201143930 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種鍛造胚料（Billet)、輕金屬車輪及 其等之製造方法，更詳細言之，係關於可製造機械性強度 佳、且機械性強度均勻之鍛造製品（車輪等）之鍛造胚料、 鍛造胚料之製造方法、由鍛造胚料所得之輕合金製車輪及 該輕合金製車輪之製造方法。 【先前技術】 車輛用車輪係供安裝輪胎。汽車所行駛之路面未必為 平坦。當車輪行駛上凹凸明顯之路面或緣石等時，會有車 輪局部承受衝擊性應力之情形。 該應力一般而言係會由屬於彈性體之輪胎所吸收而不 會直接影響車輪。然而，由於車輪之輪圈的凸緣部分係從 輪胎露出，因此在行駛中直接接觸障礙物之機率會變高。 在近年來之車輪中，伴隨著車輪口徑變大、輪胎之扁 平化而使輪圈寬度已增大。因此，圓筒狀之輪圈係成為容 易撓曲之構造。為了維持該圓筒狀之構造，要求輪圈凸緣 之抗拉強度、耐力、伸展度等剛性之提升。而且，必須為 輕量。 相對於此，已知有：一種利用析出硬化型A1合金改善 輪盤部及輪圈部之抗拉強度、耐力及伸展度之機械特性且 耐衝擊性佳之車輪（參照例如專利文獻1); 一種藉由以模 具對將以鑄造製造之鋁合金製之圓棒予以切斷所得之胚料 進行鍛造衝壓，以製造車輪之方法（參照例如專利文獻2); 3 322759 201143930 一種對所鑄造之鎂合金進行應變加工，且由再結晶化之鎂 合金所構成之車輛用車輪（參照例如專利文獻3);及一種 在車輪輪圈凸緣之内徑部形成朝輪圈直徑中心方向突出之 部分的車輛用車輪（參照例如專利文獻4)等。 專利文獻1至4記載之車輪皆係藉由以所鑄造之胚料 (以下稱「鑄造胚料」）進行鍛造成形所得者。專利文獻1 記載之車輪係藉由增大Si成分比率並且使共晶組織之平 均面積減小，而謀求組織之微細化，在熔體加熱處理後急 速冷卻，接著進行時效處理以提升機械特性。專利文獻2 及3記载之車輪係改善用以防止因旋壓加工（spinning)所 致之再結晶的熱處理步驟。專利文獻4記載之車輪係為了 提升内輪圈凸緣之剛性而朝輪圈凸緣之半徑中心方向形成 突出部者。 在該等專利文獻並未揭露對鑄造胚料進行鍛造而謀求 金屬組織之微細化的思想。 (先前技術文獻） (專利文獻） 專利文獻1 : 曰本特開 專利文獻2 : 曰本特開 專利文獻3 : 曰本特開 專利文獻4 : 曰本特開 2002-60879 號公報 2007-210017 號公報 2007- 308780 號公報 2008- 137562 號公報 【發明内容】 (發明所欲解決之課題） 至4記載之車輪皆係藉由鍛造 然而，前述專利文獻1 322759 4 201143930 將=造胚料成形為複雑之形狀，因此並非整體性，而立僅 局部地予以拉伸，故從金屬組織性來看，有衝擊性或靭性 ^以下稱「機械強度」）較弱之部分存在之情形。亦即，所 得之車輪的機械強度變得不均勻。 在習知之車輪中，將圓柱狀之鍛造胚料設置在鍛造用 之^壓機’並以-對模具朝軸方向推壓時，鑄造胚料係朝 半徑方向延展。此時，成形輪轂部分之原材料並未承受大 的移位’因此在習知之車輪的金屬結晶粒子之結晶粒徑， 輪轂部分會變得特別大。 另一方面，在一體型之車輪中，為了將輪圈予以成形 而施予旋壓加工時，會產生局部性地再結晶化，且結晶粒 徑之粗大化，而有機械強度降低之情形。此外，旋壓加工 係僅對素材進行延展，幾乎無法獲得鍛造效果。 本發明係鑑於上述問題而研創者，其目的在於提供一 種機械強度佳、且機械性強度均勻之可製造鍛造製品（車輪 等）之鍛造胚料、從該鍛造胚料可獲得之輕合金製車輪及該 輕合金製車輪之製造方法。 (解決課題之手段） 本發明人專為了解決上述課題經精心檢討之纟士果發 現，並非對習知之鑄造胚料進行鍛造成形，而是藉由一: 將鑄造胚料加壓壓縮至預定之大小，並將沙不衝擊值 (Charpy impact value)設為 15J/cm2 以上，gp可解決上述 課題，而完成本發明。順便一提，鑑於下述式所示之霍爾一 貝曲（Hall-Petch)之關係，藉由將結晶粒徑微細化，可使 322759 5 201143930 材料之強度及耐衝擊性（沙丕衝擊值）變大。 σ = σ 〇 + kd'1/2 式中，σ係顯示降伏應力（yield stress)或變形應 力，d係顯示平均結晶粒徑，σ 〇及k係顯示由材料所決定 之常數。 亦即，（1)本發明係一種將輕金屬合金予以鑄造而作成 鑄造胚料，並將該鑄造胚料加壓壓縮而得之鍛造胚料，且 沙丕衝擊值為15J/cm2以上之鍛造胚料。 (2) 本發明係一種滿足下述式之上述（1)記載之鍛造胚 料。 H1/H224. 0 (式中，H1係顯示鑄造胚料之加壓壓縮之方向的長度，H2 係顯示鍛造胚料之經加壓壓縮之方向的長度。） (3) 本發明係一種將輕金屬合金予以錄造而作成鎮造 胚料，並將該鑄造胚料加壓壓縮而得之滿足以下式之鍛造 胚料的製造方法。 H1/H224. 0 (式中，H1係顯示鑄造胚料之加壓壓縮之方向的長度，H2 係顯示鍛造胚料之經加壓壓縮之方向的長度。） (4) 本發明係在上述（3)記載之鍛造胚料的製造方法 中，加壓壓縮係藉由閉塞鍛造、搖動鍛造、鎚鍛造、局部 集中鍛造（section forging)所施行。 (5) 本發明係在上述（3)或（4)記載之鍛造胚料的製造 方法中，將鑄造胚料朝一方向進行加壓壓縮而作成預鍛造 6 322759 201143930 胚料，並將該預鍛造胚料朝與所加壓壓縮之方向相反的方 向再進行加壓壓縮而得者。 (6) 本發明係在上述（3)或（4)記載之鍛造胚料的製造 方法中，將鑄造胚料朝一方向進行加壓壓縮而作成預鍛造 胚料，並將該預鍛造胚料朝與所加壓壓縮之方向不同的方 向再進行加壓壓縮而作成圓錐梯狀，復為了僅使外侧部分 變形而進行加壓壓縮者。 (7) 本發明係在上述（3)至（6)中之任一項記載之鍛造 胚料的製造方法中，係作為飛行體零件用、運送用機器零 件用、產業用機器零件用、建築資材用、光學用機器零件 用或此等用途之零件製造用。 (8) 本發明係一種利用由上述（3)至（6)中任一項記載 之鍛造胚料的製造方法所得之鍛造胚料經鍛造成形之輕合 金製車輪，且為盤部、輪輻部、外凸緣部、内輪圈部及内 凸緣部之沙丕衝擊值為15J/cm2以上的輕合金製車輪。 (9) 本發明係一種利用由上述（3)至（6)中任一項記載 之鍛造胚料的製造方法所得之鍛造胚料經鍛造成形之輕合 金製車輪，且為輪輻部、外凸緣部、内輪圈部及内凸緣部 之拉伸率為16%以上的輕合金製車輪。 (10) 本發明係一種利用由上述（3)至（6)中任一項記載 之鍛造胚料的製造方法所得之鍛造胚料經鍛造成形之輕合 金製車輪，且由内輪圈部及内凸緣部所構成之组群所選出 之至少一個部分之依據以JIS-H0542為基準之切斷法的金 屬結晶粒子之平均粒徑為5至20 的輕合金製車輪。 7 322759 201143930 (11) 本發明係在上述（8)至（10)中任一項記載之輕合 金製車輪中，依據以JIS-H0542為基準之切斷法的内輪圈 部之金屬結晶粒子之再結晶部分以外的平均粒徑為20 # m 以下。 (12) 本發明係一種利用由上述（3)至（6)中任一項記載 之鍛造胚料的製造方法所得之鍛造胚料經鍛造成形之輕合 金製車輪的製造方法，係藉由擠壓方式而成形外輪圈部及 内輪圈部之輕合金製車輪的製造方法。 (13) 本發明係一種利用由上述（3)至（6)中任一項記載 之鍛造胚料的製造方法所得之鍛造胚料而鍛造成形出預製 車輪，且為施行以包含車床或綜合加工機（machining center)之銳床所進行之盤部圖案之刮刨（shaving)機械加 工的輕合金製車輪之製造方法。 (14) 本發明係一種以模具對由上述（3)至（6)中任一項 記載之鍛造胚料的製造方法所得之鍛造胚料進行鍛造成形 而形成預製輪圈部，且對該預製輪圈部進行旋壓（spinning) 加工而成形内輪圈部之輕合金製車輪的製造方法，在該製 造方法中，旋壓加工係以在預製輪圈部與模具之間設置空 隙之狀態，利用滾軋輥從傾斜方向推壓，以成形内輪圈部。 (發明之效果） 本發明之鍛造胚料係藉由將鑄造胚料予以加壓壓縮而 得者，並將沙丕衝擊值設為15J/cm2以上，結果可獲得結晶 粒徑微細之鍛造製品（輕合金製車輪等）。亦即，藉由將鑄 造胚料予以加壓壓縮而作成鍛造胚料，而在將其設置於鍛 8 322759 201143930 造成形用之衝壓機且以一對模具進行推壓之情形時，即使 為未顯示大的移位之部分，鍛造胚料之金屬組織的金屬結 晶粒子亦已微細化，因此所得之鍛造製品之金屬結晶粒子 的結晶粒徑為微細者。 因此，依據上述鍛造胚料，可製造機械強度佳、機械 強度均勻之鍛造製品。此外，較佳為將鍛造胚料之金屬結 晶粒子之依據JIS-H0542之切斷法的平均粒徑設為30//m 以下。 此外，本發明之利用鍛造胚料之輕合金製車輪的靭性 極高，因此即使在車輛行駛時因某種理由而在輕合金製車 輪之輪圈或盤部產生龜裂時，龜裂亦不會一下子就變大。 此時，輪胎的胎壓會逐漸地減少，操縱者會注意到異常， 因而不會造成大事故之發生。因此，藉由使用該輕合金製 車輪，即可確保安全性。 前述鍛造胚料較佳為鍛造比（H1/H2)在4以上。藉由設 為上述鍛造比，可使鍛造胚料之結晶粒徑急速地微粒子化。 在本發明之鍛造胚料的製造方法中，藉由閉塞鍛造、 搖動鍛造、鎚鍛造、局部集中鍛造而將鑄造胚料進行加壓 壓縮而得時，可確實地抑制中腹部之周圍膨出之形狀（亦即 大鼓形狀）。此外，加壓壓縮較佳為在300至550°C之溫度、 9. 8xl03kN至88. 2xl03kN之壓力條件下施行。 在前述鍛造胚料的製造方法中，藉由將鑄造胚料朝一 方向進行加壓壓縮而作成鍛造胚料，並使該預鍛造胚料朝 與加壓壓縮之方向不同的方向進行加壓壓縮而成時，鍛造 9 322759 201143930 胚料之金屬結晶粒子整體之結晶粒徑小的組織所佔之比例 會變大。因此，可製造機械性強度更佳且機械強度更均勻 之鍛造製品。 此外，藉由僅使外侧部分變形而進行加壓壓縮，可積 極地進行鍛造胚料之外侧部分的素材流動。藉此，所得之 鍛造胜料之中央部分的金屬結晶粒子之粒徑與其他部分之 金屬結晶粒子的粒徑會成為相同裎度，且可進行均質之微 細化。 结果，可大㈣使賴投人之料闕社致全區域 作成為料時之材料良率提升，並且經由預鍛造胚料 之鍛造顯現整體均f之機械強度而成為耐衝擊性汽 ,輕合金製車輪係使用上述之鍛造胚料，因此 為機械性強度佳且機械強度均勻者。 再者，盤部、輪輻部、外凸 部之沙㈣擊域佳為15】/em2^，、内輪圈部及内凸續 内輪圈部及内凸緣部之拉伸率較佳為部、外凸緣部’ 輪輻部、外凸緣部、及内凸綾邱‘、、X以上’由盤部、
Jis_h〇54； 晶粒子之平均粒徑較佳為5至20 土準之切斷法的金屬驾 合金製車輪係在車輛行驶時發生^^在該等情形下，輕 圈負載有衝擊性之應力時不交預期之事態’且在輜 JIS-_為基準之切斷法的内 再結晶部分以外的平均粒徑更 之金屬、··。日日粒子之 ’ β m以下。 322759 201143930 在本發明之輕合金製車輪的製造方法中，藉由擠壓方 式將外輪圈部及内輪圈部予以成形者時，在從隆起（hump) 部至凹井（wel 1)部及内輪圈凸緣部之間無再結晶之生成而 可形成大致均等之結晶粒徑。此外，此時之内輪圈凸緣部 之沙不衝擊值為29J /cm2以上，拉伸率為16%以上。 在本發明之輕合金製車輪的製造方法中，有以下之成 形方法：以模具對上述之鍛造胚料進行鍛造成形，且施行 以包含車床或綜合加工機之銑床所進行之盤部圖案之刮刨 機械加工的方法；或以模具對上述鍛造胚料進行鍛造成 形，且對預製輪圈部進行旋壓加工而成形内輪圈部之方法。 在上述方法中，施行旋壓加工時，較佳為以在預製輪 圈部與模具之間設置空隙之狀態，利用滚軋輥從傾斜方向 推壓，以成形内輪圈部。在使用將結晶粒徑微細化之鍛造 胚料，施行旋壓加工時，若使用機械強度高之鍛造胚料時， 滚軋輥之加壓力會變高而有容易產生再結晶之缺點，相對 於此，在上述之情形下，由於設置空隙並利用滾軋輥從傾 斜方向推壓，因此可抑制内輪圈部之再結晶化。 【實施方式】 以下，視需要依據圖式詳細說明本發明之較佳實施形 態。再者，在圖式中，對於同一要素標記同一之符號，並 省略重複之說明。此外，關於上下左右等之位置關係，只 要沒有特別說明，係依據圖式所示之位置關係者。再者， 圖式之尺寸比率並未限定於圖式之比率。 (第1實施形態） 11 322759 201143930 第1圖係顯示本發明之鍛造胚料之第i實施 體圖。 第1圖所示之第1實施形態之鍛造胚料1G係由圓柱狀 之本體部1所構成。 前述鍛造胜料10之金屬結晶粒子的平均粒徑較佳為 30“：以下，更佳為2〇_以下，最佳為15㈣下。 虽平均粒徑超過30/zm時，與平均粒徑在上述範圍内 之情形相比較’會有機械強度不充分之情形。此外，在本 s曰中平均粒徑」係為依據JIS-H0542之切斷法測量 之值。測量部位係鍛造胚料、輕合金製車輪之各 為中央附近。 上述鍛造胚料10之沙丕衝擊值為15J/cm2以上，較佳 為20J/Cm2以上，更佳為22至3l 3J/cm2以上。此外，沙 不衝擊值為依據JIS-Z2242測量之值。此外，沙不衝擊值 =顯現屬於對耐衝擊性之優劣之判斷材料之一種的衝擊能 量之可吸收性。 藉由將沙丕衝擊值設為15J/cm2以上，可獲得結晶粒徑 Μ細之車輪。亦即，即使將鍛造胚料作為出發材料設置在 鍛造成形用之衝壓機並以一對模具按壓時，即使是未顯現 大的移位之部分，該鍛造胚料之金屬組織的金屬結晶粒子 已微細化，因此所得之鍛造製品係金屬結晶粒子之结晶粒 徑微細者。 ^ 上述鍛造胚料10之拉伸強度較佳為250MPa以上。此 外’技伸強度係依據JIS-Z2242測量之值。 12 322759 201143930 此外， 前述鍛造胚料ίο之耐力較佳為15〇Μρ&以上 对力係依據JIS-Z2241測量之值。 上述鍛造胚料10之伸展度較佳為8%以上。此外 展度係« 之值1且，伸展度係在材料 之拉伸試驗中材料所伸展之比例，當將試驗片之起始的標 點距離設為L。，並將破斷後之標點距離設為匕時，伸展度 係如下式所示。 (5 = [(Li — L〇)//L〇] x 100 此為顯示至破斷為止之伸展率者，且顯示維持輕合金 製車輪之形狀的範圍。 前述鍛造胚料10之布式硬度較佳為65HB以上。此外， 布式硬度係依據JIS-Z2243測量之值。 前述鍛造胚料10較佳為具有顆粒流。 其中，顆粒流係指在金屬組織中於鍛造製品產生之結 晶粒徑為至少比12/zm小之金屬結晶粒子之流動的狀態。 此外，該顆粒流係因加壓壓縮而使金屬結晶粒子之結晶粒 徑成為比9更細微時’金屬組織之流動會變得更明確。 在前述鍛造胚料10中，顆粒流較佳為從圓柱之中心部 以放射狀延伸。 前述鍛造胚料10係當具有顆粒流時，即使依據公知之 方法施行鍛造成形’所得之鍛造製品亦成為具有顆粒流 者。藉此，鍛造製品係成為機械強度均勻奢。前述鍛造胚 料10即使在未施行壓縮鍛造之部分亦具有顆粒流’因此機 械強度會確實地提升。 13 322759 201143930 就輕金屬合金而言，可列舉紹合金或鎮合金。此外， 亦可為由铭合金或镁合金所構成之混合合金。 在此等情形時，可獲得輕量之車輪。此外，為了使該 輕金屬合金之性能提升，亦可添加有添加金屬。 添加金屬係在主金屬為紹時，較佳為由Ca、Cr、Cu、 Fe、Mg、Μη、Si及Y所構成之組群選出的至少一種。在主 金屬為鎮時，較佳為由A1、Ca、Cr、Cu、Fe、Mg、Mn、Si 及Y所構成之組群選出的至少一種。此時，依據添加之添 加金屬的物性，可使輕合金製車輪本身之性能提升。 例如，添加金屬係以辦（Ca)為佳。特別是，飼之添加 量為4至8質量％時，所得之輕合金製車輪的耐熱性會提 升。 因此，上述輕金屬合金較佳為以包含4至8質量％的 妈。 當鈣之含有比例未達4%時，與含有比例在上述範圍 之情形相比較，難以再結晶化，而有無法獲得微細之結晶 的傾向，當的之含有比例超過8 %時，與含有比例在上述 範圍之情形相比較，有無法獲得均質之鈣之添加合金的傾 向。 就上述輕金屬合金之具體例而言，鋁（1000系）、鎂、 A卜Μη 系（3000 系）、A卜Si 系（4000 系）、A卜Mg 系（5000 系）、Al-Mg-Si 系（6000 系）、A卜Zn-Mg 系（7000 系）、 A卜Cu-Mg 系（2000 系）、A卜Cu-Si 系、A卜Cu-Mg-Si 系等。 其中，由泛用性之觀點來看，以Al-Mg-Si系（6000系） 14 322759 201143930 為佳。 第2圖係顯示第1實施形態之鍛造胚料、與加壓壓縮 前之鑄造胚料的剖視圖。 如第2圖所示，鍛造胚料10係藉由將鑄造胚料4朝軸 方向（一方向）加壓壓縮而得者。 前述鑄造胚料4係以例如800°C以上對輕金屬合金進 行加熱熔融，並藉由在惰性環境氣體下進行鑄造而得者。 就惰性氣體而言，可列舉氮、氬等。亦即，藉由去除 氧，可防止熔融之原料（以下稱為「熔融原料」）氧化。 鑄造方法並無特別限定，可列舉砂模鑄造法、石膏鑄 造法、精密鑄造法、模具鑄造法、離心鑄造法、連續鑄造 法等。 其中，鑄造法係以採用連續鑄造法為佳。此時，金屬 結晶粒子之結晶粒徑係可獲得更均勻之鍛造胚料10。 在鑄造中，以例如65至90mm/min之速度將炼融原料 流入鑄造機。 當流入速度未達65mm/min時，與流入速度在上述範圍 内之情形相比較，有金屬結晶粒子之結晶粒徑成為不均勻 的傾向，當流入速度超過9Omm/min時，與速度上述範圍内 之情形相比較，有在鑄造胚料製造時破損之虞。 流入鑄造機之熔融原料係藉由例如500°C以上加熱6 小時以上而均質化。 之後，藉由進行冷卻，可獲得圓柱狀之鑄造胚料4。 在此，上述冷卻較佳為急速冷卻。此時，有結晶粒變 15 322759 201143930 細之優點。此外，所得之圓柱狀之鑄造胚料4亦可依需要 朝與轴方向垂直的方向切斷。 所得之鑄造胚料4的尺寸較佳為長度/直徑之比2. 0至 2. 5。此時，將圓柱狀之鑄造胚料4朝軸方向推壓時，可抑 制鑄造胚料4急速彎曲之壓曲現象的發生。 鍛造胚料10係將鑄造胚料4朝軸方向壓縮而得者，因 此，在鍛造胚料10的階段，金屬結晶粒子的結晶粒徑被微 細化。故以鍛造胚料10為出發材料而成為製品的輕合金製 車輪亦維持結晶粒徑，而成為至少金屬結晶粒子之結晶粒 徑更微細者。 在此，就將鑄造胚料4進行加壓壓縮之方法而言，可 列舉自由鍛造、模具鍛造、搖動鍛造、擠壓鍛造、旋轉鍛 造、閉塞鍛造、局部集中鍛造等。此外，模具鍛造係包含 衝壓鍛造、鎚鍛造。此外，亦可採用反覆進行使鑄造胚料 旋轉一定角度並使一部分加壓之操作的局部鍛造。 其中，加壓壓縮較佳為藉由閉塞鍛造、搖動鍛造、鎚 鍛造、局部集中鍛造所施行者。 第3圖（a)及（b)係顯示藉由閉塞鍛造將加壓壓縮前之 鑄造胚料作成為第1實施形態之鍛造胚料時之狀態的剖視 圖。 如第3圖（a)及（b)所示，在閉塞鍛造中，可抑制在鑄 造胚料4朝軸方向被加壓壓縮時，金屬組織朝橫方向擴 展。亦即，藉由亦施加橫方向之拘束力P，抑制鍛造胚料 10成為在中腹部膨出之大鼓形狀，亦可使金屬結晶粒子之 16 322759 201143930 結晶粒徑微細化。 此時之加工條件亦可為熱鍛造、溫鍛造、冷鍛造、等 溫鍛造之任一種。 其中，加工條件係以熱鍛造為佳。具體而言，上述加 壓壓縮較佳為在300至550°C之溫度、9. 8xl03kN至88. 2x 103kN之壓力條件下進行。此外，9. 8xl03kN至88. 2xl03kN 之壓力若換算為鍛造機（衝壓機）之推力規模，則為1000至 9000 〇頓。 如此，鑄造胚料4被加壓壓縮，之後藉由進行冷卻， 可獲得圓柱狀之鍛造胚料10。在此，上述冷卻較佳為急速 冷卻。 第1實施形態之鍛造胚料10係在上述加壓壓縮下，鍛 造比較佳為滿足下式。
Hl/H2^4.0 式中，HI係指鑄造胚料4之加壓壓縮之方向的長度、 亦即鑄造胚料4之軸方向的高度，H2係指鍛造胚料10之 經加壓壓縮之方向的長度、亦即鍛造胚料10之轴方向的高 度（參照第2圖）。此外，進行複數次加壓壓縮時，H1係指 鑄造胚料4之加壓壓縮之前之方向的長度，H2係指進行複 數次加壓壓縮之最終之鍛造胚料10的最後進行加加壓壓 縮後之方向的長度。 當輕金屬合金為鋁合金時，以加壓壓縮進行之H1/H2 (鍛造比）隨著從3. 5增大，金屬結晶粒子之粒徑會變得極 微細化。 17 322759 201143930 此外，上述Hl/H2(鍛造比）係由於確實地微細化，因 此較佳為4. 0以上，更佳為4至12 ’從實用性之觀點來看 4至6更為理想。此外，由於鍛造胚料10為中間品，因此 在使用該鍛造胚料10將鍛造製品予以鍛造成形時，可期待 鍛造比更為提升。 在此，設為高鍛造比之鍛造胚料時，較佳為進行複數 次加壓壓縮，以一階段設為高鍛造比之鍛造胚料時，有產 生壓曲之虞。 第4圖（a)至（d)係顯示將鑄造胚料進行複數次之加遷 壓縮而作成本發明之鍛造胚料之例的剖視圖。 首先’如第4圖（a)所示，對鑄造胚料4進行閉塞 時，係利用形成有用以覆蓋鑄造胚料4之高度的一 、^ (較佳為整個高度）之筒狀孔51a的模具51進行閉夷、1 接著，如第4圖（b)所示，同樣地利用形成有用以込' 胚料12a之一半以上之筒狀孔52a的模具52進一蓋鍛韓 造，如第4圖（c)所示，同樣地利用形成有用以:閉塞錦 胚料12b之一半以上之筒狀孔53a的模具w進〜預鍛驾 造，如第4圖（d)所示，同樣地利用形成有用以行閉塞舞 胚料12c之一半以上之筒狀孔54a的模具Y蓋預鍛驾 造。如此，獲得鍛造胚料1〇。 進仃閉塞_ 該鍛造胚料1〇係適用在車輛之輕合金 用。除此之外，適用於飛行體零件用、運送用 車輪製綠 產業用機器零件用、包含窗框類之建築資 器零件用’ 述用途之零件製造用等，具體而言，適用於機器 二機用 322759 201143930 之輕合金製車輪製造用、飛機、直升機等飛行體、卡車等 運送用機器零件、工作機械、電化製品等產業用機器零件 等。 接著，針對本發明之輕合金製車輪的實施形態加以說 明。 第5圖（a)係顯示本實施形態之輕合金製車輪之前視 圖’第5圖（b)係（a)之I-1剖視圖。 本實施形態之輕合金製車輪3(多片）係具備盤部6、設 置在盤部6之周緣的外輪圈部7及内輪圈部8。亦即，輕 合金製車輪3係具備：盤部6;連結在該盤部6之周緣且 延設在盤部6之面方向的外輪圈部7;及連結在盤部6之 周緣且立設在與盤部6之面垂直的方向之内輪圈部8。 盤部6係具備圓盤狀之輪轂部6a、及從該輪轂部6a 朝放射Y字形延伸之輪輻部11。亦即，在上述輕合金製車 輪3中，在輪輻部11之前端連結有外輪圈部7及内輪圈部 8。此外，輪轂部6a較佳為形成為平緩地彎曲之曲面。此 時，按壓時之原料的流動相同，因此鍛造比更均等化。 輪轂部6a係形成表面具有平缓彎曲之曲面的圓盤 狀，且設置有以螺栓將輕合金製車輪3固定在車轴時供螺 栓插入之螺栓插入孔6b。 此外，在相鄰之輪輻部11彼此之間，設置有空部9。 内輪圈部8係在前端形成有内凸緣部8a，外輪圈部7 係在前端形成有外凸緣部7a。 輕合金製車輪3相對於鑄造胚料4之鍛造比（以下為了 19 322759 201143930 方便稱為「全鍛造比」）較佳為4. 0以上，輟金屬合金為鎂 合金時，較佳為5. 5以上。 在此，全鍛造比係指锻造胚料10么鍛造比相對於上述 鑷造庇料4之锻造比乘上輕合金製車输3的鍛造比相對於 锻造胳料1〇之锻造比者，亦即，全鍛造比係「鑄造胚料4 之高度Hl」+「輕合金製車輪3之高度H3j所示之值。此 外’輕合金製車輪3之高度H3係如第5圖（b)所示。此外， 輕合金製車輪之高度H3係以鍛造成形之方向的輕合金製 車輪之各部的高度平均所算出。 在上述輕合金製車輪3中，由於出發材料為上述之锻 造胚料10，因此鍛造胚料1〇之金屬結晶粒子之平均粒徑 為30以下"m時’由内輪圈部8及内凸緣部8a所構成之 組群所選出之至少一部分之依據以JIS-H0542為基準之切 斷法的金屬結晶粒子之平均粒徑為3()以下"^此外，該 平均粒杈較佳為5至2°"m，更佳為5至15"m。 8 m以下。
U 不可2等情形時，輕合金製車輪3係在車輛行駛時發生 產生損ST事態，且在對輪圈施加有衝擊性應力時亦難以 ，前述輕合金製車輪3中’盤部6、輪輻部"、外凸 322759 20 201143930 再者，輪輻部11、外凸緣部7a、内輪圈部8及内凸緣 部8a之伸展率較佳為16%以上。 前述輕合金製車輪3係以上述鍛造胚料10為出發材料 而鍛造成形製造者，因此機械性強度佳，且機械強度均勻 者。此外，盤部6、外輪圈部7及内輪圈部8係形成一體（單 片），因此輕合金製車輪3係成為機械性強度更佳，且機械 強度更均勻者。 接著，說明輕合金製車輪3之製造方法之例。 第6圖係顯示由第1實施形態之鍛造胚料至輕合金製 車輪之製造過程的概略圖。 如第6圖所示，在從鍛造胚料至輕合金製車輪之製造 過程中，具備鍛造成形步驟、熱處理步驟、修整步驟。 鍛造成形步驟係具備第1鍛造成形21、第2鍛造形成 22、第3鍛造成形23。亦即，藉由經過第1鍛造成形21、 第2鍛造形成22、第3鍛造成形23及未圖示之修整步驟， 鍛造胚料10即成為輕合金製車輪3。 就第1鍛造成形21、第2鍛造形成22、第3鍛造成形 23之具體方法而言，可列舉自由鍛造、模具鍛造、搖動鍛 造、擠壓鍛造、旋轉鍛造、閉塞鍛造。此外，模具鍛造係 包含衝壓鍛造、鎚鍛造。此外，亦可採用反覆進行使鍛造 胚料旋轉一定角度並使一部分加壓之操作的局部集中鍛 造。 其中，第1鍛造成形21、第2鍛造形成22、及第3鍛 造成形23較佳為皆是閉塞鍛造。此時，可製造機械性強度 21 322759 201143930 更均勻之輕合金製車輪3。 此時之加工條件亦可為熱鍛造、溫鍛造、冷鍛造、等 溫鍛造之任一種。該等鍛造成形較佳為在3〇0°C以上之溫 度（以 300 至 55(TC 為佳）、9.8xl〇3kN 至 88.2xl03kN 之壓力 條件下進行。 藉由施行上述锻造，將鍛造胚料10予以鍛造成形，然 後藉由進行冷卻，獲得預製車輪3a。 上述熱處理步驟係對預製車輪3a進行熱處理之步 驟。熱處理係在輕金屬合金為鋁合金時，在依據JIS-H0001 的T6條件下進行。具體而言，在500至580°C下進行3至 5小時之溶體化處理，並進行3至7分鐘之淬火’在150 至200¾下進行7至9小時之時間人工時效處理。 再者，輕金屬為鎂合金時，在依據JIS_H0001的條件 下進行。具體而言，在300至· 380°C下進行1至3小時之 人工時效處理。 在本實施形態之輕合金製車輪的製造方法中，如第6 圖所示，藉由上述之鍛造成形少驟，可獲得預製車輪3a(輕 合金製車輪）。該預製車輪3a係具備立設在周緣之預製輪 圈部5，且施加後述之修整步驟。 在此，就修整步驟而言，玎列舉旋壓加工、開孔加工、 切削加工 '研磨（milling)加工等機械加工。亦即，對預製 車輪3a，施行以包含車床或綜合加工機之銑床所進行之盤 部圖案之到包彳機械加工。 旋壓加工係藉由抽拉預製車輪3a之預製輪圈部5，進 322759 22 201143930 行輪圈部之成形加工，開孔加工係以綜合加工機將孔開設 在預製車輪3a，以形成輪輻部11或圖案之加工，切削加 工係以車床切削預製車輪3a之周圍，以形成輪圈部的加 工，研磨加工係切削出輕合金製車輪之大致整體以進行成 型之加工。 就修整步驟而言，首先施行旋壓加工。亦即，在旋壓 加工中，一面對於預製輪圈部5使其旋轉，一面抽拉一部 分，藉此形成延設在預製車輪3a之面方向的外輪圈部7及 外凸緣部7a、及立設在垂直於預製車輪3a的周緣方向之 内輪圈部8及内凸緣部8a。此時，亦可同時形成修整裕度。 第7圖（a)係顯示本實施形態之輕合金製車輪之製造 方法之第1旋壓處理的剖視圖，（b)及（c)係顯示第2旋壓 處理的剖視圖。 如第7圖（a)、（b)及（c)所示，在本實施形態之輕合金 製車輪的製造方法中，旋壓加工係具備第1旋壓處理及第 2旋壓處理。 預製車輪3a係使用鍛造比高之鍛造胚料，且由於拉伸 強度、沙丕衝擊值、伸展等大幅地提升，因此靭性高。因 此，在本實施形態之輕合金製車輪的製造方法中，為了避 免因旋壓加工之塑性變形造成對滾軋輥所施加之大負擔， 而具有第1旋壓處理及第2旋壓處理。 如第7圖（a)所示，在第1旋壓處理中，第1旋轉裝置 31係具備可夾持預製車輪3a之内側模具31a及外側模具 31b、及抽拉預製輪圈部5之複數個滚軋輥35。 23 322759 201143930 在該第1旋壓處理中，藉由將預製車輪3a夾持在内側 模具31a及外側模具31b，而確實地固定，且該等預製車 輪與模具一體地旋轉。此時，藉由將複數個滚軋輥35推壓 至預製輪圈部5，預製輪圈部5被滚軋，而成為大致内輪 圈部8之形狀。 如第7圖（b)所示，在第2旋壓處理中，第2旋轉裝置 32係具備可支持預製車輪3a之内侧模具32a及外侧模具 32b、及更進一步抽拉預製輪圈部5之複數個滚軋輥（未圖 示）。 在該第2旋壓處理中，成為預製車輪3a被安裝在外侧 模具32b、且預製車輪3a之預製輪圈部5的前端被支持在 内側模具32a之狀態。亦即，在預製車輪3a與内側模具 32a之間設置空隙38a，在預製輪圈部5與内側模具32a之 間設置空隙38b。此外，在該第2旋壓處理中，内側模具 32a係採用組裝型之模具。 此外，在第7圖（b)之狀態下，如第7圖（c)所示，以 滚軋輥35從傾斜方向（例如45°之方向）推壓預製輪圈部5 而將内凸緣部8a予以成形。此時，較佳為維持空隙38a、 38b。 在輕合金製車輪3的製造方法中，由於設置有空隙 38a、38b，因此具有即使以滾軋輥來推壓亦不會有從下方 施加往上頂之應力的優點。除此之外，如上所述以滚軋輥 35從斜方向推壓，因此可確實地抑制内輪圈部8之再結晶 化。亦即，使用將結晶粒徑予以微細化之鍛造胚料10，並 24 322759 201143930 施灯旋壓加工時’若使用機械強度變高之鍛造胚料ίο，則 35之加壓力變高且容易產生再結晶之缺點，但 藉由设置空隙並以滾軋輥35從斜方向推壓，即可抑制内輪 圈部8之再結晶化。此外，滾軋報35之個數ϋ無特別限定。 此外，在具有複數個時，只要為其中一個從斜方向推壓者 即可。 接著，對形成有外輪圈部7及内輪圈部8之預製車輪 3a藉由開孔加工形成盤部6之圖案，並藉由切削加工而 切削預製車輪3a之周®，即可獲得輕合金製車輪3。 依據本實施形態之輕合金製車輪3的製造方法，藉由 形成凹凸或空部等，而成為設計性佳之輕量化的輕合金製 車輪3。此外，亦可依需要施行化學性表面處理、鍍覆、 閃色（shot)、塗農等。 輕合金製車輪3係適用於例如車輛用、航空機用車輪 等用途。特別是’使用於車輛用時’可使汽車輕量化，因 此可減低因汽油等所造成之環境負荷，亦可達成低成本化。 (第2實施形態） 第8圖係顯示本發明之鍛造胚料之第2實施形態的立 體圖。第8圖所示之第2實施形態的鍛造胚料l〇a係在由 多角柱（亦即在此為六角柱狀）之本體部1所構成的點與第 1實施形悲之锻造胚料1 〇不同。此外，輕合金製車輪及輕 合金製車輪之製造方法等係與上述相同。 鍛造胚料l〇a為六角柱狀時’對鍛造胚料進行加工 時，可確實地進行定位，因此可將金屬結晶粒子之流動設 25 322759 201143930 為一定 第 9圖（a)至（d)係顯示第2實施形態之鍛邊 贪屬 轉 造過程的俯視圖及侧視圖 如第9圖（a)所示’前述鍛造胚料l〇a係令厂像痄A 舍金予以鑄造而成為圓杈狀之鑄造胚料4，炎藉由知廖虡 角柱之模具的閉塞鍛造將該鑄造胚料4朝軸方向 缩’而成為第9圖（b)所示之預鍛造胚料12。 12 0 ^ 接著，如第9圖（c)所示，使所得之鍛造脖科，閉襄锻 朝下而立起。接著，再度藉由使用六角柱之槔具的% 造將鍛造胚料12從與軸不同之方向p2(亦即参真方賴 麈壓縮，而成為第9圖（d)所示之鍛造胚料1⑽。此日〆 鍛造胚料12為六角柱狀，因此容易使預鍛造脒料12之 側面朝下而進行定位。亦即，容易朝與加壓壓縮之方向 同的方向進行加壓壓縮。 如此，在第2實施形態之鍛造胚料ι〇β的製造中，屬 於出發材料之鍛造胚料10a係將鑄造胚料4朝一方向加壓 麇縮而成為預鍛造胚料丨2，並將該預鍛造脒料12朝與加 麇壓縮之方向不同的方向復進行加壓壓縮而得者，因此鍛 &胚料l〇a之金屬結晶粒子整體之結晶粒徑小的組織所佔 的比例會變大。亦即，對鑄造胚料施行加魘壓縮而得之鍛 这胚料l〇a係因金屬組織流動而使結晶粒牲變小。除此之 :在上述鍛造胚料丨〇a中，由於朝不同之方向進行複數 么加麗壓縮’因此金屬組織亦朝不同之方向移動，社曰 經會、變/丨 、、、°日曰枚 。因此’機械強度更佳，且可製造機械強度更均 322759 26 201143930 勻之輕合金製車輪。 在此，朝一方向進行加壓壓縮時，會產生半腰部分（即 所謂之中央部分）之金屬結晶粒子經微細化的區域（以下稱 「微細區域」）、及上下兩端部之金屬結晶粒子難以被微粒 子化的區域（以下稱「NG區域」）。此外，在半腰部分之微 粒子化的區域產生有顆粒流。 相對於此，如上所述對預鍛造胚料朝與加壓壓縮之方 向不同的方向復進行加壓壓縮，因此NG區域之一部分會更 微細化，因此可減低整體之NG區域。 第10圖（a)至（e)係用以說明將鑄造胚料朝一方向加 壓壓縮後再朝不同之方向進行加壓壓縮時之效果的概略 圖。 首先，如第10圖（a)所示，對鑄造胚料4進行加壓壓 縮時，半腰部分成為微細區域A，上下兩端為NG區域B。 接著，使鑄造胚料4之側面朝下而立起，再從上方進 行加壓壓縮時，如第10圖（b)所示，半腰部分成為微細區 域A，第10圖（a)之微細區域A會殘留。亦即，四方向之 角的部分成為NG區域B。 接著，使鑄造胚料4之側面朝下而立起，再從上方進 行加壓壓縮時，如第10圖（c)所示，半腰部分為微細區域 A，第10圖（a)及第10圖（b)之微細區域A會殘留。亦即， 八方向之角的部分成為NG區域B。 再者，使鑄造胚料4之侧面朝下而立起，再從上方進 行加壓壓縮時，係如第10圖（d)所示，且使鑄造胚料4之 27 322759 201143930 侧面朝下而立起，再從上方進行加壓壓縮時，係成為如第 10圖（e)所示。亦即反覆進行從不同之方向的加壓壓縮， 即可使NG區域B階段性地減少。 如此，在將鑄造胚料朝一方向加壓壓縮後，朝不同之 方向加壓壓縮時，微細區域A所佔之比例會增加，且藉由 反覆進行加壓壓縮，微細區域A所佔之比例會階段性增 加。利用此現象，增加鍛造胚料之有效利用區域，而可大 幅地提升材料之良率。實際上，至少5次之加壓壓縮，95 %成為微細區域A，5%成為NG區域B。 (第3實施形態） 第11圖（a)至（f)係顯示第3實施形態之鍛造胚料之製 造過程的俯視圖及側視圖。 第3實施形態的鍛造胚料10b係在預鍛造胚料呈六角 錐梯柱或圓錐梯狀之點與第2實施形態之鍛造胚料10a不 同。此外，輕合金製車輪及輕合金製車輪之製造方法等係 與上述相同。 如第11圖（a)所示，前述鍛造胚料10b係藉由平擠之 閉塞鍛造將圓柱狀之鑄造胚料4朝軸方向加壓壓縮而成為 圓柱狀之預鍛造胚料13a。 接著，如第11圖（b)所示，藉由利用六角柱透鏡狀之 模具的閉塞鍛造，將預鍛造胚料13a朝軸方向加壓壓縮而 成為預鍛造胚料13b。該預鍛造胚料13b之六角柱的上底 及下底為凸狀，且中央為略平坦之六角柱透鏡狀。亦即， 與六角柱之中心轴正交之端面係由中央為略平坦之膨出曲 28 322759 201143930 面所形成。藉由將預鍛造胚料13b作成為六角柱透鏡狀， 可防止因壓油所致之鍛造缺陷，因而可使良率提升。此外， 藉由使預鍛造胚料13c之角成為圓角，即可抑制因鍛造所 產生之皺傷。較佳為亦在膨出面與六角枉部分之相交棱線 部分附加小的R(弧狀）。再者，六角柱部分之侧面的厚度 係在角之部分較薄，在角與角之間會逐漸變厚。藉此，使 曲面之曲率半徑成為一定而覆蓋在六角面時，可防止在角 之部分接觸時在角與角之間產生間隙。 接著，如第11圖（c)所示，以使侧面朝下之方式將所 得之預鍛造脎料13b立起。此外，再度藉由使用六角柱透 鏡狀之模具的閉塞鍛造，將預鍛造胚料13b朝與軸不同之 方向（亦即#直方向）進行加壓壓縮而成為預鍛造胚料 13c。此外，此時鍛造胚料13b係為六角柱透鏡狀，因此容 易使預鍛造脎料13b之一侧面朝下而進行定位。亦即，容 易朝與加壓酿縮之方向不同的方向進行加壓壓綠。 接著，如第11圖（d)所示，以使侧面朝下之方式將所 得之預鍛造脎料13c立起。此外，藉由使用圓錐梯狀之模 具的閉塞鍛造，再將預鍛造胚料13c朝與軸不同之方向（亦 即垂直方向）進行加壓壓縮而成為預鍛造胚料。： β , 造胚料13d係形成周圍面（側面）成為錐狀的圓錐梯狀 接著，如第11圖（e)所示，以使面積較寬者 底面朝 下之方式使所传之預鍛造肚料13d反轉而配番+ „u 夏在下模具 20。此時，預鍛造胚料13d係卡止在下模具2〇之内門面半 腰。亦即，在底面之下方虞生空隙。並且，藉， #使用圓錐 322759 29 201143930 梯狀之模具的閉塞鍛造，從與軸相同之方向進行加壓壓縮 而作成預鍛造胚料l3e。該預鍛造胚料13e係形成周圍面 (側面）為錐狀的圓錐梯狀。此外，藉由將錐面之角去除， 而抑制鍛造時之皺紋的發生。 接著，如第π圖⑴所示，措由平擠之閉塞鍛造，對 所得預鍛造胚料13e朝轴相同之方向進行加壓 圓柱狀之鍛祕料·。此外，亦可並顿用圓柱狀之鍛 造胚料10b，而直接使用預鍛造胚ttl3e作為锻造胚料。 如此，在第3實施形態之鍛造，_的製造中，與 上述同樣地’由於以朝不同之方向依序加壓壓縮之步驟來 獲U)b之Μ結·子整體之结晶粒徑 小的組織所佔之比例會變大（參照第1〇圖之原理） 此外，以使雜造關13d成為®轉式進行 加壓堡縮，織使之反轉再進行加壓壓縮，藉此僅預锻造 紐广之外側部分Q會變形。亦即，可積極地進行外侧 材流動。藉此，所得之锻造胚料⑽之中央部 刀的、、·"_徑與其他結晶粒徑成為相同程度，且
St:吉晶粒徑微細化。此外，進行經由預鍛造胚料13d 料的疲勞強度試驗，以試驗頻率2GHz進行重複拉 伸壓縮時在ΙχΙΟ7循環並未破斷。 以上，雖說明本發明之較佳實施形態，但本發明並未 限定在上述實施形態。 ! 在第1實施形態之鍛造胚料中，雖將鱗造胚料 朝軸方向進行加壓壓縮而製造，但加塵壓縮並未限定在軸 322759 30 2〇ll4393〇 万向。树如，亦可為橫方向。亦即，H1/H2C鍛造比）中，HI ^痛系鐃造胚料被加壓之方向（橫方向）的長度，H2係顯示 鍛造脒科被加壓之方向（横方向）的長度。 在第2實施形態之墙造胚料中，雖將鑄造胚料進行加 廢座縮姐作成為六角挺狀之預鍛造胚料後，從橫方向進行 加壓壓縮’而作成最終之六角柱狀的鍛造胚料’但亦可對 鑄造胚料進行加壓壓縮，使用作成六角柱狀者作為最終之 锻造胚料。 鍛造胚料及預鍛造胚料亦可為六角柱狀、八角柱狀、 十二角枉狀寺多角之多角枉狀。 在第2實施形態之锻造胚料中，雖將錄造胚料進行加 壓壓縮而作成預鍛造胚料，再將該預鍛造胚料朝與加壓壓 縮之方向不同的垂直方向復進行加壓壓縮，但加壓壓縮之 次數並不限定在二次，亦可進行三次以上。 同樣地，在第3實施形態之鍛造胚料中，雖從不同之 垂直方向對平擠鍛造之預鍛造胚料進行2次加壓壓縮，作 亦可進行3次以上，使六角錐梯狀之預鍛造胚料反轉而 行加壓壓縮亦可進行複數次。 進 再者，六角柱透鏡狀之預鍛造胚料亦町為包含圓 鏡狀之多角柱透鏡狀’六角錐梯狀之預锻造胚料 ， 含圓錐梯狀之多角錐梯狀。 w匕 在本發明之輕合金製車輪的實施形態中，輪麵 形狀雖為γ字形，但並祕定於此。亦可為餘或χ之 在前述輕合金製車輪中，製造該輕合金製車輪時^ 322759 201143930 造成形係具備第1鍛造成形21、第2鍛造成形22及第3 鍛造成形23之三次，但鍛造成形之次數亦可為1次，亦可 為複數次。 此外，亦能以模具對鍛造胚料10進行鍛造成形，且施 行以包含車床或综合加工機之銑床所進行之盤部圖案之刮 包1J機械加工，以製造輕合金製車輪。 在前述輕合金製車輪中，製造該輕合金製車輪時之鍛 造成形亦能以前方擠壓方式及後方擠壓方式進行。此外， 内輪圈部8之最終調整較佳為以擴口方式進行。 第12圖（a)及（b)係顯示另一實施形態之輕合金製車 輪之製造方法的前方擠壓加工的剖視圖。該前方擠壓方式 係對鍛造胚料10施行前方擠壓加工，以形成預製車輪3b 之加工。 如第12圖（a)所示，在前方擠壓方式中，首先將鍛造 胚料10載置在上模具16與設置有頂出部17a之下模具17 之間。在此，頂出部17a係將前方擠壓加工後之預製車輪 3b推上而取出者。 如第12圖（b)所示，使上模具16下降，將鍛造胚料 10之一部分推入頂出部17a及下模具17之空隙。藉此， 形成外輪圈前驅體7b、内輪圈前驅體8b、及盤部前驅體 13。 並且，藉由使頂出部17a上昇，可獲得預製車輪3b。 第13圖（a)及（b)係顯示另一實施形態之輕合金製車 輪之製造方法的後方擠壓加工的剖視圖。該後方擠壓方式 32 322759 201143930 係對預製車輪3b施行後方擠壓加工，以形成内輪圈部8之 加工。 " 如第13圖（a)所示，在後方擠壓方式中，首先將預製 車輪3b載置在上模具18與設置有頂出部19a之下模具19 之間。在此，頂出部19a係將後方擠壓加工後之預製車輪 3c推上而取出者。 如第13圖（b)所示，使上模具18下降，將預製車輪 3b之一部分推入上模具18及下模具19之空隙。藉此，形 成具有包含輪輻等凹凸之設計面等的盤部13a，同時形成 内輪圈部8。内輪圈部8係將盤部前驅體13之剩餘素材擠 壓而延展形成者。 並且，藉由使頂出部19a上昇，可獲得預製車輪3c。 在此，在後方擠壓方式中，由於上模具16之行進方向 與内輪圈部8之延展方向為逆向，因此因摩擦所造成之阻 力大。因此，由於需要更大之加壓力，故内輪圈部8較佳 為以預定之傾斜角度直線地延展。如此，可防止局部之再 結晶化。 第14圖（a)及（b)係顯示本實施形態之車輪之製造方 法中的擴口步驟的剖視圖。該擴口步驟係使外輪圈前驅體 7b擴口，以形成外輪圈部7之步驟。 如第14圖（a)所示，在擴口步驟中，首先將預製車輪 3c載置在上模具25與設置有頂出部26a之下模具26之 間。在此，頂出部26a係將擴口步驟後之預製車輪3d推上 而取出者。 33 322759 201143930 如第14圖（b)所示，使上模具25下降，擠壓預製車輪 3c之外輪圈前驅體7b，並使之朝外側擴口（flaring)，而 成為外輪圈部7。此時，内輪圈部8係將内凸緣部8a周邊 擴口而形成最終形狀。 藉此，可獲得預製車輪3d。此外，藉由在加工後進行 熱處理及時效處理並施行旋削機械加工，而獲得輕合金製 車輪。 在前述輕合金製車輪中，設置立設於輕合金製車輪3 之周緣的預製輪圈部5，並將預製輪圈部5加工成外輪圈 部7及内輪圈部8。亦即，在前述輕合金製車輪中，雖採 用將盤部6及預製輪圈部5予以一體化者，但在1片輕合 金製車輪以外之2片、3片輕合金製車輪中，亦可另外製 作輪圈，以螺接、摩擦壓接、鉚釘等之鉚接手段，在盤部 之周緣部設置安裝座，並將外輪圈或内輪圈安裝在該安裝 座。 在另外製造預製輪圈部時，可減輕鍛造壓力。此時， 由於僅對盤部或對盤部與外輪圈部進行鍛造成形，因此鍛 造後之平均高度會變小。因此，亦有可使鍛造比增大之優 點。 具體而言，可列舉以下之製造方法。 (a)利用鍛造胚料以單體製作盤部，並以單體製作將外 輪圈部及内輪圈部形成為一體的輪圈部，且分別在該等盤 部、輪圈部設置圓環狀之安裝座，並以複數個螺栓及螺帽 予以結合。 34 322759 201143930 ⑸利用料⑯料 部及内輪圈部，並以與、表作盤部，並分別製作外輪圈 ⑹利用鍛造胚料之要領料一體化。 形，並以複數個螺松 。卩時將外輪圈部予以一體成 ⑷利用鍛巾1結合另外製作之膽圈部。 形，並以複數個螺於A作盤部時將内輪圈部予以一體成 ⑷利用鍛造外製作之外輪圈部。 一體成形為預製輪圈部。盤。卩時將外輪圈部與内輪圈部 此外，結合方法除 壓接、螺接、鉚針鎖螺检及螺帽以外，亦可利用摩擦 bolt)等。 或具備鉚接構件之哈克螺栓（huck (實施例） 以下，雖依據實施彳 惟本發明並非限定在/比較例’更具體地說明本發明， _m) ^下之實施例。 準備重量19 8k 今§之鋁合金作為輕金屬合金。將該鋁合 金予以溶㈣作纽融原料。 在氬環境氣體下， 加熱，然後進杆火,、稽由連續禱造法流入鱗造機並予以 内‘、 寺部而作成為直徑254mm、高度145mm之 圓柱狀的鑄造崎(規格錢：Α61512)β 藉由閉塞鍛造’對前述鑄造胚料施行加壓壓縮。亦即， 將鑄造胚料載置在衡壓機，在35ITC至40(TC之溫度條件 下，以63700kN之麈力施行熱鍛造。 並且，以風扇進行冷郤，藉此可獲得高度36.2mm之圓 35 322759 201143930 柱狀的鍛造胚料。此外，鍛造胚料之鍛造比為4。 (實施例2) 除了對鑄造肢料進行加壓壓縮，而作成為高度24· 2削1 之鍛造胚料以外，與實施例丨同樣地，獲得鍛造胚料。此 外，鍛造胚料之锻造比為6。 (實施例3) 除了對鑄造胚科進行加壓壓縮，而作成為高度12. 1匪 之锻造胚料以外，與實施例1同樣地，獲得鍛造胚料。此 外，鍛造胚料之鍛造比為12。 (實施例4) 除了對鑄造胚料進行加壓壓縮，而作成為高度7.3ram 之鍛造胚料以外’與實麵丨1同祕，餅鍛造胚料。此 外，鍛造胚料之鍛造比為2〇。 (實施例5) 合金。將該銘合金 準備重量54kg之叙合金作為輕金属 予以熔融而作成熔融原料。 在氬環境氣體下，M 鞴由連續鑄造法流入鑄造機並予以 加熱，然後進行冷卻而获A 而作成為直徑204_、高度612mm之 圓柱狀的鑄造胚料（規格編號：祕⑵。 依據第11圖所示之方法，以衝壓壓力100 "頓、胚料严 度48〇(:躲上料造胚料騎平擠鍛造 ，並將膨出之外 側部分騎旋削而作成為圓柱狀之職造胚料。 著藉由閉塞锻造施行加麼壓縮。亦即，將 胚料载置在職，在350t至働。c之溫度條件;敏造 322759 36 201143930 63700kN之壓力施行熱锻造，而作成為六角柱透鏡 鍛造胚料。 頂 接著，以使側面朝下之方式使該預鍛造胚料立起卯度 而垂直地立起，在加壓力5〇〇〇噸、工件溫度48(rc下再^ 由密閉鍛造施行加壓壓縮，而作成為高度145.5ιηπι之六角9 柱透鏡狀的預鍛造胚料❶此外，在此階段下，鍛造比為4 2。 然後，以使側面朝下之方式使該預鍛造胚料立起9〇度 而垂直地立起，在相同之條件下再藉由密閉鍛造施行加ς 壓縮’而作成為六角錐梯狀的預鍛造胚料。 接著，使該預鍛造胚料反轉，再度於相同條件下藉由 密閉锻造施行加壓壓縮’而作成為直徑474mm、高度 142mm、重量50kg之六角錐梯狀的前鍛造胚料。此外，鍛 造胚料之鍛造比為4. 3。 (比較例1) 將由鋁合金所構成之鑄造胚料（規格編號：A6151)作為 比較例1。鍛造比：〇為鑄造胚料之值。 〔評估1〕 針對在實施例1至4所得之鍛造胚料及比較例1之鑄 造胚料，依據JIS-Z2241測量拉伸強度。將所得之值顯示 在表1。將曲線圖顯示在第15圖。 〔評估2〕 針詞·在實施例1至4所得之鍛造胚料及比較例1之鑄 造胚料，依據JIS-Z2241測得0.2知耐力。將所得之值顯 不在表1。將曲線圖顯示在第16圖。 322759 201143930 〔評估3〕 針對在實施例1至4所得之鍛造胚料及比較例1之鑄 造胚料，依據JIS-Z2241測量伸展度。將所得之值顯示在 表1。將曲線圖顯示在第17圖。 〔評估4〕 針對在實施例1至4所得之鍛造胚料及比較例1之鑄 造胚料，依據JIS-Z2243測量布氏硬度。將所得之值顯示 在表1。將曲線圖顯示在第18圖。 〔評估5〕 針對在實施例1至4所得之鍛造胚料及比較例1之鑄 造胚料，依據JIS-Z2242測量沙丕衝擊值。將所得之值顯 示在表1。將曲線圖顯示在第19圖。 [表1 ] 拉伸強度 (MPa) 耐力 (MPa) 伸展率 (%) 布氏硬度 (HB) 沙丕衝擊值 (J/cm2) 實施例1 349 310 15. 3 102 22. 0 實施例2 340 282 15. 7 96 23. 4 實施例3 350 307 14. 8 100 31. 3 實施例4 360 317 14. 5 103 27. 5 比較例1 330 287 5. 8 99 5. 7 〔評估6〕 針對在實施例1至4所得之鍛造胚料，依據JIS-H0542 之切斷法進行觀察，以測量金屬結晶粒子之數量及金屬結 晶粒子之平均粒徑。將所得之結果顯示在表2。表中「-」 38 322759 201143930 係指結晶粒子過細而無法測量之意。 第20圖（a)係顯示以實施例1所得之鍛造胚料之剖面 的近拍照片，第20圖（b)係其顯微鏡照片，第21圖（a)係 顯示以實施例2所得之鍛造胚料之剖面的近拍照片，第21 圖（b)係其顯微鏡照片，第22圖（a)係顯示以實施例3所得 之鍛造胚料之剖面的近拍照片，第22圖（b)係其顯微鏡照 片，第23圖（a)係顯示以實施例4所得之鍛造胚料之剖面 的近拍照片，第23圖（b)係其顯微鏡照片。 [表2] 外周部 (β m) 中心部 (β m) 實施例1 20以下 20以下 實施例2 30 12 實施例3 14 17 實施例4 — 16 由表1之結果得知，由實施例1至4所得之鍛造胚料 係與比較例所示之鑄造胚料相比較，沙不衝擊值佳，特別 是在伸展中有顯著之效果。 再者，由表2之結果得知，以實施例1至4所得之鍛 造胚料之金屬結晶粒子的粒徑會變細。這是顯示利用由實 施例1至4所得之鍛造胚料的輕合金製車輪充分地微細化。 〔評估7〕 * 針對在實施例5所得之鍛造胚料之試驗片的採取位置 39 322759 201143930 A至I(參照第24圖（a))，依據JIS-H0542之切斷法進行觀 察，以測量金屬結晶粒子之平均粒徑。將鍛造胚料之剖面 中之試驗片的採取位置A至I顯示在第24圖（a)，將所得 之平均粒子徑及顯微鏡照片顯示在第24圖（b)。 由第24圖（b)之結果得知，雖在鍛造胚料之一部分有 平均粒徑28ym者，但平均粒徑整體在11至17ym之範 圍。由此得知，實施例5之鍛造胚料之機械性強度佳且機 械性強度均勻。 (實施例6) 針對由實施例1所得之鍛造胚料，依據第12圖所示之 方法，在350°C至500°C之溫度條件下，以78.4xl03kN之 壓力施行前方擠壓加工，並且依據第13圖所示之方法，在 350°C至500°C之溫度條件下，以78. 4xl03kN之壓力施行後 方擠壓加工，以作成預製車輪。 接著，針對該預製車輪，依據第14圖所示之方法，在 350°C至500°C之溫度條件下，以4. 9xl03kN之壓力施行旋 壓加工，以作成第5圖（a)所示之車輪。 (比較例2) 針對比較例1之鑄造胚料，施行上述鍛造成形步驟、 熱處理步驟、修整步驟，以獲得與實施例6相同形狀之車 輪。 〔評估8〕 針對在實施例6及比較例2所得之各車輪的輪輻部、 外凸緣部及内凸緣部，依據JIS-Z2241測量拉伸強度。將 40 322759 201143930 所得之值顯示在表3。 、—W 此外，第25圖（a)係顯示試驗片之
〔評估9〕 針對在實施例6及比較例2所得之各車輪的輪輻部、 外凸緣部及内凸緣部’依據】IS_Z2241測量Q 耐力。 將所传之值顯示在表3。此外，第25圖（&)係顯示試驗片 之採取位置。 〔評估10〕 針對在實施例6及比較例2所得之各車輪的輪輻部、 外凸緣部及内凸緣部，依據JIS_Z2241測量伸展度。將所 得之值顯示在表3。此外，第25圖（a)係顯示試驗片之採 取位置。 〔評估11〕 針對在實施例6及比較例2所得之各車輪的輪輻部、 外凸緣部及内凸緣部，依據JIS-Z2242測量沙丕衝擊值。 將所得之值顯示在表3。此外，第25圖（a)係顯示試驗片 之採取位置，第25圖（c)係顯示沙丕衝擊試驗片之形狀。 沙丕衝擊試驗係主要適用於鋼材，因此試驗片係要求1〇_ 見方且長度55mm。相對於此，為了測量車輪的外凸緣部、 内凸緣部及輪輻部之衝擊值，因考量採取位置中之容積必 須另外設定規定，故如第25圖（c)所示’試驗片係作成為 可從輪圈凸緣及輪輻各部採取之形狀’剖面為4賴xl0mm， 41 322759 201143930 長度55mm，在中央部將ϋ字形凹槽設定為深度 2mm此外， 沙丕衝擊試驗器係使用#鐵/樹脂用而使讀取刻度之精密 度提升。 [表3]
拉伸強度 (MPa) 沙丕衝擊值 (J/cm2)
觀察在實施例6所得之車輪的剖面。第26圖係顯示車 輪之剖面的近拍照片。 由第26圖所示之結果’可確認在從車輪之隆起部至凹 井部、内輪圈凸緣部之間未發現再結晶而成為均質之組織。 〔評估13〕 針對在實施例6中以前方擠壓加工所得之預製車輪、 以後方擠壓加工所得之預製車輪、及以旋壤加工所得之車 322759 42 201143930 輪之各自的試驗片之採取位置A至E(參照第27圖（a)至第 27圖（c))，依據JIS-H0542之切斷法進行觀察，以測量金 屬結晶粒子之平均粒徑。第27圖（a)係在顯示由前方擠壓 加工所得之預製車輪之剖面的概略及所測量之部位A至 E，第27圖（b)係顯示由後方擠壓加工所得之預製車輪之之 剖面的概略及所測量之部位A至E，第27圖（c)係顯示由 旋壓加工所得之車輪之剖面的概略及所測量之部位A至 E，第27圖（d)係顯示由該等所得之平均粒子徑及顯微鏡照 片。 由第27圖（d)所示之結果得知，所得之車輪係整體在 10至24//m之範圍。由此，得知實施例6之車輪的機械強 度佳，且機械強度均勻。 (產業上之可利用性） 依據本發明之鍛造胚料，可製造機械強度佳且機械強 度均勻之輕合金製車輪。所得之輕合金製車輪係適用在車 輛用、飛機用車輪等用途。特別是，使用於車輛用時，可 使汽車輕量化，因此可減低因汽油等所造成之環境負荷， 亦可達成低成本化。更重要的是，可提供一種更安全之輕 合金製車輪，即使在車輛等行駛時因任何理由而在輪圈或 盤部產生龜裂時，由於使用本發明之鍛造胚料的鍛造輕合 金製車輪之沙丕衝擊值及伸展度極高，因此龜裂亦不會一 下子就變大，例如輪胎的胎壓會逐漸地減少時操縱者會注 意到異常，因而不會造成大事故之發生。 【圖式簡單說明】 43 322759 201143930 第1圖係顯示本發明之鍛造胚料之第1實施形態的立 體圖。 第2圖係顯示第1實施形態之鍛造膝料、與加壓壓縮 前之鑄造脒料的剖視圖。 第3圖（a)及（b)係顯示藉由閉塞鍛造將加壓壓縮前之 鑄造胚料作成為第1實施形態之鍛造胚料時之狀態的剖視 圖。 第4圖（a)至（d)係顯示將鑄造胚料進行複數次之加壓 壓縮而作成本發明之鍛造胚料之例的剖祝圖。 第5圖（a)係顯示本實施形態之輕合金製車輪之前視 圖，第5 ® (b)係（a)之Ι-Γ刳視圖。 第6圖係顯示由第1實施形態之鍛造胚料至輕合金製 車輪之製造過程的概略圖。 第7圖（a)係顯示本實施形態之輕舍金製車輪之製造 方法之第1旋壓處理的剖視圖’（b)及係顯示第2旋壓 處理的副視圖。 第8圖係顯示本發明之鍛造胚料之第2實施形態的立 體圖。 第9圖（a)至（d)係顯示第2實施形態之鍛造胚料之製 造過程的俯視圖及側視圖。 第10圖（a)至（e)係用以說明將鑄造脖料朝一方向加 塵壓縮後再朝不同之方向進行加壓壓縮時之效果的概略 圖。 第11圖（a)至（f)係顯示第3實施形態之鍛造胚料之製 44 322759 201143930 造過程的俯視圖及側視圖。 第12圖（a)及（b)係顯示另一實施形態之輕合金製車 輪之製造方法的前方擠壓加工的剖視圖。 第13圖（a)及（b)係顯示另一實施形態之輕合金製車 輪之製造方法的後方擠壓加工的剖視圖。 第14圖（a)及（b)係顯示本實施形態之車輪之製造方 法中的擴口步驟的剖視圖。 第15圖係顯示實施例之拉伸強度評價之結果的曲線 圖。 第16圖係顯示實施例之财力評價之結果的曲線圖。 第17圖係顯示實施例之拉伸評價之結果的曲線圖。 第18圖係顯示實施例之布式硬度評價之結果的曲線 圖。 第19圖係顯示實施例之沙丕衝擊值之結果的曲線圖。 第20圖（a)係顯示以實施例1所得之鍛造胚料之剖面 的近拍照片，（b)係其顯微鏡照片。 第21圖（a)係顯示以實施例2所得之鍛造胚料之剖面 的近拍照片，（b)係其顯微鏡照片。 第22圖（a)係顯示以實施例3所得之鍛造胚料之剖面 的近拍照片，（b)係其顯微鏡照片。 第23圖（a)係顯示以實施例4所得之鍛造胚料之剖面 的近拍照片，（b)係其顯微鏡照片。 第24圖（a)係在實施例之評價7中，顯示鍛造胚料之 試驗片之採取位置A至I的概略剖視圖。 45 322759 201143930 第24圖（b)係顯示實施例之評價7之結果的顯微鏡照 第25圖（a)係顯示在實施例之評價8至11中之試驗片 之採取位置，（b)係顯示拉伸試驗片之形狀的圖，（c)係顯 示沙不衝擊試驗片之形狀的圖。 第26圖係顯示以實施例6所得之車輪之剖面的近拍照 片。 第27圖（a)係在實施例之評價13中，顯示由前方擠壓 加工所得之預製車輪之試驗片之採取位置A至E的概略剖 視圖。 第27圖（b)係在實施例之評價13中，顯示由後方擠壓 加工所得之預製車輪之試驗片之採取位置A至E的概略剖 視圖。 第27圖（c)係在實施例之評價13中，顯示由旋壓加工 所得之車輪之試驗片之採取位置A至E的概略剖視圖。 第27圖（d)係顯示實施例之評價13之結果的顯微鏡照 片。 【主要元件符號說明】 本體部 輕合金製車輪 預製車輪 鑄造胚料 預輪圈部 盤部 1 3 3a、3b、3c、3d 4 5 6、13a 46 322759 201143930 6a 輪轂部 6b 螺栓插入孔 7 7a 7b 8 8a 8b 9 10、10a、10b 11 12、12a、12b、12c、 13 16 、 18 、 25 17 、 19 、 20 、 26 17a、19a、26a 21 22 23 31 31a 31b 32 32a 外輪圈部 外凸緣部 外輪圈前驅體 内輪圈部 内凸緣部 内輪圈前驅體 空部 鍛造胚料 輪輻部 13a、13b、13c、13d、13e 預鍛造胚料 盤部前驅體 上模具 下模具 頂出部 第1鍛造成形 第2鍛造成形 第3鍛造成形 第1擴口裝置 内側模具 外側模具 第1擴口裝置 内側模具 47 322759 201143930 32b 外側模具 35 滚軋輥 38a、38b 空隙 5卜 52、53、54 模具 51a 、 52a 、 53a 、 54a 筒狀孔 A 微細區域 B NG區域 HI 、 H2 、 H3 南度 P 拘束力 PI ' P2 方向 Q 外側部分 48 322759