JP3719667B2 - Aluminum alloy plate for wheel, manufacturing method thereof and wheel using the same - Google Patents

Aluminum alloy plate for wheel, manufacturing method thereof and wheel using the same Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、バギー車、オートバイ等のホイールに用いられるホイール用アルミニウム合金板に係り、特に、高強度で成形性に優れたホイール用アルミニウム合金板及びその製造方法並びにこれを用いたホイールに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車、バギー車、オートバイ等の車両では、排気ガス排出量の低減化や燃費の向上といった環境問題に対応すべく軽量化が積極的に進められている。そこで、前記車両の構造部材や各種部品の材料として、従来の鉄系材料に代えて、所要の強度を備えた、より軽量な材料が次第に用いられるようになってきた。例えば、前記車両用ホイールには、軽量性に加えて意匠性にも優れるアルミニウム合金製ホイールが、高級車から大衆車にわたって幅広く採用されている。
【0003】
前記車両用ホイールは、一般にリム部及びディスク部を含んで構成され、次の3つのタイプに大別される。
(1)リム部及びディスク部が、それぞれ、鋳物材または鍛造材で構成され、これらが連続的に一体化された1ピースホイール。
(2)ディスク部が、鋳物材、鍛造材または板材の成形材、リム部が、板材の成形材であり、これらが2つの部材を構成して溶接された2ピースホイール。
(3)ディスク部が、鋳物材、鍛造材または板材の成形材、リム部が、板材の成形材であり、これらが3つの部材を構成して溶接された3ピースホイール。
【0004】
アルミニウム合金を含んで構成されるこれらのホイールのうち、最近、所望の意匠を付与することがより容易な2ピースホイールのニーズが増大している。この2ピースホイールではアルミニウム合金に対して成形性や溶接性が求められ、更に、その製品においては、強度や耐食性等が求められることから、一般には、JIS H4000で規定される5154合金、5454合金等のAl−Mg系合金の焼鈍材(O材)が用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
自動車、バギー車、オートバイ等の車両において、近年の更なる軽量化に対応すべく、アルミニウム合金製ホイールにもより一層の薄肉化が求められている。しかし、JIS H4000で規定される前記従来の5154合金や5454合金のO材で薄肉化を図ろうとする際、強度が不充分となる場合があった。すなわち、成形加工を施す際に割れ等の不具合が生じる、あるいは、成形品が作製された後で所要の強度が得られず、その結果、走行安定性が充分に確保されなくなるという問題が発生する場合があった。
【0006】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、薄肉化が可能で、所要の強度を備え、かつ成形加工性に優れた自動車、バギー車、オートバイ等の車両のホイールに用いられるホイール用アルミニウム合金板及びその製造方法並びにこれを用いたホイールを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明者らは、アルミニウム合金板の合金成分の調整、あるいは、その調質の条件を変更することなく、前記ホイールの薄肉化を具現できる、引張強さ、耐力及び伸びを有するアルミニウム合金板を得るべく鋭意研究を行った。
一般的に、アルミニウム合金板の引張強さと耐力は、アルミニウム合金板の調質の条件を変更することによって向上させることが可能である。しかし、アルミニウム合金板の薄肉化に必要な引張強さと耐力が得られるようにアルミニウム合金板に調質を施した場合、その伸びが著しく低下し、スピニング加工からロールフォーミングに至る成形性が低下し、リム成形が困難となる。また、長期間にわたって比較的過酷な条件で使用された場合を想定すると、そのホイールの変形量が増大し、致命的な欠陥となり得るため、O材相当の伸びを具備した材料であることが必要となる。
【0008】
そこで、本発明者らは、従来のホイール用アルミニウム合金板の製造工程に注目し、鋭意実験を進めた。その結果、前記従来のホイール用アルミニウム合金板の製造工程でアルミニウム合金板を焼鈍した後、ローラレベラを通過させることによって、成形加工に必要な伸びが、O材の特性を保持したまま、強度を製品で求められている引張強さ及び耐力に向上させることが可能なことを見出し、本発明を創作するに至った。
すなわち、本発明は、Mgを2.0〜4.0質量%、Siを0.30質量%以下、Feを0.50質量%以下、Cuを0.20質量%以下、Mnを1.0質量%以下、Crを0.01〜0.40質量%、Znを0.30質量%以下、Tiを0.30質量%以下含有し、残部がAl及び不可避的不純物で構成される、実質的に焼鈍されたアルミニウム合金板であって、引張強さが235N/mm2以上、耐力が125N/mm2以上、伸びが20%以上であるホイール用アルミニウム合金板として構成される(請求項1)。
【0009】
このように構成すれば、前記アルミニウム合金中の各合金成分の量を規制することにより所望とする表面の光沢性、優れた耐食性及び溶接性が発現され、更に、前記の実質的に焼鈍されたアルミニウム合金板で、引張強さ、耐力及び伸びを規制することにより成形加工性が向上し、従来品と同等以上の引張強さ、耐力、伸びが確保されて、従来品よりも薄肉化が可能となるホイール用アルミニウム合金板が具現される。
【0010】
また、本発明は、前記アルミニウム合金板の板厚を1〜8mmとして構成してもよい(請求項2)。
このように構成すれば、本発明に係るホイール用アルミニウム合金板が、従来の一般的なホイール用アルミニウム合金板の板厚と同等となるので、本発明を従来のアルミニウム合金製ホイールの製造ラインにそのまま適用することができる。
【0011】
また、前記課題を解決するために、本発明は、前記ホイール用アルミニウム合金板の製造方法であって、アルミニウム合金を溶解して鋳塊を作製する工程、前記鋳塊に熱間圧延を施してアルミニウム合金板を作製する工程、前記アルミニウム合金板に焼鈍処理を施す工程、前記焼鈍処理が施されたアルミニウム合金板にローラレベラによりレベラ加工を施すレベラ工程を含み、前記レベラ工程は、少なくとも入側ロール及び出側ロールを含むローラレベラを用いて行われ、前記入側ロール及び出側ロールのうち少なくとも一方の押し込み量を前記アルミニウム合金板の板厚未満の条件に設定して行われるホイール用アルミニウム合金板の製造方法として構成される(請求項3)。
なお、本発明では、前記入側ロール及び出側ロールの押し込み量をLとしたとき、この押し込み量Lは、前記入側ロール及び出側ロールの押し込みを行うための装置の動作範囲で、L>0を満たすものである。
また、本発明では、前記熱間圧延工程の後に、冷間圧延を適宜施してもよい。
【0012】
このように構成すれば、前記ローラレベラを用いて、前記焼鈍処理が施されたアルミニウム合金板に、レベラ加工による繰り返し曲げを効率的に作用させるので、伸びが焼鈍後の状態に保持され、かつ引張強さ及び耐力が向上された、薄肉化が可能なホイール用アルミニウム合金板の製造方法が具現される。
【0013】
また、本発明は、前記レベラ工程で、前記ローラレベラの入側ロール及び出側ロールの押し込み量を8mm未満の条件に設定して行うことが好ましい(請求項4)。
このように構成すれば、前記ホイール用アルミニウム合金板の生産性をより向上させる製造方法が具現される。
【0014】
そして、前記課題を解決するために、本発明は、前記ホイール用アルミニウム合金板を用いて成形加工されたことを特徴とするホイールとして構成される(請求項5)。
このように構成すれば、成形加工性、引張強さ、耐力及び耐食性を有するホイール用アルミニウム合金板をホイールに適用するので、ホイールの更なる薄肉化が可能となり、その結果、所望の意匠性が付与されて、一層の軽量化が図られたホイールが具現される。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明で用いられるアルミニウム合金板は、従来公知の製造工程を含んで製造される。すなわち、本発明では、まず、前記アルミニウム合金を溶解して鋳塊を作製し、この鋳塊に、均質化処理、熱間圧延を適宜に施し、更に、必要に応じて冷間圧延を施した後、焼鈍処理を施して前記アルミニウム合金板が作製される。その後、このように作製されたアルミニウム合金板を、本発明で規制する範囲の条件に設定されたローラレベラを通過させる。
【0016】
図1は、本発明で使用される1例のローラレベラ1の構成を模式的に示す図である。図1に示すように、このローラレベラ1は、所定の外径Dを有するレベラ2が、所定のピッチPで、上下に複数、互い違いに配列されて構成されている。本発明では、図1に示すように、アルミニウム合金板3が、ローラレベラ1で上下に配置されたレベラ(ロール)2の間を、入側ロール2A、2Aから出側ロール2B、2Bに向けて搬送されると、アルミニウム合金板3に繰り返し曲げが連続的に作用し、その結果、伸びが焼鈍後の状態に保持されたまま、引張強さ及び耐力が向上されたホイール用アルミニウム合金板4が得られる。
なお、本発明で用いられるローラレベラ1は、図1に示す形態のみに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限りにおいて、レベラ(ロール)の本数、外径、ピッチ等を適宜変更することが可能である。
【0017】
その後、前記ホイール用アルミニウム合金板4(図1)は巻き取られてコイル状の形態とされてもよい。そして、このホイール用アルミニウム合金板4がホイールに成形加工される際には、このコイルが巻き出されて切断されたり、あるいは打抜かれたりして、ホイールに成形加工される前のシート材またはサークル材に形成される。
このような本発明に係るホイール用アルミニウム合金板で各数値を限定した理由は以下の通りである。
【0018】
(Mg:2.0〜4.0質量%)
本発明に係るホイール用アルミニウム合金板に含まれるMgは、ホイールに所要の強度と成形性とを付与するための必須元素である。すなわち、Mgの含有量が2.0質量%未満では、所望の強度を得ることができない。また、Mgの含有量が4.0質量%を越えると、逆に強度が過剰に高くなって圧延や成形加工で割れが発生したり、更には、応力腐食割れが起こったりし易くなる。したがって、本発明ではMgの含有量を2.0〜4.0質量%に規制する必要がある。
【0019】
(Si:0.30質量%以下)
本発明で、Siはアルミニウム合金板の加工性や表面光沢性により大きな影響を及ぼす元素である。このSiが0.30質量%を越えて含有されると、これらの特性が阻害される。このため、本発明ではSiの含有量を0.30質量%以下に規制する必要がある。
【0020】
(Fe:0.50質量%以下)
Feは、前記Siと同様に、加工性や表面光沢性に大きな影響を及ぼす元素である。このFeが0.50質量%を越えて含有されると、これらの特性が阻害される。このため、本発明ではFeの含有量を0.50質量%以下に規制する必要がある。
【0021】
(Cu:0.20質量%以下)
Cuは表面光沢性を向上させるために有効な元素である。このCuが0.20質量%を越えて含有されると、その効果が飽和すると共に成形加工性が低下する。このため、本発明ではCuの含有量を0.20質量%以下に規制する必要がある。
【0022】
(Mn:1.0質量%以下)
Mnは、アルミニウム合金板の強度を高める上で有効に作用し、表面の光沢性及び耐食性を改善する効果を有する。このMnが1.0質量%を越えて含有されると、耐食性の改善効果が飽和すると共に、成形加工性が低下する。このため、本発明ではMnの含有量を1.0質量%以下に規制する必要がある。
【0023】
(Cr:0.01〜0.40質量%)
Crは、アルミニウム合金板の強度を高め、表面の光沢性、耐食性及び溶接性を改善する効果を発揮する。このCrの含有量が0.01質量%未満では前記効果が小さく、また、0.40質量%を越えると前記効果が飽和する。このため、本発明ではCrの含有量を0.01〜0.40質量%に規制する必要がある。
【0024】
(Zn:0.30質量%以下)
Znは成形加工性を向上させるために有効な元素である。このZnが0.30質量%を越えて含有されると、前記効果が飽和する。このため、本発明ではZnの含有量を0.30質量%以下に規制する必要がある。
【0025】
(Ti:0.30質量%以下)
Tiは、アルミニウム合金の結晶粒を均一化し、かつ微細化する元素である。このTiが0.30質量%を越えて含有されると、前記効果は飽和する。このため、本発明ではTiの含有量を0.30質量%以下に抑制する必要がある。
【0026】
(引張強さ:235N/mm2以上、耐力:125N/mm2以上、伸び:20%以上)
本発明に係るホイール用アルミニウム合金板は、ホイールに成形加工される際、その板厚が従来の一般的なホイール用アルミニウム合金板の板厚である1〜8mmである場合、その引張強さを235N/mm2以上、耐力を125N/mm2以上、伸びを20%以上として構成されることにより、伸びが焼鈍後の状態に保持されて成形加工性が高められ、かつ充分な引張強さ及び耐力を具備するものとなる。その結果、このホイール用アルミニウム合金板で形成されるホイールではより薄肉化を図ることができ、更なる軽量化が可能になる。そして、このような特性を有するホイールを車両に装着すれば、この車両は、ばね下荷重が改善されて走行安定性が高められ、凹凸が比較的多い路面でも安定して走行できるようになる。
【0027】
なお、このような特性をホイール用アルミニウム合金板に付与するためには、本発明に含まれるローラレベラで、入側ロール及び出側ロールのうち少なくとも一方の各押し込み量を以下のように制御して、アルミニウム合金板を通過させることが必要である。
【0028】
(入側ロールの押し込み量、出側ロールの押し込み量:アルミニウム合金板の板厚(8mm)未満)
すなわち、本発明では、図1に示すような1例のローラレベラ1に、アルミニウム合金板3を挿入し、このローラレベラ1のレベラ(ロール)2を通過させることにより、このアルミニウム合金板3にレベラ2による繰り返し曲げを作用させて強度を向上させる。このとき、アルミニウム合金板3における強度向上の効果は、このローラレベラ1の入側ロール2A、2Aまたは出側ロール2B、2Bの押し込み量が増加するにつれて増大する。
【0029】
ただし、入側ロール2A、2Aまたは出側ロール2B、2Bの押し込み量がそれぞれ8mm以上であるとこの強度向上の効果は飽和する。また、入側ロール2A、2A、または出側ロール2B、2Bの押し込み量が8mmを越えると、アルミニウム合金板3を搬送させるときの抵抗が増すので搬送速度をある程度遅くする必要があり、それに応じて生産性が低下することとなる。更に、伸びが低下して成形加工性が悪くなる。したがって、本発明では、入側ロール2A、2A、及び出側ロール2B、2Bのうち少なくとも一方の押し込み量をそれぞれ、アルミニウム合金板3の板厚(8mm)未満の範囲に規制する。
なお、前記したように本発明では、前記入側ロール及び出側ロールの押し込み量をLとしたとき、この押し込み量Lは、前記入側ロール及び出側ロールの押し込みを行うための装置の動作範囲で、L>0を満たすものである。また、本発明で、入側ロールまたは出側ロールの押し込み量が「0」の状態とは、アルミニウム合金板3が、レベラ(ロール)2によって、繰り返し曲げを全く受けていない状態をいう。
【0030】
なお、本発明にあっては、前記ローラレベラ1の構成、例えば、その上下のレベラ(ロール)2の数、レベラ2の外径D、レベラ2のピッチP等は、特に限定されるものではなく、アルミニウム合金板3の板厚、ホイール用アルミニウム合金板4で所望の厚さ、またはローラレベラ1の長さ等に応じて適宜選択される。
【0031】
【実施例】
以下、本発明に係る実施例を、本発明の必要条件を満たさない比較例と対比させながら具体的に説明する。
まず、JIS H4000で規定される5154合金及び5454合金を溶解して鋳塊を作製し、これに均質化処理を施した。続いて、この鋳塊を、従来の通常の熱間圧延、冷間圧延及び焼鈍の各工程を通して、本発明で規制した範囲内の合金成分を有するアルミニウム合金板を作製した。その後、焼鈍されたアルミニウム合金板を以下に示すサイズに切断し、以下に示す基本条件でローラレベラを通過させ、本発明の必要条件を満たす実施例No.1〜8のホイール用アルミニウム合金板、及び本発明の必要条件を満たさない比較例No.2〜5のアルミニウム合金板を作製した。
なお、本発明の必要条件を満たさない従来のホイールを構成するアルミニウム合金板として、前記ローラレベラを通過させない比較例No.1を作製した。
【0032】
<アルミニウム合金板のサイズ>
板厚:3mmまたは6mm、
幅 :1300mm
<ローラレベラの条件>
ロール径 :75mmφ、
ロール幅 :2000mm、
ロールピッチ:85mm、
ロールの本数:上側7本、下側6本、
アルミニウム合金板の搬送速度:50m/分
【0033】
引き続き、前記実施例No.1〜8のホイール用アルミニウム合金板及び比較例No.1〜5のアルミニウム合金板について、引張方向が圧延方向と平行となるようにJIS5号で規定される引張試験片を作製し、JIS Z2241で規定される引張試験を実施して、引張強さ、耐力及び伸びを求めた。
また、前記実施例No.1〜8及び比較例No.1〜5のホイール用アルミニウム合金板を夫々リム部、ディスク部に成形し、これら両者を溶接してホイールを作製した。そして、このホイールの外観を目視観察し、割れの発生などの表面状態の変化で評価した。すなわち、このホイールの表面で割れが全く見られず、成形加工性が良好なものを「○」、数箇所で微細な割れが見られ、成形加工性がやや劣ったものを「△」、比較的大きな割れが発生して成形加工性が明らかに悪かったものを「×」として評価した。これらの実施例No.1〜8及び比較例No.1〜5の構成と、これらを用いて作製されたホイールの目視観察結果を表1に示す。
【0034】
【表1】

Figure 0003719667
【0035】
表1に示すように、従来の工程、すなわち、実質的に焼鈍された後、本発明に含まれるローラレベラ工程を通さずに作製された比較例No.1のアルミニウム合金板は、伸びは本発明の必要条件を満たすものの引張強さ及び耐力が本発明の必要条件を満たしておらず、ホイールへの成形加工時に微細な割れが発生して成形加工性がやや劣っていた(評価「△」)。
【0036】
また、比較例No.1の調質(O材)とは異なった調質を有する比較例No.2〜4(H材)は、引張強さ及び耐力が本発明の必要条件を満たしているものの伸びが本発明の必要条件を満たしておらず、成形加工の際に割れが多く発生して成形加工性に劣るものであった(評価「×」)。また、実質的に焼鈍された後に通過したローラレベラ工程で、入側ロールの押し込み量を「0」とし、出側ロールの押し込み量を板厚と同じ「3mm」とした比較例No.5は、引張強さ及び伸びが本発明の必要条件を満たしているものの伸びが本発明の必要条件を満たしておらず、成形加工の際に割れが多く発生して成形加工性が悪いものであった(評価「×」)。
【0037】
一方、実質的に焼鈍を施した後に、本発明で規制した条件でローラレベラ工程を通した実施例No.1〜8では、伸びは焼鈍後とほぼ同等で、引張強さ、耐力も大幅に向上し、これらはいずれも本発明の必要条件を満たしてホイールへの成形加工は全く問題がなく、成形性に優れたものであった(評価「○」)。
そして、実施例No.1〜8の各アルミニウム合金板をバギー車用ホイールに成形加工して溶接し、実機試験を行ったところ、実用上、全く問題なく使用できることが確認された。
【0038】
【発明の効果】
以上説明した通りに構成される本発明によれば以下の効果を奏する。
すなわち、本発明の請求項1によれば、前記アルミニウム合金中の合金成分の量を規制するので所望とする表面の光沢性、優れた耐食性及び溶接性が発現され、前記の実質的に焼鈍されたアルミニウム合金板で、従来品と同等以上の引張強さ、耐力、伸びを確保して、従来品よりも薄肉化が可能なホイール用アルミニウム合金板を提供することができる。
【0039】
また、請求項2の発明によれば、従来の一般的なホイール用アルミニウム合金板の板厚と同等で、前記の効果を備えたホイール用アルミニウム合金板を提供することができ、本発明に係るホイール用アルミニウム合金板を従来のアルミニウム合金製ホイールを製造するラインにそのまま適用することができる。
【0040】
更に、請求項3の発明によれば、前記ローラレベラを用いて、前記実質的に焼鈍処理が施されたアルミニウム合金板に繰り返し曲げを効率的に作用させるので、伸びが焼鈍後の状態に保持され、かつ引張強さ及び耐力が向上されたホイール用アルミニウム合金板の製造方法を提供することができる。
また、請求項4の発明によれば、前記ホイール用アルミニウム合金板の製造方法での生産性をより向上させることができる。
【0041】
そして、請求項5の発明によれば、前記ホイール用アルミニウム合金板をホイールに適用するので、所望の意匠性を付与することが可能になると共に、アルミニウム合金板をより薄肉化して軽量化が図られたホイールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で用いられる1例のローラレベラを模式的に示す図である。
【符号の説明】
1 ローラレベラ
2 レベラ(ロール)
2A 入側ロール
2B 出側ロール
3 アルミニウム合金板(ローラレベラ工程を通過する前)
4 ホイール用アルミニウム合金板(ローラレベラ工程を通過した後)
D レベラの外径
P レベラのピッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an aluminum alloy plate for a wheel used for a wheel of an automobile, a buggy, a motorcycle, and the like, and more particularly, to an aluminum alloy plate for a wheel having high strength and excellent formability, a manufacturing method thereof, and a wheel using the same. .
[0002]
[Prior art]
In recent years, in vehicles such as automobiles, buggy cars, and motorcycles, weight reduction has been actively promoted in order to cope with environmental problems such as reduction of exhaust gas emission and improvement of fuel consumption. Therefore, as materials for the structural members and various parts of the vehicle, instead of conventional iron-based materials, lighter materials having a required strength have been gradually used. For example, for the vehicle wheel, an aluminum alloy wheel that is excellent in design as well as lightweight is widely used from a luxury car to a popular car.
[0003]
The vehicle wheel generally includes a rim portion and a disc portion, and is roughly divided into the following three types.
(1) A one-piece wheel in which the rim portion and the disc portion are each made of a cast material or a forged material, and these are continuously integrated.
(2) A two-piece wheel in which the disk portion is a cast material, a forged material or a molded material of a plate material, and the rim portion is a molded material of a plate material, and these constitute two members and are welded.
(3) A three-piece wheel in which the disk portion is a cast material, a forged material or a plate material, and the rim portion is a plate material, and these members constitute three members and are welded.
[0004]
Among these wheels configured to include an aluminum alloy, recently, there is an increasing need for a two-piece wheel that can easily impart a desired design. This two-piece wheel is required to have formability and weldability with respect to an aluminum alloy, and the product is required to have strength, corrosion resistance, and the like. Therefore, in general, 5154 alloy and 5454 alloy defined by JIS H4000 are required. An annealed material (O material) of an Al—Mg alloy such as the above is used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In vehicles such as automobiles, buggy cars, motorcycles, etc., aluminum alloy wheels are required to be further thinner in order to cope with further weight reduction in recent years. However, when attempting to reduce the thickness with the conventional 5154 alloy or 5454 alloy O material specified by JIS H4000, the strength may be insufficient. That is, problems such as cracks occur when molding is performed, or the required strength cannot be obtained after the molded product is produced, and as a result, there is a problem that sufficient running stability cannot be ensured. There was a case.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and can be used for wheels of vehicles such as automobiles, buggy cars, and motorcycles that can be thinned, have a required strength, and have excellent molding processability. An object of the present invention is to provide an aluminum alloy plate for use, a manufacturing method thereof, and a wheel using the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present inventors can realize the thinning of the wheel without adjusting the alloy components of the aluminum alloy plate or changing the tempering conditions thereof. Intensive research was conducted to obtain an aluminum alloy sheet with elongation.
Generally, the tensile strength and yield strength of an aluminum alloy plate can be improved by changing the tempering conditions of the aluminum alloy plate. However, when the aluminum alloy plate is tempered to obtain the tensile strength and proof stress necessary for thinning the aluminum alloy plate, the elongation is remarkably reduced and the formability from spinning to roll forming is reduced. Therefore, rim molding becomes difficult. In addition, assuming that it is used under relatively severe conditions for a long period of time, the amount of deformation of the wheel increases, which can be a fatal defect. Therefore, the material must have an elongation equivalent to O material. It becomes.
[0008]
Therefore, the present inventors paid attention to the manufacturing process of a conventional aluminum alloy plate for a wheel and proceeded with intensive experiments. As a result, after the aluminum alloy plate is annealed in the conventional manufacturing process of the aluminum alloy plate for wheels, it is passed through a roller leveler, so that the elongation required for the forming process is improved while maintaining the characteristics of the O material. The present inventors have found that the tensile strength and proof stress required in the above can be improved, and have created the present invention.
That is, according to the present invention, Mg is 2.0 to 4.0 mass%, Si is 0.30 mass% or less, Fe is 0.50 mass% or less, Cu is 0.20 mass% or less, and Mn is 1.0. Less than mass%, containing 0.01 to 0.40 mass% of Cr, 0.30 mass% or less of Zn, and 0.30 mass% or less of Ti, with the balance being composed of Al and inevitable impurities. be an aluminum alloy plate which is annealed to a tensile strength 235N / mm 2 or more, proof stress 125N / mm 2 or more, elongation is configured as an aluminum alloy plate for a wheel is 20% or more (claim 1) .
[0009]
If comprised in this way, the surface glossiness which was desired, the outstanding corrosion resistance, and weldability were expressed by controlling the quantity of each alloy component in the said aluminum alloy, and also the said substantially annealed An aluminum alloy plate that controls the tensile strength, proof stress and elongation to improve molding processability, and has the same or better tensile strength, proof stress and elongation as the conventional product, and can be made thinner than the conventional product. An aluminum alloy plate for a wheel is realized.
[0010]
Moreover, this invention may comprise the plate | board thickness of the said aluminum alloy plate as 1-8 mm (Claim 2).
If comprised in this way, since the aluminum alloy plate for wheels which concerns on this invention becomes equivalent to the plate thickness of the conventional general aluminum alloy plate for wheels, this invention is used for the production line of the conventional aluminum alloy wheel. It can be applied as it is.
[0011]
Further, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for producing an aluminum alloy plate for a wheel, the step of melting an aluminum alloy to produce an ingot, and subjecting the ingot to hot rolling. A step of producing an aluminum alloy plate, a step of subjecting the aluminum alloy plate to an annealing treatment, and a leveler step of subjecting the aluminum alloy plate subjected to the annealing treatment to a leveler process using a roller leveler, wherein the leveler step includes at least an entrance roll And an aluminum alloy plate for a wheel, which is performed by using a roller leveler including an exit roll and setting an amount of pushing of at least one of the entrance roll and the exit roll to a condition less than the thickness of the aluminum alloy plate. (Claim 3).
In the present invention, when the pushing amount of the entry side roll and the exit side roll is L, the pushing amount L is an operating range of the apparatus for pushing the entry side roll and the exit side roll, and L It satisfies> 0.
In the present invention, cold rolling may be appropriately performed after the hot rolling step.
[0012]
If comprised in this way, since the bending by the leveler process is made to act efficiently on the annealed aluminum alloy plate using the roller leveler, the elongation is maintained in the state after the annealing, and the tension is maintained. The manufacturing method of the aluminum alloy plate for wheels which can improve the strength and proof stress, and can be thinned is embodied.
[0013]
Further, in the present invention, it is preferable that in the leveler step, the pressing amount of the entrance side roll and the exit side roll of the roller leveler is set to a condition of less than 8 mm (Claim 4).
If comprised in this way, the manufacturing method which improves the productivity of the aluminum alloy plate for wheels will be embodied.
[0014]
And in order to solve the said subject, this invention is comprised as a wheel characterized by shape | molding using the said aluminum alloy plate for wheels (Claim 5).
If comprised in this way, since the aluminum alloy plate for wheels which has forming workability, tensile strength, proof stress, and corrosion resistance is applied to a wheel, further thinning of the wheel becomes possible, and as a result, desired design characteristics are achieved. As a result, the wheel is further reduced in weight.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The aluminum alloy plate used in the present invention is manufactured including a conventionally known manufacturing process. That is, in the present invention, first, the aluminum alloy is melted to produce an ingot, and the ingot is appropriately subjected to homogenization treatment and hot rolling, and further, cold rolling is performed as necessary. Then, the said aluminum alloy plate is produced by performing an annealing process. Then, the aluminum alloy plate produced in this way is passed through a roller leveler set to the conditions within the range regulated by the present invention.
[0016]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an example roller leveler 1 used in the present invention. As shown in FIG. 1, this roller leveler 1 is configured by a plurality of levelers 2 having a predetermined outer diameter D being alternately arranged at a predetermined pitch P in the vertical direction. In the present invention, as shown in FIG. 1, the aluminum alloy plate 3 is placed between the leveler (roll) 2 arranged up and down by the roller leveler 1 from the entrance side rolls 2A and 2A toward the exit side rolls 2B and 2B. When transported, the aluminum alloy plate 3 is subjected to repeated bending continuously. As a result, the aluminum alloy plate 4 for a wheel with improved tensile strength and proof stress is obtained while the elongation is maintained in the state after annealing. can get.
The roller leveler 1 used in the present invention is not limited to the form shown in FIG. 1, and the number of levelers (rolls), outer diameter, pitch, and the like are appropriately changed as long as the effects of the present invention are achieved. It is possible.
[0017]
Thereafter, the wheel aluminum alloy plate 4 (FIG. 1) may be wound into a coiled form. When the aluminum alloy plate 4 for a wheel is molded into a wheel, the coil is unwound and cut or punched, and the sheet material or circle before being molded into the wheel. Formed in the material.
The reason why each numerical value is limited in such an aluminum alloy plate for a wheel according to the present invention is as follows.
[0018]
(Mg: 2.0-4.0% by mass)
Mg contained in the aluminum alloy plate for wheels according to the present invention is an essential element for imparting required strength and formability to the wheel. That is, if the Mg content is less than 2.0% by mass, the desired strength cannot be obtained. On the other hand, if the Mg content exceeds 4.0% by mass, the strength becomes excessively high and cracks are likely to occur during rolling or forming, and further, stress corrosion cracks are likely to occur. Therefore, in the present invention, it is necessary to regulate the Mg content to 2.0 to 4.0% by mass.
[0019]
(Si: 0.30 mass% or less)
In the present invention, Si is an element that greatly affects the workability and surface gloss of the aluminum alloy plate. If this Si content exceeds 0.30% by mass, these characteristics are hindered. For this reason, in this invention, it is necessary to regulate content of Si to 0.30 mass% or less.
[0020]
(Fe: 0.50 mass% or less)
Fe, like Si, is an element that greatly affects workability and surface gloss. When this Fe is contained in an amount exceeding 0.50% by mass, these properties are inhibited. For this reason, in this invention, it is necessary to regulate content of Fe to 0.50 mass% or less.
[0021]
(Cu: 0.20 mass% or less)
Cu is an effective element for improving the surface gloss. If this Cu is contained in an amount exceeding 0.20% by mass, the effect is saturated and the moldability is lowered. For this reason, in this invention, it is necessary to regulate Cu content to 0.20 mass% or less.
[0022]
(Mn: 1.0% by mass or less)
Mn effectively acts to increase the strength of the aluminum alloy plate, and has the effect of improving the glossiness and corrosion resistance of the surface. If this Mn content exceeds 1.0% by mass, the effect of improving the corrosion resistance is saturated and the moldability is lowered. For this reason, in this invention, it is necessary to regulate content of Mn to 1.0 mass% or less.
[0023]
(Cr: 0.01-0.40 mass%)
Cr exhibits the effect of increasing the strength of the aluminum alloy plate and improving the glossiness, corrosion resistance and weldability of the surface. If the Cr content is less than 0.01% by mass, the effect is small, and if it exceeds 0.40% by mass, the effect is saturated. For this reason, in this invention, it is necessary to regulate content of Cr to 0.01-0.40 mass%.
[0024]
(Zn: 0.30 mass% or less)
Zn is an effective element for improving molding processability. When the Zn content exceeds 0.30% by mass, the effect is saturated. For this reason, in this invention, it is necessary to regulate Zn content to 0.30 mass% or less.
[0025]
(Ti: 0.30 mass% or less)
Ti is an element that makes the crystal grains of the aluminum alloy uniform and fine. When the Ti content exceeds 0.30% by mass, the effect is saturated. For this reason, in this invention, it is necessary to suppress content of Ti to 0.30 mass% or less.
[0026]
(Tensile strength: 235N / mm 2 or more, proof stress: 125N / mm 2 or more, elongation: 20% or higher)
When the aluminum alloy plate for a wheel according to the present invention is formed into a wheel, when the plate thickness is 1 to 8 mm which is the thickness of a conventional aluminum alloy plate for a wheel, the tensile strength is set. 235N / mm 2 or more, a proof stress 125N / mm 2 or more, by being configured elongation as 20% or more, elongation moldability is improved is held in the state after annealing, and sufficient tensile strength and It will have proof stress. As a result, the wheel formed of the aluminum alloy plate for a wheel can be made thinner and further lightened. When a wheel having such characteristics is mounted on a vehicle, the vehicle is improved in unsprung load and travel stability is improved, and the vehicle can travel stably even on a road surface having relatively large irregularities.
[0027]
In order to impart such characteristics to the aluminum alloy plate for a wheel, the roller leveler included in the present invention controls the pushing amount of at least one of the entry side roll and the exit side roll as follows. It is necessary to pass through an aluminum alloy plate.
[0028]
(Pushing amount of incoming roll, pushing amount of outgoing roll: less than aluminum alloy plate thickness (8mm))
In other words, in the present invention, an aluminum alloy plate 3 is inserted into one example of a roller leveler 1 as shown in FIG. 1, and the leveler (roll) 2 of the roller leveler 1 is passed through, whereby the leveler 2 is inserted into the aluminum alloy plate 3. The strength is improved by applying repeated bending due to. At this time, the effect of improving the strength of the aluminum alloy plate 3 increases as the pressing amount of the entrance side rolls 2A, 2A or the exit side rolls 2B, 2B of the roller leveler 1 increases.
[0029]
However, this strength improvement effect is saturated when the indentation amount of the entry side rolls 2A, 2A or the exit side rolls 2B, 2B is 8 mm or more, respectively. Also, if the pushing amount of the entry side rolls 2A, 2A or the exit side rolls 2B, 2B exceeds 8 mm, the resistance when the aluminum alloy plate 3 is conveyed increases, so it is necessary to reduce the conveyance speed to some extent, Productivity will be reduced. Further, the elongation is lowered and the moldability is deteriorated. Therefore, in the present invention, the pressing amount of at least one of the entry-side rolls 2A and 2A and the exit-side rolls 2B and 2B is restricted to a range less than the plate thickness (8 mm) of the aluminum alloy plate 3, respectively.
As described above, in the present invention, when the pushing amount of the entry side roll and the exit side roll is L, the pushing amount L is the operation of the apparatus for pushing the entry side roll and the exit side roll. In the range, L> 0 is satisfied. Further, in the present invention, the state where the pushing amount of the entry side roll or the exit side roll is “0” means that the aluminum alloy plate 3 is not repeatedly bent at all by the leveler (roll) 2.
[0030]
In the present invention, the configuration of the roller leveler 1, for example, the number of upper and lower levelers (rolls) 2, the outer diameter D of the leveler 2, the pitch P of the leveler 2, etc. are not particularly limited. The thickness of the aluminum alloy plate 3, the desired thickness of the aluminum alloy plate 4 for wheels, the length of the roller leveler 1, and the like are appropriately selected.
[0031]
【Example】
Hereinafter, examples according to the present invention will be described in detail in comparison with comparative examples that do not satisfy the necessary conditions of the present invention.
First, 5154 alloy and 5454 alloy prescribed by JIS H4000 were melted to produce an ingot, and this was subjected to a homogenization treatment. Subsequently, an aluminum alloy plate having an alloy component within the range regulated by the present invention was produced from the ingot through conventional normal hot rolling, cold rolling and annealing processes. Thereafter, the annealed aluminum alloy plate was cut to the size shown below, passed through a roller leveler under the basic conditions shown below, and Example No. No. 1-8 aluminum alloy plates for wheels, and Comparative Example No. that does not satisfy the requirements of the present invention. 2-5 aluminum alloy plates were produced.
In addition, as an aluminum alloy plate constituting a conventional wheel that does not satisfy the necessary condition of the present invention, Comparative Example No. 1 was produced.
[0032]
<Aluminum alloy plate size>
Plate thickness: 3mm or 6mm,
Width: 1300mm
<Conditions for Laura Leveler>
Roll diameter: 75mmφ,
Roll width: 2000 mm
Roll pitch: 85mm,
Number of rolls: 7 on the upper side, 6 on the lower side,
Conveying speed of aluminum alloy plate: 50 m / min
Subsequently, in Example No. Nos. 1-8 aluminum alloy plates for wheels and Comparative Example No. About the aluminum alloy plates of 1 to 5, a tensile test piece specified by JIS No. 5 is prepared so that the tensile direction is parallel to the rolling direction, and the tensile test specified by JIS Z2241 is carried out to obtain tensile strength, Yield strength and elongation were determined.
In addition, in Example No. 1-8 and Comparative Example No. 1 to 5 aluminum alloy plates for wheels were formed into a rim portion and a disc portion, respectively, and both were welded to produce a wheel. And the external appearance of this wheel was visually observed, and it evaluated by the change of surface conditions, such as generation | occurrence | production of a crack. In other words, no cracks were seen on the surface of this wheel, “○” when the molding processability was good, and “△” when the cracks were slightly inferior and molding processability was slightly inferior at several places. The case where a large crack occurred and the moldability was clearly bad was evaluated as “x”. These Example Nos. 1-8 and Comparative Example No. Table 1 shows the structures of 1 to 5 and the results of visual observation of the wheels produced using these.
[0034]
[Table 1]
Figure 0003719667
[0035]
As shown in Table 1, Comparative Example No. 1 prepared after passing through the conventional process, that is, substantially annealing and without passing through the roller leveler process included in the present invention. The aluminum alloy plate No. 1 has the elongation satisfying the requirements of the present invention, but the tensile strength and the proof stress do not satisfy the requirements of the present invention, and fine cracks are generated during the molding process to the wheel. Was slightly inferior (evaluation “△”).
[0036]
Comparative Example No. Comparative Example No. 1 having a temper different from the temper 1 (O material). 2 to 4 (H material), which has the tensile strength and the proof stress satisfy the necessary conditions of the present invention, but the elongation does not satisfy the necessary conditions of the present invention. It was inferior to workability (evaluation "x"). Further, in the roller leveler process that passed after the annealing, the comparative example No. in which the pushing amount of the entry side roll was set to “0” and the pushing amount of the exit side roll was set to “3 mm”, which is the same as the plate thickness. No. 5 shows that the tensile strength and elongation satisfy the necessary conditions of the present invention, but the elongation does not satisfy the necessary conditions of the present invention, and many cracks occur during the molding process and the molding processability is poor. (Evaluation “×”).
[0037]
On the other hand, after substantially annealing, Example No. which passed through the roller leveler process under the conditions regulated by the present invention. In Nos. 1 to 8, the elongation is almost the same as that after annealing, and the tensile strength and proof stress are greatly improved. Both of these satisfy the requirements of the present invention, and there is no problem in forming the wheel. (Evaluation “◯”).
And Example No. Each aluminum alloy plate of 1 to 8 was formed and welded to a wheel for a buggy car, and an actual machine test was conducted. As a result, it was confirmed that the aluminum alloy plate can be used without any problem in practice.
[0038]
【The invention's effect】
The present invention configured as described above has the following effects.
That is, according to claim 1 of the present invention, since the amount of the alloy component in the aluminum alloy is regulated, desired surface gloss, excellent corrosion resistance and weldability are exhibited, and the substantial annealing is performed. An aluminum alloy plate for a wheel that can secure a tensile strength, proof stress, and elongation equal to or higher than those of conventional products and can be made thinner than conventional products can be provided.
[0039]
Moreover, according to the invention of claim 2, it is possible to provide an aluminum alloy plate for a wheel having the same effect as the thickness of a conventional general aluminum alloy plate for a wheel, and according to the present invention. The aluminum alloy plate for a wheel can be applied as it is to a line for producing a conventional aluminum alloy wheel.
[0040]
Furthermore, according to the invention of claim 3, since the bending is efficiently applied to the substantially annealed aluminum alloy plate using the roller leveler, the elongation is maintained in the state after annealing. And the manufacturing method of the aluminum alloy plate for wheels by which tensile strength and proof stress were improved can be provided.
Moreover, according to the invention of Claim 4, the productivity in the manufacturing method of the said aluminum alloy plate for wheels can be improved more.
[0041]
According to the invention of claim 5, since the aluminum alloy plate for a wheel is applied to a wheel, it is possible to impart a desired design property, and the aluminum alloy plate is made thinner and lighter. Wheel can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a roller leveler used in the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Roller Leveler 2 Leveler (Roll)
2A Incoming roll 2B Outgoing roll 3 Aluminum alloy plate (before passing through the roller leveler process)
4 Aluminum alloy plate for wheels (after passing through the roller leveler process)
D Leveler outer diameter P Leveler pitch

Claims (5)

Mgを2.0〜4.0質量%、Siを0.30質量%以下、Feを0.50質量%以下、Cuを0.20質量%以下、Mnを1.0質量%以下、Crを0.01〜0.40質量%、Znを0.30質量%以下、Tiを0.30質量%以下含有し、残部がAl及び不可避的不純物で構成され、実質的に焼鈍されたホイール用アルミニウム合金板であって、
引張強さが235N/mm2以上、耐力が125N/mm2以上、伸びが20%以上であることを特徴とするホイール用アルミニウム合金板。
Mg is 2.0 to 4.0 mass%, Si is 0.30 mass% or less, Fe is 0.50 mass% or less, Cu is 0.20 mass% or less, Mn is 1.0 mass% or less, Cr is Aluminum for wheels containing 0.01 to 0.40% by mass, Zn being 0.30% by mass or less, Ti being 0.30% by mass or less, the balance being composed of Al and inevitable impurities, and substantially annealed An alloy plate,
A tensile strength of 235N / mm 2 or more, proof stress 125N / mm 2 or more, Wheel aluminum alloy sheet, wherein the elongation is 20% or more.
前記ホイール用アルミニウム合金板の板厚が1〜8mmであることを特徴とする請求項1に記載のホイール用アルミニウム合金板。  The aluminum alloy plate for a wheel according to claim 1, wherein a thickness of the aluminum alloy plate for the wheel is 1 to 8 mm. 請求項1または請求項2に記載のホイール用アルミニウム合金板の製造方法であって、
アルミニウム合金を溶解して鋳塊を作製する工程、前記鋳塊に少なくとも、熱間圧延を施してアルミニウム合金板を作製する工程、前記アルミニウム合金板に焼鈍処理を施す工程、及び前記焼鈍処理が施されたアルミニウム合金板にローラレベラによりレベラ加工を施すレベラ工程を含み、
前記レベラ工程が、少なくとも入側ロール及び出側ロールを有するローラレベラを用いて行われ、前記入側ロール及び出側ロールのうち少なくとも一方の押し込み量を前記アルミニウム合金板の板厚未満の条件に設定して行われることを特徴とするホイール用アルミニウム合金の製造方法。
It is a manufacturing method of the aluminum alloy plate for wheels according to claim 1 or 2,
A step of melting an aluminum alloy to produce an ingot, a step of subjecting the ingot to at least hot rolling to produce an aluminum alloy plate, a step of subjecting the aluminum alloy plate to an annealing treatment, and the annealing treatment. Including a leveler process in which the aluminum alloy plate is subjected to leveler processing by a roller leveler,
The leveler process is performed using a roller leveler having at least an entry-side roll and an exit-side roll, and the pressing amount of at least one of the entry-side roll and the exit-side roll is set to a condition that is less than the thickness of the aluminum alloy plate. A method for producing an aluminum alloy for a wheel, which is performed as described above.
前記レベラ工程が、前記ローラレベラの入側ロール及び出側ロールの押し込み量を8mm未満の条件に設定して行われることを特徴とする請求項3に記載のホイール用アルミニウム合金の製造方法。  4. The method for producing an aluminum alloy for a wheel according to claim 3, wherein the leveler step is performed by setting the pushing amount of the entrance side roll and the exit side roll of the roller leveler to a condition of less than 8 mm. 請求項1または請求項2に記載のホイール用アルミニウム合金板を用いて製造されたことを特徴とするホイール。  A wheel manufactured using the aluminum alloy plate for a wheel according to claim 1 or 2.
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