JP4305798B2 - Aluminum wheel casting method and casting mold - Google Patents

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gate
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cavity
molten metal
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  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽合金製のアルミホイールを金型キャビティ内で鋳造する方法およびその鋳造に用いる鋳造用金型に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車のロードホイールには種々の材質、構造のものがあるが、自動車の軽量化及び外観や意匠性の向上を目的として、アルミホイールに代表される軽合金製ホイールを装着する比率が増大している。この軽合金製ホイールは、通常低圧鋳造法で製造されることが多い。即ち、低圧鋳造法では、溶湯が金型キャビティ内に低速で充填されるので、ガスの巻込み及び酸化物の発生が他の鋳造法に比べて極力抑制される。
【0003】
一般に軽合金製ホイール30は、図6に示すようにボルトとナットにより車軸に取付けられる厚肉のハブ部31と厚肉部と薄肉部が混在するスポーク部32からなるディスク部33と、タイヤが取着される薄肉のリム部34から構成されている。35はフロントフランジ部、36はリアフランジ部、37はリム部とディスク部が交差するクロス部、38はリム中央部である。なお、スポーク部32どうしの間は意匠穴がある。車両の燃費向上の点から、ホイールの形状変更による軽量化が検討されている。この場合、ハブ部及びリム部は車体やタイヤとの取回しの点から大幅な形状変更はできないので、スポーク部の形状変更(例えば意匠穴の面積を大きくすることあるいはスポーク部を薄肉化すること)による軽量化が行われているが、大幅な軽量化は極めて困難である。
【0004】
上記ホイールを鋳造で製造する場合、ハブ部31にゲートを設け、そこから溶湯を注入し、スポーク部32及びリム部34と溶湯をこの順に注入する方法(センターゲート法)あるいはリム部の端部(クロス部37)に複数(通常2方向)のゲートを設け、そこから溶湯を注入する方法(サイドゲート法)が採用されている。
センターゲート法では、溶湯充填後の凝固形態として、ゲートの押し湯効果を十分に発揮させるために、リム部、スポーク部、ハブ部の順に指向性凝固を行わせている。しかしこの鋳造方法では、スポーク部は厚肉部と薄肉部が混在した複雑形状を有するので、リム部からディスク部に向かう指向性凝固を達成することが困難である。
一方、サイドゲート法では、スポーク部自体が、凝固し易いハブ部への溶湯補給通路として機能するので、スポーク部での良好な湯流れを確保するために、スポーク部は厚肉となり、この鋳造方法でもホイール全体の大幅な軽量化は困難である。
【0005】
上述した従来法の欠点を解消すべく、ディスク中心部(ハブ部)とリム端にそれぞれゲートを設け、これらのゲートから金型内に注湯することが提案されている(例えば特開平5−269563号、同6−269923号参照)。この鋳造方法(以後マルチゲート法とする)によれば、スポーク部の厚さを薄くしてもリム部からディスク部に向かう指向性凝固を達成できるので、ホイールの大幅な軽量化が可能となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述したマルチゲート法により、軽量化ホイールは得ることは可能である。しかしながらこのマルチゲート法ではセンターゲートから注入された溶湯とサイドゲートから注入された溶湯が合流する際にガスを巻きこみ、欠陥が発生しやすいという問題があった。従って、本発明の目的は、高強度でかつ軽量化した車両用ホイールを効率良く得ることができる鋳造方法および鋳造用金型を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、複数のスポーク部を有するディスク部を形成するキャビティの中心部にセンターゲートを設けそこから溶湯を注入して当該キャビティに充填すると共に、リム部を形成するキャビティにサイドゲートを設け、各ゲートから溶湯を当該キャビティに注入するアルミホイールの鋳造方法において、少なくとも1つの前記サイドゲートが前記スポーク部とリム部の交差部の位置からずらす、という技術的手段を採用した。
本発明では、マルチゲート法により鋳造を行う際、サイドゲートをリム部キャビティに設ける位周方向の位置を図1に記載の如くスポーク部とリム部の交差部の位置からずらすことで溶湯のキャビティ内の流れを抑制し、内部欠陥の発生を低減できることを知見したものである。
【0008】
前記サイドゲートの周方向の位置はスポーク部とリム部の交差部の位置から5°以上ずらすことが好ましい。5°未満であるとブリスタ等の欠陥の発生を低減し難い。リム部におけるスポーク部どうしの最小幅が20mm以上のものであれば10°以上ずらすことが好ましい。スポーク部が8本以下のアルミホイールではスポーク部の本数nに対するずれ角θは下記の式(1)をみたすものが好ましい。
360/8n≧θ・・(1)
スポーク部が9本以上のアルミホイールではスポーク部の本数nに対するずれ角θは下記の式(2)を満たすものが好ましい。
360/12n≧θ・・(2)
【0009】
ここでサイドゲートの周方向の位置とは図2に示すようにサイドゲートがリム部キャビティ外壁と交差する周方向の幅の中心部を基点とする。またスポーク部とリム部の交差部の位置とはスポーク部63がリム部キャビティ内壁と交差する周方向の幅の中心部(図中63’)を基点とする。ずれ角θとは図2に記載したようにサイドゲートの周方向の位置11bとそれに最も近いスポーク部の位置63’とのホイールの軸を中心とした角度である。また、スポークがホイールの軸から放射状に延在していないものやスポークがホイールの軸から放射状に延在しておらず、かつスポークが湾曲しているもの等においても、スポーク部の位置とは上記の如く規定したものである。なお図中40はスポーク部間の意匠穴40である。
【0010】
溶湯の流れを図を用いて説明する。図1はサイドゲートとセンターゲートの中心を通り、かつアルミホイールの軸に沿って分割したホイールを模式的に示したものである。図中84、85、86は切断面での溶湯の流れを概略的に示す。まず図1に記載のようにディスク部のセンターゲートから溶湯は流れ84のように流れる。実際には流れ84はディスク部を略同心円状にキャビティ下部から満たすように入り充填する。また、サイドゲートから溶湯は流れ85のように注入される。溶湯の流れ85はまずリム部のキャビティに注入されるため、スポーク部とスポーク部との間に形成されるリム部キャビティ内壁31部に一端衝突する状態となる。次に溶湯は流れ86のようにリム部キャビティに沿って流れが分割され、一端センターゲートを中心に回ってスポーク部キャビティ63方向に移動する。このようにサイドゲートから注入される溶湯の流れを一端ホイール内壁に向けることで溶湯の速度が低減し、その後にスポーク部へと移動する。このためサイドゲートからの溶湯がセンターゲートとの溶湯に合流する際、ガスの巻きこみを低減できるため、欠陥の発生が抑制できると考えられる。
【0011】
センターゲートから溶湯が注入されてもスポーク部は比較的肉薄なために溶湯が充填され難い。よってセンターゲートからの溶湯がサイドゲートの下端部まで充填されないうちにサイドゲートから溶湯が注入される。そのためサイドゲートから注入された溶湯はリム部キャビティを落下する状態となりやすい。通常、サイドゲートの上端部がアウターリム側に近づいたり、サイドゲートの下端部がインナーリムから離れるに従い、サイドゲートからの溶湯の落下速度が大きくなるためガスを巻きこみやすい。ただし、あまりにサイドゲートのリム幅に対する位置をディスク面に近づけてもサイドゲートから注入される溶湯のタイミングが早くなり、センターゲートから注入される溶湯との湯境がスポーク面の中央部近傍になる。スポーク面は意匠性が非常に重要と成るため湯境跡ができてしまうと好ましくない。サイドゲートのリム幅に対する位置はホイールの形状、例えばディスク部やリムの厚さ等により適宜選定することが重要である。センターゲートの高さ位置、幅により本発明の効果は多少なり左右されるが、基本的なガスの巻きこみ等を抑制する作用はセンターゲートの高さ位置、幅によらず有効なものである。
【0012】
本発明はディスク部のスポーク部の数が3〜36本であるアルミホイールに適用することが望ましい。3本より少ないとアルミホイールとしてバランスが悪化する。36本より多いとスポークとスポークとの間隔が狭まりすぎるためホイール内壁の面積が小さくなる。サイドゲートからの溶湯がスポーク部に流れやすくなるため、本発明の効果が薄れる。好ましくはスポーク部が4〜8本のアルミホイールに適用することが好ましい。また、特に偶数本のホイールに適用すれば線対称に均等に溶湯が充填されるため好ましい。さらに、サイドゲートの接続部近傍及びクロス部とリム部との境には湯回り性を向上するために適度のRを設ける。このRの最適値は1〜20mm程度である。1mm以下では湯周り性が悪化する。20mmより大きいと本発明の作用である溶湯のスポーク部への湯流れが顕著となりすぎ、ガスの巻きこみ等が発生しやすくなる。本発明に適する鋳造方法としては50〜100kPaの圧力で溶湯を注入する低圧鋳造とすることが好ましいが、特に限定されず適宜選択可能である。また、本発明としてアルミニウム合金を用いているが、他の軽合金例えばMg合金等を使用してもホイールの製造は可能である。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面により説明する。
図3は本発明を実施するための鋳造装置の要部を示す断面図である。本実施例においては軸対象にサイドゲートを2つ設け、平面からみてセンターゲートの両側に対称位置、すなわち各ゲートの中心が同一直線上に位置するように配置した。
図3において、1は金型であり、ホイールデザインに対応した種々の表面形状を有する下型2と、その上方に位置する上型3と、下型2及び上型3と嵌合してキャビティ6を形成するように左右に摺動可能な横型4、5とを備えている。下型2は、下型プラテン7に固定された下型ベース8上に設置されている。上型3は、上型ベース9にボルト10で固定されている。キャビティ6は、ディスク部キャビティ60とリム部キャビティ61からなり、ディスク部キャビティ60はハブ部キャビティ62とスポーク部キャビティ63からなり、リム部キャビティ61はクロス部キャビティ64と中央部キャビティ65からなる。ハブ部キャビティ62にはセンターゲート11aが、クロス部キャビティ64、64には各々サイドゲート11b及び11cが形成され、各ゲートは、湯道12a、12b及び12cを介してストーク13a、13b及び13cに連通している。サイドゲート11b及び11cは各ゲートの中心が同一直線上に位置するように配置されている。また、これらのストークの下端部は、溶湯が収容された密閉容器(図示せず)に挿入されている。下型2には、スポーク部キャビティ63に対応する位置に下型冷却通路14が設けられている。
【0014】
上記構成による動作を説明する。まず密閉容器内の溶湯を加圧することにより、溶湯はストーク13a、13b及び13cから湯道12a、12b及び12cを経て、ゲート11a、11b及び11cからキャビティ6内に充填される。サイドゲート11b、11cから注入された溶湯はセンターゲート11aを通過する溶湯はスポーク部キャビティ63を充填し、サイドゲート11b、11cを通過する溶湯はリム部キャビティ61を充填する。即ち溶湯はリム部キャビティ61、またはスポーク部キャビティ63で合流する。所定時間経過後、加圧を解除すると、各ストーク内の溶湯は密閉容器内に戻り、キャビティ6内の溶湯が凝固して、図2等に示すホイールが得られる。
【0015】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を更に具体的に説明する。
(実施例1)
図1に示す鋳造装置を使用し、Al−Si−Mg系合金(JIS AC4CH)の溶湯(約450℃)をスポークが6本の形状の金型(約480℃に加熱)に注入して(圧力50kPa〜70kPa)、アルミホイールを低圧鋳造した。また、サイドゲートの周方向の位置をリム部とスポーク部の交差部から30°ずらし、スポーク部とスポーク部との中間部にサイドゲートが配置される金型構造とした。また、サイドゲートの縦幅はリム部とディスク部との交差部よりもインナーフランジ側のリム部とした。
鋳造したアルミホイールを金型内から取りだし、冷却した後にサイドゲートとセンターゲートを結ぶようにアルミホイールを軸に沿って切断し、その切断面を観察した。観察の結果、切断面に欠陥は発生しておらず、良好な鋳造品が得られていることを確認した。
【0016】
(比較例1)
サイドゲートの周方向の位置をスポーク部の位置とした以外は実施例1と同様にしてアルミホイールの鋳造を行った。鋳造したアルミホイールを金型内から取りだし、冷却した後にサイドゲートとセンターゲートを結ぶようにアルミホイールを軸に沿って切断し、その切断面を観察した。図5にその観察面の模式図を示す。サイドゲート11bがリム部と交差している部分より若干下の場所で欠陥21が発生していることを確認した。図4にサイドゲートの周方向の位置とスポーク部の位置が同じであるキャビティ形状を示す。センターゲートからの溶湯81は実施例と同様である。しかしながら、サイドゲートからの溶湯82は実施例のようにセンターゲートを中心にリム部キャビティに沿って回ることがなく、サイドゲートから押し圧された溶湯がスポーク部方向へ直接流れる溶湯流れ83となるため、上記の位置で溶湯どうしが衝突し、ガスを巻きこんだために欠陥が発生したと推察される。
【0017】
(実施例2)
また、サイドゲートの縦幅をアウターフランジの上端からリム部とディスク部との交差部よりもインナーフランジ側のリム部まで連続して設けた。その他は実施例1と同様にしてアルミホイールの製造を行った。
鋳造したアルミホイールを金型内から取りだし、冷却した後にサイドゲートとセンターゲートを結ぶようにアルミホイールを軸に沿って切断し、その切断面を観察した。その結果切断面に欠陥は発生しておらず、良好な鋳造品が得られていることを確認した。
【0018】
(比較例2)
サイドゲートの周方向の位置をリム部とスポーク部の交差部とした以外は実施例2と同様にしてアルミホイールの鋳造を行った。鋳造したアルミホイールを金型内から取りだし、冷却した後にサイドゲートとセンターゲートを結ぶようにアルミホイールを軸に沿って切断し、その切断面を観察した。その結果、スポーク部のリム部付け根部分近傍で欠陥が発生していることを確認した。
【0019】
本実施例でのサイドゲートとリム部との交差部における組織を観察し、DAS値を測定した。その結果スポーク部とスポーク部との間に設けられたサイドゲートとリム部との交差部でのDAS値は35μm以上であった。また、その測定した縦位置を基に周方向に沿ってDAS値を測定したがDAS値はサイドゲートとリム部との交差部のDAS値よりも低いことを確認した。対して、比較例による方法で製造したアルミホイールではDAS値が最も大きい箇所はサイドゲートとリム部との交差部であり、本実施例との明確な差が現れていた。
【0020】
(実施例3)
サイドゲートとリム部とスポーク部の交差部のずれ角θによる欠陥の発生状況を検討した。ずれ角θを0°、3°、5°、7.5°、10°、15°として各々検討した。
図1に示す鋳造装置を使用し、Al−Si−Mg系合金(JIS AC4CH)の溶湯(約450℃)を金型(約480℃に加熱)に注入して(圧力50kPa〜70kPa)アルミホイールを低圧鋳造した。検討したアルミホイール形状はスポーク部が12本の形状でスポーク部正面から見たスポーク部の幅は最大部で11mm、最小部で8mmであるフィンタイプのもの、およびスポーク部が5本の形状でスポーク部正面から見たスポーク部の幅はスポーク部の位置では62mmで最小部が50mmであるスポークタイプのものの2タイプとした。また、サイドゲートの縦幅はリム部とディスク部との交差部よりもインナーフランジ側のリム部とした。鋳造したアルミホイールを金型内から取りだし、冷却した後にサイドゲートとセンターゲートを結ぶようにアルミホイールを軸に沿って切断し、その切断面を観察した。表1に観察した状態を纏める。
【0021】
【表1】

Figure 0004305798
【0022】
【発明の効果】
以上に記述の如く、本発明によれば、サイドゲートの周方向の位置とスポーク部とリム部の交差部の位置をずらして鋳造を行ったのでガスの巻きこみを低減でき、クロス部およびスポーク部が建全で、高強度でかつ軽量化した車両用ホイールを安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るマルチゲートの鋳造に使用する金型キャビティ形状とそのキャビティ内の溶湯の流れを示す模式図である。
【図2】本発明に係るスポーク部とサイドゲートの周方向の位置の関係を示す模式図である。
【図3】本発明の一実施例に係るマルチゲートの鋳造装置の要部を示す断面図である。
【図4】従来のマルチゲートの鋳造に使用する金型キャビティ形状とそのキャビティ内の溶湯の流れを示す模式図である。
【図5】従来のマルチゲートの鋳造に使用する金型キャビティ形状を用いた製品における内部欠陥を示す模式図である。
【図6】アルミホイールの形状を示す図である。
【符号の説明】
1 金型、2 下型、3 上型、4,5 横型、6 キャビティ
11a センターゲート、11b,11c サイドゲート、
30 ホイール、33 ディスク部、34 リム部、
63 スポーク部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for casting a light alloy aluminum wheel in a mold cavity and a casting mold used for the casting.
[0002]
[Prior art]
There are various materials and structures for automobile road wheels. For the purpose of reducing the weight and improving the appearance and design of automobiles, the ratio of mounting light alloy wheels such as aluminum wheels has increased. Yes. This light alloy wheel is often manufactured by a low pressure casting method. That is, in the low pressure casting method, the molten metal is filled into the mold cavity at a low speed, so that gas entrainment and oxide generation are suppressed as much as possible as compared with other casting methods.
[0003]
Generally, a light alloy wheel 30 includes a thick hub portion 31 attached to an axle by bolts and nuts as shown in FIG. 6, a disc portion 33 including a spoke portion 32 in which a thick portion and a thin portion are mixed, and a tire. It is composed of a thin rim portion 34 to be attached. 35 is a front flange part, 36 is a rear flange part, 37 is a cross part where the rim part and the disk part intersect, and 38 is a rim center part. There is a design hole between the spoke portions 32. From the viewpoint of improving the fuel efficiency of vehicles, weight reduction by changing the shape of the wheel has been studied. In this case, the hub part and the rim part cannot be remarkably changed in terms of handling with the vehicle body or the tire, so the shape of the spoke part can be changed (for example, the area of the design hole is increased or the spoke part is thinned). However, it is extremely difficult to reduce the weight significantly.
[0004]
When the wheel is manufactured by casting, a gate is provided in the hub portion 31 and molten metal is injected therefrom, and the spoke portion 32 and the rim portion 34 and the molten metal are injected in this order (center gate method) or the end portion of the rim portion. A method (side gate method) in which a plurality of (usually two directions) gates are provided in the (cross portion 37) and molten metal is injected therefrom is employed.
In the center gate method, directional solidification is performed in the order of the rim portion, the spoke portion, and the hub portion in order to sufficiently exhibit the gate hot water effect as a solidification form after filling the molten metal. However, in this casting method, since the spoke part has a complicated shape in which the thick part and the thin part are mixed, it is difficult to achieve directional solidification from the rim part to the disk part.
On the other hand, in the side gate method, the spoke part itself functions as a molten metal replenishment passage to the hub part, which is easily solidified, so that the spoke part becomes thick to ensure a good hot water flow in the spoke part. Even with this method, it is difficult to significantly reduce the weight of the entire wheel.
[0005]
In order to eliminate the drawbacks of the conventional methods described above, it has been proposed to provide gates at the center (hub portion) and rim end of the disc, respectively, and to pour molten metal from these gates into the mold (for example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 5- 269563, 6-269923). According to this casting method (hereinafter referred to as a multi-gate method), the directional solidification from the rim portion to the disk portion can be achieved even if the spoke portion is thinned, so that the weight of the wheel can be significantly reduced. .
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
A lightweight wheel can be obtained by the multi-gate method described above. However, this multi-gate method has a problem that a gas is entrained when the molten metal injected from the center gate and the molten metal injected from the side gate merge, and defects are likely to occur. Accordingly, an object of the present invention is to provide a casting method and a casting mold capable of efficiently obtaining a vehicle wheel having high strength and light weight.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a center gate is provided at the center of a cavity for forming a disk portion having a plurality of spoke portions, and molten metal is injected from the center gate to fill the cavity, and a side wall is formed in the cavity for forming a rim portion. In an aluminum wheel casting method in which gates are provided and molten metal is poured into the cavities from each gate, a technical means is adopted in which at least one of the side gates is shifted from the position of the intersection of the spoke part and the rim part.
In the present invention, when casting by the multi-gate method, the position of the circumferential direction in which the side gate is provided in the rim cavity is shifted from the position of the intersection of the spoke and rim as shown in FIG. It has been found that the flow inside can be suppressed and the occurrence of internal defects can be reduced.
[0008]
The position of the side gate in the circumferential direction is preferably shifted by 5 ° or more from the position of the intersection of the spoke part and the rim part. If it is less than 5 °, it is difficult to reduce the occurrence of defects such as blisters. If the minimum width of the spoke portions in the rim portion is 20 mm or more, it is preferable to shift by 10 ° or more. In an aluminum wheel having eight or fewer spoke portions, the deviation angle θ with respect to the number n of spoke portions preferably satisfies the following formula (1).
360 / 8n ≧ θ (1)
In an aluminum wheel having nine or more spoke portions, the deviation angle θ with respect to the number n of spoke portions preferably satisfies the following formula (2).
360 / 12n ≧ θ (2)
[0009]
Here, the circumferential position of the side gate is based on the central portion of the circumferential width where the side gate intersects the outer wall of the rim cavity as shown in FIG. The position of the intersection of the spoke part and the rim part is based on the center part (63 'in the figure) of the circumferential width where the spoke part 63 intersects the inner wall of the rim part cavity. As shown in FIG. 2, the shift angle θ is an angle around the wheel axis between the circumferential position 11 b of the side gate and the spoke position 63 ′ closest thereto. In addition, the position of the spoke part means that the spoke does not extend radially from the wheel axis or the spoke does not extend radially from the wheel axis and the spoke is curved. It is defined as described above. In the figure, reference numeral 40 denotes a design hole 40 between the spoke portions.
[0010]
The flow of the molten metal will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a wheel that passes through the center of a side gate and a center gate and is divided along the axis of an aluminum wheel. In the figure, 84, 85 and 86 schematically show the flow of the molten metal at the cut surface. First, as shown in FIG. 1, the molten metal flows like a flow 84 from the center gate of the disk portion. Actually, the flow 84 enters and fills the disk portion in a substantially concentric manner from the bottom of the cavity. In addition, the molten metal is injected as a flow 85 from the side gate. Since the molten metal flow 85 is first injected into the cavity of the rim part, the molten metal flow 85 collides with the inner wall 31 part of the rim part cavity formed between the spoke part and the spoke part. Next, the flow of the molten metal is divided along the rim cavity as shown by a flow 86, and moves toward the spoke cavity 63 around the center gate. In this way, the flow rate of the molten metal injected from the side gate is directed to the inner wall of the wheel at one end to reduce the molten metal speed, and then move to the spoke portion. For this reason, when the molten metal from the side gate merges with the molten metal with the center gate, the entrainment of gas can be reduced, so that the occurrence of defects can be suppressed.
[0011]
Even if molten metal is injected from the center gate, the spoke portion is relatively thin, so that it is difficult to fill the molten metal. Therefore, the molten metal is injected from the side gate before the molten metal from the center gate is filled to the lower end of the side gate. Therefore, the molten metal injected from the side gate tends to fall into the rim cavity. Usually, as the upper end portion of the side gate approaches the outer rim side or the lower end portion of the side gate moves away from the inner rim, the falling rate of the molten metal from the side gate increases, so that gas is easily trapped. However, even if the position of the side gate relative to the rim width is too close to the disk surface, the timing of the molten metal injected from the side gate is accelerated, and the molten metal injected from the center gate is near the center of the spoke surface. . Since the design of the spoke surface is very important, it is not preferable that a hot water mark is formed. It is important that the position of the side gate with respect to the rim width is appropriately selected according to the shape of the wheel, for example, the thickness of the disk portion or the rim. Although the effect of the present invention is somewhat affected by the height position and width of the center gate, the basic effect of suppressing the entrainment of gas and the like is effective regardless of the height position and width of the center gate.
[0012]
The present invention is preferably applied to an aluminum wheel having 3 to 36 spoke portions in the disk portion. If the number is less than 3, the balance will deteriorate as an aluminum wheel. If the number is greater than 36, the distance between the spokes is too narrow, and the area of the wheel inner wall is reduced. Since the molten metal from the side gate easily flows into the spoke portion, the effect of the present invention is diminished. It is preferable to apply to an aluminum wheel having 4 to 8 spokes. In particular, it is preferable to apply to an even number of wheels because the molten metal is filled evenly in line symmetry. Further, an appropriate R is provided in the vicinity of the connection portion of the side gate and at the boundary between the cross portion and the rim portion in order to improve the hot water resistance. The optimum value of R is about 1 to 20 mm. If it is 1 mm or less, the hot water resistance is deteriorated. If it is larger than 20 mm, the hot water flow to the spoke portion of the molten metal, which is an effect of the present invention, becomes excessive, and gas entrainment or the like is likely to occur. A casting method suitable for the present invention is preferably low pressure casting in which a molten metal is injected at a pressure of 50 to 100 kPa, but is not particularly limited and can be appropriately selected. Further, although an aluminum alloy is used as the present invention, the wheel can be manufactured even if another light alloy such as an Mg alloy is used.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the details of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 is a sectional view showing a main part of a casting apparatus for carrying out the present invention. In this embodiment, two side gates are provided on the axis, and they are arranged so that they are symmetrical on both sides of the center gate as viewed from the plane, that is, the centers of the gates are located on the same straight line.
In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a mold, which is a cavity formed by fitting the lower mold 2 having various surface shapes corresponding to the wheel design, the upper mold 3 positioned above the lower mold 2, the lower mold 2 and the upper mold 3. The horizontal molds 4 and 5 are slidable to the left and right so as to form 6. The lower mold 2 is installed on a lower mold base 8 fixed to the lower mold platen 7. The upper die 3 is fixed to the upper die base 9 with bolts 10. The cavity 6 includes a disk part cavity 60 and a rim part cavity 61, the disk part cavity 60 includes a hub part cavity 62 and a spoke part cavity 63, and the rim part cavity 61 includes a cross part cavity 64 and a central part cavity 65. The hub portion cavity 62 is formed with a center gate 11a, and the cross portion cavities 64 and 64 are respectively formed with side gates 11b and 11c. The gates are connected to the stalks 13a, 13b and 13c via the runners 12a, 12b and 12c. Communicate. The side gates 11b and 11c are arranged so that the centers of the gates are located on the same straight line. Moreover, the lower end part of these stalks is inserted in the airtight container (not shown) in which the molten metal was accommodated. The lower mold 2 is provided with a lower mold cooling passage 14 at a position corresponding to the spoke cavity 63.
[0014]
The operation of the above configuration will be described. First, by pressurizing the molten metal in the sealed container, the molten metal is filled into the cavity 6 from the gates 11a, 11b and 11c through the runners 12a, 12b and 12c from the stalks 13a, 13b and 13c. The molten metal injected from the side gates 11 b and 11 c fills the spoke cavity 63 while the molten metal that passes through the center gate 11 a fills the rim cavity 61. That is, the molten metal merges at the rim cavity 61 or the spoke cavity 63. When the pressurization is released after the lapse of a predetermined time, the molten metal in each stalk returns to the sealed container, and the molten metal in the cavity 6 is solidified to obtain the wheel shown in FIG.
[0015]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples.
Example 1
Using the casting apparatus shown in FIG. 1, a molten Al-Si-Mg alloy (JIS AC4CH) (about 450 ° C.) is poured into a mold with 6 spokes (heated to about 480 ° C.) ( The pressure was 50 kPa to 70 kPa), and an aluminum wheel was cast at a low pressure. Further, the side gate is shifted in the circumferential direction by 30 ° from the intersection of the rim portion and the spoke portion, and a mold structure is formed in which the side gate is arranged at an intermediate portion between the spoke portion and the spoke portion. The vertical width of the side gate is the rim portion on the inner flange side from the intersection of the rim portion and the disk portion.
The cast aluminum wheel was taken out from the mold, and after cooling, the aluminum wheel was cut along the axis so as to connect the side gate and the center gate, and the cut surface was observed. As a result of observation, it was confirmed that no defects occurred on the cut surface and a good cast product was obtained.
[0016]
(Comparative Example 1)
An aluminum wheel was cast in the same manner as in Example 1 except that the position of the side gate in the circumferential direction was changed to the position of the spoke part. The cast aluminum wheel was taken out from the mold, and after cooling, the aluminum wheel was cut along the axis so as to connect the side gate and the center gate, and the cut surface was observed. FIG. 5 shows a schematic diagram of the observation surface. It was confirmed that a defect 21 occurred at a location slightly below the portion where the side gate 11b intersects the rim portion. FIG. 4 shows a cavity shape in which the position of the side gate in the circumferential direction and the position of the spoke part are the same. The molten metal 81 from the center gate is the same as in the embodiment. However, the molten metal 82 from the side gate does not rotate along the rim cavity around the center gate as in the embodiment, and the molten metal pressed from the side gate becomes a molten metal flow 83 that flows directly toward the spoke portion. Therefore, it is surmised that the molten metal collided at the above position and a defect occurred because the gas was entrained.
[0017]
(Example 2)
Further, the vertical width of the side gate is continuously provided from the upper end of the outer flange to the rim portion on the inner flange side from the intersection of the rim portion and the disk portion. Otherwise, the aluminum wheel was manufactured in the same manner as in Example 1.
The cast aluminum wheel was taken out from the mold, and after cooling, the aluminum wheel was cut along the axis so as to connect the side gate and the center gate, and the cut surface was observed. As a result, it was confirmed that no defects occurred on the cut surface and a good cast product was obtained.
[0018]
(Comparative Example 2)
An aluminum wheel was cast in the same manner as in Example 2 except that the circumferential position of the side gate was changed to the intersection of the rim portion and the spoke portion. The cast aluminum wheel was taken out from the mold, and after cooling, the aluminum wheel was cut along the axis so as to connect the side gate and the center gate, and the cut surface was observed. As a result, it was confirmed that a defect occurred in the vicinity of the rim base portion of the spoke portion.
[0019]
The structure at the intersection of the side gate and the rim in this example was observed, and the DAS value was measured. As a result, the DAS value at the intersection of the side gate and the rim provided between the spoke part and the spoke part was 35 μm or more. Further, the DAS value was measured along the circumferential direction based on the measured vertical position, and it was confirmed that the DAS value is lower than the DAS value at the intersection of the side gate and the rim portion. On the other hand, in the aluminum wheel manufactured by the method according to the comparative example, the portion where the DAS value is the largest is the intersection of the side gate and the rim portion, and a clear difference from the present embodiment appears.
[0020]
(Example 3)
We examined the occurrence of defects due to the shift angle θ between the side gate, rim and spoke. The shift angle θ was examined as 0 °, 3 °, 5 °, 7.5 °, 10 °, and 15 °, respectively.
Using the casting apparatus shown in FIG. 1, an Al-Si-Mg alloy (JIS AC4CH) melt (about 450 ° C.) is poured into a mold (heated to about 480 ° C.) (pressure 50 kPa to 70 kPa). Low pressure cast. The examined aluminum wheel has a shape of 12 spokes, the width of the spokes viewed from the front of the spokes is 11mm at the maximum, 8mm at the minimum, and 5 spokes. The width of the spoke portion viewed from the front of the spoke portion was two types, that is, a spoke type of 62 mm at the position of the spoke portion and a minimum portion of 50 mm. The vertical width of the side gate is the rim portion on the inner flange side from the intersection of the rim portion and the disk portion. The cast aluminum wheel was taken out from the mold, and after cooling, the aluminum wheel was cut along the axis so as to connect the side gate and the center gate, and the cut surface was observed. Table 1 summarizes the observed states.
[0021]
[Table 1]
Figure 0004305798
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the casting was carried out by shifting the circumferential position of the side gate and the position of the intersection of the spoke part and the rim part, the entrainment of gas can be reduced, and the cross part and the spoke part can be reduced. However, it is possible to stably obtain a vehicle wheel with high strength and light weight.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a mold cavity shape used for casting a multigate according to the present invention and the flow of molten metal in the cavity.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between the position of the spoke portion and the side gate in the circumferential direction according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a main part of a multi-gate casting apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a mold cavity shape used in conventional multi-gate casting and a flow of molten metal in the cavity.
FIG. 5 is a schematic diagram showing internal defects in a product using a mold cavity shape used for casting of a conventional multi-gate.
FIG. 6 is a diagram showing the shape of an aluminum wheel.
[Explanation of symbols]
1 mold, 2 lower mold, 3 upper mold, 4,5 horizontal mold, 6 cavity 11a center gate, 11b, 11c side gate,
30 wheel, 33 disc part, 34 rim part,
63 Spoke part

Claims (5)

複数のスポーク部を有するディスク部を形成するキャビティの中心部にセンターゲートを設けそこから溶湯を注入して当該キャビティに充填すると共に、リム部を形成するキャビティにサイドゲートを設け、各ゲートから溶湯を当該キャビティに注入するアルミホイールの鋳造方法において、少なくとも1つの前記サイドゲートが前記スポーク部とリム部の交差部の位置からずらした周方向の位置に具備されることを特徴とするアルミホイールの鋳造方法。A center gate is provided at the center of the cavity for forming the disk portion having a plurality of spoke portions, and a molten metal is injected from the center gate to fill the cavity, and a side gate is provided in the cavity for forming the rim portion. In the aluminum wheel casting method, wherein at least one of the side gates is provided at a circumferential position shifted from the position of the intersection of the spoke part and the rim part. Casting method. 前記サイドゲートの全てが前記スポーク部とリム部の位置からずらした位置に具備される請求項1に記載のアルミホイールの鋳造方法。The aluminum wheel casting method according to claim 1, wherein all of the side gates are provided at positions shifted from the positions of the spoke part and the rim part. 前記サイドゲートの周方向の位置とその位置に最も近い前記スポーク部とリム部の交差部の位置が5度以上ずれている請求項1または2に記載の鋳造方法。The casting method according to claim 1 or 2, wherein a position in a circumferential direction of the side gate and a position of an intersection of the spoke part and the rim part closest to the position are shifted by 5 degrees or more. ディスク部のスポーク数が3〜8本である請求項1〜3のいずれかに記載の鋳造方法。The casting method according to any one of claims 1 to 3, wherein the number of spokes in the disk portion is 3 to 8. 複数のスポーク部を有するディスク部を形成するキャビティの中心部にセンターゲートを設けると共に、リム部を形成するキャビティにサイドゲートを設けたアルミホイールの鋳造用金型において、少なくとも1つの前記サイドゲートが前記スポーク部とリム部の交差部の位置からずらした周方向の位置に具備されることを特徴とする鋳造用金型。In an aluminum wheel casting mold in which a center gate is provided at the center of a cavity forming a disk part having a plurality of spoke parts, and a side gate is provided in a cavity forming a rim part, at least one of the side gates is A casting mold, wherein the casting mold is provided at a circumferential position shifted from a position of an intersection of the spoke part and the rim part.
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