轻合金制车辆车轮的制造方法技术

本发明专利技术提供一种即使车辆车轮大径化、但金属组织的结晶粒径仍然较小、机械性特性仍然优异的轻合金制车辆车轮的制造方法。在轻合金制车辆车轮的制造方法中，首先使用型出口形状大致为长方形的铸型进行连续铸造或半连续铸造，从而制作扁平的方形钢坯(S1)，然后沿与铸造方向垂直的方向切断该扁平的方形钢坯，从而制作沿铸造方向扁平的矩形铸造原料(S2)。并且，铸造工序包括：自上述矩形铸造原料的扁平面一侧压下该铸造原料从而将该铸造原料锻造成圆盘形的工序(S4)、和将该圆盘形锻造成品锻造成具有轮辐部和轮圈部的大体的车轮形状的工序(S5)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种即使是大径的车轮也能具有优异的机械性特性的轻合金制车辆 车轮的制造方法。
技术介绍
作为之一，公知一种通过对铸造原料进行锻造而制 造轻合金制车辆车轮的锻造法。大概地说明该制造方法，如图3所示，首先使用具有圆形的 型出口的铸型通过半连续铸造等而制作圆棒钢坯(Sll)，将该圆棒钢坯切成圆片而制作圆 柱状的铸造原料(S12)。然后，作为热锻造工序，加热圆柱状的铸造原料(S13)，自加热后的 圆柱状铸造原料的圆形面一侧压下该铸造原料，将该铸造原料锻造成圆盘形(S14)，进一步 锻造该圆盘形的锻造成品，将该锻造成品精加工(日文仕上(f石)成具有轮圈部和轮辐部 的大体的车轮形状(S15)。之后，进行旋压(spinning)成形加工来调整轮圈形状(S16)，经 过热处理(S17)、机械加工(S18)的各工序，制成轮圈一体的车辆车轮。在以往的制造方法中，之所以使用圆柱状的铸造原料，是出于能够简易地进行将 铸造原料成形为圆形的车辆车轮形状的锻造工序等目的，迄今为止，在使用了锻造法的轻 合金制车辆车轮的制造方法中，通常使用从圆棒钢坯切出的圆柱状的铸造原料。因此，为了 能够满足最近对车辆车轮的大型化的需求，在铸造时制作大径的圆棒钢坯，使用从该圆棒 钢坯切出的大径的圆柱状的铸造原料。通常，轻合金制车辆车轮的强度与该车轮的金属组织的结晶粒径有关，体现出结 晶粒径越小、强度越高的趋势。并且，当铸造过程中的冷却速度减慢时，铸造原料的金属组 织的结晶粒径增大。在圆棒钢坯的情况下，由于铸造过程的冷却速度依存于该钢坯的直径 尺寸，因此随着该钢坯的直径的增大，冷却速度减慢，该钢坯的金属组织的结晶粒径自然增 大。因此，在所使用的圆棒钢坯的直径随着车辆车轮的大型化而增大时，铸造原料的金属组 织的结晶粒径增大，成品车轮的金属组织的结晶粒径也增大，因此导致轻合金制车辆车轮 的强度、韧性下降。针对该问题，可以从结晶粒径不会变大的、直径较小的圆棒钢坯切出比较细长的 圆柱状铸造原料，然后追加进行镦锻工序，从而制造出大径的车辆车轮，该镦锻(日文■·。 $ 鍛造)工序自该细长的圆柱状铸造原料的圆形面一侧对该铸造原料进行镦锻，从而增 大该铸造原料的直径。但是，即使采用镦锻工序，由于在圆柱状锻造原料的原料高度较高 时，因压曲等而发生厚度不均，因此想要制造稳固的车辆车轮仍是极其困难的。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述情况而做成的，目的在于提供一种即使车辆车轮大径化、但金 属组织的结晶粒径仍然较小、机械性特性仍然优异的。本专利技术的通过对铸造原料进行锻造而制造轮圈一 体的车辆车轮，该方法使用型出口形状大致为长方形的铸型进行连续铸造或半连续铸造，从而制 作扁平的方形钢坯，沿与铸造方向垂直的方向切断该扁平的方形钢坯，从而制作在铸造方 向上扁平的矩形铸造原料；铸造工序包括自上述矩形铸造原料的扁平面侧压下该矩形铸造原料从而将该矩 形铸造原料锻造成圆盘形的工序；将该圆盘形的锻造成品锻造成具有轮辐部和轮圈部的大 体的车轮形状的工序。采用上述制造方法，扁平的方形钢坯的铸造时的冷却速度依存于该钢坯的厚度 (长方形截面的短边长度)。在钢坯为圆棒钢坯的情况下，铸造时的冷却速度依存于该钢坯 的直径尺寸，因此对于上述扁平的方形钢坯来说，即使相比具有与该扁平的方形钢坯的长 方形截面的长边长度相当的直径的圆棒钢坯，也能大幅提高铸造时的冷却速度。因而，相比 具有与扁平的方形钢坯的长方形截面的长边长度相当的直径的圆棒钢坯，也能够大幅减小 扁平的方形钢坯的在铸造时产生的金属组织的结晶粒径。并且，沿与铸造方向垂直的方向切断该扁平的方形钢坯，从而制作在铸造方向扁 平的矩形铸造原料。通过上述那样地自扁平的方形钢坯切出铸造原料，能够在所获得的扁 平的矩形铸造原料上形成与铸造方向正交的扁平的四边形面。该扁平的矩形铸造原料中的 扁平的四边形面可以作为在接下来的锻造工序中适合于压下的宽阔的面。因而，在锻造工序中，通过自该矩形铸造原料的四边形面侧(与铸造方向正交的 宽阔的面一侧)压下该铸造原料而将该铸造原料锻造成圆盘形，能够不增加锻造次数且亦 不会引发厚度不均等不良地获得将体积自矩形分配成圆盘形的圆盘形锻造成品。然后，进 一步锻造该圆盘形的锻造成品，形成具有轮辐部和轮圈部的大体的车轮形状，从而即使车 辆车轮大径化，由于铸造原料的结晶粒径较小，因此仍能获得结晶粒径小的轻合金制车辆 车轮。优选上述铸型的型出口的短边与长边的尺寸比为1 1.5以上，且短边的长度为 200mm以下，利用该铸型制作扁平的方形钢坯。很难随着扁平的方形钢坯的厚度的增加而提高铸造时的冷却速度、减小结晶粒 径。针对该问题，在利用型出口的短边与长边的尺寸比为1 1.5以上、且短边的长度为 200mm以下的铸型制作扁平的方形钢坯时，相比具有与该扁平的方形钢坯的长边长度相当 的直径的圆棒钢坯，能够使所获得的扁平的方形钢坯(在长方形截面上短边与长边的尺寸 比为1 1. 5以上、且短边长度为200mm以下)的铸造时的冷却速度变得足够快，使金属组 织的结晶粒径良好地细化。优选该方法具有利用机械加工切去冷硬层的工序，该冷硬层形成在上述扁平的矩 形铸造原料中的与车轮外观面相对应的铸造表面上。由于在铸造时扁平的方形钢坯的冷却速度变快，因此钢坯容易受到冷却的影响而 在表面形成冷硬层。该冷硬层可使车辆车轮的强度下降。另外，从上述扁平的方形钢坯切 出的扁平的矩形铸造原料中的扁平的四边形面是铸造表面，且该对置的扁平的四边形面中 的一个面是车轮外观面。因而，针对形成在扁平的矩形铸造原料中的与车轮外观面相对应 的铸造表面上的冷硬层，利用机械加工切去该冷硬层，从而能够防止冷硬层使车轮的强度 下降。上述铸型可以采用半绝热铸型来抑制在扁平的方形钢坯的表面上形成偏析层，从而不用对扁平的矩形铸造原料的铸造表面进行端面切削。由此，能够消除因对扁平的矩形铸造原料的铸造表面进行端面切削而产生的材料 损失，因此能够提供成品率良好且成本低廉的车辆车轮。如上所述，采用本专利技术的，制作扁平的方形钢坯来 代替制作圆棒钢坯，且使用从该扁平的方形钢坯切出的形成为适合于热锻造的形状的扁平 的矩形形状的铸造原料，从而即使车辆车轮大径化，也能够制造金属组织的结晶粒径小、机 械性特性优异的轻合金制车辆车轮。附图说明图1是表示实施方式的的制造工序图。图2是表示制作扁平的方形钢坯的铸型的剖视图。图3是表示以往的的制作工序图。具体实施例方式实施方式的是通过对铸造原料进行热锻造而制造 轮圈一体的车辆车轮的方法，作为铸造前的铸造原料，使用扁平的方形钢坯来代替以往的 圆棒钢坯。作为轻合金的材质，例如可以使用A6061等的铝合金、镁合金、钛合金等。下面，说明实施方式的。如图1所示，首先在步骤Sl中，使用型出口形状大致为长方形的铸型进行连续铸 造或半连续铸造，从而制作扁平的方形钢坯。例如可以采用DC铸造法为铸造法。可以采用 下述装置为进行DC铸造的铸造装置，该装置包括深度较浅的铸型1、将该铸型1配置在下部 的由绝热耐火材料构成的容器2、和配置在型出口 11处的用于对铸锭进行水冷处理的喷水 器3 (参照图1中的Sl旁边的图)。可以使用如下装置为铸型1，即，如图2所示，该装置具 有上下贯穿的开口 10，该开口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轻合金制车辆车轮的制造方法，该方法通过对铸造原料进行锻造而制造轮圈一体的车辆车轮，该方法包括下述工序：铸造工序，使用型出口形状大致为长方形的铸型进行连续铸造或半连续铸造，从而制作扁平的方形钢坯；切断工序，沿与铸造方向垂直的方向切断上述扁平的方形钢坯，从而制作在铸造方向上扁平的矩形铸造原料；一次锻造工序，自上述矩形铸造原料的扁平面侧压下该矩形铸造原料，从而将该矩形铸造原料锻造成圆盘形；二次锻造工序，将上述圆盘形锻造成品锻造成具有轮辐部和轮圈部的大体的车轮形状。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：稻谷修二郎，
申请(专利权)人：雷斯工程株式会社，
类型：发明
国别省市：JP