JP2009285671A - 軽合金製鍛造ホイールとその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軽合金製の円柱状ビレットを原材料に用いて、熱間鍛造により車両用ホイールを一体鍛造成形する工程に於いて、第一次鍛造後のワークの平均高さを低く設定し、ビレットの高さに対する鍛錬比を少なくとも3.5以上にして金属粒径を微細化し、スポーク部の金属平均粒径を9μm以下とし、熱間スピニングを行って内リムの平均粒径を20μm以下にする。第一次鍛造に於けるホイールディスクに施されるデザイン模様をなだらかな凸状のリブとして設定しワークの平均高さを低く設定し原材料の延展を容易にする。前記第一次鍛造で前記ビレットの全量をディスク各部とリム予備部材の所要量に応じて分配することを特徴とする。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明になる呼び径18インチのディスクを有する第一次鍛造終了後の平面図である。デザイン模様は典型的なクロススポークであるが、最終工程でディスク裏面を研削してウエブ部を除去し孔を形成することでスポークを形成する。なお原材料を鍛造して出来上がる中間製品は未だホイールではないからこれをワークと記載する。
ディスクの呼び径が19インチ以上になる場合、第一次鍛造を2段階に分けてリブの形状を成形せずに湾曲面だけで延展するのが好ましくワークの平均高さを低く設定できるから鍛錬比を向上させることが出来る。ディスクの断面形状は異なるが図4に一例を断面図で示す。閉塞鍛造により断面の平均高さをビレットの高さの1/4に設定し鍛錬比4を確保する。ワーク11は第一次鍛造後の断面形状であり、主としてハブ部12、ウエブ部13及びリム予備部材14のみを成形している。原材料のビレットを押圧して延展するとき原材料は放射状に均等な金属組織の金属粒径を有しており、その後に続く鍛造工程で各部に粒径ムラのないワークを提供することが出来る。この場合必ずしも前述の第一乃至第三次鍛造を必要とせずリブの形状如何により2工程で鍛造を行うことが出来る。
鍛造後のリム予備部材6bはスピニング工程で内リムが成形される。前記の外リム7b、リブ3b及びハブ5bの各部分は鍛錬比4を維持しており金属ミクロ組織に於ける粒径は6〜10μmであり平均粒径は9μm以下である。図5に一例として鍛造成形とスピニング加工を行った完成品ホイール15の断面形状を示す。16はスポークでありリブとして上述したものである。17は外リムフランジであり、18は内リムフランジである。リムはR2で示した範囲が外リムであり、R1で示した範囲が内リムである。19はハブ部であり車軸フランジに装着される部分である。
上述した実施例では原材料にアルミニウム合金から成るビレットを用いているが、マグネシウム合金を併用したビレットを作成し一体型のホイール鍛造を行った。ビレットの形状は同じく円柱状であるが中心部を円柱状にアルミニウム合金で鋳造し、円筒状のビレットをマグネシウム合金で鋳造した。それぞれの外周面と内周面をテーパー状に研削して円錐部分を形成し、これらのビレットを互いに挿通し回転摩擦圧接を行って分子レベルの融着を行い一体化した。通常の熱間鍛造を行ったところディスクスポーク部分とハブ部分はアルミニウム合金製で、外リムの一部と内リム全体はマグネシウム合金製となった。重量比で換算するとビレットの中心部アルミニウム合金部分と円筒状ビレットのマグネシウム合金部分の重量比は85:15であった。これらの配列順は上記と逆の場合でも可能であり、そのときの重量比は大略80:20となる。前記いずれかの軽合金をより正確にホイールに配置するためには、第一次鍛造の初期段階の形状をビレットとして機械加工し金型に装着して鍛造を行えばよい。例えば図6(a)に示すように上金型8と下金型10の間に挟持される複合ビレット20は上下の各面が金型に即した形状に機械加工されており、中央部ビレット20aはアルミニウム合金製であり、外周部ビレット20bはマグネシウム合金製であり、界面は円錐面で摩擦圧接されている。(b)図は上金型が最下降位置にあり第一次鍛造後のワーク21が成形され、ディスク部中央21aはアルミニウム合金製でありリム予備部材21bはマグネシウム合金製である。熱間スピニングしてマグネシウム合金製のリムを得る。同(c)図は汎用性のある複合円柱状ビレット22であり、中央部ビレット22bは円錐台状を成しマグネシウム合金製であり、外周部ビレット22aはアルミニウム合金製である。23は境界面でテーパー状を成し摩擦圧接され分子レベルで融合している。前記複合ビレット20はアルミニウム合金素材を鍛造して中央部ビレット20aとすることも出来る。外周面を切削してテーパー状に成しマグネシウム合金製外周部ビレット20bと一体化しても良い。
2a ディスク
3a,3b リブ
4a,4b ウエブ
5a,5b ハブ
6a,6b リム予備部材
Claims (6)
- 軽合金製の円柱若しくは円錐部分を含む形状のビレットを原材料に用いて、鍛錬比が3.5乃至4.0以上である熱間鍛造により車両用ホイールを一体成形する工程に於いて、スポーク部を構成する部分の重量の90%を占める部分の金属組織に於ける金属粒径が9μm以下であることを特徴とする軽合金製鍛造ホイールの製造方法。
- 内リム予備部材を熱間スピニングした場合、内リムの金属組織における金属粒径が15〜20μmの範囲に形成されることを特徴とする請求項1に記載の軽合金製鍛造ホイールの製造方法。
- 請求項1に記載の製造方法を用いてスポーク部を構成する部分の重量の90%を占める部分の金属組織に於ける金属粒径を9μm以下に構成した軽合金製鍛造ホイール。
- 前記熱間スピニングを行った内リムを構成する断面積の少なくとも90%が15乃至20μmの金属粒径で構成された請求項2に記載の製造方法による軽合金製鍛造ホイール。
- 請求項2に記載の製造法を用いた熱間スピニング後の内リムを構成する断面積の少なくとも90%の金属組織の粒径が20μm以下に形成された軽合金製鍛造ホイール。
- 塑性化する予熱温度が異なるマグネシウムとアルミニウムの合金をそれぞれ塑性化温度に予熱後、ホイールの形状(デザイン)により最適な各々のビレット形状と成し、第一次鍛造をビレットを合体させて行うか、或いは個別に鍛造後第二次鍛造若しくは第二次鍛造以降の鍛造工程において合体せしめ加圧してアルミニウム合金とマグネシウム合金の複合ホイール予備部材と成し、少なくとも所要のスピニング、熱処理、切削加工、塗装を施した請求項1及び2の製造方法を用いた軽合金製鍛造ホイール。
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