CN107539376A - 车辆的蛭石芯及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆的蛭石芯及其制造方法。该车辆的蛭石芯可以包括蛭石和珍珠岩，车辆的铝部件可以使用包括蛭石和珍珠岩的蛭石芯制得，并且车辆的蛭石芯的制造方法可以包括混合蛭石和珍珠岩；将蛭石和珍珠岩的混合物注入模具；并且使用压机挤压混合物。

Description

车辆的蛭石芯及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年6月28日提交的韩国专利申请第10-2016-0080533号的优先权，该申请的全部内容通过引入并入本文用于所有目的。
技术领域
本发明涉及车辆的蛭石芯及其制造方法，更具体地涉及车辆的蛭石芯、通过使用所述蛭石芯制造的车辆的铝部件以及车辆的蛭石芯的制造方法，所述蛭石芯包括泡沫蛭石和珍珠岩并且优化其密度和比例。
背景技术
通常地，在相关技术中广泛用作建筑材料的蛭石具有当蛭石材料在800℃至1100℃的高温下膨胀5至12倍时形成的许多微小空间。蛭石的密度为0.1至0.25g/cm3，但是蛭石常常与密度为0.06至0.18g/cm3的珍珠岩混合使用，并且进行挤压从而具有各种挤压比例。
目前，膨胀蛭石广泛用于建筑领域，但是在车辆部件领域中仍然处于发展阶段。蛭石即使在1100℃或更高的温度下仍然具有稳定形状，即使使用粘合剂将蛭石联合并且挤压，其比重仍然仅为0.6g/cm3，因此可以预期将蛭石作为低比重芯插入车辆的铝铸造部件从而具有各种应用方法。
目前，在车辆的转向节或支架中使用的铸造和锻造工艺的情况下，有利的是通过锻造工艺来增强表面强度并且除去在铸造过程中可能产生的有害的裂纹或凹槽。另一方面，在插入蛭石芯的情况下，存在的问题是在锻造的过程中不能充分保证蛭石的强度，因此锻造率变差。
同时，相关技术大致分成实心芯规格(specification)和空心规格的铸造和锻造工艺，所述实心芯规格在铸造之后进行锻造，所述空心规格使用螺纹芯(threaded core)进行铸造而不进行锻造工艺。在相关技术中，已经开发了用于锻造的一些盐芯等。然而，由于盐芯需要出口来取出芯而不是完全封闭的类型，因此对于疲劳强度不利并且出现由盐造成的外周腐蚀问题，所以难以完全控制该工艺。
因此，为了解决所述问题，需要开发车辆的蛭石芯及其制造方法，其中所述蛭石芯通过保证充分的锻造而使得即使在锻造中其也能承受。
公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供车辆的蛭石芯，通过使用所述蛭石芯而制造的车辆的铝部件以及车辆的蛭石芯的制造方法，其中重量可以减轻至与空心结构相似的程度，不单独需要取出芯因此具有高的设计自由度，并且不会由于出口而造成疲劳强度变差。
此外，本发明的各个方面提供车辆的蛭石芯，通过使用所述蛭石芯制造的车辆的铝部件，和车辆的蛭石芯的制造方法，其中保证了锻造过程中的强度并且通过在蛭石芯中应用铝桥或钢针提高了锻造率，并且不需要取出芯，因此加工成本降低。
根据本发明的各个方面，一种车辆的蛭石芯可以包括蛭石和珍珠岩。
蛭石的密度可以为0.1至0.25g/cm3。
珍珠岩的密度可以为0.06至0.18g/cm3。
相对于车辆的蛭石芯的总体积，蛭石的含量可以为40至60％。
车辆的蛭石芯可以通过挤压蛭石和珍珠岩的混合物而制得。
经挤压混合物的密度可以为0.4至0.8g/cm3。
车辆的蛭石芯可以被形成为在锻造方向上水平地分成多个试片。
车辆的蛭石芯可以被形成为在锻造方向上水平地插入多个钢针。
根据本发明的各个方面，一种车辆的铝部件可以通过使用车辆的蛭石芯而制得，所述蛭石芯包括蛭石和珍珠岩。
根据本发明的各个方面，一种车辆的蛭石芯的制造方法可以包括：混合蛭石和珍珠岩；将蛭石和珍珠岩的混合物注入模具；并且使用压机挤压混合物。
在注入时，可以将混合物分开并注入以在锻造方向上水平地形成铝桥。
在注入时，可以注入混合物从而在锻造方向上水平地插入多个钢针。
根据本发明的车辆的蛭石芯，通过使用所述蛭石芯制造的车辆的铝部件以及车辆的蛭石芯的制造方法，i)重量减轻至与空心结构相似的程度，ii)不单独需要取出芯因此具有高的设计自由度，iii)不会由于出口而造成疲劳强度变差。此外，iv)保证了锻造过程中的强度并且通过在蛭石芯中应用铝桥或钢针提高了锻造率，并且v)不需要取出芯，因此加工成本可以降低。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1A、图1B、图1C和图1D为显示使用根据相关技术的螺纹芯或盐芯制造车辆部件的工艺的图。
图2为显示根据相关技术的车辆部件的图。
图3A和图3B为显示根据相关技术的车辆部件的凹坑耐久性试验的图。
图4A、图4B和图4C为根据本发明的各个实施方案的车辆的蛭石芯的横截面的图和放大照片。
图5A和图5B为显示蛭石和珍珠岩的放大照片。
图6为显示飞边长度根据车辆的蛭石芯中的珍珠岩的比例变化的曲线图。
图7为显示根据本发明的各个实施方案的具有铝桥结构的车辆的蛭石芯的示例图。
图8为显示根据本发明的各个实施方案的具有钢针结构的车辆的蛭石芯的示例图。
图9A和图9B为显示根据本发明的各个实施方案的具有钢针结构的车辆的蛭石芯的放大图。
图10A、图10B、图10C和图10D为显示使用根据本发明的各个实施方案的蛭石芯制造车辆的铝部件的工艺的示例图。
图11为显示通过使用根据本发明的各个实施方案的蛭石芯制造的车辆的铝部件的图。
图12A和图12B为显示根据本发明的各个实施方案的车辆的蛭石芯的制造方法的图。
图13A、图13B和图13C为显示通过使用根据本发明的各个实施方案的蛭石芯制造的车辆的铝部件的凹坑耐久性试验结果的图。
图14A、图14B和图14C为显示根据本发明的各个实施方案的车辆的铝部件在应用钢针之前的锻造飞边长度的图和表面状态的照片。
图15A、图15B和图15C为显示根据本发明的各个实施方案的车辆的铝部件在应用钢针之后的锻造飞边长度的图和表面状态的照片。
应当了解，所附附图并非按比例地绘制，显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
在相关技术中广泛用作建筑材料的蛭石具有当蛭石材料在800℃至1100℃的高温下膨胀5至12倍时形成的许多微小空间。蛭石的密度为0.1至0.25g/cm3，但是蛭石常常与密度为0.06至0.18g/cm3的珍珠岩混合而使用，并且进行挤压从而具有各种挤压比例。
目前，在车辆的转向节或支架中使用的铸造和锻造工艺的情况下，有利的是通过锻造工艺来增强表面强度并且除去在铸造过程中可能产生的有害的裂纹或凹槽。另一方面，在插入蛭石芯的情况下，存在的问题是在锻造的过程中不能充分保证蛭石的强度，因此锻造率变差。
同时，相关技术大致分成实心芯规格和空心规格的铸造和锻造工艺，所述实心芯规格在铸造之后进行锻造，所述空心规格使用螺纹芯进行铸造而不进行锻造工艺，并且已经开发了用于锻造的一些盐芯等。然而，由于盐芯需要出口来取出芯因此不是完全封闭的类型，因此对于疲劳强度不利并且出现由盐造成的外周腐蚀问题，所以难以完全控制该工艺。
因此，为了解决所述问题，需要开发用于车辆的蛭石芯及其制造方法，其中所述蛭石芯通过保证充分的锻造而使得即使其在锻造中也能承受。
图1A-1D为显示使用根据相关技术的螺纹芯或盐芯制造车辆转向节的工艺的图。首先，所述工艺以如下顺序进行：通过应用芯进行嵌件铸造工艺(参见图1A)、锻造工艺(参见图1B)和修整(参见图3C)，然后对芯进行喷砂。图2中显示的车辆部件可以通过所述工艺制造。
然而，在通过所述工艺制造的车辆部件的情况下，如图3所示，作为在700kgf的环境中进行耐久性试验(参见图3A)的结果，存在的问题是对于围绕作为断裂起点的芯出口的疲劳强度不利(参见图3B)。
因此，需要开发用于车辆的蛭石芯及其制造方法，其中所述蛭石芯通过保证充分的锻造而使得即使其在锻造中也能承受。
根据本发明的各个实施方案的车辆的蛭石芯包括泡沫蛭石和珍珠岩。
图4A、图4B和图4C为根据本发明的各个实施方案的车辆的蛭石芯的图和显示其横截面的放大图。
在各个实施方案中，蛭石的密度为0.1至0.25g/cm3，并且珍珠岩的密度为0.06至0.18g/cm3。
根据本发明的各个实施方案，相对于车辆的蛭石芯的总体积，蛭石的含量为优选40至60％。
蛭石和珍珠岩作为建筑材料具有耐热性并且具有在加热过程中膨胀约20倍的相似特征。在通过仅挤压使用的建筑材料中，根据每种使用和成本对比例进行各种调节。然而，当应用于车辆部件时，在使用压机挤压之后再次进行高压锻造工艺，并且为了在环境中能够承受，蛭石和珍珠岩的比例作为重要因素。
图5A和5B为显示蛭石和珍珠岩的放大图。如图5A所示，当施加高压时，蛭石由于弹性而膨胀成待挤压的手风琴形状。然而，如图5B所示，珍珠岩由硬质珍珠岩形成，因此在一定程度的压力下形状不变化，但是当施加高压时珍珠岩被挤压或断裂。因此，为了承受高压锻造工艺，蛭石和珍珠岩的合适比例是重要的。
图6为显示飞边长度根据车辆的蛭石芯中的珍珠岩的比例变化的图。如图6所示，在初期阶段，随着珍珠岩的含量增加，锻造率逐渐增加，但是当珍珠岩的含量为60％或更高时，锻造率迅速降低。因此，相比于蛭石芯的总体积，当蛭石的含量为40至60％时，形成10mm或更大的锻造飞边从而保证作为车辆的蛭石芯的较佳性质。如下所述，甚至在应用钢针的情况下，可以形成30mm或更大的锻造飞边从而保证合适的锻造率。
根据本发明的各个实施方案，可以通过挤压泡沫蛭石和珍珠岩的混合物而形成车辆的蛭石芯。
在本发明的各个实施方案中，经挤压混合物的密度为0.4至0.8g/cm3。
根据本发明的各个实施方案，车辆的蛭石芯被形成为在锻造方向上水平地分成多个试片(specimens)。
图7为显示根据本发明的各个实施方案的具有铝桥结构的车辆的蛭石芯的示例图。
在本发明的各个实施方案中，为了增强承受锻造的蛭石芯的强度，设计了在铸造工艺中通过分开芯而形成铝桥的方法，如图7所示，桥在锻造方向上水平地设计从而对应于锻造方向。制备桥的方法可以大致包括两种类型：i)通过分开和铸造蛭石芯从而以井的形状形成桥的方法，和ii)通过在蛭石芯中钻孔并且在孔中填充熔融材料从而以柱的形状形成铝桥的方法。
根据本发明的各个实施方案，车辆的蛭石芯被形成为在锻造方向上水平地插入多个钢针。
图8为显示根据本发明的各个实施方案的具有钢针结构的车辆的蛭石芯的示例图，图9A和图9B为显示根据本发明的各个实施方案的具有钢针结构的车辆的蛭石芯的放大图。
为了使熔融金属由于通过低压铸造制备的铝桥的特征而流动，厚度和宽度可以为4mm或更大，并且在实际铸造环境中，厚度和宽度通常增加。因此，为了最小化由于桥造成的重量增加，将钢制细针应用于整个锻造表面从而减少桥的重量。同时在锻造表面上可以完全获得强度增强效果。
同时，本发明的用于解决相关技术中的问题的各个实施方案提供通过使用车辆的蛭石芯制造的车辆的铝部件。
图10A-10D为显示使用根据本发明的各个实施方案的蛭石芯制造车辆的铝部件的工艺的示例图。所述工艺如下进行：挤压蛭石芯(参见图10A)、进行嵌件铸造工艺(参见图10B)，并且在锻造之后进行修整工艺(参见图10C)。
图11为显示通过使用根据本发明的各个实施方案的蛭石芯制造的车辆的铝部件的图。如图11所示，由于部件中不存在出口，因此不会产生疲劳强度变差的问题。
本发明的用于解决相关技术中的问题的各个实施方案致力于提供车辆的蛭石芯的制造方法，所述方法包括混合泡沫蛭石和珍珠岩；将泡沫蛭石和珍珠岩的混合物注入模具，并且通过使用压机挤压混合物。
图12A和12B为显示根据本发明的各个实施方案的车辆的蛭石芯的制造方法的图。具有图12B中所示形状的车辆的蛭石芯可以通过使用如图12A所示的上方模具200和下方模具100制得。
在本发明的各个实施方案中，在注入时，可以将混合物分开并注入以在锻造方向上水平地形成铝桥。
在本发明的各个实施方案中，在注入时，可以注入混合物从而在锻造方向上水平地插入多个钢针。
图13A-13C为显示通过使用根据本发明的各个实施方案的蛭石芯制造的车辆的铝部件的凹坑耐久性试验结果的图。如图13A所示，作为在700kgf的环境中评估的结果，在应用如图13B所示的实心芯的情况下凹坑耐久性为213MPa，并且在应用空心芯的情况下凹坑耐久性为187MPa。可以看到由于应用蛭石芯而不存在芯出口，因此可以保证疲劳强度。
同时，图14A-14C为显示根据本发明的各个实施方案的车辆的铝部件在应用钢针之前的锻造飞边长度的图和表面状态的照片。如图14A所示，在通过使用蛭石芯而不应用钢针制造车辆部件的情况下，可以看到如图14B所示形成约10mm的锻造飞边，并且如图14C所示显示了表面状态。
图15A-15C为显示根据本发明的各个实施方案的车辆的铝部件在应用钢针之后的锻造飞边长度的图和表面状态的照片。如图15A所示，在通过使用蛭石芯同时应用钢针制造车辆部件的情况下，可以看到如图15B所示形成约30至40mm的锻造飞边，并且如图15C所示形成约1mm的表面微层。
下表1中列出了汇总。
[表1]
分类 在应用钢针之前 在应用钢针之后
锻造飞边长度 10mm或更小 30至40mm
表面微结构 与芯相同 形成1mm的表面微层
重量减轻 8％ 7.8％
因此，根据车辆的蛭石芯，通过使用所述蛭石芯制造的车辆的铝部件以及车辆的蛭石芯的制造方法，i)重量减轻至与空心结构相似的程度，ii)不需要单独取出芯因此具有高的设计自由度，iii)不会由于出口造成疲劳强度变差。而且，iv)保证了锻造过程中的强度并且通过在蛭石芯中应用铝桥或钢针提高了锻造率，并且v)不需要取出芯，因此加工成本可以降低。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性具体实施方式的特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (14)

1.一种车辆的蛭石芯，所述蛭石芯包括蛭石和珍珠岩。
2.根据权利要求1所述的车辆的蛭石芯，其中，蛭石的密度为0.1至0.25g/cm3。
3.根据权利要求1所述的车辆的蛭石芯，其中，珍珠岩的密度为0.06至0.18g/cm3。
4.根据权利要求1所述的车辆的蛭石芯，其中，相对于车辆的蛭石芯的总体积，蛭石的含量为40至60％。
5.根据权利要求1所述的车辆的蛭石芯，其中，车辆的蛭石芯通过挤压蛭石和珍珠岩的混合物而形成。
6.根据权利要求5所述的车辆的蛭石芯，其中，经挤压混合物的密度为0.4至0.8g/cm3。
7.根据权利要求1所述的车辆的蛭石芯，其中，车辆的蛭石芯被形成为在锻造方向上水平地分成多个试片。
8.根据权利要求1所述的车辆的蛭石芯，其中，车辆的蛭石芯具有在锻造方向上水平的多个孔。
9.根据权利要求1所述的车辆的蛭石芯，其中，车辆的蛭石芯被形成为在锻造方向上水平地插入多个钢针。
10.一种车辆的铝部件，所述铝部件通过使用车辆的蛭石芯而制得，所述蛭石芯包括蛭石和珍珠岩。
11.一种车辆的蛭石芯的制造方法，所述方法包括：
混合蛭石和珍珠岩；
将蛭石和珍珠岩的混合物注入模具；并且
使用压机挤压混合物。
12.根据权利要求11所述的车辆的蛭石芯的制造方法，其中，在注入时，将混合物分开并注入以在锻造方向上水平地形成铝桥。
13.根据权利要求11所述的车辆的蛭石芯的制造方法，进一步包括：
在挤压之后，对经挤压混合物进行穿孔从而具有在锻造方向上水平的多个孔。
14.根据权利要求11所述的车辆的蛭石芯的制造方法，其中，在注入时，注入混合物以在锻造方向上水平地插入多个钢针。
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