JPH09143605A - 強度、靭性に優れた高圧鋳造アルミニウム合金およびその製造方法 - Google Patents
強度、靭性に優れた高圧鋳造アルミニウム合金およびその製造方法Info
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- JPH09143605A JPH09143605A JP32824595A JP32824595A JPH09143605A JP H09143605 A JPH09143605 A JP H09143605A JP 32824595 A JP32824595 A JP 32824595A JP 32824595 A JP32824595 A JP 32824595A JP H09143605 A JPH09143605 A JP H09143605A
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
- B60B3/00—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body
- B60B3/06—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body formed by casting
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
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- C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の鋳物合金に比べて強度、靭性を向上さ
せ、鍛造材に比べて低コストな自動車用２ピース又は３
ピースホイールディスク用高圧鋳造Ａｌ合金とその製造
方法を開発する。 【解決手段】 Ｓｉ： 0.6〜1.0 重量％、Ｍｇ： 0.8〜
1.2 重量％、Ｃｕ： 0.1〜0.5 重量％、Ｚｎ： 0.4〜1.
2 重量％、Ｍｎ： 0.4〜1.2 重量％、Ｔｉ：0.01〜0.20
重量％、Ｂ： 0.002〜0.04重量％を含み、残部Ａｌおよ
び不可避的不純物からなるホイールディスク用高圧鋳造
アルミニウム合金、及び該合金の溶湯を型内に充填した
後、 500kgf/cm2 以上の圧力下で凝固させることを特徴
とするホイールディスク用高圧鋳造アルミニウム合金の
製造方法。
せ、鍛造材に比べて低コストな自動車用２ピース又は３
ピースホイールディスク用高圧鋳造Ａｌ合金とその製造
方法を開発する。 【解決手段】 Ｓｉ： 0.6〜1.0 重量％、Ｍｇ： 0.8〜
1.2 重量％、Ｃｕ： 0.1〜0.5 重量％、Ｚｎ： 0.4〜1.
2 重量％、Ｍｎ： 0.4〜1.2 重量％、Ｔｉ：0.01〜0.20
重量％、Ｂ： 0.002〜0.04重量％を含み、残部Ａｌおよ
び不可避的不純物からなるホイールディスク用高圧鋳造
アルミニウム合金、及び該合金の溶湯を型内に充填した
後、 500kgf/cm2 以上の圧力下で凝固させることを特徴
とするホイールディスク用高圧鋳造アルミニウム合金の
製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用のホイー
ルディスク用高圧鋳造アルミニウム合金とその製造方法
に関し、更に詳しくはリムとディスクを組み合わせてボ
ルト締めあるいは溶接する２ピースあるいは３ピースホ
イールにおいて、従来のアルミニウム合金鋳物に比べ、
強度、靭性共に向上し、かつ製品内部の性能バラツキを
著しく低減しうるホイールディスク用のアルミニウム合
金を提供するものである。
ルディスク用高圧鋳造アルミニウム合金とその製造方法
に関し、更に詳しくはリムとディスクを組み合わせてボ
ルト締めあるいは溶接する２ピースあるいは３ピースホ
イールにおいて、従来のアルミニウム合金鋳物に比べ、
強度、靭性共に向上し、かつ製品内部の性能バラツキを
著しく低減しうるホイールディスク用のアルミニウム合
金を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】自動車
用等のホイールは重要保安部品であり、強度、耐衝撃性
等、その品質には高い信頼性が要求される。最近、車両
の走行安定性、車両の軽量化の観点から、アルミ合金製
ホイールの使用が広範囲に行われている。
用等のホイールは重要保安部品であり、強度、耐衝撃性
等、その品質には高い信頼性が要求される。最近、車両
の走行安定性、車両の軽量化の観点から、アルミ合金製
ホイールの使用が広範囲に行われている。
【０００３】アルミニウム合金製ホイールは構造上、１
ピースホイールと２ピースあるいは３ピースホイールに
大別できる。１ピースホイールはタイヤが装着されるリ
ム部と車軸への取りつけ部となるディスク部を一体で鋳
造加工し、それを機械加工により仕上げたものであり、
剛性が高く、部品点数が削減できる等の利点がある。し
かしながら意匠の変更が容易でない、あるいはタイヤ装
着時のエアー漏れの原因となる鋳造欠陥を防ぐために、
鋳込条件の管理が厳しくなると共に、リム部の最小肉厚
をある程度厚めとせざるを得ず、自ずから薄肉化には限
界があるため、十分な軽量化が図れない等の問題があ
る。
ピースホイールと２ピースあるいは３ピースホイールに
大別できる。１ピースホイールはタイヤが装着されるリ
ム部と車軸への取りつけ部となるディスク部を一体で鋳
造加工し、それを機械加工により仕上げたものであり、
剛性が高く、部品点数が削減できる等の利点がある。し
かしながら意匠の変更が容易でない、あるいはタイヤ装
着時のエアー漏れの原因となる鋳造欠陥を防ぐために、
鋳込条件の管理が厳しくなると共に、リム部の最小肉厚
をある程度厚めとせざるを得ず、自ずから薄肉化には限
界があるため、十分な軽量化が図れない等の問題があ
る。
【０００４】これに対し、２ピースあるいは３ピースホ
イールは圧延板を展伸加工したリムに別に製造したディ
スクを溶接あるいはボルト締めで組み付けたものであ
る。図１に２ピースホイールの一例を示すが、タイヤを
装着するリム（10）の内面側に、車軸に取付けられるデ
ィスク（11）の外周を溶接固定したものである。この種
のホイールのリムに関しては、板厚精度が良く、内部欠
陥がほとんどない延性に富むアルミ合金条を素材として
いるので、タイヤを装着した際の気密性についての信頼
性は高く、且つ、万一、走行内に歩道等に衝突した場合
でも、変形を起こすのみで欠損等の大事故には至らない
利点がある。
イールは圧延板を展伸加工したリムに別に製造したディ
スクを溶接あるいはボルト締めで組み付けたものであ
る。図１に２ピースホイールの一例を示すが、タイヤを
装着するリム（10）の内面側に、車軸に取付けられるデ
ィスク（11）の外周を溶接固定したものである。この種
のホイールのリムに関しては、板厚精度が良く、内部欠
陥がほとんどない延性に富むアルミ合金条を素材として
いるので、タイヤを装着した際の気密性についての信頼
性は高く、且つ、万一、走行内に歩道等に衝突した場合
でも、変形を起こすのみで欠損等の大事故には至らない
利点がある。
【０００５】このように２ピースホイールは、構造上１
ピースホイールに比べリム厚が薄くできるため、同じデ
ィスク意匠でも軽量化が図れる利点があるが、リム成形
性の観点からリム材の薄肉化にも自ずから限界がある。
従って更なる軽量化の要求に対応するためには、ホイー
ルディスクの軽量化も同時に行う必要がある。
ピースホイールに比べリム厚が薄くできるため、同じデ
ィスク意匠でも軽量化が図れる利点があるが、リム成形
性の観点からリム材の薄肉化にも自ずから限界がある。
従って更なる軽量化の要求に対応するためには、ホイー
ルディスクの軽量化も同時に行う必要がある。
【０００６】一般にディスクは製造方法により鍛造製ホ
イールディスクと鋳造製ホイールディスクに区分でき
る。鍛造製ホイールディスクは、通常耐食性が良好で加
工性にも優れるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金、特にＪＩＳ６
０６１、６Ｎ０１合金の連続鋳造棒あるいは押出材を鍛
造加工することにより製造している。このような鍛造加
工によれば高強度で信頼性が高い反面、成形方法による
制約から形状的な自由度が低くかつ、予備成形、粗打
ち、仕上げ打ち等の多くの工程を経るため、歩留りが悪
く、製造コストも高いという欠点がある。一方、鋳造製
ホイールは鍛造製ホイールと比べ有る程度の肉厚差を作
り込めるため、形状的な自由度が高く、かつ低コストで
あるが、高強度で信頼性の高いものとするためには、そ
の材質、製造方法に細心の注意を払う必要がある。
イールディスクと鋳造製ホイールディスクに区分でき
る。鍛造製ホイールディスクは、通常耐食性が良好で加
工性にも優れるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金、特にＪＩＳ６
０６１、６Ｎ０１合金の連続鋳造棒あるいは押出材を鍛
造加工することにより製造している。このような鍛造加
工によれば高強度で信頼性が高い反面、成形方法による
制約から形状的な自由度が低くかつ、予備成形、粗打
ち、仕上げ打ち等の多くの工程を経るため、歩留りが悪
く、製造コストも高いという欠点がある。一方、鋳造製
ホイールは鍛造製ホイールと比べ有る程度の肉厚差を作
り込めるため、形状的な自由度が高く、かつ低コストで
あるが、高強度で信頼性の高いものとするためには、そ
の材質、製造方法に細心の注意を払う必要がある。
【０００７】従来、鋳物製ホイール用のアルミニウム合
金としては強度、靭性、および耐食性の観点から、鋳造
性の良いＡｌ−Ｓｉ系合金をベースに少量のＭｇを添加
して、熱処理効果を与え、機械的性質を改良したＡｌ−
Ｓｉ−Ｍｇ系のＪＩＳ規格ＡＣ４ＣＨ合金が広く用いら
れている。そしてその製造法としては、引け巣、巻き込
み等の内部欠陥低減および湯廻り性の観点から、溶湯を
低速で充填し、 0.1〜0.5 気圧程度の低圧で押湯を行う
低圧鋳造が主に採用されている。しかし低圧鋳造のよう
な凝固速度の遅い鋳造法においては、凝固組織（デンド
ライトセルサイズ）が粗くなると共に、Ａｌ−Ｆｅ系等
の粗大な不純物化合物が晶出し易くなり、鋳込後に熱処
理を施しても、薄肉化するに足る高強度、高靭性が得ら
れないという問題点がある。
金としては強度、靭性、および耐食性の観点から、鋳造
性の良いＡｌ−Ｓｉ系合金をベースに少量のＭｇを添加
して、熱処理効果を与え、機械的性質を改良したＡｌ−
Ｓｉ−Ｍｇ系のＪＩＳ規格ＡＣ４ＣＨ合金が広く用いら
れている。そしてその製造法としては、引け巣、巻き込
み等の内部欠陥低減および湯廻り性の観点から、溶湯を
低速で充填し、 0.1〜0.5 気圧程度の低圧で押湯を行う
低圧鋳造が主に採用されている。しかし低圧鋳造のよう
な凝固速度の遅い鋳造法においては、凝固組織（デンド
ライトセルサイズ）が粗くなると共に、Ａｌ−Ｆｅ系等
の粗大な不純物化合物が晶出し易くなり、鋳込後に熱処
理を施しても、薄肉化するに足る高強度、高靭性が得ら
れないという問題点がある。
【０００８】最近この問題を解決すべく高圧鋳造法によ
って鋳造上の問題を克服しようとする試みがなされてお
り、一部の部品で鋳物用合金を用いて実用化されてい
る。高圧鋳造法は、溶湯を低速で充填し、凝固が完了す
るまで高圧で加圧することを特徴としており、内部欠陥
の発生をかなり防止できると共に、凝固速度がかなり速
いためデンドライトセルサイズが小さくなり、強度、伸
び共に向上することが知られている。
って鋳造上の問題を克服しようとする試みがなされてお
り、一部の部品で鋳物用合金を用いて実用化されてい
る。高圧鋳造法は、溶湯を低速で充填し、凝固が完了す
るまで高圧で加圧することを特徴としており、内部欠陥
の発生をかなり防止できると共に、凝固速度がかなり速
いためデンドライトセルサイズが小さくなり、強度、伸
び共に向上することが知られている。
【０００９】しかし、これらの鋳物用合金は鍛造用とし
て用いられるＪＩＳ６０６１等の６０００系合金に比べ
強度、靭性レベルが低く、安定した性能が得られにくい
ことから、ホイールディスクを低コストで更に薄肉化す
るに足る十分な強度が得られていないのが現状である。
またホイールディスクの場合、図２に示すような肉厚の
厚いハブ部（12）はディスク外周部（以下リム部（13）
と記す）に比べ凝固速度が遅くなるため、デンドライト
セルサイズが大きくなり、機械的性能が低下するため製
品内部全体で均一な品質が得られていないのが現状であ
る。
て用いられるＪＩＳ６０６１等の６０００系合金に比べ
強度、靭性レベルが低く、安定した性能が得られにくい
ことから、ホイールディスクを低コストで更に薄肉化す
るに足る十分な強度が得られていないのが現状である。
またホイールディスクの場合、図２に示すような肉厚の
厚いハブ部（12）はディスク外周部（以下リム部（13）
と記す）に比べ凝固速度が遅くなるため、デンドライト
セルサイズが大きくなり、機械的性能が低下するため製
品内部全体で均一な品質が得られていないのが現状であ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点に
鑑みなされたもので、その目的とするところは、従来の
鋳物合金に比べ強度、靭性共に向上し、かつ肉厚に関係
なく、鍛造材同等の機械的性能を有し、かつ鍛造材に比
べ低コストな自動車用２ピースおよび３ピースホイール
ディスク用の高圧鋳造アルミニウム合金およびその製造
方法を提供することにある。
鑑みなされたもので、その目的とするところは、従来の
鋳物合金に比べ強度、靭性共に向上し、かつ肉厚に関係
なく、鍛造材同等の機械的性能を有し、かつ鍛造材に比
べ低コストな自動車用２ピースおよび３ピースホイール
ディスク用の高圧鋳造アルミニウム合金およびその製造
方法を提供することにある。
【００１１】前記の目的を達成するため、本発明者等は
高圧鋳造に用いるアルミニウム合金の成分について種々
検討した結果、鋳物用合金として広く用いられているＡ
Ｃ４ＣＨ合金は、高圧鋳造時の内部品質は優れているも
のの、機械的性能に限界があり、現行の鍛造品以上の性
能は得られないことを知見した。またホイールディスク
はリムと溶接にて接合される場合が多く、ある程度の溶
接性が必要で有ることを知見した。
高圧鋳造に用いるアルミニウム合金の成分について種々
検討した結果、鋳物用合金として広く用いられているＡ
Ｃ４ＣＨ合金は、高圧鋳造時の内部品質は優れているも
のの、機械的性能に限界があり、現行の鍛造品以上の性
能は得られないことを知見した。またホイールディスク
はリムと溶接にて接合される場合が多く、ある程度の溶
接性が必要で有ることを知見した。
【００１２】そこで熱処理による機械的性能の向上が見
込め、かつ溶接性の良好な展伸用合金を高圧鋳造に適用
すべく更に種々の検討を行った結果、Ｓｉ： 0.6〜1.0
重量％、Ｍｇ： 0.8〜1.2 重量％、Ｃｕ： 0.1〜0.5 重
量％、Ｚｎ： 0.4〜1.2 重量％、Ｍｎ： 0.4〜1.2 重量
％、Ｔｉ：0.01〜0.20重量％、Ｂ： 0.002〜0.04重量％
を含み、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるアルミ
ニウム合金を高圧鋳造することにより、鍛造用合金と同
等の高強度、高靭性が得られ、かつ製品内部の凝固組織
が肉厚に関係なく均一微細となるため、低コストな鋳物
ホイールディスクでありながら鍛造品同等の製品性能を
有し、かつ溶接性にも問題ないことを知見しこの結果に
基づき、本発明をなすにいたった。
込め、かつ溶接性の良好な展伸用合金を高圧鋳造に適用
すべく更に種々の検討を行った結果、Ｓｉ： 0.6〜1.0
重量％、Ｍｇ： 0.8〜1.2 重量％、Ｃｕ： 0.1〜0.5 重
量％、Ｚｎ： 0.4〜1.2 重量％、Ｍｎ： 0.4〜1.2 重量
％、Ｔｉ：0.01〜0.20重量％、Ｂ： 0.002〜0.04重量％
を含み、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるアルミ
ニウム合金を高圧鋳造することにより、鍛造用合金と同
等の高強度、高靭性が得られ、かつ製品内部の凝固組織
が肉厚に関係なく均一微細となるため、低コストな鋳物
ホイールディスクでありながら鍛造品同等の製品性能を
有し、かつ溶接性にも問題ないことを知見しこの結果に
基づき、本発明をなすにいたった。
【００１３】まず合金成分の限定理由について以下記述
する。本発明合金はＳｉ： 0.6〜1.0 重量％、Ｍｇ：
0.8〜1.2 重量％、Ｃｕ： 0.1〜0.5 重量％、Ｚｎ： 0.
4〜1.2 重量％、Ｍｎ： 0.4〜1.2 重量％、Ｔｉ：0.01
〜0.20重量％、Ｂ： 0.002〜0.04重量％を含み、残部Ａ
ｌおよび不可避的不純物からなる成分を有することを特
徴とする。
する。本発明合金はＳｉ： 0.6〜1.0 重量％、Ｍｇ：
0.8〜1.2 重量％、Ｃｕ： 0.1〜0.5 重量％、Ｚｎ： 0.
4〜1.2 重量％、Ｍｎ： 0.4〜1.2 重量％、Ｔｉ：0.01
〜0.20重量％、Ｂ： 0.002〜0.04重量％を含み、残部Ａ
ｌおよび不可避的不純物からなる成分を有することを特
徴とする。
【００１４】ここで、ＳｉはＭｇと共存して鋳込後の熱
処理時にＭｇ2 Ｓｉを析出させ、ホイールディスクとし
て必要な強度を得るために添加するものであり、Ｓｉは
0.6重量％以上、Ｍｇは 0.8重量％以上添加する必要が
あるが、Ｓｉが 1.0重量％を越え、Ｍｇが 1.2％重量％
を越えると耐食性および靭性が劣化するため好ましくな
い。
処理時にＭｇ2 Ｓｉを析出させ、ホイールディスクとし
て必要な強度を得るために添加するものであり、Ｓｉは
0.6重量％以上、Ｍｇは 0.8重量％以上添加する必要が
あるが、Ｓｉが 1.0重量％を越え、Ｍｇが 1.2％重量％
を越えると耐食性および靭性が劣化するため好ましくな
い。
【００１５】ＣｕはＳｉ、Ｍｇと共に熱処理後の強度向
上に有効であるが、添加量が 0.1重量％未満では十分な
強度が得られず、一方 0.5重量％を越えると、溶接性、
耐食性が劣化するため好ましくない。
上に有効であるが、添加量が 0.1重量％未満では十分な
強度が得られず、一方 0.5重量％を越えると、溶接性、
耐食性が劣化するため好ましくない。
【００１６】Ｚｎはマトリックス中に固溶し、マトリッ
クス自体の強度を向上すると共に、肉厚に関係なく凝固
セル組織を均一にし、厚肉部の性能低下を防ぐ効果があ
るが、添加量が 0.4重量％未満では上記の均一にする効
果が十分に得られず、 1.2重量％を越えると、凝固割れ
あるいは溶接割れを生じやすくなると共に耐食性が劣化
するため、好ましくない。
クス自体の強度を向上すると共に、肉厚に関係なく凝固
セル組織を均一にし、厚肉部の性能低下を防ぐ効果があ
るが、添加量が 0.4重量％未満では上記の均一にする効
果が十分に得られず、 1.2重量％を越えると、凝固割れ
あるいは溶接割れを生じやすくなると共に耐食性が劣化
するため、好ましくない。
【００１７】Ｍｎは一部マトリックスに固溶しマトリッ
クスの強度を向上すると共に、不純物として含有する針
状のＡｌ−Ｆｅ系化合物と結合してＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系
のロッド状化合物になり、切欠き効果を緩和する結果、
靭性を向上する効果がある。ここで添加量が 0.4重量％
より低いと上記の効果が得られず、逆に 1.2重量％を越
えて含有させると粗大な介在物を生じ、機械的性能が劣
化するため好ましくない。なおＭｎのより好ましい含有
範囲は 0.6重量％を越え、 1.2重量％以下である。
クスの強度を向上すると共に、不純物として含有する針
状のＡｌ−Ｆｅ系化合物と結合してＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系
のロッド状化合物になり、切欠き効果を緩和する結果、
靭性を向上する効果がある。ここで添加量が 0.4重量％
より低いと上記の効果が得られず、逆に 1.2重量％を越
えて含有させると粗大な介在物を生じ、機械的性能が劣
化するため好ましくない。なおＭｎのより好ましい含有
範囲は 0.6重量％を越え、 1.2重量％以下である。
【００１８】ＴｉおよびＢは鋳造組織を微細化し、鋳物
表層での鋳造割れを防止すると共に、最終凝固部のマク
ロ偏析防止に効果がある。ここで添加量がそれぞれ、0.
01重量％および 0.002重量％より低いと上記の効果が得
られず、逆にそれぞれ0.20重量％および0.04重量％を越
えて含有させると粗大な介在物を生じて、機械的性能が
劣化するため好ましくない。
表層での鋳造割れを防止すると共に、最終凝固部のマク
ロ偏析防止に効果がある。ここで添加量がそれぞれ、0.
01重量％および 0.002重量％より低いと上記の効果が得
られず、逆にそれぞれ0.20重量％および0.04重量％を越
えて含有させると粗大な介在物を生じて、機械的性能が
劣化するため好ましくない。
【００１９】本発明に係るアルミニウム合金は高圧鋳造
により製造するが、肉厚に関係なく均一な凝固セル組織
を安定して得るために金型へ充填する直前の湯口部での
溶湯温度を液相線温度＋100 ℃以内とした方が好まし
い。ここで溶湯温度が液相線温度＋100 ℃を越えると、
上記の組織を均一にする効果が得られにくいばかりか、
溶湯中の溶存水素量が高くなるために、凝固後の金属組
織にミクロポロシティを生じやすくなる。また、ディス
クをリムに溶接する際にブローホールを生じやすくな
り、製品自体の信頼性が低下するため好ましくない。一
方、液相線を下回る温度で溶湯を充填すると、固相率が
高くなるため、型内に溶湯を充填した後の鋳造圧力が伝
播しにくく、局所的な引け巣を生じやすくなるため、好
ましくない。
により製造するが、肉厚に関係なく均一な凝固セル組織
を安定して得るために金型へ充填する直前の湯口部での
溶湯温度を液相線温度＋100 ℃以内とした方が好まし
い。ここで溶湯温度が液相線温度＋100 ℃を越えると、
上記の組織を均一にする効果が得られにくいばかりか、
溶湯中の溶存水素量が高くなるために、凝固後の金属組
織にミクロポロシティを生じやすくなる。また、ディス
クをリムに溶接する際にブローホールを生じやすくな
り、製品自体の信頼性が低下するため好ましくない。一
方、液相線を下回る温度で溶湯を充填すると、固相率が
高くなるため、型内に溶湯を充填した後の鋳造圧力が伝
播しにくく、局所的な引け巣を生じやすくなるため、好
ましくない。
【００２０】ここで鋳造時のガスポロシティあるいは溶
接時のブローホールを生じない溶存ガス量については特
に規定しないが、市販の回転脱ガス装置を用いて溶湯中
に不活性ガスを吹き込み、溶存水素ガス量を 0.2cc／10
0 ｇ以下とすることにより特に問題なく、鋳込みあるい
は溶接を行うことができる。
接時のブローホールを生じない溶存ガス量については特
に規定しないが、市販の回転脱ガス装置を用いて溶湯中
に不活性ガスを吹き込み、溶存水素ガス量を 0.2cc／10
0 ｇ以下とすることにより特に問題なく、鋳込みあるい
は溶接を行うことができる。
【００２１】また、金型へ充填する直前の湯口部での溶
湯温度を安定して液相線温度＋100℃以内の温度範囲に
収める方法については特に限定しないが、通常のラドル
給湯にて射出スリーブに溶湯を注湯する場合はラドル内
面にセラミック等の断熱材をコーティングし、溶湯温度
低下を防ぐ等の手段が考えられる。しかしこの方法では
ラドルから射出スリーブ内へ注湯する際に酸化膜を巻き
込み、その結果として機械的性能が不安定となることは
避けられない。従って保持炉から射出スリーブへの溶湯
の移送方法としては電磁ポンプあるいはメタルポンプ等
の、溶湯に乱流を生じにくく、注湯速度の早い方法が望
ましい。また金型に充填するまでの射出スリーブ内での
溶湯温度低下を極力防止するために、通常の鋼製に比
べ、断熱性の高いセラミックを内面にライニングした射
出スリーブを用いることが望ましい。
湯温度を安定して液相線温度＋100℃以内の温度範囲に
収める方法については特に限定しないが、通常のラドル
給湯にて射出スリーブに溶湯を注湯する場合はラドル内
面にセラミック等の断熱材をコーティングし、溶湯温度
低下を防ぐ等の手段が考えられる。しかしこの方法では
ラドルから射出スリーブ内へ注湯する際に酸化膜を巻き
込み、その結果として機械的性能が不安定となることは
避けられない。従って保持炉から射出スリーブへの溶湯
の移送方法としては電磁ポンプあるいはメタルポンプ等
の、溶湯に乱流を生じにくく、注湯速度の早い方法が望
ましい。また金型に充填するまでの射出スリーブ内での
溶湯温度低下を極力防止するために、通常の鋼製に比
べ、断熱性の高いセラミックを内面にライニングした射
出スリーブを用いることが望ましい。
【００２２】次に金型内に充填した溶湯を凝固させる際
に 500kgf/cm2 以上の高圧下で凝固させる必要がある。
鋳造圧力が 500kgf/cm2 未満では引け巣、鋳造割れを多
発し、機械的性能、特に伸び値が著しく低下するため好
ましくない。
に 500kgf/cm2 以上の高圧下で凝固させる必要がある。
鋳造圧力が 500kgf/cm2 未満では引け巣、鋳造割れを多
発し、機械的性能、特に伸び値が著しく低下するため好
ましくない。
【００２３】また本発明合金は最終製品の要求性能に応
じて熱処理を施すが、熱処理条件は特に限定されるもの
ではない。すなわち本発明アルミニウム合金の合金組成
に応じてＪＩＳ規格に規定された溶体化処理、テンパー
条件を施すことにより、強度、伸び、靭性をかなり向上
させることができる。
じて熱処理を施すが、熱処理条件は特に限定されるもの
ではない。すなわち本発明アルミニウム合金の合金組成
に応じてＪＩＳ規格に規定された溶体化処理、テンパー
条件を施すことにより、強度、伸び、靭性をかなり向上
させることができる。
【００２４】
【実施例】以下に実施例に基づき詳細な説明を行う。
【００２５】（実施例１）まず鋳造には図１に示す鋳造
装置を用いた。この鋳造装置は金型（１）に形成された
製品部（ホイールディスク）（２）と溶湯補給経路
（３）および一定量の溶湯が注湯される射出スリーブ
（4a）および射出スリーブ内を摺動し、溶湯をキャビテ
ィ内に充填、加圧するプランジャチップ（５）とからな
る。ここで射出スリーブの内面には溶湯温度低下を防ぐ
ためセラミックライニング（4b）を施してある。金型
（１）には製品部（２）に沿って一定間隔で水冷パイプ
（６）を通し、射出充填と共に水冷が行われる構造とし
た。なお図中（８）はガス抜き部、（９）は湯口部であ
る。
装置を用いた。この鋳造装置は金型（１）に形成された
製品部（ホイールディスク）（２）と溶湯補給経路
（３）および一定量の溶湯が注湯される射出スリーブ
（4a）および射出スリーブ内を摺動し、溶湯をキャビテ
ィ内に充填、加圧するプランジャチップ（５）とからな
る。ここで射出スリーブの内面には溶湯温度低下を防ぐ
ためセラミックライニング（4b）を施してある。金型
（１）には製品部（２）に沿って一定間隔で水冷パイプ
（６）を通し、射出充填と共に水冷が行われる構造とし
た。なお図中（８）はガス抜き部、（９）は湯口部であ
る。
【００２６】ここで表１に示す組成のアルミニウム合金
を通常の方法により溶解し、溶湯温度 700℃で20分程度
のＡｒガスバブリングにより脱ガス処理を行った後、表
２に示す鋳込圧力で加圧鋳造を行い、径 350mm、肉厚４
〜60mmのホイールディクスを作製した。ここで鋳込直前
の溶湯温度は溶湯を射出スリーブ内に注湯した後、製品
部（２）に設置した熱電対（７）で測定した。
を通常の方法により溶解し、溶湯温度 700℃で20分程度
のＡｒガスバブリングにより脱ガス処理を行った後、表
２に示す鋳込圧力で加圧鋳造を行い、径 350mm、肉厚４
〜60mmのホイールディクスを作製した。ここで鋳込直前
の溶湯温度は溶湯を射出スリーブ内に注湯した後、製品
部（２）に設置した熱電対（７）で測定した。
【００２７】これらのディスク鋳物の断面を研磨し、引
け巣、鋳造割れ等の内部欠陥を実体顕微鏡にて観察し
た。またこれらのディスクに熱処理（530 ℃で８時間の
溶体化処理後、水冷し、150 ℃で８時間の人工時効処
理）を施した後、最も肉厚の薄いリム部から引張試験
片、シャルピー試験片を採取し、引張強さ、耐力、伸び
値、および靭性の指標値となるシャルピー衝撃値を測定
した。更にこれらのディスクを５４５４合金製のリムに
ＭＩＧ溶接（溶加材５３５６）で溶接し、溶接部の割
れ、ブローホールの有無を判定した。これらの結果を表
２にまとめて示す。
け巣、鋳造割れ等の内部欠陥を実体顕微鏡にて観察し
た。またこれらのディスクに熱処理（530 ℃で８時間の
溶体化処理後、水冷し、150 ℃で８時間の人工時効処
理）を施した後、最も肉厚の薄いリム部から引張試験
片、シャルピー試験片を採取し、引張強さ、耐力、伸び
値、および靭性の指標値となるシャルピー衝撃値を測定
した。更にこれらのディスクを５４５４合金製のリムに
ＭＩＧ溶接（溶加材５３５６）で溶接し、溶接部の割
れ、ブローホールの有無を判定した。これらの結果を表
２にまとめて示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】表２から明らかなように本発明合金を所定
の鋳造条件で鋳込んだホイールディスクは内部欠陥は観
察されず、従来から実用化されているＡＣ４ＣＨ合金の
低圧鋳造品および高圧鋳造品に比べ、強度、靭性が大幅
に優れ、かつ、溶接性も現行材同等であることが確認で
きた。一方、合金組成が本発明の範囲内にない場合は、
十分な強度、靭性が得られず、また溶接割れを生じやす
い。また合金組成が本発明範囲内でも鋳造温度または鋳
造圧力が低い場合は、製品内に引け巣、鋳造割れ等の内
部欠陥を多発し、機械的性能が劣化する傾向があること
が判る。
の鋳造条件で鋳込んだホイールディスクは内部欠陥は観
察されず、従来から実用化されているＡＣ４ＣＨ合金の
低圧鋳造品および高圧鋳造品に比べ、強度、靭性が大幅
に優れ、かつ、溶接性も現行材同等であることが確認で
きた。一方、合金組成が本発明の範囲内にない場合は、
十分な強度、靭性が得られず、また溶接割れを生じやす
い。また合金組成が本発明範囲内でも鋳造温度または鋳
造圧力が低い場合は、製品内に引け巣、鋳造割れ等の内
部欠陥を多発し、機械的性能が劣化する傾向があること
が判る。
【００３１】（実施例２）表２に記載した本発明例Ｎo.
１、比較例Ｎo.６，７、及び従来例Ｎo.12で得られたホ
イールディスクについて、最も肉厚の薄いリム部と肉厚
の厚いハブ部との引張強さ、耐力、伸び値、および靭性
の指標値となるシャルピー衝撃値をそれぞれ測定した。
その結果を表３に示す。
１、比較例Ｎo.６，７、及び従来例Ｎo.12で得られたホ
イールディスクについて、最も肉厚の薄いリム部と肉厚
の厚いハブ部との引張強さ、耐力、伸び値、および靭性
の指標値となるシャルピー衝撃値をそれぞれ測定した。
その結果を表３に示す。
【００３２】
【表３】
【００３３】表３から明らかなように従来から実用化さ
れているＡＣ４ＣＨ合金の低圧鋳造品、および従来の６
０００系展伸用合金の高圧鋳造品の場合、薄肉で冷却速
度の早いリム部に比べ肉厚の厚いハブ部は強度、伸び、
靭性が低下する傾向があるのに対して、本発明合金を所
定の鋳造条件で鋳込んだホイールディスクは肉厚による
強度および靭性の差が少ないために、製品全体に渡って
均一な品質が得られることが判る。
れているＡＣ４ＣＨ合金の低圧鋳造品、および従来の６
０００系展伸用合金の高圧鋳造品の場合、薄肉で冷却速
度の早いリム部に比べ肉厚の厚いハブ部は強度、伸び、
靭性が低下する傾向があるのに対して、本発明合金を所
定の鋳造条件で鋳込んだホイールディスクは肉厚による
強度および靭性の差が少ないために、製品全体に渡って
均一な品質が得られることが判る。
【００３４】
【発明の効果】このように本発明による合金材料は従来
のアルミニウム合金鋳物に比べ強度、靭性共に向上しう
ると共に、製品内部の材料の性能バラツキを著しく小さ
くし得るため、製品全体の信頼性が要求される車両用ホ
イール更に詳しくは２ピースホイールおよび３ピースホ
イール用ホイールディスクに好適に使用でき、薄肉化が
図れると共に、素材の製造コストをさげることができる
等工業的に顕著な効果を奏するものである。
のアルミニウム合金鋳物に比べ強度、靭性共に向上しう
ると共に、製品内部の材料の性能バラツキを著しく小さ
くし得るため、製品全体の信頼性が要求される車両用ホ
イール更に詳しくは２ピースホイールおよび３ピースホ
イール用ホイールディスクに好適に使用でき、薄肉化が
図れると共に、素材の製造コストをさげることができる
等工業的に顕著な効果を奏するものである。
【図１】２ピースホイールを示す側断面図である。
【図２】実施例における加圧鋳造装置の主要部断面図を
示す。
示す。
１ 金型 ２ 製品部（ホイールデイスク） ３ 溶湯補給経路 ４ａ プランジャスリーブ ４ｂ セラミックランニング ５ プランジャチップ ６ 冷却パイプ ７ 溶湯温度測定用熱電対 ８ ガス抜き部 ９ 湯口部 10 リム 11 ディスク 12 ハブ部 13 リム部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 1/02 ５０３ Ｃ２２Ｃ 1/02 ５０３Ｊ
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｓｉ： 0.6〜1.0 重量％、Ｍｇ： 0.8〜
1.2 重量％、Ｃｕ：0.1〜0.5 重量％、Ｚｎ： 0.4〜1.2
重量％、Ｍｎ： 0.4〜1.2 重量％、Ｔｉ：0.01〜0.20
重量％、Ｂ： 0.002〜0.04重量％を含み、残部Ａｌおよ
び不可避的不純物からなるホイールディスク用高圧鋳造
アルミニウム合金。 - 【請求項２】 Ｓｉ： 0.6〜1.0 重量％、Ｍｇ： 0.8〜
1.2 重量％、Ｃｕ：0.1〜0.5 重量％、Ｚｎ： 0.4〜1.2
重量％、Ｍｎ： 0.4〜1.2 重量％、Ｔｉ：0.01〜0.20
重量％、Ｂ： 0.002〜0.04重量％を含み、残部Ａｌおよ
び不可避的不純物からなるアルミニウム合金溶湯を型内
に充填した後、 500kgf/cm2 以上の圧力下で凝固させる
ことを特徴とするホイールディスク用高圧鋳造アルミニ
ウム合金の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32824595A JPH09143605A (ja) | 1995-02-27 | 1995-11-22 | 強度、靭性に優れた高圧鋳造アルミニウム合金およびその製造方法 |
| DE1996601183 DE69601183T2 (de) | 1995-02-27 | 1996-02-21 | Aluminium-Druckgusslegierung mit ausgezeichneter Festigkeit und Zähigkeit, Verfahren zur Herstellung derselben und Radscheibe |
| EP19960102597 EP0730040B1 (en) | 1995-02-27 | 1996-02-21 | High-pressure cast aluminum alloy with excellent strength and toughness, method of producing the same and wheel disc used the same |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6334895 | 1995-02-27 | ||
| JP26948995 | 1995-09-22 | ||
| JP7-63348 | 1995-09-22 | ||
| JP7-269489 | 1995-09-22 | ||
| JP32824595A JPH09143605A (ja) | 1995-02-27 | 1995-11-22 | 強度、靭性に優れた高圧鋳造アルミニウム合金およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09143605A true JPH09143605A (ja) | 1997-06-03 |
Family
ID=27298144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32824595A Pending JPH09143605A (ja) | 1995-02-27 | 1995-11-22 | 強度、靭性に優れた高圧鋳造アルミニウム合金およびその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0730040B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09143605A (ja) |
| DE (1) | DE69601183T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6863747B2 (en) | 1998-05-15 | 2005-03-08 | Furukawa-Sky Aluminum Corp. | Aluminum sheet material for automobile and method of producing the same |
| WO2012095940A1 (ja) * | 2011-01-10 | 2012-07-19 | ワシ興産株式会社 | ホイールとその製造方法 |
| CN105290726A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-02-03 | 江苏新创雄铝制品有限公司 | 一种复合式铝合金轮毂的轮辐制备方法 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0967635A (ja) * | 1995-08-30 | 1997-03-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 強度と靱性に優れた高圧鋳造によるアルミニウム合金鋳物とその製造方法 |
| DE102006039684B4 (de) * | 2006-08-24 | 2008-08-07 | Audi Ag | Aluminium-Sicherheitsbauteil |
| CN101298121B (zh) * | 2008-05-28 | 2011-06-15 | 林卫新 | 摩托车轮毂的加工方法 |
| CN102514444B (zh) * | 2011-12-07 | 2014-04-16 | 福建省瑞奥麦特轻金属有限责任公司 | 高强度铝合金车轮 |
| US11821053B2 (en) | 2015-06-30 | 2023-11-21 | Magna International Inc. | System for conditioning material using a laser and method thereof |
| JP6294557B1 (ja) * | 2017-11-20 | 2018-03-14 | 株式会社中村製作所 | アルミニウム合金製タービンシャフト用ナット |
| DE102020100688A1 (de) | 2020-01-14 | 2021-07-15 | Audi Aktiengesellschaft | Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge aus einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs sowie entsprechende Kraftwagenfelge |
| DE102020100701A1 (de) | 2020-01-14 | 2021-07-15 | Audi Aktiengesellschaft | Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs sowie entsprechende Kraftwagenfelge |
| DE102020100689A1 (de) | 2020-01-14 | 2021-07-15 | Audi Aktiengesellschaft | Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs sowie Kraftwagenfelge |
| CN112921215B (zh) * | 2021-01-19 | 2022-02-15 | 江苏大学 | 一种可铸旋和锻旋加工的汽车轮毂铝合金、制备方法、汽车轮毂及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4169728A (en) * | 1978-02-09 | 1979-10-02 | Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha | Corrosion resistant bright aluminum alloy for die-casting |
| JPS57143472A (en) * | 1981-03-02 | 1982-09-04 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | Manufacture of aluminum alloy sheet for forming |
| JP2925884B2 (ja) * | 1993-03-19 | 1999-07-28 | 川崎製鉄株式会社 | 加熱硬化性に優れたＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金板材の製造方法 |
-
1995
- 1995-11-22 JP JP32824595A patent/JPH09143605A/ja active Pending
-
1996
- 1996-02-21 DE DE1996601183 patent/DE69601183T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-02-21 EP EP19960102597 patent/EP0730040B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6863747B2 (en) | 1998-05-15 | 2005-03-08 | Furukawa-Sky Aluminum Corp. | Aluminum sheet material for automobile and method of producing the same |
| WO2012095940A1 (ja) * | 2011-01-10 | 2012-07-19 | ワシ興産株式会社 | ホイールとその製造方法 |
| CN105290726A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-02-03 | 江苏新创雄铝制品有限公司 | 一种复合式铝合金轮毂的轮辐制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0730040B1 (en) | 1998-12-23 |
| DE69601183T2 (de) | 1999-07-15 |
| DE69601183D1 (de) | 1999-02-04 |
| EP0730040A1 (en) | 1996-09-04 |
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