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自動車業界において、合金ホイールとは、アルミニウムまたはマグネシウムの合金で作られた ホイール（リム）のことです。合金は、金属と他の元素の混合物です。一般的に、合金は純金属よりも強度が高く、純金属は通常、はるかに柔らかく延性があります。アルミニウムまたはマグネシウムの合金は、同じ強度であれば一般的に軽量で、熱伝導性に優れ、多くの場合、スチールホイールよりも外観が優れています。スチール（ホイール製造で最も一般的に使用される材料）は鉄と炭素の合金ですが、「合金ホイール」という用語は通常、非鉄合金で作られたホイールに限定して使用されます。
初期の軽量合金ホイールはマグネシウム合金製でした。一般車両では人気が衰えましたが、1960年代にはごく少数ながら人気を保っていました。1960年代半ばから後半にかけて、アルミニウム鋳造技術の改良により、脆さが少なく、より安全なホイールの製造が可能になりました。それまで、ほとんどのアルミニウムホイールは延性が低く、伸びは通常2～3%程度でした。当時の軽量合金ホイールはマグネシウム製（しばしば「マグ」と呼ばれていました）であることが多かったため、これらの初期のホイールの破損は後にマグネシウムの延性の低さに起因するものとされましたが、実際には多くの場合、これらのホイールは鋳造不良のアルミニウム合金製ホイールでした。アルミニウム鋳造技術の改良がより広く採用されるようになると、アルミニウムホイールはモータースポーツ用の低コストで高性能なホイールとしてマグネシウムに取って代わりました。
軽量ホイールはバネ下重量を軽減することでハンドリングを向上させ、サスペンションが路面により密着してグリップ力を高めることができますが、すべてのアルミホイールがスチールホイールよりも軽量というわけではありません。車両全体の重量を軽減することは、燃費の向上にもつながります。
熱伝導性の向上とホイールの開放的な設計により、ブレーキからの放熱が促進され、より過酷な運転条件下での制動性能が向上し、過熱によるブレーキ性能の低下や故障の可能性が低減されます。
アルミホイールは、見た目の美しさを重視する目的でも購入されますが、安価なアルミ合金は通常、耐腐食性がありません。アルミホイールは、魅力的な金属むき出しの仕上げが可能ですが、塗装やホイールカバーで保護する必要があります。このように保護しても、使用中のホイールは3～5年後には腐食が始まりますが、現在では費用はかかりますが、修理サービスが広く提供されています。また、アルミホイールの製造工程では、複雑で大胆なデザインも可能です。一方、スチールホイールは通常、板金からプレス加工され、溶接されます（そのため、見苦しい凹凸が残ることがよくあります）。腐食を防ぐため、塗装するか、ホイールカバーやハブキャップで覆う必要があります。
アルミホイールはガルバニック腐食を起こしやすく、適切な予防措置を講じないとタイヤの空気漏れの原因となることがあります。また、アルミホイールはスチールホイールに比べて曲がった場合の修理が難しいですが、価格が高い分、修理費用は交換費用よりも安くなる場合が多いです。
アルミホイールは標準的なスチールホイールよりも製造コストが高いため、標準装備として提供されることは少なく、オプションの追加装備として、またはより高価なトリムパッケージの一部として販売されることが多い。アルミホイールは、特に高級車やスポーツカーなどの高価格帯の車両では長らく標準装備として提供されており、より大型のアルミホイールや「専用」アルミホイールはオプションとなっている。アルミホイールは高価であるため、盗難の標的になりやすい。これに対処するため、自動車メーカーやディーラーは、取り外すのに特別なキーが必要なロックナットやボルトを使用することが多い。
ほとんどのアルミホイールは鋳造で製造されますが、一部は鍛造です。鍛造ホイールは通常、鋳造ホイールよりも軽量で強度がありますが、はるかに高価です。鍛造ホイールには、ワンピースとモジュラーの2種類があります。モジュラー鍛造ホイールは、2ピースまたは3ピースのデザインを採用している場合があります。一般的なマルチピースホイールは、インナーリムベース、アウターリムリップ、およびラグナット用の開口部があるホイールセンターピースで構成されています。モジュラーホイールのすべての部品はボルトで固定されています。BBS RSは、最も有名な3ピースモジュラー鍛造ホイールの1つです。[ 1 ]
軽量で、見た目にも魅力的で、希少で、かつ/または大型のホイールを車に装着したい自動車オーナー向けに、14インチや15インチの標準ホイールから30インチのホイールサイズまで、幅広い種類のアルミホイールが用意されています。大型のアルミホイールには、Tru-Spinner Wheelsや、アルミホイール自体が停止した後も自由に回転し続けるスピナーホイールアドオンスピナーが登場しました。International and American Tru-Spinnersのアメリカ人発明家James JD Graggがオリジナルであり、業界のリーダーでした。Tru-Spinnersのもう1つの機能は、アルミホイールが前進している間に逆回転することもできたことです。[ 2 ]標準のスチールホイールとタイヤの組み合わせを軽量のアルミホイールと場合によっては低扁平タイヤに交換すると、パフォーマンスとハンドリングが向上する可能性がありますが、ホイールがますます大きくなると、必ずしもそうとは限りません。Car and Driver誌が行った調査では、16インチから19インチ（41cmから48cm ）までの異なるサイズのアルミホイールに同じメーカーとモデルのタイヤを装着して、ホイールが大きいほど加速と燃費が悪化することが示されました。[ 3 ] また、ホイールが大きいほど乗り心地と騒音も悪影響を受けることが指摘されました。
マグネシウム合金ホイールは最初に製造されたダイキャストホイールであり、単に「マグホイール」と呼ばれることが多かった。マグネシウムホイールは元々レース用に使われていたが、1960年代に人気が高まったことで、特にアルミニウム合金製の他のダイキャストホイールの開発につながった。「マグホイール」という用語は、現代のアルミニウム合金ホイールから、自転車、車椅子、スケートボードなどのアイテムに使用されるプラスチックや複合材のホイールまで、あらゆる素材で作られたダイキャストホイールと同義語となった。[ 4 ] [ 5 ]
しかし、純マグネシウム製のホイールはもはや製造されておらず、クラシックカーにしか見られません。純マグネシウムには多くの問題があります。ビンテージのマグネシウム製リムは、ピット、ひび割れ、腐食に非常に弱いものでした。マグネシウムは塊状では燃えにくいですが、純マグネシウム製のホイールは、燃えているタイヤや、パンク後にホイールが路面に長時間擦れることによって燃える可能性があります。その後、これらの問題のほとんどを軽減するためにマグネシウム合金が開発されました。 [ 6 ]実際、米国連邦航空局は過去10年間に広範囲にわたるテストを実施し、マグネシウムの潜在的な可燃性はもはや懸念事項ではないとの結論に達しました。[ 7 ]最新の表面処理技術は腐食から保護し、マグネシウム製リムの平均寿命を大幅に延ばします。
鍛造は、AZ80、ZK60（ロシアではMA14）などのさまざまなマグネシウム合金から、1段階または複数段階のプロセスで鍛造することによって行うことができます。この方法で製造されたホイールは、通常、アルミニウムホイールよりも靭性と延性が高いですが、コストははるかに高くなります。[ 8 ]鍛造は、加熱、圧延、高圧の印加、ハンマー打ち、および/またはこれらの組み合わせなどのプロセスを含む複雑なプロセスです。[ 9 ]その結果、合金の結晶構造が変化し、結果として材料はより強く、より軽量になります。
鍛造ホイールには、1ピース、2ピース、3ピースの3種類があります。いずれの部品も、元々は合金の塊から作られており、1ピース鍛造ホイールの場合はホイール本体に、マルチピース鍛造ホイールの場合はホイール部品に加工されます。
この製法では、大型の機械に設置された金型を使用し、高い締め付け力で金型を締め付けます。溶融マグネシウムは、ショットスリーブと呼ばれる充填管に注ぎ込まれます。ピストンが高速かつ高圧で金属を金型内に押し込み、マグネシウムが凝固すると金型が開き、ホイールが取り出されます。この製法で製造されたホイールは、価格の低減と耐食性の向上を実現できますが、高圧ダイカストの特性上、延性や強度は劣ります。
このプロセスでは通常、鋼製のダイが使用され、溶融マグネシウムで満たされたるつぼの上に配置されます。最も一般的なのは、るつぼをダイに密着させ、加圧された空気/カバーガス混合物を使用して、溶融金属をストロー状の充填管を通してダイに押し上げる方法です。[ 10 ]
最良の製造方法を用いて加工した場合、低圧ダイカストホイールはマグネシウムホイールや鋳造アルミニウムホイールよりも延性が向上する可能性があるが、鍛造マグネシウムよりは延性が低い。
重力鋳造マグネシウムホイールは1920年代初頭から生産されており、優れた延性と、アルミニウム鋳造で製造できるものよりも優れた特性を備えています。重力鋳造ホイールの金型コストは、あらゆる製造プロセスの中で最も安価です。これにより、少量生産、設計の柔軟性、開発期間の短縮が可能となっています。
