter of 204 mm and a height of 612 mm.

図11に示す方法に基づき、上記鋳造ビレットに対して、プレス圧力100トン、ビレット温度480℃で平押し鍛造を施し、膨らんだ外側部分を旋削して円柱状のプレ鍛造ビレットとした。
次に、閉塞鍛造により加圧圧縮を施した。すなわち、プレス機にプレ鍛造ビレットを載置し、350〜400℃の温度条件下、63700kNの圧力で熱間鍛造を施し、六角柱レンズ状のプレ鍛造ビレットとした。
次に、かかるプレ鍛造ビレットを側面が下になるように90度起こして垂直に立て、加圧力5000トン、ワーク温度480℃で、再び密閉鍛造により加圧圧縮を施し、高さ145.5mmの六角柱レンズ状のプレ鍛造ビレットとした。なお、この段階で鍛錬比は4.2である。
Based on the method shown in FIG. 11, the cast billet was subjected to flat press forging at a press pressure of 100 tons and a billet temperature of 480 ° C., and the swollen outer portion was turned to form a cylindrical pre-forged billet.
Next, pressure compression was performed by closed forging. That is, a pre-forged billet was placed on a press and hot forged at a pressure of 63700 kN under a temperature condition of 350 to 400 ° C. to obtain a hexagonal columnar pre-forged billet.
Next, the pre-forged billet is raised 90 degrees so that the side faces downwards, and is vertically set. The pressure is 5000 tons, the workpiece temperature is 480 ° C., and pressure compression is performed again by hermetic forging, and the height is 145.5 mm. A hexagonal columnar pre-forged billet was used. At this stage, the training ratio is 4.2.

そして、これを側面が下になるように90度起こして垂直に立て、再び、同じ条件下で密閉鍛造により加圧圧縮を施し、六角錐台状のプレ鍛造ビレットとした。
次に、これを反転させ、再び、同じ条件下で密閉鍛造により加圧圧縮を施し、直径474mm、高さ142mm、重量50kgの六角錐台状の鍛造ビレットを得た。なお、鍛造ビレットの鍛錬比は4.3である。
And this was raised 90 degree | times so that a side might be turned down, it stood | emitted vertically, and pressure compression was performed again by the closed forging under the same conditions, and it was set as the hexagonal frustum-shaped pre forge billet.
Next, this was inverted, and pressure compression was performed again by hermetic forging under the same conditions to obtain a forged billet having a diameter of 474 mm, a height of 142 mm, and a weight of 50 kg. Note that the forging ratio of the forged billet is 4.3.

(比較例1)
アルミニウム合金からなる鋳造ビレット(規格番号:A6151)を比較例1とした。鍛錬比:0が鋳造ビレットの値である。
(Comparative Example 1)
A cast billet (standard number: A6151) made of an aluminum alloy was used as Comparative Example 1. Forging ratio: 0 is the value of the cast billet.

[評価1]
実施例1〜4で得られた鍛造ビレット及び比較例1の鋳造ビレットに対して、JIS−Z2241に準じて引張り強度を測定した。得られた値を表1に示し、グラフを図15に示す。
[Evaluation 1]
The tensile strength was measured according to JIS-Z2241 for the forged billet obtained in Examples 1 to 4 and the cast billet of Comparative Example 1. The obtained values are shown in Table 1, and the graph is shown in FIG.

[評価2]
実施例1〜4で得られた鍛造ビレット及び比較例1の鋳造ビレットに対して、JIS−Z2241に準じて0.2%耐力を測定した。得られた値を表1に示し、グラフを図16に示す。
[Evaluation 2]
The 0.2% proof stress was measured according to JIS-Z2241 with respect to the forged billet obtained in Examples 1 to 4 and the cast billet of Comparative Example 1. The obtained values are shown in Table 1, and the graph is shown in FIG.

[評価3]
実施例1〜4で得られた鍛造ビレット及び比較例1の鋳造ビレットに対して、JIS−Z2241に準じて伸度を測定した。得られた値を表1に示し、グラフを図17に示す。
[Evaluation 3]
With respect to the forged billet obtained in Examples 1 to 4 and the cast billet of Comparative Example 1, the elongation was measured according to JIS-Z2241. The obtained values are shown in Table 1, and the graph is shown in FIG.

[評価4]
実施例1〜4で得られた鍛造ビレット及び比較例1の鋳造ビレットに対して、JIS−Z2243に準じてブリネル硬度を測定した。得られた値を表1に示し、グラフを図18に示す。
[Evaluation 4]
The Brinell hardness was measured according to JIS-Z2243 for the forged billet obtained in Examples 1 to 4 and the cast billet of Comparative Example 1. The obtained values are shown in Table 1, and the graph is shown in FIG.

[評価5]
実施例1〜4で得られた鍛造ビレット及び比較例1の鋳造ビレットに対して、JIS−Z2242に準じてシャルピー衝撃値を測定した。得られた値を表1に示し、グラフを図19に示す。
[Evaluation 5]
The Charpy impact value was measured according to JIS-Z2242 for the forged billet obtained in Examples 1 to 4 and the cast billet of Comparative Example 1. The obtained values are shown in Table 1, and the graph is shown in FIG.

〔表1〕

Figure 2011177785
[Table 1]
Figure 2011177785

[評価6]
実施例1〜4で得られた鍛造ビレットに対して、JIS−H0542の切断法に準じて観察し、金属結晶粒子の数及び金属結晶粒子の平均粒径を測定した。得られた結果を表2に示す。なお、表中「−」は、結晶粒子が細かすぎて、測定不能だったことを意味する。
また、実施例1で得られた鍛造ビレットの断面のマクロ写真を図20の(a)に、その顕微鏡写真を図20の(b)に示し、実施例2で得られた鍛造ビレットの断面のマクロ写真を図21の(a)に、その顕微鏡写真を図21の(b)に示し、実施例3で得られた鍛造ビレットの断面のマクロ写真を図22の(a)に、その顕微鏡写真を図22の(b)に示し、実施例4で得られた鍛造ビレットの断面のマクロ写真を図23の(a)に、その顕微鏡写真を図23の(b)にそれぞれ示す。
[Evaluation 6]
The forged billets obtained in Examples 1 to 4 were observed according to the cutting method of JIS-H0542, and the number of metal crystal particles and the average particle size of the metal crystal particles were measured. The obtained results are shown in Table 2. In the table, “−” means that the crystal grain was too fine to be measured.
Moreover, the macro photograph of the cross section of the forged billet obtained in Example 1 is shown in FIG. 20 (a), the micrograph is shown in FIG. 20 (b), and the cross section of the forged billet obtained in Example 2 is shown. A macro photograph is shown in FIG. 21 (a), a micrograph thereof is shown in FIG. 21 (b), a macro photograph of a cross section of the forged billet obtained in Example 3 is shown in FIG. 22 (b), a macro photograph of the cross section of the forged billet obtained in Example 4 is shown in FIG. 23 (a), and a micrograph thereof is shown in FIG. 23 (b).

〔表2〕

Figure 2011177785
[Table 2]
Figure 2011177785

表1の結果より、実施例1〜4で得られた鍛造ビレットは、比較例に示す鋳造ビレットと比較して、シャルピー衝撃値が優れており、特に伸びにおいて顕著な効果があることがわかった。
また、表2の結果より、実施例1〜4で得られた鍛造ビレットは、金属結晶粒子の粒径が細かくなった。このことは、実施例1〜4で得られた鍛造ビレットを用いた軽合金製ホイールが、十分に微細化されることを示している。
From the results shown in Table 1, it was found that the forged billets obtained in Examples 1 to 4 have excellent Charpy impact values compared to the cast billets shown in the comparative examples, and particularly have a remarkable effect on elongation. .
Moreover, from the result of Table 2, the particle diameter of the metal crystal particle became fine in the forge billet obtained in Examples 1-4. This has shown that the light alloy wheel using the forge billet obtained in Examples 1-4 is fully refined | miniaturized.

[評価7]
実施例5で得られた鍛造ビレットの試験片の採取位置A〜I〔図24(a)参照〕に対して、JIS−H0542の切断法に準じて観察し、金属結晶粒子の平均粒径を測定した。鍛造ビレットの断面における試験片の採取位置A〜Iを図24(a)に示し、得られた平均粒子径及び顕微鏡写真を図24(b)に示す。
[Evaluation 7]
With respect to the sampling positions A to I of the forged billet specimens obtained in Example 5 (see FIG. 24 (a)), observation was performed according to the cutting method of JIS-H0542, and the average particle diameter of the metal crystal particles was determined. It was measured. Sampling positions A to I in the cross section of the forged billet are shown in FIG. 24A, and the obtained average particle diameter and micrograph are shown in FIG.

図24(b)に示す結果から、鍛造ビレットの一部に平均粒径28μmが認められたものの、全体的に平均粒径が11〜17μmの範囲に入っていた。このことから、実施例5の鍛造ビレットは、機械的強度が優れ、しかも、機械的強度が均一となることがわかった。   From the results shown in FIG. 24 (b), although the average particle diameter of 28 μm was observed in a part of the forged billet, the average particle diameter was in the range of 11 to 17 μm as a whole. From this, it was found that the forged billet of Example 5 was excellent in mechanical strength and uniform in mechanical strength.

(実施例6)
実施例1で得られた鍛造ビレットに対し、図12に示す方法に基づき、350℃〜500℃の温度条件下、78.4×10kNの圧力で前方押出し加工を施し、更に、図13に示す方法に基づき、350℃〜500℃の温度条件下、78.4×10kNの圧力で後方押出し加工を施して、プレホイールとした。
次に、このプレホイールに対し、図14に示す方法に基づき、350℃〜500℃の温度条件下、4.9×10kNの圧力でフレアリング加工を施して、図5の(a)に示す形状のホイールを得た。
(Example 6)
Based on the method shown in FIG. 12, the forged billet obtained in Example 1 was subjected to forward extrusion at a pressure of 78.4 × 10 3 kN under a temperature condition of 350 ° C. to 500 ° C. On the basis of the method shown in Fig. 5, a rear wheel was extruded at a pressure of 78.4 x 10 3 kN under a temperature condition of 350 ° C to 500 ° C to obtain a prewheel.
Next, the pre-wheel was subjected to flaring processing at a pressure of 4.9 × 10 3 kN under the temperature condition of 350 ° C. to 500 ° C. based on the method shown in FIG. A wheel having the shape shown in FIG.

(比較例2)
比較例1の鋳造ビレットに対し、上述した鍛造成形工程と、熱処理工程と、仕上工程とを施して、実施例6と同形状のホイールを得た。
(Comparative Example 2)
The cast billet of Comparative Example 1 was subjected to the forging process, the heat treatment process, and the finishing process described above to obtain a wheel having the same shape as Example 6.

[評価8]
実施例6及び比較例2で得られたそれぞれのホイールのスポーク部、アウターフランジ部及びインナーフランジ部に対して、JIS−Z2241に準じて引張り強度を測定した。得られた値を表3に示す。なお、試験片の採取位置を図25の(a)に示し、(b)に引張試験片の形状を示す。図25の(b)に示すように、標点外破断を改善するため並行部の寸法を規格値(31.3mm〜35.6mm)より小さい27mmとしている。
[Evaluation 8]
Tensile strength was measured according to JIS-Z2241 for the spoke part, outer flange part, and inner flange part of each wheel obtained in Example 6 and Comparative Example 2. The obtained values are shown in Table 3. The sampling position of the test piece is shown in FIG. 25 (a), and (b) shows the shape of the tensile test piece. As shown in (b) of FIG. 25, the dimension of the parallel portion is set to 27 mm smaller than the standard value (31.3 mm to 35.6 mm) in order to improve the off-point breakage.

[評価9]
実施例6及び比較例2で得られたそれぞれのホイールのスポーク部、アウターフランジ部及びインナーフランジ部に対して、JIS−Z2241に準じて0.2%耐力を測定した。得られた値を表3に示す。なお、試験片の採取位置を図25の(a)に示す。
[Evaluation 9]
The 0.2% proof stress was measured according to JIS-Z2241 with respect to the spoke part, the outer flange part, and the inner flange part of each wheel obtained in Example 6 and Comparative Example 2. The obtained values are shown in Table 3. In addition, the collection position of a test piece is shown to (a) of FIG.

[評価10]
実施例6及び比較例2で得られたそれぞれのホイールのスポーク部、アウターフランジ部及びインナーフランジ部に対して、JIS−Z2241に準じて伸度を測定した。得られた値を表3に示す。なお、試験片の採取位置を図25の(a)に示す。
[Evaluation 10]
The elongation was measured according to JIS-Z2241 with respect to the spoke part, outer flange part and inner flange part of each wheel obtained in Example 6 and Comparative Example 2. The obtained values are shown in Table 3. In addition, the collection position of a test piece is shown to (a) of FIG.

[評価11]
実施例6及び比較例2で得られたそれぞれのホイールのスポーク部、アウターフランジ部及びインナーフランジ部に対して、JIS−Z2242に準じてシャルピー衝撃値を測定した。得られた値を表3に示す。なお、試験片の採取位置を図25の(a)に示し、(c)にシャルピー衝撃試験片の形状を示す。シャルピー衝撃試験は主に鋼材に適用されるため、試験片は10mm角で55mm長さが求められる。これに対し、ホイールのインナーフランジ部、アウターフランジ部及びスポーク部の衝撃値を測定するためには採取位置における容積の都合で別途規定を設定する必要があるので、図25の(c)に示すように、試験片はリムフランジ及びスポーク各部から採取可能な形状として断面が4mm×10mm、長さ55mmとし、中央部にU字型ノッチを深さ2mmに設定した。また、シャルピー衝撃試験器は非鉄・樹脂用を使用して読み取り目盛りの精度を向上させている。
[Evaluation 11]
Charpy impact values were measured in accordance with JIS-Z2242 for the spoke portions, outer flange portions, and inner flange portions of the wheels obtained in Example 6 and Comparative Example 2. The obtained values are shown in Table 3. Note that the sampling position of the test piece is shown in FIG. 25A, and the shape of the Charpy impact test piece is shown in FIG. Since the Charpy impact test is mainly applied to steel materials, the test piece is required to be 10 mm square and 55 mm long. On the other hand, in order to measure the impact values of the inner flange portion, the outer flange portion and the spoke portion of the wheel, it is necessary to set a separate rule for the convenience of the volume at the sampling position, and therefore, as shown in FIG. As described above, the test piece has a shape that can be sampled from each part of the rim flange and the spoke, has a cross section of 4 mm × 10 mm, a length of 55 mm, and a U-shaped notch in the center part set to a depth of 2 mm. In addition, the Charpy impact tester uses non-ferrous resin for improving the accuracy of the reading scale.

〔表3〕

Figure 2011177785
[Table 3]
Figure 2011177785

[評価12]
実施例6で得られたホイールの断面を観察した。ホイールの断面のマクロ写真を図26に示す。
[Evaluation 12]
The cross section of the wheel obtained in Example 6 was observed. A macro photograph of the cross section of the wheel is shown in FIG.

図26に示す結果から、ホイールのハンプ部からウエル部、インナーリムフランジ部に至る間に再結晶は見られず均質な組織が確認できた。   From the results shown in FIG. 26, no recrystallization was observed between the wheel hump part, the well part, and the inner rim flange part, and a homogeneous structure could be confirmed.

[評価13]
実施例6において、前方押出し加工で得られたプレホイール、後方押出し加工で得られたプレホイール及びフレアリング加工で得られたホイールそれぞれの試験片の採取位置A〜E〔図27(a)から図27(c)参照〕に対して、JIS−H0542の切断法に準じて観察し、金属結晶粒子の平均粒径を測定した。前方押出し加工で得られたプレホイールの断面の概略と測定した部位A〜Eとを図27(a)に示し、後方押出し加工で得られたプレホイールの断面の概略と測定した部位A〜Eとを図27(b)に示し、フレアリング加工で得られたホイールの断面の概略と測定した部位A〜Eとを図27(c)に示し、それらの得られた平均粒子径及び顕微鏡写真を図27(d)に示す。
[Evaluation 13]
In Example 6, the pre-wheel obtained by the forward extrusion process, the pre-wheel obtained by the backward extrusion process, and the sampling positions A to E of the test pieces of the wheel obtained by the flaring process [from FIG. 27 (a)] With reference to FIG. 27 (c)], observation was performed according to the cutting method of JIS-H0542, and the average particle diameter of the metal crystal particles was measured. The outline of the cross section of the prewheel obtained by the forward extrusion process and the measured parts A to E are shown in FIG. 27A, the outline of the cross section of the pre wheel obtained by the backward extrusion process and the measured parts A to E. FIG. 27 (b) shows the outline of the cross section of the wheel obtained by the flaring process and the measured portions A to E in FIG. 27 (c), and the obtained average particle diameter and photomicrograph. Is shown in FIG.

図27(d)に示す結果から、得られたホイールは、全体的に10〜24μmの範囲に入っていた。このことから、実施例6のホイールは、機械的強度が優れ、しかも、機械的強度が均一となることがわかった。   From the result shown in FIG. 27D, the obtained wheel was in the range of 10 to 24 μm as a whole. From this, it was found that the wheel of Example 6 was excellent in mechanical strength and uniform in mechanical strength.

本発明の鍛造ビレットによれば、機械的強度が優れ、且つ機械的強度が均一な軽合金製ホイールを製造することができる。得られる軽合金製ホイールは、車両用、航空機用車輪等の用途に好適に用いられる。特に、車両用に用いると、自動車を軽量化できるので、ガソリン等による環境負荷を低減でき、低コスト化も可能となる。更に重要なことは、車両等においては走行時に何らかの理由でリム或いはディスク部に亀裂が生じたときに、本発明の鍛造ビレットを用いた鍛造軽合金製ホイールはシャルピー衝撃値及び伸びがきわめて高いことから、亀裂が一気に大きくならず、例えばタイヤ空気圧が徐々に減少して操縦者が異常に気づくから大きな事故につながらないなどより安全な軽合金製ホイールを提供できる。   According to the forged billet of the present invention, a light alloy wheel having excellent mechanical strength and uniform mechanical strength can be produced. The obtained light alloy wheel is suitably used for applications such as vehicles and aircraft wheels. In particular, when it is used for a vehicle, the weight of the automobile can be reduced, so that the environmental load caused by gasoline or the like can be reduced, and the cost can be reduced. More importantly, the forged light alloy wheel using the forged billet of the present invention has an extremely high Charpy impact value and elongation when the rim or the disk part cracks for some reason during running in a vehicle or the like. Therefore, the cracks do not increase at a stretch, and a safer light alloy wheel can be provided, for example, the tire air pressure gradually decreases and the driver notices abnormalities so that no serious accidents occur.

1・・・本体部
3・・・軽合金製ホイール
3a,3b,3c,3d・・・プレホイール
4・・・鋳造ビレット
5・・・プレリム部
6,13a・・・ディスク部
6a・・・ハブ部
6b・・・ボルト挿通穴
7・・・アウターリム部
7a・・・アウターフランジ部
7b・・・アウターリム前駆体
8・・・インナーリム部
8a・・・インナーフランジ部
8b・・・インナーリム前駆体
9・・・空部
10,10a,10b・・・鍛造ビレット
11・・・スポーク部
12,12a,12b,12c,13a,13b,13c,13d,13e・・・プレ鍛造ビレット
13・・・ディスク部前駆体
13a,13b,13c,13d,13e・・・プレ鍛造ビレット
16,18,25・・・上金型
17,19,20,26・・・下金型
17a,19a,26a・・・ノックアウト部
21・・・第1鍛造成形
22・・・第2鍛造成形
23・・・第3鍛造成形
31・・・第1スピニング装置
31a・・・内側金型
31b・・・外側金型
35・・・圧延ローラー
32・・・第2スピニング装置
32a・・・内側金型
32b・・・外側金型
38a,38b・・・空隙
51,52,53,54・・・金型
51a,52a,53a,54a・・・筒状穴
A・・・微細領域
B・・・NG領域
H1,H2,H3・・・高さ
P・・・拘束力
P1,P2・・・方向
Q・・・外側部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Main-body part 3 ... Light alloy wheel 3a, 3b, 3c, 3d ... Pre wheel 4 ... Cast billet 5 ... Pre rim part 6, 13a ... Disk part 6a ... Hub part 6b ... Bolt insertion hole 7 ... Outer rim part 7a ... Outer flange part 7b ... Outer rim precursor 8 ... Inner rim part 8a ... Inner flange part 8b ... Inner part Rim precursor 9 ... Empty part 10, 10a, 10b ... Forged billet 11 ... Spoke part 12, 12a, 12b, 12c, 13a, 13b, 13c, 13d, 13e ... Pre-forged billet 13. .. Disk portion precursors 13a, 13b, 13c, 13d, 13e ... Pre-forged billets 16, 18, 25 ... Upper mold 17, 19, 20, 26 ... Lower mold 17a, 19a, 26a ... knockout portion 21 ... first forging 22 ... second forging 23 ... third forging 31 ... first spinning device 31a ... inner mold 31b ... -Outer die 35 ... Rolling roller 32 ... Second spinning device 32a ... Inner die 32b ... Outer die 38a, 38b ... Gaps 51, 52, 53, 54 ... Mold Mold 51a, 52a, 53a, 54a ... cylindrical hole A ... fine region B ... NG region H1, H2, H3 ... height P ... restraining force P1, P2 ... direction Q ... Outside part

Claims (14)

軽金属合金を鋳造して鋳造ビレットとし、該鋳造ビレットを加圧圧縮して得られる鍛造ビレットであって、
シャルピー衝撃値が15J/cm以上である鍛造ビレット。
A forged billet obtained by casting a light metal alloy into a cast billet, and compressing and compressing the cast billet,
A forged billet with a Charpy impact value of 15 J / cm 2 or more.
下記式を満たす請求項1記載の鍛造ビレット。
H1/H2≧4.0
(式中、H1は、鋳造ビレットの加圧圧縮される方向の長さを示し、H2は、鍛造ビレットの加圧圧縮された方向の長さを示す。)
The forged billet according to claim 1 satisfying the following formula.
H1 / H2 ≧ 4.0
(In the formula, H1 indicates the length in the direction in which the cast billet is compressed and compressed, and H2 indicates the length in the direction in which the forged billet is compressed and compressed.)
軽金属合金を鋳造して鋳造ビレットとし、該鋳造ビレットを加圧圧縮して得られ、
下記式を満たす鍛造ビレットの製造方法。
H1/H2≧4.0
(式中、H1は、鋳造ビレットの加圧圧縮される方向の長さを示し、H2は、鍛造ビレットの加圧圧縮された方向の長さを示す。)
A light metal alloy is cast into a cast billet, obtained by compressing and compressing the cast billet,
A method for producing a forged billet satisfying the following formula.
H1 / H2 ≧ 4.0
(In the formula, H1 indicates the length in the direction in which the cast billet is compressed and compressed, and H2 indicates the length in the direction in which the forged billet is compressed and compressed.)
前記加圧圧縮が、閉塞鍛造、揺動鍛造、ハンマー鍛造又はセクション鍛造により施される請求項3記載の鍛造ビレットの製造方法。   The forging billet manufacturing method according to claim 3, wherein the pressure compression is performed by closed forging, swing forging, hammer forging, or section forging. 前記鋳造ビレットを一方向に加圧圧縮してプレ鍛造ビレットとし、該プレ鍛造ビレットを加圧圧縮した方向とは異なる方向に更に加圧圧縮して得られる請求項3又は4に記載の鍛造ビレットの製造方法。   The forged billet according to claim 3 or 4 obtained by compressing and compressing the cast billet in one direction to obtain a pre-forged billet, and further compressing and compressing the pre-forged billet in a direction different from the direction in which the pre-forged billet is compressed. Manufacturing method. 前記鋳造ビレットを一方向に加圧圧縮してプレ鍛造ビレットとし、該プレ鍛造ビレットを加圧圧縮した方向とは異なる方向に更に加圧圧縮して円錐台状とし、更に、外側部分のみを変形させるために加圧圧縮する請求項3又は4に記載の鍛造ビレットの製造方法。   The cast billet is pressure-compressed in one direction to form a pre-forged billet, further compressed and compressed in a direction different from the direction in which the pre-forged billet is compressed and compressed into a truncated cone shape, and only the outer portion is deformed. The method for producing a forged billet according to claim 3 or 4, wherein the forged billet is compressed under pressure. 飛翔体部品用、運送用機器部品用、産業用機器部品用、建築資材用、光学用機器部品用又はこれら用途の部材製造用である請求項3〜6のいずれか一項に記載の鍛造ビレットの製造方法。   The forged billet according to any one of claims 3 to 6, wherein the forged billet is for flying parts, for transportation equipment parts, for industrial equipment parts, for building materials, for optical equipment parts, or for manufacturing members for these uses. Manufacturing method. 請求項3〜6のいずれか一項に記載の鍛造ビレットの製造方法により得られる鍛造ビレットを用いて鍛造成形された軽合金製ホイールであって、
ディスク部、スポーク部、アウターフランジ部、インナーリム部及びインナーフランジ部のシャルピー衝撃値が15J/cm以上である軽合金製ホイール。
A light alloy wheel forged using a forged billet obtained by the method for producing a forged billet according to any one of claims 3 to 6,
A light alloy wheel having a Charpy impact value of 15 J / cm 2 or more at the disk portion, the spoke portion, the outer flange portion, the inner rim portion, and the inner flange portion.
請求項3〜6のいずれか一項に記載の鍛造ビレットの製造方法により得られる鍛造ビレットを用いて鍛造成形された軽合金製ホイールであって、
スポーク部、アウターフランジ部、インナーリム部及びインナーフランジ部の伸び率が16%以上である軽合金製ホイール。
A light alloy wheel forged using a forged billet obtained by the method for producing a forged billet according to any one of claims 3 to 6,
A light alloy wheel having a spoke portion, outer flange portion, inner rim portion, and inner flange portion with an elongation of 16% or more.
請求項3〜6のいずれか一項に記載の鍛造ビレットの製造方法により得られる鍛造ビレットを用いて鍛造成形された軽合金製ホイールであって、
インナーリム部及びインナーフランジ部からなる群より選ばれる少なくとも一つの部分のJIS−H0542に準拠した切断法に基づく金属結晶粒子の平均粒径が5〜20μmである軽合金製ホイール。
A light alloy wheel forged using a forged billet obtained by the method for producing a forged billet according to any one of claims 3 to 6,
A light alloy wheel in which an average particle diameter of metal crystal particles based on a cutting method based on JIS-H0542 of at least one portion selected from the group consisting of an inner rim portion and an inner flange portion is 5 to 20 μm.
JIS−H0542に準拠した切断法に基づく前記インナーリム部の金属結晶粒子の再結晶部分を除く平均粒径が20μm以下である請求項8〜10のいずれか一項に記載の軽合金製ホイール。   The light alloy wheel according to any one of claims 8 to 10, wherein an average particle diameter excluding a recrystallized portion of the metal crystal particles of the inner rim portion based on a cutting method based on JIS-H0542 is 20 µm or less. 請求項3〜6のいずれか一項に記載の鍛造ビレットの製造方法により得られる鍛造ビレットを用いて鍛造成形された軽合金製ホイールの製造方法であって、
押出し方式によって、アウターリム部及びインナーリム部を成形する軽合金製ホイールの製造方法。
It is a manufacturing method of the wheel made from a light alloy forged using the forge billet obtained by the manufacturing method of the forge billet as described in any one of Claims 3-6,
A light alloy wheel manufacturing method for forming an outer rim portion and an inner rim portion by an extrusion method.
請求項3〜6のいずれか一項に記載の鍛造ビレットの製造方法により得られる鍛造ビレットを用いてプレホイールを鍛造成形し、旋盤又はマシニングセンターを含むフライス盤によるディスク部模様の削りだし機械加工を施す軽合金製ホイールの製造方法。   A pre-wheel is forged using the forged billet obtained by the method for producing a forged billet according to any one of claims 3 to 6, and a disk portion pattern is machined by a milling machine including a lathe or a machining center. A light alloy wheel manufacturing method. 請求項3〜6のいずれか一項に記載の鍛造ビレットの製造方法により得られる鍛造ビレットを金型で鍛造成形してプレリム部を形成し、該プレリム部をスピニング加工してインナーリム部を成形する軽合金製ホイールの製造方法であって、
前記スピニング加工が、前記プレリム部と金型との間に空隙を設けた状態で、斜方向から圧延ローラーで押圧し、前記インナーリム部を成形する軽合金製ホイールの製造方法。
A forged billet obtained by the method for producing a forged billet according to any one of claims 3 to 6 is forged with a die to form a pre-rim portion, and the pre-rim portion is spun to form an inner rim portion. A light alloy wheel manufacturing method comprising:
A method of manufacturing a light alloy wheel in which the spinning process is performed by pressing with a rolling roller from an oblique direction in a state where a gap is provided between the pre-rim part and a mold, and the inner rim part is formed.
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