JPH0633178A - 成形性と強度に優れたホイールリム用アルミニウム合金板材 - Google Patents

成形性と強度に優れたホイールリム用アルミニウム合金板材

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JPH0633178A
JPH0633178A JP21102092A JP21102092A JPH0633178A JP H0633178 A JPH0633178 A JP H0633178A JP 21102092 A JP21102092 A JP 21102092A JP 21102092 A JP21102092 A JP 21102092A JP H0633178 A JPH0633178 A JP H0633178A
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JP
Japan
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formability
strength
aluminum alloy
less
sheet material
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JP21102092A
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English (en)
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Kunihiko Kishino
邦彦 岸野
Katsutoshi Sasaki
勝敏 佐々木
Hajime Watanabe
元 渡辺
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Furukawa Aluminum Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車、オートバイ等のホイールのリム用材
として使用される成形性と強度に優れたホイールリム用
アルミニウム合金板材を提供する。 【構成】 Si0.9〜2.0%(重量%以下同じ)、
Mg0.3〜2.0%、Fe0.1〜1.0%、Ti
0.005〜0.3%を含有し、必要に応じてさらにC
u0.03〜1.5%、Zn0.03〜2.5%のうち
の1種または2種または/およびCr0.5%以下、M
n1.3%以下、Zr0.2%以下、Ni1.5%以
下、V0.3%以下のうちの1種または2種以上を含有
することを特徴とする成形性と強度に優れたホイールリ
ム用アルミニウム合金板材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車、オートバイ等の
ホイールのリム用材として使用される成形性と強度に優
れたホイールリム用アルミニウム合金板材に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術とその課題】最近自動車等のホイールには
軽量化および意匠性の面からアルミホイールが多用され
る傾向にある。アルミホイールには全体を鋳物により製
造する1ピースホイール、ディスク部を鋳物もしくは鍛
造材で製造し、リム部をアルミ板材の成形により製造し
てディスクとリムを溶接する2ピースホイール、ディス
ク部、リム部を全て板材成形により製造して溶接する3
ピースホイール等がある。最近では軽量化効果と意匠性
とが両立しやすい2ピースホイールが増大する傾向があ
る。この場合リム材に要求される特性としては、リム成
形においての高い成形性と成形後の製品になった場合に
おける高い強度、耐食性を満足すること、およびディス
クとの溶接性に優れること等がある。これらの観点から
リム材には JIS 5454合金等のAl−Mg系合金が主と
して使用されている。
【0003】しかし近年ではさらに薄肉化が要求される
傾向にあり、より高強度な材料が求められている。Al
−Mg系合金において高強度化を図る手段としてはMg
添加量を増大することが最も効果的であるが、Mgが
3.5%をこえて添加された材料は応力腐食割れが発生
する危険性が在るとされており、信頼性の面で問題が生
じる。Al−Mg系合金の耐応力腐食割れ性改善のため
には合金組成面、製造工程面から種々の対策が検討され
ており、応力腐食割れの発生しない限界のMg量は増大
する傾向にはあるものの、充分な強度と耐応力腐食割れ
性とが両立されるレベルではない。
【0004】また強度に優れ比較的耐食性のよいアルミ
ニウム板材としては JIS 6061 合金等のAl−Mg−S
i系合金があり、これらの合金は強度、耐応力腐食割れ
性には優れるものの成形性が低くリム成形時に割れが発
生し易い傾向がある。
【0005】ホイールリムの製造工程は概略として以下
のようなものである。 板材 → リム成形 → ディスク溶接 → 塗装 →
完成 このリム成形においては比較的高い加工度の成形加工が
加えられるために成形後の強度は相対的に高いものとな
る。しかしその後の塗装工程において、塗料の乾燥、硬
化のために120〜200℃程度の加熱が行われ、この
加熱により従来の5000系合金ではリム成形時に加工
硬化した材料が軟化してしまう欠点がある。また、時効
硬化性のある6000系合金では加熱軟化と同時に時効
硬化を生じるが時効硬化度は余り大きくない為、結果的
に軟化してしまうという問題がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる状況に鑑
み、鋭意検討の結果、リム成形時に高い成形性を有し、
かつ塗装時の加熱による時効硬化度が大きく、結果的に
は高強度のホイールリムとなるアルミニウム合金板材を
開発したもので、請求項1記載の発明は、Si0.9〜
2.0%、Mg0.3〜2.0%、Fe0.1〜1.0
%、Ti0.005〜0.3%を含有し、残部Alと不
可避的不純物とからなることを特徴とする成形性と強度
に優れたホイールリム用アルミニウム合金板材であり、
請求項2記載の発明は、Si0.9〜2.0%、Mg
0.3〜2.0%、Fe0.1〜1.0%、Ti0.0
05〜0.3%を含有し、さらにCu0.03〜1.5
%、Zn0.03〜2.5%のうちの1種または2種を
含有し、残部Alと不可避的不純物とからなることを特
徴とする成形性と強度に優れたホイールリム用アルミニ
ウム合金板材であり、請求項3記載の発明は、Si0.
9〜2.0%、Mg0.3〜2.0%、Fe0.1〜
1.0%、Ti0.005〜0.3%を含有し、さらに
Cr0.5%以下、Mn1.3%以下、Zr0.2%以
下、Ni1.5%以下、V0.3%以下のうちの1種ま
たは2種以上を含有し、残部Alと不可避的不純物とか
らなることを特徴とする成形性と強度に優れたホイール
リム用アルミニウム合金板材であり、請求項4記載の発
明は、Si0.9〜2.0%、Mg0.3〜2.0%、
Fe0.1〜1.0%、Ti0.005〜0.3%を含
有し、さらにCu0.03〜1.5%、Zn0.03〜
2.5%のうちの1種または2種を含有し、またさらに
Cr0.5%以下、Mn1.3%以下、Zr0.2%以
下、Ni1.5%、V0.3%以下のうちの1種または
2種以上を含有し、残部Alと不可避的不純物とからな
ることを特徴とする成形性と強度に優れたホイールリム
用アルミニウム合金板材である。
【0007】
【作用】ホイールリムの塗装加熱工程において高強度を
得るための条件としては、高い加工硬化を施された後に
比較的短時間の加熱により、大きな時効硬化を示すこと
が望ましいが、6000系合金板材ではこのようなホイ
ールリム用の加工、熱処理に適した材料開発は行われて
いない。本発明は各種添加元素がこれら高加工・短時間
加熱後の強度等の特性に及ぼす影響を詳細に検討した結
果なされたものである。
【0008】本発明において合金組成を上記のように限
定した理由を以下に述べる。SiはMgと共にMg2
i析出物を塗装加熱中に生じて強度向上に寄与する。ま
た本発明においてはMgに比べてSiを高めに添加する
事により微細なSi粒子を材料中に分布させ、その結果
としてリム成形加工時に高い加工硬化度を示すと共に、
塗装加熱時においては優先的にSi粒子周辺にMg2
i析出物が生じて加熱軟化の防止と時効硬化度の増大に
寄与する効果が有ることを本発明者らは知見した。0.
9%未満ではこれら効果が充分ではなく、2.0%を超
えると素材中のSi粒子が粗大化して材料の成形性を劣
化させる。
【0009】MgはSiと共に塗装加熱中の強度向上に
寄与する。0.3%未満では加熱中に充分硬化せず、
2.0%を超えて添加されるとSi元素の多くをMg2
Si析出物としてしまうために、Si粒子が減少して、
その結果として前述のSi粒子による加熱軟化防止と時
効硬化増大効果が減少する。
【0010】Fe、Tiは材料中に微細な化合物として
分散し、素材の組織の微細化、均一化に寄与し、結果と
して材料の成形性の向上に寄与するが、それぞれ下限未
満ではこれら効果が充分ではなく、上限を超えて含有さ
れるとこれら化合物が粗大化して逆に成形性を劣化させ
る。
【0011】CuおよびZnはいずれも素板中に固溶し
て成形性を向上させると共に塗装加熱時には、それぞれ
Mgと共に析出物を生じて加熱時の硬化に寄与する。そ
れぞれ下限未満ではこれら効果が期待出来ず、上限を超
えて添加されると素板時においても析出物を生じて成形
性を劣化させてしまう。これら元素は素板の耐食性を劣
化させる傾向があることから、使用される環境および製
品形状、要求強度に応じて添加、無添加を決定すべきで
ある。
【0012】Cr、Mn、Zr、Ni、Vはいずれも材
料の結晶粒径を均一にして強度を向上させると共に、溶
接部の溶接欠陥の減少に有効である。ホイールリムの成
形においてはフラッシュバッド溶接、MIG溶接等の溶
接が行われるが、これら添加元素の効果はいずれの溶接
でも有効である。それぞれ上限を超えて添加されると粗
大な金属間化合物を生じて成形性を劣化させてしまう。
これらの元素が添加されると素材の成形性が若干劣化す
る傾向があり、製品の成形難易度等より添加、無添加を
決定すべきである。
【0013】本発明合金板材の製造は常法によることが
出来る。一般的には連続鋳造もしくは半連続鋳造により
鋳塊とした後、熱間圧延および/または冷間圧延にて所
定の板厚の板材とする。この圧延中もしくは圧延前には
必要に応じて中間焼鈍を施すことが可能である。所定の
板厚とした板材は溶体化処理後、必要に応じて整直、軽
圧延を施し、自然時効(必要に応じて軽度の人工時効)
後に製品とする。
【0014】
【実施例】表1に示す組成を有する合金を常法により鋳
造して厚さ400mm×幅1200mmの鋳塊を得た。この
鋳塊の表面を片面5mmずつ面削した後、500℃×12
時間の均質化処理を行い引き続き速やかに熱間圧延を行
い、厚さ7mmの板材とした。これをさらに冷間圧延にて
厚さ4mmの板材とし、溶体化処理として連続焼き入れ炉
にて520℃×3分の加熱後、霧状の水スプレーを板材
に吹きかけることにより冷却した。これをローラーレベ
ラーにて整直し、室温にて4日以上放置することで自然
時効処理を施した。これら板材の強度および延性を引張
試験により評価した。またホイールリム製品としての特
性は、板材をホイールリム加工+塗装加熱の工程のシミ
ュレーションとして、30%冷間圧延+180℃×60
分の加工+熱処理を行った後、強度および耐食性試験を
引張試験および耐応力腐食割れ試験により評価した。引
張試験は JIS Z 2241 規格に、耐応力腐食割れ試験は J
IS H 8711 規格に基づいて行った。試験結果を表2に示
す。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】表2から明らかなように本発明材No.1〜
6は従来材No.12と比較して加工熱処理後の強度に優
れ、従来材No.13と比較して板材の伸びが大きく成形
性に優れている。また耐応力腐食割れ性も良好である。
これに対し、合金組成が本発明の範囲を外れる比較材N
o.7〜11は板材の伸び(成形性)、加工熱処理後の
強度、耐応力腐食割れ性のいずれかが劣ることが判る。
【0018】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれば
成形性が高く複雑な形状に成形でき、かつ製品としては
強度と耐応力腐食割れ性とに優れるホイールリム用の板
材を得ることが出来、工業上顕著な効果を奏するもので
ある。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Si0.9〜2.0%(重量%以下同
    じ)、Mg0.3〜2.0%、Fe0.1〜1.0%、
    Ti0.005〜0.3%を含有し、残部Alと不可避
    的不純物とからなることを特徴とする成形性と強度に優
    れたホイールリム用アルミニウム合金板材。
  2. 【請求項2】 Si0.9〜2.0%、Mg0.3〜
    2.0%、Fe0.1〜1.0%、Ti0.005〜
    0.3%を含有し、さらにCu0.03〜1.5%、Z
    n0.03〜2.5%のうちの1種または2種を含有
    し、残部Alと不可避的不純物とからなることを特徴と
    する成形性と強度に優れたホイールリム用アルミニウム
    合金板材。
  3. 【請求項3】 Si0.9〜2.0%、Mg0.3〜
    2.0%、Fe0.1〜1.0%、Ti0.005〜
    0.3%を含有しさらにCr0.5%以下、Mn1.3
    %以下、Zr0.2%以下、Ni1.5%以下、V0.
    3%以下のうちの1種または2種以上を含有し、残部A
    lと不可避的不純物とからなることを特徴とする成形性
    と強度に優れたホイールリム用アルミニウム合金板材。
  4. 【請求項4】 Si0.9〜2.0%、Mg0.3〜
    2.0%、Fe0.1〜1.0%、Ti0.005〜
    0.3%を含有し、さらにCu0.03〜1.5%、Z
    n0.03〜2.5%のうちの1種または2種を含有
    し、またさらにCr0.5%以下、Mn1.3%以下、
    Zr0.2%以下、Ni1.5%、V0.3%以下のう
    ちの1種または2種以上を含有し、残部Alと不可避的
    不純物とからなることを特徴とする成形性と強度に優れ
    たホイールリム用アルミニウム合金板材。
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