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JPH11300476A - Aluminum alloy plate with superior weldability for wheel rim - Google Patents

Aluminum alloy plate with superior weldability for wheel rim

Info

Publication number
JPH11300476A
JPH11300476A JP10109748A JP10974898A JPH11300476A JP H11300476 A JPH11300476 A JP H11300476A JP 10109748 A JP10109748 A JP 10109748A JP 10974898 A JP10974898 A JP 10974898A JP H11300476 A JPH11300476 A JP H11300476A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aluminum alloy
thickness
welding
oxide layer
wheel rim
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10109748A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoyuki Fukui
清之 福井
Keiji Sano
啓路 佐野
Yukimitsu Suzuki
幸充 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Central Motor Wheel Co Ltd
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Original Assignee
Central Motor Wheel Co Ltd
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central Motor Wheel Co Ltd, Sumitomo Light Metal Industries Ltd, Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Central Motor Wheel Co Ltd
Priority to JP10109748A priority Critical patent/JPH11300476A/en
Publication of JPH11300476A publication Critical patent/JPH11300476A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Arc Welding In General (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To secure welding strength and to prevent generation of weld crack at the time of rim forming by reducing the thickness of a surface oxide layer in a part containing the sides that form the end face of an alloy plate to be welded. SOLUTION: The thickness of an oxide layer 15 is adjusted to be 100 Åor less, desirably 10 Å or above and 100 Å or below, for the forming-required area 16a, 16b of an aluminum alloy plate 10 for wheel rims, the area including the end face 12a, 12b of the plate and having an width of at least about twice the thickness t of the plate from its side 13a, 13b. As a result, in the DC butt welding of the end face 12a, 12b, the oxide is reduced that flows into the weld zone, thereby preventing a weld crack caused by the oxide at the time of subsequent rim forming. The thickness of the oxide layer 15 is adjusted by acid cleaning of the base material in two steps using for example a sulfuric acid solution and a nitric acid solution. Incidentally the acid cleaning area is the entire surface, which is advantageous costwise in view of a means like masking, rather than the limited area of 16a, 16b for which forming is required.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接性、例えば直
流バット溶接性に優れたホイールリム用アルミニウム合
金板に関し、例えば、ディスクとホイールリムとが別部
材により構成された自動車用2ピースホイールに用いら
れる溶接性に優れたホイールリム用アルミニウム合金板
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aluminum alloy plate for a wheel rim excellent in weldability, for example, direct current butt weldability. For example, the present invention relates to a two-piece wheel for an automobile in which a disc and a wheel rim are formed of different members. The present invention relates to an aluminum alloy plate for a wheel rim having excellent weldability.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車用のホイールは、自動車の安全上
の観点から最も重要な部品の一つである。走行時のホイ
ールは、様々な負荷を受けるために充分な強度が要求さ
れるとともに、高速回転するために高い寸法精度、バラ
ンス等が要求される。さらに、自動車用のホイールは、
量産されるために高生産性、経済性も要求される。
2. Description of the Related Art Automobile wheels are one of the most important parts from the viewpoint of automobile safety. During traveling, the wheels are required to have sufficient strength to receive various loads and to have high dimensional accuracy, balance and the like to rotate at high speed. In addition, automobile wheels
High productivity and economic efficiency are also required for mass production.

【0003】図5は、自動車用ホイール1の一例を示す
縦断面図である。従来より、ホイールリム2は、JIS G
3113により示される「自動車構造用熱間圧延鋼板および
鋼帯SAPH 32 」を素材とし、素材切断→巻き→フラッシ
ュバット溶接→リム成形 (フレアリング工程およびロー
ル成形工程) により円環状に成形される。自動車用ホイ
ール1は、このホイールリム2に別工程により円盤状に
成形したディスク3を接合することにより、製造されて
きた。なお、このような自動車用ホイール1は、ホイー
ルリム2とディスク3との2部材により構成されるた
め、2ピースホイールといわれる。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing an example of an automobile wheel 1. As shown in FIG. Conventionally, the wheel rim 2 is JIS G
Using "Hot rolled steel sheet and steel strip SAPH 32 for automobile structure" indicated by 3113 as a material, it is formed into an annular shape by material cutting → winding → flash butt welding → rim forming (flaring step and roll forming step). The vehicle wheel 1 has been manufactured by joining a disk 3 formed into a disk shape in a separate process to the wheel rim 2. Note that such an automobile wheel 1 is called a two-piece wheel because it is composed of two members, a wheel rim 2 and a disk 3.

【0004】近年、自動車の軽量化および走行性能向上
の観点から、自動車用ホイール1に対しても軽量化が要
請されている。そのため、2ピースホイールのホイール
リムは、高張力鋼板やアルミニウム合金板により製造さ
れるようになってきた。
[0004] In recent years, from the viewpoint of reducing the weight of the automobile and improving the running performance, the automobile wheel 1 is also required to be reduced in weight. Therefore, the wheel rim of the two-piece wheel has been manufactured from a high-tensile steel plate or an aluminum alloy plate.

【0005】ホイールリムの高張力鋼板化に関しては、
既に、800MPa級の高張力鋼板が実際に採用された例があ
る。しかし、価格や成形加工性等の点で未だ問題があ
り、一部の車種への適用にとどまっている。
[0005] Regarding the use of high-tensile steel plates for wheel rims,
There is already an example in which an 800 MPa class high-strength steel sheet has been actually adopted. However, there are still problems in terms of price, moldability and the like, and the application is limited to some types of vehicles.

【0006】一方、ホイールリムのアルミニウム合金板
化も、ホイールリム2の外観品質向上の要請に応える意
味でも、積極的に検討されている。アルミニウム合金製
のホイールリムも、鋼製のホイールリムと同様に、5000
系アルミニウム合金 (Al−Mg系) からなる矩形平板を、
その長手方向へコイラで円筒状に巻き、両端を揃えて突
き合わせ、フラッシュバット溶接機を用いてフラッシュ
バット溶接することにより円筒状とし、さらに、スピニ
ング加工やリングロール加工によりリム成形を行って、
円環状のホイールリムとされる。
On the other hand, the use of an aluminum alloy plate for the wheel rim has also been actively studied in order to meet the demand for improving the appearance quality of the wheel rim 2. Aluminum alloy wheel rims, like steel wheel rims,
A rectangular flat plate made of aluminum alloy (Al-Mg)
Wrap it in a cylindrical shape with a coiler in the longitudinal direction, align both ends and butt, make it into a cylindrical shape by flash butt welding using a flash butt welding machine, and perform rim forming by spinning processing or ring roll processing,
It is an annular wheel rim.

【0007】ところで、アルミニウム合金製のホイール
リムの生産性を高めて製造コストの抑制を図るため、フ
ラッシュバット溶接よりも能率、作業性がともに優れる
ことから鋼製のホイールリムの製造工程では既に採用さ
れている直流バット溶接 (以下、本明細書においては
「DCバット溶接」と記述する) が多用されるようにな
ってきた。このDCバット溶接とは、接合部に直流電流
を印加しながら加圧して溶接を行う方法であり、交流電
流を印加してフラッシュを5〜10秒間発生させながら加
圧して溶接を行うフラッシュバット溶接とは、原理的に
異なる溶接法である。
[0007] Incidentally, in order to increase the productivity of aluminum alloy wheel rims and to suppress the production cost, the efficiency and workability are both superior to flash butt welding. Therefore, they have already been adopted in the production process of steel wheel rims. DC butt welding (hereinafter, referred to as “DC butt welding” in this specification) has come to be used frequently. This DC butt welding is a method in which welding is performed by applying pressure while applying a direct current to a joint, and is performed by applying an alternating current and applying pressure while generating a flash for 5 to 10 seconds. Is a different welding method in principle.

【0008】しかし、アルミニウム合金板のDCバット
溶接では、鋼板の場合とは異なり、通常の条件で溶接を
行うと、アルミニウム合金の熱伝導率は鉄の約3倍であ
るとともに固有抵抗が約2/7 倍であるために、DCバッ
ト溶接後に行われるリム成形において、溶接部割れが発
生し易くなる。
[0008] However, in the DC butt welding of an aluminum alloy plate, unlike the case of a steel plate, when welding is performed under normal conditions, the thermal conductivity of the aluminum alloy is about three times that of iron and the specific resistance is about 2 times. Since the ratio is / 7 times, cracks in the welded portion easily occur in the rim forming performed after the DC butt welding.

【0009】すなわち、アルミニウム合金板は、鋼板に
比較すると、加熱され難いとともに熱が逃げ易いため、
健全な接合部が得られ難い。そのため、電流密度が適正
電流密度よりも少しでも低下すると、溶接後のフレア加
工工程やリングロール加工工程もしくは 180°曲げ試験
において、「冷接」と呼ばれる溶接部割れが発生し易く
なる。一方、電流密度が少しでも高くなると、 180°曲
げ試験において「入熱過大」と呼ばれる溶接部割れが発
生し易くなる。
In other words, aluminum alloy sheets are harder to heat and more easily escape heat than steel sheets.
It is difficult to obtain a healthy joint. For this reason, if the current density is slightly lower than the appropriate current density, a weld crack called “cold welding” is likely to occur in a flare processing step, a ring roll processing step, or a 180 ° bending test after welding. On the other hand, if the current density is slightly increased, cracks in the weld called “excessive heat input” tend to occur in the 180 ° bending test.

【0010】溶接後のリム成形におけるこのような溶接
部割れを防止するため、現在、5000系のアルミニウム合
金においては、安全を見込んで、アップセット代を板厚
の4倍以上確保せざるを得なかった。そのため、(i) 素
材の歩留りが低下すること、(ii)溶接時に押し出される
溶融アルミニウム合金量の増加に伴って溶接電極先端へ
の付着量が増加し、特に連続製造時には溶接電極とアル
ミニウム合金板との間に巻き込まれるアルミニウム合金
破片が原因であるスパークを誘発し、溶接欠陥を発生し
易くなるために、溶接電極の交換や研磨の頻度を、鋼製
ホイールリムに比較すると、著しく増加せざるを得ない
ことという課題があった。
In order to prevent such weld cracking in the rim forming after welding, it is necessary to secure an upset allowance of at least four times the sheet thickness of the 5000 series aluminum alloy in view of safety. Did not. Therefore, (i) the yield of the raw material decreases, (ii) the amount of adhesion to the welding electrode tip increases with the increase in the amount of molten aluminum alloy extruded at the time of welding. The frequency of replacement and polishing of welding electrodes is not significantly increased when compared to steel wheel rims, because it induces sparks caused by aluminum alloy shards caught in between and makes it easier to generate welding defects. There was a problem of not obtaining.

【0011】ところで、従来より、アルミニウム合金製
のホイールリムをDCバット溶接により製造するための
提案が種々なされている。例えば、特開平4−368531号
公報には、スクィズ加圧力を付加した後にさらにアプセ
ット加圧力を重畳させる、いわば2段加圧方式を採用す
ることにより、アルミニウム合金製のホイールリムのD
Cバット溶接を可能とする発明が提案されている。
By the way, various proposals have conventionally been made for manufacturing a wheel rim made of an aluminum alloy by DC butt welding. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 4-368531 discloses that an aluminum alloy wheel rim is formed by adopting a so-called two-stage pressing method in which an upset pressing force is further superimposed after a squeezing pressure is applied.
An invention that enables C-butt welding has been proposed.

【0012】また、特開平6−142938号公報には、5000
系または6000系 (Al−Mg−Si系) のアルミニウム合金板
の導電率と溶接時のアップスロープ時間とにより適正な
溶接条件を設定し、この溶接条件にしたがうことによ
り、アルミニウム合金製のホイールリムのDCバット溶
接部を健全にする発明が提案されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-142938 discloses that
Welding conditions are set based on the conductivity of the aluminum alloy plate of the 6000 series or 6000 series (Al-Mg-Si system) and the upslope time during welding. Has been proposed to make the DC butt weld part sound.

【0013】さらに、特開平6−136493号公報には、高
い溶接継手強度を得ることができる時効性Al−Mg−Si合
金板を、ホイールリム用素材として用いる発明が提案さ
れている。この発明は、現在主流である5000系のアルミ
ニウム合金に替わる素材を提案したものである。
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-136493 proposes an invention in which an aging Al-Mg-Si alloy plate capable of obtaining high weld joint strength is used as a material for a wheel rim. The present invention proposes a material that replaces the currently mainstream 5000 series aluminum alloy.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの提案
にかかる発明では、溶接後のリム成形における溶接部割
れを、簡単かつ確実に解消することができない。
However, according to the inventions according to these proposals, it is not possible to simply and reliably eliminate a weld crack in a rim forming after welding.

【0015】すなわち、特開平4−368531号公報または
特開平6−142938号公報により提案された発明は、いず
れも溶接条件の一部を特定するものであるため、実施に
際して、溶接条件の厳格な管理を必要とする。しかし、
通常、ホイールリムは各自動車製造メーカー固有の生産
ラインにより製造されており、溶接条件を特定してもそ
の横並びの実施および管理は難しいため、現実的な発明
であるとは言い難い。また、ホイールリムの量産性等を
勘案すると、これまでの溶接条件をできるだけ変更する
ことなくDCバット溶接を行うことができることが望ま
しい。
That is, the inventions proposed in JP-A-4-368531 or JP-A-6-142938 all specify a part of the welding conditions. Requires management. But,
Normally, wheel rims are manufactured on a production line unique to each automobile manufacturer, and even if welding conditions are specified, it is difficult to implement and manage them side by side, so it is hard to say that this is a realistic invention. In consideration of the mass productivity of the wheel rim, it is desirable that DC butt welding can be performed without changing the welding conditions so far as much as possible.

【0016】また、特開平6−136493号公報により提案
された発明では、溶体化・焼き入れ処理およびT6の人
工時効処理によりMg2Si を析出させて高強度を得る。そ
のため、Mg2Si のサイズと密度とを管理するためにホイ
ールリム成形加工後に、例えば180 ℃に8時間保持する
人工時効処理を行う必要が生じてしまい、前述したよう
に現在のホイールリムの様々な生産ラインを勘案する
と、現実的な発明であるとは言い難い。
In the invention proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-136493, Mg 2 Si is precipitated by solution treatment / quenching treatment and artificial aging treatment of T6 to obtain high strength. For this reason, it is necessary to perform an artificial aging treatment at, for example, 180 ° C. for 8 hours after forming the wheel rim in order to control the size and density of Mg 2 Si. It is hard to say that this is a realistic invention in view of the production line.

【0017】ここに、本発明の目的は、従来の溶接条
件、特にDCバット溶接の溶接条件を何ら変更すること
なく、高い溶接強度を確保して溶接後のリム成形におけ
る溶接部割れを生じることがない健全な接合部を得るこ
とができ、これにより、アップセット代を従来よりも低
減でき(例えば板厚の3倍以下)、歩留り向上および溶
接電極交換・研磨頻度の低減をいずれも図ることができ
るホイールリム用アルミニウム合金板を提供することで
ある。
Here, an object of the present invention is to secure a high welding strength without causing any change in the conventional welding conditions, in particular, the welding conditions of DC butt welding, and to generate a weld crack in a rim forming after welding. It is possible to obtain a sound joint without defects, thereby reducing the upset allowance (for example, 3 times or less of the plate thickness), improving the yield, and reducing the welding electrode replacement / polishing frequency. To provide an aluminum alloy plate for a wheel rim.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、リム成形における
溶接部割れは、溶接時の溶接部に存在する酸化物に起因
しており、この酸化物量を低減して溶接を行うことによ
り、上記課題を完全に解決することが可能となることを
知見し、さらに検討を重ねて、本発明を完成した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems. As a result, cracks in the welded portion in rim forming are caused by oxides present in the welded portion during welding. The inventors have found that the above problem can be completely solved by performing welding while reducing the amount of the oxide, and further studied and completed the present invention.

【0019】ここに、本発明の要旨とするところは、溶
接を行われる端面を形成する辺を含む、少なくとも一部
の表面に、厚さを低減された酸化物層を備えることを特
徴とする溶接性に優れたホイールリム用アルミニウム合
金板である。
Here, the gist of the present invention is characterized in that an oxide layer having a reduced thickness is provided on at least a part of a surface including a side forming an end face to be welded. Aluminum alloy plate for wheel rims with excellent weldability.

【0020】上記の本発明では、酸化物層の厚さが100
Å以下、より望ましくは10Å以上100 Å以下であること
が、リム成形における溶接部割れの解消のためには、望
ましい。
In the present invention, the oxide layer has a thickness of 100
It is desirable that the thickness be 10 mm or less, more preferably 10 mm or more and 100 mm or less, in order to eliminate weld cracks in rim forming.

【0021】また、上記の本発明では、前記の一部が、
前記の辺から(板厚×2)倍の長さの範囲であること
が、同様に溶接部割れの解消のためには、望ましい。ま
た、本発明は、別の観点からは、アルミニウム合金帯の
表面における酸化物層の厚さを100 Å以下、望ましくは
10Å以上100 Å以下に調整した後に、このアルミニウム
合金帯を所定の長さに切断することを特徴とする溶接性
に優れたホイールリム用アルミニウム合金板の製造法で
ある。
Further, in the above-mentioned present invention, said part is
Similarly, it is desirable that the length be in the range of (sheet thickness × 2) times from the above side in order to eliminate the weld crack. In another aspect, the present invention provides that the thickness of the oxide layer on the surface of the aluminum alloy strip is 100 mm or less, preferably
This is a method for manufacturing an aluminum alloy plate for a wheel rim excellent in weldability, characterized in that the aluminum alloy strip is cut into a predetermined length after adjusting the length to 10 mm or more and 100 mm or less.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明にかかるホイールリム用ア
ルミニウム合金板の実施形態を、添付図面を参照しなが
ら詳細に説明する。なお、以降の実施形態は、自動車用
2ピースホイールのホイールリムへの適用を例にとると
ともに、DCバット溶接を行う場合を例にとって、説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of an aluminum alloy plate for a wheel rim according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following embodiments, an application to a wheel rim of a two-piece wheel for an automobile will be described as an example, and a case where DC butt welding is performed will be described as an example.

【0023】図1は、実施形態のホイールリム用アルミ
ニウム合金板10の一例を示す斜視図である。ホイールリ
ム用アルミニウム合金板10を構成する母材11には、従来
から知られている5000系 (Al−Mg系) のホイールリム用
アルミニウム合金を用いた。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an aluminum alloy plate 10 for a wheel rim according to the embodiment. As the base material 11 constituting the aluminum alloy plate 10 for a wheel rim, a conventionally known 5000-type (Al-Mg-based) aluminum alloy for a wheel rim was used.

【0024】母材11は、長手方向へ円筒状に巻かれて両
端面12a 、12b を揃えて突き合わせた状態でDCバット
溶接を行われて円筒状に加工されるが、母材11は、これ
らの端面12a 、12b を形成する辺13a 、13b を含む両表
面14、14に、その厚さを低減された酸化物層15、15を備
えている。
The base material 11 is wound into a cylindrical shape in the longitudinal direction, and is subjected to DC butt welding in a state where both end surfaces 12a and 12b are aligned and butted to be processed into a cylindrical shape. On both surfaces 14 and 14 including sides 13a and 13b forming the end surfaces 12a and 12b, oxide layers 15 and 15 having reduced thickness are provided.

【0025】熱間圧延を行われて製造されるホイールリ
ム素材であるアルミニウム合金板の表面には、通常、ア
ルミニウム系およびマグネシウム系の酸化物層が500 Å
程度の厚さで存在するが、本実施形態の酸化物層15は、
適宜手段により、この厚さを100 Å以下に低減したもの
である。この酸化物層15を設ける技術的意義を以下に説
明する。
The surface of an aluminum alloy plate, which is a wheel rim material produced by hot rolling, is usually provided with an aluminum-based and magnesium-based oxide layer of 500 mm.
Although present in a thickness of about, the oxide layer 15 of the present embodiment,
This thickness is reduced to 100 mm or less by appropriate means. The technical significance of providing this oxide layer 15 will be described below.

【0026】ホイールリム用アルミニウム合金板10を構
成する母材11の端面12a 、12b の接合に用いるDCバッ
ト溶接は、前述したように、端面12a 、12b を突き合わ
せて通電し端面12a 、12b の接触抵抗を利用することに
より端面12a 、12b を発熱・溶融させるとともに、アッ
プセット加圧することにより溶接強度を充分に確保する
溶接方法である。従来は、母材11をDCバット溶接によ
り健全に接合するために、アップセット代は、安全も見
込んで、板厚の4倍以上としていた。すなわち、室温で
安定なアルミニウム系酸化物およびマグネシウム系酸化
物からなる酸化物層が端面12a 、12b と、端面12a 、12
b を形成する辺13a 、13b を含む表面近傍とに存在する
ために、アップセット加圧時の接合面には、端面12a 、
12b に当初から存在していた酸化物と辺13a 、13b を含
む表面近傍からアップセットに伴って流入される酸化物
とが存在し、端面12a 、12b に当初から存在する酸化物
が完全に排出されて影響が解消される程度(4倍程度)
のアップセット代が、酸化物を確実に排出して新生面を
露出させ健全な溶接を行うために、必要であった。
In the DC butt welding used for joining the end faces 12a and 12b of the base material 11 constituting the aluminum alloy plate 10 for a wheel rim, as described above, the end faces 12a and 12b are brought into contact with each other and energized to contact the end faces 12a and 12b. This is a welding method in which the end faces 12a and 12b are heated and melted by utilizing the resistance, and the welding strength is sufficiently ensured by upset pressing. Conventionally, in order to join the base material 11 soundly by DC butt welding, the upset allowance is set to four times or more the sheet thickness in consideration of safety. That is, an oxide layer composed of an aluminum-based oxide and a magnesium-based oxide that is stable at room temperature has end faces 12a and 12b and end faces 12a and 12b.
b is present in the vicinity of the surface including the sides 13a and 13b forming the end face 12a,
The oxide originally present on 12b and the oxide that flows in along with the upset from near the surface including the sides 13a and 13b exist, and the oxide originally present on the end faces 12a and 12b is completely discharged. To the extent that the effect is eliminated by the impact (about 4 times)
An upset allowance was necessary to reliably discharge oxides, expose a new surface, and perform sound welding.

【0027】しかし、本発明者らの検討結果によれば、
アップセットに伴って辺13a 、13bを含む表面近傍から
流入する酸化物量を低減することも、DCバット溶接の
接合強度の向上には有効である。すなわち、本実施形態
では、母材11の表面のうちの端面12a 、12b 近傍に存在
し、アップセットに伴って接合部に流入する酸化物に着
目し、この酸化物量を低減しながらDCバット溶接を行
うことにより、健全な接合部を得ることができ、これに
より、リム成形時の溶接部割れを防止する。そこで、本
実施形態において、厚さを低減された酸化物層15を設け
る。
However, according to the results of the study by the present inventors,
Reducing the amount of oxide flowing from near the surface including the sides 13a and 13b with the upset is also effective in improving the joining strength of DC butt welding. That is, in the present embodiment, attention is paid to the oxide that is present near the end surfaces 12a and 12b of the surface of the base material 11 and flows into the joint portion with the upset, and the DC butt welding is performed while reducing the amount of the oxide. By performing the above, a sound joint can be obtained, thereby preventing a weld crack at the time of forming the rim. Therefore, in the present embodiment, the oxide layer 15 having a reduced thickness is provided.

【0028】酸化物層15の厚さは、母材11を硫酸溶液お
よび硝酸溶液を用いて2段階で酸洗することにより低減
し、酸洗時間長を調整することにより調整した。このよ
うにして、母材11の表面に、厚さを低減された酸化物層
15が形成される。
The thickness of the oxide layer 15 was reduced by two-step pickling of the base material 11 using a sulfuric acid solution and a nitric acid solution, and adjusted by adjusting the length of the pickling time. Thus, the reduced thickness oxide layer is formed on the surface of the base material 11.
15 is formed.

【0029】酸化物層15の厚さとしては、100 Å以下が
望ましい。酸化物層15の厚さを100Åよりも大きくする
と溶接部割れ防止効果が薄れるためである。このような
観点からは、酸化物層15の厚さの好適範囲の下限を設け
る必要はないが、酸化物層15は大気中では直ちに酸化さ
れるために酸化物層15の厚さを10Å未満に小さくするこ
とは難しいとともに10Å程度で充分な溶接部割れ抑制効
果があるため、10Å以上100 Å以下とすることが、より
望ましくかつ現実的である。
The thickness of the oxide layer 15 is desirably 100 ° or less. This is because if the thickness of the oxide layer 15 is larger than 100 mm, the effect of preventing cracks in the welded portion is reduced. From such a viewpoint, it is not necessary to set the lower limit of the preferable range of the thickness of the oxide layer 15, but since the oxide layer 15 is immediately oxidized in the air, the thickness of the oxide layer 15 is less than 10 mm. Since it is difficult to reduce the diameter to about 10 mm, and about 10 mm has a sufficient effect of suppressing cracks at the welded portion, it is more desirable and practical to set it to 10 mm or more and 100 mm or less.

【0030】また、酸化物層15の形成必要範囲16a 、16
b は、辺13a 、13b から少なくとも(板厚t ×2)倍の
長さの範囲であればよい。すなわち、本実施形態により
アップセット代は板厚t の2倍程度に低減されるため、
酸化物を低減する必要がある範囲も(板厚t ×2)倍の
長さの範囲となる。なお、図1においては、酸化物層15
の形成必要範囲16a 、16b を斜線で示す。
The necessary ranges 16a, 16a for forming the oxide layer 15
b may be at least (plate thickness t × 2) times the length from the sides 13a and 13b. That is, according to the present embodiment, the upset allowance is reduced to about twice the plate thickness t.
The range in which the amount of oxides needs to be reduced is also a range of (sheet thickness t × 2) times the length. In FIG. 1, the oxide layer 15
The hatched areas 16a and 16b are indicated by oblique lines.

【0031】なお、本実施形態では、酸化物層15を母材
11の全面に形成した。これは、酸化物層15を形成必要範
囲16a 、16b にだけ形成するには、形成必要範囲16a 、
16b以外の残余範囲をマスキングする等の手段を採る必
要がありその工数を考えると、酸化物層15を全面に形成
したほうが、コスト的に安価だからである。
In this embodiment, the oxide layer 15 is used as a base material.
11 was formed on the entire surface. This is because if the oxide layer 15 is formed only in the necessary ranges 16a and 16b, the necessary ranges 16a and 16b
This is because it is necessary to take measures such as masking the remaining area other than 16b, and considering the man-hours, it is cheaper to form the oxide layer 15 over the entire surface in terms of cost.

【0032】また、母材11の側面についても、表面14と
同様に、酸化物層の厚さを低減しておくことが望まし
い。これにより、接合部への酸化物の流入量がさらに低
減される。
It is also desirable to reduce the thickness of the oxide layer on the side surface of the base material 11 as in the case of the surface 14. This further reduces the amount of oxide flowing into the junction.

【0033】したがって、本実施形態のホイールリム用
アルミニウム合金板10は、母材11であるアルミニウム合
金帯の表面における酸化物層の厚さを例えば10〜100 Å
に低減して、本実施形態の酸化物層15とした後に、この
アルミニウム合金帯を所定の長さに切断して製造するこ
とが、工業的規模での実施には最も適する。
Therefore, in the aluminum alloy plate 10 for a wheel rim of the present embodiment, the thickness of the oxide layer on the surface of the aluminum alloy strip as the base material 11 is, for example, 10 to 100 mm.
It is most suitable to cut the aluminum alloy strip to a predetermined length and manufacture it after forming the oxide layer 15 of the present embodiment, and to implement it on an industrial scale.

【0034】本実施形態のホイールリム用アルミニウム
合金板10は、ホイールリムの素材として用いられ、公知
のホイールリム製造工程により、従来と全く同様の条件
で製造される。ホイールリム用アルミニウム合金板10
は、公知のホイールリム製造工程全てに適用することが
でき、特定の工程、製造条件、溶接種さらには溶接条件
等には限定されない。
The aluminum alloy plate 10 for a wheel rim according to the present embodiment is used as a material for a wheel rim, and is manufactured by a known wheel rim manufacturing process under exactly the same conditions as in the past. Aluminum alloy plate for wheel rim 10
Can be applied to all known wheel rim manufacturing processes, and is not limited to specific processes, manufacturing conditions, welding types, and welding conditions.

【0035】本実施形態のホイールリム用アルミニウム
合金板10は、その表面における酸化物層15の厚さが低減
されているため、高いDCバット溶接強度を得ることが
でき、溶接後のリム成形における溶接部割れを防止でき
るとともに、アップセット量低減を図ることができ、歩
留り向上、溶接電極の交換や研磨の頻度をともに低減す
ることができる。
The aluminum alloy plate 10 for a wheel rim according to the present embodiment can obtain high DC butt welding strength because the thickness of the oxide layer 15 on the surface thereof is reduced. Cracks in the welded portion can be prevented, the amount of upset can be reduced, the yield can be improved, and the frequency of replacement and polishing of the welding electrode can be reduced.

【0036】また、本実施形態のホイールリム用アルミ
ニウム合金板10は、用いる素材の組成を従来と変更する
ものではないため、DCバット溶接等の溶接条件を何ら
変更する必要がなく、既存のホイールリム生産ライン全
てへ容易に適用できる。
The aluminum alloy plate 10 for a wheel rim according to the present embodiment does not need to change the composition of the material to be used from the conventional one. It can be easily applied to all rim production lines.

【0037】特に、5000系のアルミニウム合金板を用い
ると、アップセット代を板厚の3倍以下、具体的には2
倍程度にすることができるとともに、連続製造時におけ
る電極損耗量および電極交換頻度を顕著に低減すること
ができる。
In particular, when a 5000 series aluminum alloy plate is used, the upset allowance is three times or less the plate thickness, specifically, 2 times.
In addition, the amount of electrode wear and the frequency of electrode replacement during continuous production can be significantly reduced.

【0038】さらに、本実施形態のホイールリム用アル
ミニウム合金板10は、DCバット溶接される端面におけ
る酸化物を直接的に除去するのではなく、平面における
酸化物層の低減を図るものであるため、除去作業を迅
速、容易かつ安価に行うことができ、ホイールリム用ア
ルミニウム合金板10の量産性も充分に維持される。
Further, the aluminum alloy plate 10 for a wheel rim of the present embodiment is intended not to directly remove the oxide on the end face to be DC-butt-welded, but to reduce the oxide layer on a flat surface. In addition, the removal operation can be performed quickly, easily, and at low cost, and the mass productivity of the aluminum alloy plate 10 for wheel rim is sufficiently maintained.

【0039】[0039]

【実施例】さらに、本発明を実験データを参照しながら
詳細に説明する。
EXAMPLES The present invention will be described in detail with reference to experimental data.

【0040】[供試材および酸化物層の作成方法]図1に
示す形状を呈する、板厚t:5mm 、板幅160 mmのアルミニ
ウム合金帯(JISH 4000 に規定されるアルミニウム合金
板 A5454) を母材11をとし、その表面全面に下記処理
〜を行い、母材11における酸化物層の厚さを制御する
ことにより、自動車用2ピースホイールのホイールリム
用アルミニウム合金帯を製造した。
[Method of Forming Test Material and Oxide Layer] An aluminum alloy strip (aluminum alloy plate A5454 stipulated in JISH 4000) having a shape shown in FIG. 1 and having a thickness t: 5 mm and a width of 160 mm was used. An aluminum alloy strip for a wheel rim of a two-piece automobile wheel was manufactured by controlling the thickness of an oxide layer in the base material 11 by performing the following treatments on the entire surface of the base material 11.

【0041】トリクレン蒸気脱脂:3分→脱脂 アルカリ処理:70℃×10秒→水洗→酸洗処理:濃度40
〜50%、温度70℃の硝酸溶液に3分浸漬→水洗 (酸洗時
間長により厚さ制御) 酸洗い (硝酸/水=1) :20〜60秒→水洗 (酸洗時間
長により厚さ制御) このようにして得られたホイールリム用アルミニウム合
金帯について、酸化皮膜の厚さをオージェ電子分光分析
装置により測定した。測定結果を図2〜図4にそれぞれ
グラフで示す。なお、図2は全面の酸洗を行った場合
(酸化層厚さ:39Å) であり、図3は端面12a 、12b のみ
簡易にマスキングを行って酸洗を行った場合 (酸化層厚
さ:283Å) であり、さらに図4は酸洗を行わない場合
(酸化層厚さ:504Å) である。
Triclean steam degreasing: 3 minutes → degreasing alkali treatment: 70 ° C. × 10 seconds → water washing → pickling treatment: concentration 40
3% immersion in a nitric acid solution at ~ 50%, 70 ° C → water washing (thickness control by pickling time length) Pickling (nitric acid / water = 1): 20-60 seconds → water washing (thickness by pickling time length) Control) The thickness of the oxide film of the aluminum alloy strip for a wheel rim thus obtained was measured by an Auger electron spectrometer. The measurement results are shown in graphs in FIGS. FIG. 2 shows the case where the entire surface is pickled.
(Oxide layer thickness: 39 mm), FIG. 3 shows the case where only the end faces 12a and 12b are simply masked and pickled (Oxide layer thickness: 283 mm), and FIG. If not
(Thickness of oxide layer: 504 mm).

【0042】[溶接法および溶接性評価方法]このように
して得られたホイールリム用アルミニウム合金帯を、長
さ585 mmに切断して母材11とし、その長手方向へ円筒状
に巻き、両端を揃えて突き合わせ、DCバット溶接機を
用いて溶接した後、溶接部を中心として、幅160 mm、長
さ200 mm、厚さ5mmの矩形の試料を、同種の母材から20
0 本ずつ切り出し、曲げ試験を行った。
[Welding Method and Weldability Evaluation Method] The aluminum alloy strip for wheel rim thus obtained was cut into a length of 585 mm to obtain a base material 11, which was wound in a cylindrical shape in the longitudinal direction, After welding using a DC butt welding machine, a rectangular sample having a width of 160 mm, a length of 200 mm, and a thickness of 5 mm was cast from the same type of base material around the welded portion.
0 pieces were cut out and subjected to a bending test.

【0043】曲げ試験では、曲げ半径5mmで 180°曲げ
を行い、割れ発生率を求めた。曲げ試験は、溶接後のリ
ム成形を考慮すると、最も厳しい条件での評価法であ
り、曲げ試験により割れが発生しない溶接部は、ホイー
ルの成形時においても割れを発生しないと判断できる。
In the bending test, a 180 ° bending was performed at a bending radius of 5 mm, and the crack occurrence rate was determined. The bending test is an evaluation method under the strictest conditions in consideration of rim forming after welding, and it can be determined that a welded portion that does not generate cracks by the bending test does not generate cracks even during wheel forming.

【0044】DCバット溶接条件は、2段加圧方式を採
用しており、第1段加圧力は2kg/mm2、電流は230 A/mm
2 とし、アップセット代は最終電極間隔で調整した。な
お、初期電極間隔は25mmである。DCバット溶接は、移
動量制御で行い、第1段加圧力から第2段加圧力への切
り替えタイミングは1mmとした。表1に、結果を実験条
件ともにまとめて示す。
The DC butt welding conditions employ a two-stage pressurizing method, the first stage pressure is 2 kg / mm 2 , and the current is 230 A / mm.
2 , and the upset margin was adjusted at the final electrode interval. Note that the initial electrode interval is 25 mm. The DC butt welding was performed by moving amount control, and the switching timing from the first-stage pressing force to the second-stage pressing force was 1 mm. Table 1 shows the results together with the experimental conditions.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】表1の試料No.1〜試料No.5の本発明例に示
すように、曲げ試験による欠陥が完全に解消される。こ
のことから、本発明例によれば、アップセット代を板厚
の3.0 倍以下に低減しても、高いDCバット溶接強度を
得ることができ、溶接後のリム成形における溶接部割れ
を解消できることが理解される。したがって、歩留り向
上および溶接電極交換・研磨頻度の低減をいずれも図る
ことができ、ホイールリムに用いるのに好適なアルミニ
ウム合金板を提供できた。
As shown in the examples of the present invention of Sample Nos. 1 to 5 in Table 1, the defects caused by the bending test are completely eliminated. From this, according to the example of the present invention, even if the upset allowance is reduced to 3.0 times or less of the plate thickness, high DC butt welding strength can be obtained, and cracks in the weld portion in rim forming after welding can be eliminated. Is understood. Therefore, the improvement of the yield and the reduction of the welding electrode replacement / polishing frequency can both be achieved, and an aluminum alloy plate suitable for use as a wheel rim can be provided.

【0047】なお、試料No.5では、酸化物層の厚さが本
発明の好適範囲を外れるため、僅かではあるが、溶接部
割れが発生した。一方、試料No.6〜試料No.8に示すよう
に、アップセット代を少なくとも板厚の4倍確保しない
と、溶接部割れが顕著に発生してしまうことがわかる。
In the case of sample No. 5, the thickness of the oxide layer was out of the preferred range of the present invention. On the other hand, as shown in Sample No. 6 to Sample No. 8, it is understood that cracking of the welded portion occurs remarkably unless the upset margin is at least four times the plate thickness.

【0048】[0048]

【変形形態】実施形態および実施例の説明では、2ピー
スホイールのホイールリムに本発明を適用したが、本発
明はこのような形態には限定されない。例えば、アウタ
ーリム、インナーリムおよびディスクからなる3ピース
ホイールのアウターリム、インナーリムそれぞれの環状
成形に、本発明を適用することもできる。
[Modification] In the description of the embodiments and examples, the present invention is applied to the wheel rim of a two-piece wheel, but the present invention is not limited to such a form. For example, the present invention can be applied to the annular forming of each of the outer rim and the inner rim of a three-piece wheel including an outer rim, an inner rim, and a disk.

【0049】また、実施形態および実施例の説明では、
5000系のアルミニウム合金を用いたが、本発明は5000系
のアルミニウム合金には限定されない。例えば、6000系
(Al−Mg−Si系) のアルミニウム合金や、特開平6−13
6493号公報により提案された時効性Al−Mg−Si系のアル
ミニウム合金等の、他のホイールリム用アルミニウム合
金についても等しく適用できる。
In the description of the embodiments and examples,
Although a 5000 series aluminum alloy was used, the present invention is not limited to a 5000 series aluminum alloy. For example, 6000 series
(Al-Mg-Si based) aluminum alloys and JP-A-6-13
The present invention is equally applicable to other aluminum alloys for wheel rims, such as the aging Al-Mg-Si-based aluminum alloy proposed in Japanese Patent No. 6493.

【0050】また、実施形態および実施例の説明では、
DCバット溶接を行う場合を例にとったが、本発明はか
かる態様に限定されるものではない。フラッシュバット
溶接等の、ホイールリム用アルミニウム合金板の端面突
き合わせ溶接に用いられる溶接に、等しく適用される。
In the description of the embodiments and examples,
Although the case where DC butt welding is performed is taken as an example, the present invention is not limited to such an embodiment. It is equally applicable to welding used for end face butt welding of aluminum alloy plates for wheel rims, such as flash butt welding.

【0051】さらに、実施形態および実施例の説明で
は、硫酸溶液および硝酸溶液を用いた2段階酸洗によ
り、酸化物層15の厚さを低減したが、本発明はこのよう
な形態に限定されるものではなく、公知の他の手段を用
いることができる。すなわち、アルミニウムおよびマグ
ネシウムは両性金属であるため、塩基性条件下では酸化
物層は、適宜手段により、容易に溶解されて厚さが低減
される。
Further, in the description of the embodiment and the examples, the thickness of the oxide layer 15 is reduced by two-stage pickling using a sulfuric acid solution and a nitric acid solution, but the present invention is not limited to such a form. Instead, any other known means can be used. That is, since aluminum and magnesium are amphoteric metals, the oxide layer can be easily dissolved and reduced in thickness under basic conditions by appropriate means.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
り、従来の溶接の溶接条件を何ら変更する必要がなく、
高い溶接強度を確保して溶接後のリム成形における溶接
部割れを生じることがない健全な接合部を得ることがで
き、これにより、アップセット代を例えば板厚の3倍以
下に低減でき、歩留り向上、溶接電極交換・研磨頻度の
低減を図ることができるホイールリム用アルミニウム合
金板を提供することが可能となった。
As described in detail above, according to the present invention, there is no need to change the welding conditions of the conventional welding.
It is possible to secure a high welding strength and obtain a sound joint that does not cause a weld crack in the rim forming after welding, thereby reducing the upset allowance to, for example, three times or less the plate thickness, and improving the yield. It has become possible to provide an aluminum alloy plate for a wheel rim that can improve the frequency of welding electrode replacement and polishing.

【0053】すなわち、本発明は、既存のアルミニウム
合金板では達成できない優れた溶接部成形性を付与する
ことができる新規なアルミニウム合金板を提供するもの
であり、アルミニウム合金製のホイールリムを現実に量
産可能とするものであって、本発明の産業上の意義は極
めて著しい。
That is, the present invention is to provide a novel aluminum alloy plate capable of imparting excellent weld formability that cannot be achieved by an existing aluminum alloy plate. Since it can be mass-produced, the industrial significance of the present invention is extremely remarkable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態のホイールリム用アルミニウム合金板
の一例を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view illustrating an example of an aluminum alloy plate for a wheel rim according to an embodiment.

【図2】実施例における酸化皮膜の厚さのオージェ分析
による測定結果を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing measurement results of Auger analysis of the thickness of an oxide film in Examples.

【図3】実施例における酸化皮膜の厚さのオージェ分析
による測定結果を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a measurement result by Auger analysis of a thickness of an oxide film in an example.

【図4】実施例における酸化皮膜の厚さのオージェ分析
による測定結果を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing measurement results of Auger analysis of the thickness of an oxide film in Examples.

【図5】自動車用ホイールの一例を示す縦断面図であ
る。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing an example of an automobile wheel.

【符合の説明】[Description of sign]

10 ホイールリム用アルミニウム合金板 11 母材 12a 、12b 端面 13a 、13b 辺 14 表面 15 酸化物層 16a 、16b 形成必要範囲 17 側面 10 Aluminum alloy plate for wheel rim 11 Base material 12a, 12b End surface 13a, 13b side 14 Surface 15 Oxide layer 16a, 16b Necessary forming area 17 Side surface

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐野 啓路 名古屋市港区千年3丁目1番12号 住友軽 金属工業株式会社研究開発センター内 (72)発明者 鈴木 幸充 愛知県安城市大東町2番2号 中央精機株 式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Keiji Sano 3-1-1-12 Minato-ku, Nagoya City Sumitomo Light Metal Industry Co., Ltd. No. 2 Chuo Seiki Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 溶接を行われる端面を形成する辺を含
む、少なくとも一部の表面に、厚さを低減された酸化物
層を備えることを特徴とする溶接性に優れたホイールリ
ム用アルミニウム合金板。
An aluminum alloy for a wheel rim excellent in weldability, characterized in that at least a part of a surface including a side forming an end face to be welded is provided with an oxide layer having a reduced thickness. Board.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105365901A (en) * 2015-12-15 2016-03-02 常熟市强盛冲压件有限公司 Aluminum alloy stamped part with self-cleaning function

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105365901A (en) * 2015-12-15 2016-03-02 常熟市强盛冲压件有限公司 Aluminum alloy stamped part with self-cleaning function

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