JPH09248649A - 高耐久性・耐食性を有する鍛造製軽量アルミホイールの製造方法 - Google Patents
高耐久性・耐食性を有する鍛造製軽量アルミホイールの製造方法Info
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- JPH09248649A JPH09248649A JP8723696A JP8723696A JPH09248649A JP H09248649 A JPH09248649 A JP H09248649A JP 8723696 A JP8723696 A JP 8723696A JP 8723696 A JP8723696 A JP 8723696A JP H09248649 A JPH09248649 A JP H09248649A
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- wheel
- corrosion resistance
- aluminum wheel
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 軽量化と高強度化を満足した高耐久性・耐食
性を有する鍛造製軽量アルミホイールの製造方法を提供
する。 【解決手段】 重量％で、Ｃｕ：０．５〜０．９％、Ｓ
ｉ：０．８〜１．２％、Ｍｎ：０．５〜０．７％、Ｍ
ｇ：０．８〜１．２％、Ｃｒ：０．１〜０．２％を含有
し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるＡｌ−Ｍｇ
−Ｓｉ系合金を素材とし、これに通常の鍛造、熱処理及
び機械加工を施してホイールに成形した後、ホイール表
面に２０〜１２０ｂａｒの圧力で回転式ボールまたはロ
ーラを押付けてホイール表面を加工硬化させると共に、
圧縮残留応力を付与することを特徴とする。
性を有する鍛造製軽量アルミホイールの製造方法を提供
する。 【解決手段】 重量％で、Ｃｕ：０．５〜０．９％、Ｓ
ｉ：０．８〜１．２％、Ｍｎ：０．５〜０．７％、Ｍ
ｇ：０．８〜１．２％、Ｃｒ：０．１〜０．２％を含有
し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるＡｌ−Ｍｇ
−Ｓｉ系合金を素材とし、これに通常の鍛造、熱処理及
び機械加工を施してホイールに成形した後、ホイール表
面に２０〜１２０ｂａｒの圧力で回転式ボールまたはロ
ーラを押付けてホイール表面を加工硬化させると共に、
圧縮残留応力を付与することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、バス、トラック
等の大型車両や超高速車両等に使用される高耐久性・耐
食性を有する鍛造製軽量アルミホイールの製造方法に関
する。
等の大型車両や超高速車両等に使用される高耐久性・耐
食性を有する鍛造製軽量アルミホイールの製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】アルミ合金は、軽く耐食性に優れている
ため、自動車等の車両では、車体構成材のほか、タイヤ
用のホイールに使用されている。そして、排ガス規制の
強化や車両の高速化・高性能化に伴い、バス、トラック
等の大型車両の軽量化がますます強く要望される一方、
車両の大型化による輪荷重の増加に対応してホイールの
高強度化が要求されるようになった。
ため、自動車等の車両では、車体構成材のほか、タイヤ
用のホイールに使用されている。そして、排ガス規制の
強化や車両の高速化・高性能化に伴い、バス、トラック
等の大型車両の軽量化がますます強く要望される一方、
車両の大型化による輪荷重の増加に対応してホイールの
高強度化が要求されるようになった。
【０００３】こうしたホイールの軽量化と高強度化とい
う相反する要求を同時に満足させるため、従来は、一般
にその使用材料をアルミ合金の中でも６０００系から２
０００系や７０００系といった高力合金に変更する方法
がとられていた。しかし、軽量であることや耐久性に優
れていることのほかに、アルミホイールに要求されるも
う一つの重要な特性は耐食性に優れていることである
が、２０００系や７０００系合金では、この耐食性を満
足させることが困難であった。
う相反する要求を同時に満足させるため、従来は、一般
にその使用材料をアルミ合金の中でも６０００系から２
０００系や７０００系といった高力合金に変更する方法
がとられていた。しかし、軽量であることや耐久性に優
れていることのほかに、アルミホイールに要求されるも
う一つの重要な特性は耐食性に優れていることである
が、２０００系や７０００系合金では、この耐食性を満
足させることが困難であった。
【０００４】出願人は、先に耐食性・疲労強度の優れた
鍛造アルミホイールの製造方法として、一体型鍛造で形
成したアルミホイールの表面に回転式ボールまたはロー
ラを押し付けて、表面を加工硬化させると共に、圧縮残
留応力を付与し、かつ耐食性を向上させる方法（特開平
６−７９５４０号公報参照）を提案した。
鍛造アルミホイールの製造方法として、一体型鍛造で形
成したアルミホイールの表面に回転式ボールまたはロー
ラを押し付けて、表面を加工硬化させると共に、圧縮残
留応力を付与し、かつ耐食性を向上させる方法（特開平
６−７９５４０号公報参照）を提案した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記のごとく、従来の
鍛造アルミホイールは、耐食性・疲労強度ともに十分と
はいえなかったので、特開平６−７９５４０号公報に記
載された製造方法のように、耐食性や疲労強度などのホ
イール特性の向上が試みられ、それなりの効果があがっ
ている。しかし、アルミホイールの軽量化と高強度化を
両立させる試みはなされておらず、大型車両や高速車両
に適応し得る優れたアルミホイールの出現が望まれてい
た。
鍛造アルミホイールは、耐食性・疲労強度ともに十分と
はいえなかったので、特開平６−７９５４０号公報に記
載された製造方法のように、耐食性や疲労強度などのホ
イール特性の向上が試みられ、それなりの効果があがっ
ている。しかし、アルミホイールの軽量化と高強度化を
両立させる試みはなされておらず、大型車両や高速車両
に適応し得る優れたアルミホイールの出現が望まれてい
た。
【０００６】本発明は、かかる現状に鑑み、軽量化と高
強度化という相反することを両立して満足させ、大型車
両や高速車両に適応し得る鍛造製軽量アルミホイールを
提供するものである。
強度化という相反することを両立して満足させ、大型車
両や高速車両に適応し得る鍛造製軽量アルミホイールを
提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の高耐久性・耐食性を有する鍛造製軽量アル
ミホイールの製造方法は、重量％で、Ｃｕ：０．５〜
０．９％、Ｓｉ：０．８〜１．２％、Ｍｎ：０．５〜
０．７％、Ｍｇ：０．８〜１．２％、Ｃｒ：０．１〜
０．２％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物から
なるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金を素材とし、これに通常の
鍛造、熱処理及び機械加工を施してホイールに成形した
後、ホイール表面に２０〜１２０ｂａｒの圧力で回転式
ボールまたはローラを押付けてホイール表面を加工硬化
させると共に、圧縮残留応力を付与することを特徴とす
る。
め、本発明の高耐久性・耐食性を有する鍛造製軽量アル
ミホイールの製造方法は、重量％で、Ｃｕ：０．５〜
０．９％、Ｓｉ：０．８〜１．２％、Ｍｎ：０．５〜
０．７％、Ｍｇ：０．８〜１．２％、Ｃｒ：０．１〜
０．２％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物から
なるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金を素材とし、これに通常の
鍛造、熱処理及び機械加工を施してホイールに成形した
後、ホイール表面に２０〜１２０ｂａｒの圧力で回転式
ボールまたはローラを押付けてホイール表面を加工硬化
させると共に、圧縮残留応力を付与することを特徴とす
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明で素材として使用するＡｌ
−Ｍｇ−Ｓｉ系合金は、通常使用されているアルミホイ
ール材に比べ、Ｓｉ、Ｃｕ及びＭｎの含有量が多く、か
つＳｉ含有量とＭｇ含有量を同じにすることにより、加
工硬化後の強度が格段に優れたものが得られ、大型車両
用アルミホイールとして十分な高強度を確保しながら重
量を軽減し得ることを特徴とする。本発明で使用する素
材合金の化学成分を限定したのは次の理由による。
−Ｍｇ−Ｓｉ系合金は、通常使用されているアルミホイ
ール材に比べ、Ｓｉ、Ｃｕ及びＭｎの含有量が多く、か
つＳｉ含有量とＭｇ含有量を同じにすることにより、加
工硬化後の強度が格段に優れたものが得られ、大型車両
用アルミホイールとして十分な高強度を確保しながら重
量を軽減し得ることを特徴とする。本発明で使用する素
材合金の化学成分を限定したのは次の理由による。
【０００９】Ｃｕは、Ｃｕ化合物を析出して強度を増大
するのに有効な元素であるが、その含有量が０．５％未
満では十分な効果が得られず、また０．９％を超えると
耐食性が劣化するので、０．５〜０．９％の範囲に限定
した。
するのに有効な元素であるが、その含有量が０．５％未
満では十分な効果が得られず、また０．９％を超えると
耐食性が劣化するので、０．５〜０．９％の範囲に限定
した。
【００１０】Ｓｉは、溶体化処理、時効処理によりＭｇ
と結合し、Ｍｇ2Ｓｉ化合物を析出させ、高強度を得る
のに有効である。また、その含有量はＭｇ含有量と同じ
範囲とすることにより、Ｍｇ2Ｓｉ組成よりＳｉ過剰合
金とし、それにより時効硬化性を高め、高強度化を図っ
た。したがって、その含有量は、Ｍｇ含有量と同じ０．
８〜１．２％の範囲とした。
と結合し、Ｍｇ2Ｓｉ化合物を析出させ、高強度を得る
のに有効である。また、その含有量はＭｇ含有量と同じ
範囲とすることにより、Ｍｇ2Ｓｉ組成よりＳｉ過剰合
金とし、それにより時効硬化性を高め、高強度化を図っ
た。したがって、その含有量は、Ｍｇ含有量と同じ０．
８〜１．２％の範囲とした。
【００１１】Ｍｎは、析出するＭｎ化合物が組織の再結
晶微細化に役立っため、合金の高強度化に伴い低下する
延性、靭性を補うのに有効である。ここで、その含有量
が０．５％未満では十分な効果が得られず、また、０．
７％を超えると焼入れ性を阻害する影響が大きくなり、
十分な高強度が得られないため、その含有量は０．５〜
０．７％の範囲とした。
晶微細化に役立っため、合金の高強度化に伴い低下する
延性、靭性を補うのに有効である。ここで、その含有量
が０．５％未満では十分な効果が得られず、また、０．
７％を超えると焼入れ性を阻害する影響が大きくなり、
十分な高強度が得られないため、その含有量は０．５〜
０．７％の範囲とした。
【００１２】Ｍｇは、溶体化処理、時効処理によりＳｉ
と結合し、Ｍｇ2Ｓｉ化合物を析出させ、高強度を得る
のに有効である。その含有量は６０６１合金と同じ範囲
の０．８〜１．２％の範囲とした。
と結合し、Ｍｇ2Ｓｉ化合物を析出させ、高強度を得る
のに有効である。その含有量は６０６１合金と同じ範囲
の０．８〜１．２％の範囲とした。
【００１３】Ｃｒは、析出するＣｒ化合物が組織の再結
晶微細化に役立っため、合金の高強度化に伴い低下する
延性、靭性を補うのに有効である。ここで、その含有量
が０．１％未満では十分な効果が得られず、また、０．
２％を超えると焼入れ性を阻害する影響が大きくなり、
十分な高強度が得られないため、その含有量は０．１〜
０．２％の範囲とした。
晶微細化に役立っため、合金の高強度化に伴い低下する
延性、靭性を補うのに有効である。ここで、その含有量
が０．１％未満では十分な効果が得られず、また、０．
２％を超えると焼入れ性を阻害する影響が大きくなり、
十分な高強度が得られないため、その含有量は０．１〜
０．２％の範囲とした。
【００１４】前記化学成分を有するアルミニウム合金を
素材として、これに通常の熱間鍛造、スピニング、溶体
化処理、時効処理を施した後、機械加工を加えて所定寸
法に仕上げたアルミホイールの表面の全体、または必要
箇所、例えばリムのタイヤ取付け側面及びディスクのリ
ム接続側の両面部分に２０〜１２０ｂａｒの圧力で回転
式ボールまたはローラーを押圧し、押圧した表面部分を
加工硬化させ、残留応力を付与して疲労強度を向上させ
る。また、同時に押圧することにより表面が塑性流動
し、腐食の起点となる露出した晶出物が、マトリックス
によりラッピングされ、耐食性を向上させた製品が得ら
れる。
素材として、これに通常の熱間鍛造、スピニング、溶体
化処理、時効処理を施した後、機械加工を加えて所定寸
法に仕上げたアルミホイールの表面の全体、または必要
箇所、例えばリムのタイヤ取付け側面及びディスクのリ
ム接続側の両面部分に２０〜１２０ｂａｒの圧力で回転
式ボールまたはローラーを押圧し、押圧した表面部分を
加工硬化させ、残留応力を付与して疲労強度を向上させ
る。また、同時に押圧することにより表面が塑性流動
し、腐食の起点となる露出した晶出物が、マトリックス
によりラッピングされ、耐食性を向上させた製品が得ら
れる。
【００１５】回転式ボールまたはローラーを押圧する際
の圧力は、現用の回転式ボール（直径：１３ｍｍ）をコ
ンプレッサー圧力を変化させて加圧試験した結果に基づ
いて決めたものである。その試験結果を図１に示す。図
はコンプレッサーの圧力（ｂａｒ）と被加工材が受ける
荷重（ｋｇｆ）との関係を示す。なお、図中の直線はボ
ールホルダーの押込み量を０．５ｍｍにした場合であ
る。この図では、加圧する圧力が２０ｂａｒ未満と１２
０ｂａｒを超える部分は省略しているが、２０ｂａｒ未
満では要求する残留応力深さが得られず、また１２０ｂ
ａｒを超えると製品表面が凹凸化し商品価値が劣化する
ので、加圧する圧力の範囲を２０〜１２０ｂａｒとし
た。
の圧力は、現用の回転式ボール（直径：１３ｍｍ）をコ
ンプレッサー圧力を変化させて加圧試験した結果に基づ
いて決めたものである。その試験結果を図１に示す。図
はコンプレッサーの圧力（ｂａｒ）と被加工材が受ける
荷重（ｋｇｆ）との関係を示す。なお、図中の直線はボ
ールホルダーの押込み量を０．５ｍｍにした場合であ
る。この図では、加圧する圧力が２０ｂａｒ未満と１２
０ｂａｒを超える部分は省略しているが、２０ｂａｒ未
満では要求する残留応力深さが得られず、また１２０ｂ
ａｒを超えると製品表面が凹凸化し商品価値が劣化する
ので、加圧する圧力の範囲を２０〜１２０ｂａｒとし
た。
【００１６】
【実施例】表１に示す化学成分を有する本発明の実施に
よる本発明合金１〜３と、成分の異なる比較合金の鋳塊
に、それぞれ通常の熱間鍛造、スピニング、熱処理及び
機械加工を施してホイールサイズ１７．５×６．００の
鍛造アルミホイールを成形した。そして、本発明実施例
は、表２に示す条件で、図２に示すリム１のタイヤ取付
面側の部位ａとディスク２のリム側寄りの部位ｂ、ｃの
表面に回転式ボールを押圧して表面処理を行なった。ま
た、比較例はリム部のみを塗装した。
よる本発明合金１〜３と、成分の異なる比較合金の鋳塊
に、それぞれ通常の熱間鍛造、スピニング、熱処理及び
機械加工を施してホイールサイズ１７．５×６．００の
鍛造アルミホイールを成形した。そして、本発明実施例
は、表２に示す条件で、図２に示すリム１のタイヤ取付
面側の部位ａとディスク２のリム側寄りの部位ｂ、ｃの
表面に回転式ボールを押圧して表面処理を行なった。ま
た、比較例はリム部のみを塗装した。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】前記実施例及び比較例により製造した各ア
ルミホイールについて、機械的性質及び耐食性、疲労試
験を行なった。その結果を表３に示す。なお、本発明合
金１〜３及び比較合金共に、本発明実施例の表面処理条
件で処理したものと、比較例の条件で処理したものと二
様に分けて試験した。
ルミホイールについて、機械的性質及び耐食性、疲労試
験を行なった。その結果を表３に示す。なお、本発明合
金１〜３及び比較合金共に、本発明実施例の表面処理条
件で処理したものと、比較例の条件で処理したものと二
様に分けて試験した。
【００２０】
【表３】
【００２１】表３の結果より、本発明合金の化学成分を
有する合金１〜３は、本発明の条件で表面処理を施せ
ば、合金３＞２＞１の順で、いずれも比較合金に比べ高
強度が得られていることがわかる。また、本発明の条件
で表面処理を施せば、比較例条件の場合に比べ耐食性が
向上し、更に疲労強度も格段に増大することがわかる。
有する合金１〜３は、本発明の条件で表面処理を施せ
ば、合金３＞２＞１の順で、いずれも比較合金に比べ高
強度が得られていることがわかる。また、本発明の条件
で表面処理を施せば、比較例条件の場合に比べ耐食性が
向上し、更に疲労強度も格段に増大することがわかる。
【００２２】前記のごとく、疲労強度が増大するのは、
本発明の表面処理により生じる圧縮残留応力によりもた
らされるが、ここに直径１３ｍｍの回転式ボールをコン
プレッサー圧力を変化してボール掛けした場合の圧縮残
留応力を表４に示す。
本発明の表面処理により生じる圧縮残留応力によりもた
らされるが、ここに直径１３ｍｍの回転式ボールをコン
プレッサー圧力を変化してボール掛けした場合の圧縮残
留応力を表４に示す。
【００２３】
【表４】
【００２４】本発明の実施によれば、従来のアルミ合金
を使用し、かつ従来の条件で表面処理したアルミホイー
ルに比べ高強度なアルミホイールが得られるので、同じ
条件のアルミホイールを作る場合、肉厚を薄くすること
ができ重量を軽減できる。例えば、ホイールサイズ１
７．５×６．００のアルミホイールを、本発明の実施に
より作った場合（Ａ）と従来方により作った比較例の場
合（Ｂ）とを比較して図３に示す。両者のディスク外周
部では、（Ａ）の肉圧ｔ1＝１３．７ｍｍに対し（Ｂ）
の肉圧ｔ2＝１９．０ｍｍであり、またリム部では、
（Ａ）の肉圧ｔ3＝６ｍｍに対し（Ｂ）の肉圧ｔ4＝８ｍ
ｍであった。その結果、両者の重量は（Ａ）が１１．４
ｋｇで（Ｂ）が１３．５ｋｇあり、本発明の実施によれ
ば、重量を約１５％軽減できることを確認した。
を使用し、かつ従来の条件で表面処理したアルミホイー
ルに比べ高強度なアルミホイールが得られるので、同じ
条件のアルミホイールを作る場合、肉厚を薄くすること
ができ重量を軽減できる。例えば、ホイールサイズ１
７．５×６．００のアルミホイールを、本発明の実施に
より作った場合（Ａ）と従来方により作った比較例の場
合（Ｂ）とを比較して図３に示す。両者のディスク外周
部では、（Ａ）の肉圧ｔ1＝１３．７ｍｍに対し（Ｂ）
の肉圧ｔ2＝１９．０ｍｍであり、またリム部では、
（Ａ）の肉圧ｔ3＝６ｍｍに対し（Ｂ）の肉圧ｔ4＝８ｍ
ｍであった。その結果、両者の重量は（Ａ）が１１．４
ｋｇで（Ｂ）が１３．５ｋｇあり、本発明の実施によれ
ば、重量を約１５％軽減できることを確認した。
【００２５】
【発明の効果】本発明の実施によれば、軽量化と高強度
化を達成した鍛造製アルミホイールを製造することがで
き、その結果大型車両の走行性能の向上に寄与できる。
化を達成した鍛造製アルミホイールを製造することがで
き、その結果大型車両の走行性能の向上に寄与できる。
【図１】アルミホイール表面に回転式ボールを押圧する
際のコンプレッサー圧力と被加工材が受ける荷重との関
係を示すグラフである。
際のコンプレッサー圧力と被加工材が受ける荷重との関
係を示すグラフである。
【図２】本発明の実施によりアルミホイールの表面に回
転式ボールを押圧する部分ａ、ｂ、ｃを示す説明図であ
る。
転式ボールを押圧する部分ａ、ｂ、ｃを示す説明図であ
る。
【図３】本発明の実施によるアルミホイールと従来方法
によるアルミホイールとの製品肉厚を比較して示すホイ
ール一部の断面図で、（Ａ）は本発明の実施例、（Ｂ）
は比較例である。
によるアルミホイールとの製品肉厚を比較して示すホイ
ール一部の断面図で、（Ａ）は本発明の実施例、（Ｂ）
は比較例である。
１ リム ２ ディスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梁田 伸一 大阪府大阪市此花区島屋５丁目１番109号 住友金属工業株式会社関西製造所製鋼品 事業所内 (72)発明者 岸 敏文 大阪府大阪市此花区島屋５丁目１番109号 住友金属工業株式会社関西製造所製鋼品 事業所内
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃｕ：０．５〜０．９％、Ｓ
ｉ：０．８〜１．２％、Ｍｎ：０．５〜０．７％、Ｍ
ｇ：０．８〜１．２％、Ｃｒ：０．１〜０．２％を含有
し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるＡｌ−Ｍｇ
−Ｓｉ系合金を素材とし、これに通常の鍛造、熱処理及
び機械加工を施してホイールに成形した後、ホイール表
面に２０〜１２０ｂａｒの圧力で回転式ボールまたはロ
ーラを押付けてホイール表面を加工硬化させると共に、
圧縮残留応力を付与することを特徴とする高耐久性・耐
食性を有する鍛造製軽量アルミホイールの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08723696A JP3185658B2 (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 高耐久性・耐食性を有する鍛造製軽量アルミホイールの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08723696A JP3185658B2 (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 高耐久性・耐食性を有する鍛造製軽量アルミホイールの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09248649A true JPH09248649A (ja) | 1997-09-22 |
| JP3185658B2 JP3185658B2 (ja) | 2001-07-11 |
Family
ID=13909206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08723696A Expired - Lifetime JP3185658B2 (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 高耐久性・耐食性を有する鍛造製軽量アルミホイールの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3185658B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013126794A (ja) * | 2011-12-16 | 2013-06-27 | Reizu Eng:Kk | 車両用軽合金ホイールの製造方法及び車両用軽合金ホイール |
| US8999079B2 (en) | 2010-09-08 | 2015-04-07 | Alcoa, Inc. | 6xxx aluminum alloys, and methods for producing the same |
| US9556502B2 (en) | 2012-07-16 | 2017-01-31 | Arconic Inc. | 6xxx aluminum alloys, and methods for producing the same |
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| US9926620B2 (en) | 2012-03-07 | 2018-03-27 | Arconic Inc. | 2xxx aluminum alloys, and methods for producing the same |
-
1996
- 1996-03-14 JP JP08723696A patent/JP3185658B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
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| CN106756680A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-05-31 | 西北有色金属研究院 | 一种高强度镁合金小规格棒材的加工方法 |
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