KR0178949B1 - 저융점 알미늄 합금층의 접합에 의한 실린더헤드의 시제작 방법 - Google Patents

Abstract

복수개로 분할된 부재를 접합하여 알미늄 실린더헤드의 시작품을 제조하는 방법에 관한 것으로, 분할된 실린더헤드의 접합 공정 및 시간을 단축하고, 시제작을 보다 용이하게 실시하여, 제작 비용을 절감할 수 있도록 한다. 이를 위하여, 본 발명은 각 부재(5)의 접합면에 Cu 분말을 도포한 후, 그 도포면을 국부적으로 열처리하여 저융점 합금층(Al-Cu)을 형성하고, 그렇게 저융점 합금층이 형성된 부재를 적층하여 가열로에서 접합한 것을 특징으로 하는 저융점 알미늄 합금층의 접합에 의한 실린더헤드의 시제작 방법을 제안한다.

Description

저융점 알미늄 합금층의 접합에 의한 실린더헤드의 시제작 방법

본 발명은 저융점 알미늄 합금층의 접합에 의한 실린더헤드의 시제작 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 엔진은 실린더블록의 형성된 실린더에 피스톤이 삽입되고, 그 실린더의 상측에 실린더헤드가 밀폐되며, 상기 피스톤에 커넥팅 로드를 개재하여 크랭크 샤프트가 연결되는 구조로 이루어진다.

여기서, 상기 실린더헤드는 피스톤의 상면과 함께 연소실의 일부로 구성되며, 그외에도 밸브기구, 흡,배기 매니폴드 및 점화플러그가 장치된다. 이러한 실린더헤드는 엔진 운전중에 고온이 되므로 열전도가 잘되고 냉각효과가 높은 것이 요구된다. 또한 연소압력과 고온에 노출되므로 특별히 밸브 시트에는 내마모성 내열성이 요구된다. 이런 까닭에 실린더헤드의 재질로는 알미늄 합금의 것이 주로 사용되며, 밸브 시트부에는 마모와 열에 강한 재질의 시트 링(seat ring)이 끼워진다.

알미늄 재질의 실린더헤드는 그 개발단계에서, 주조틀(沙型)의 형상을 여러번 변경하면서 행하여 진다. 이 경우, 주조틀을 뜨기 위한 코어(또는 목형)를 매번 새로이 제작하므로서, 제작 비용 및 시간이 많이 소요되는 단점이 있다.

따라서, 근래에는 실린더헤드를 몇 개의 파트로 분할하여 제작하고, 이들을 서로 접합하여 제품을 개발하는 방법이 제안되었다.

제1도는 종래 공지된 알미늄 실린더헤드의 시제작 방법을 설명하는 분해 사시도이다. 도면을 통하여 알 수 있듯이, 실린더헤드(1)는 실린더블럭과 접촉되며 연소실이 형성되는 제1부재(2)와, 그 상측에 접합되며 흡,배기 매니폴드가 형성되는 제2부재(3a, 3b, 3c)와, 그 상측에 접합되며 캠 샤프트를 포함하는 밸브 기구가 장치되는 제3부재(4a, 4b)로 구성된다. 여기서, 실린더헤드(1)를 구성하는 각 부재들은 납재(barzing metal)를 이용하여 상호 접합되므로서, 실린더헤드의 시작품을 구성하게 된다.

상술한 종래 기술의 실린더헤드의 시제작 방법에 있어서, 각 파트의 부재들을 접합하는 납재는 고가의 제품으로 제작 비용의 상승을 초래한다. 또한, 납재를 각 부재의 접합면에 일일이 맞추어 가공해야하는 기술적 어려움과 번거로운 공정을 수반하게 된다. 이런 까닭에 시제작 시간이 많이 소모되는 문제점도 있다.

이러한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 목적에서 안출된 것으로, 본 발명은 분할된 실린더헤드의 접합 공정 및 시간을 단축하고, 시제작을 보다 용이하게 실시하며, 제작 비용을 절감할 수 있도록 한다.

제1도는 일반적인 알미늄 실린더헤드의 시제작 방법을 설명하는 분해 사시도.

제2도는 본 발명에 의한 저융점 알미늄 합금층의 접합에 의한 실린더헤드의 시제작 방법을 설명하는 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 부재 6 : 노즐

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음과 같은 수단으로 실현되는 저융점 알미늄 합금층의 접합에 의한 실린더헤드의 시제작 방법을 제안한다.

즉, 본 발명은 복수개로 분할된 부재를 접합하여 실린더헤드의 시작품을 제조하는 방법에 있어서, 각 부재의 접합면에 Cu나 Mg 분말을 도포한 후, 그 도포면을 국부적으로 열처리하여 저융점 합금층(Al-Cu나 Al-Mg)을 형성하고, 그렇게 저융점 합금층이 형성된 부재를 적층하여 가열로에서 접합하는 것을 기술적 특징으로 한다.

[실시예]

이하, 본 발명을 실현하는 바람직한 일 실시예를 첨부 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

[실시예 1]

제2도는 본 실시예에 관련된 저융점 알미늄 합금층의 접합에 의한 실린더헤드의 시제작 방법을 설명하는 사시도이다.

도면에서의 설명부호(5)는 각 파트로 분할, 형성된 실린더헤드를 구성하는 하나의 부재를 지칭한다. 이러한 부재(5) 예를 들어, 실린더블럭과 접촉되며 연소실이 형성되는 제1부재와, 그 상측에 접합되며 흡,배기 매니폴드가 형성되는 제2부재와, 그 상측에 접합되며 캠 샤프트를 포함하는 밸브 기구가 장치되는 제3부재들은 상호 접합되므로서, 실린더헤드의 시작품을 구성한다.

여기서, 본 실시예는 상기 부재(5)들의 저융점 알미늄 합금층에 의한 새로운 접합 방법을 제안한다.

보다 구체적으로, 본 실시예는 각 부재(5)의 접합면에 5㎛ 크기의 Cu 분말을 유기질 용매와 함께 혼합하여, 이를 노즐(6)을 통해 분사하므로서, 0.1~1㎜ 두께의 도포층을 형성한다. 이 경우, 상기 유기질 용매는 일반적으로 희석제(thinner)가 많이 사용된다.

도포층이 완전히 건조된 후, 그 도포층을 국부적으로 열처리하여 저융점 합금층(Al-Cu 합금층)을 형성한다. 이때, 상기 열처리는 토오치를 이용한 불꽃 가열로 행하여 지며, 그 온도는 알미늄 본체의 훼손이 없는 한 높은 온도를 유지하며, 바람직하게는 550℃ 이상에서 실시한다.

이렇게 Al-Cu 합금층이 형성된 부재(5)를 복수재를 적층하며, 가열로에서 접합하므로서 본 실시예의 실린더헤드 시작품이 완성된다. 이때, 저융점 합금층(Al-Cu 합금층)의 접합 온도 즉, 가열로의 온도는 550~630℃에서 실시된다.

[실시예 2]

본 실시예에서는 저융점 알미늄 합금층에 의한 접합으로, Mg 분말을 사용하는 방법을 제안한다. 이하, 제1도를 참조하여 설명한다.

보다 구체적으로, 본 실시예는 각 부재(5)의 접합면에 5㎛ 크기의 Mg 분말을 유기질 용매와 함께 혼합하여, 이를 노즐(6)을 통해 분사하므로서, 0.1~1㎜ 두께의 도포층을 형성한다. 도포층이 완전히 건조된 후, 토오치 불꽃을 이용하여 국부적으로 440℃에서 열처리하므로서 저융점 합금층(Al-Mg 합금층)을 형성한다. 이렇게 Al-Mg 합금층이 형성된 부재(5)를 복수개 적층하여, 440~630℃의 가열로에서 접합하므로서 본 실시예의 실린더헤드 시작품을 형성한다.

상술한 실시예1, 2에 의거하여, 본 발명의 실린더헤드의 시제작 방법은 실린더헤드를 구성하는 부재들의 접합면에 저융점 합금층을 형성하고, 그 부재들을 적층한 상태에서 가열하므로서, 간단하고 용이하게 알미늄 실린더헤드의 시작품을 제작할 수 있다.

이상에서 설명된 실시예를 통하여, 본 발명에 의한 저융점 알미늄 합금층의 접합에 의한 실린더헤드의 시제작 방법은 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하게 됨을 알 수 있다. 즉, 본 발명은 분할된 실린더헤드의 접합 공정 및 시간을 단축하는 효과를 얻게 된다. 또, 시제작을 보다 용이하게 실시하며, 제작 비용을 절감하는 효과를 얻게 된다.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (12)

1. 복수개로 분할된 부재를 접합하여 실린더헤드의 시작품을 제조하는 방법에 있어서, 각 부재의 접합면에 Cu 분말을 도포하는 단계와, 그 도포면을 국부적으로 열처리하여 Al-Cl 합금층을 형성하는 단계와, Al-Cu 합금층을 형성된 부재를 적층하여 가열로에서 접합하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 저융점 알미늄 합금층의 접합에 의한 실린더헤드의 시제작 방법.
2. 제1항에 있어서, Cu는 5㎛ 이하의 분말인 것을 특징으로 하는 저융점 알미늄 합금층의 접합에 의한 실린더헤드의 시제작 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, Cu 분말은 유기질 용매와 혼합되고, 노즐을 통해 분사되어 도포된 것을 특징으로 하는 저융점 알미늄 합금층의 접합에 의한 실린더헤드의 시제작 방법.
4. 제3항에 있어서, 도포층은 0.1~1㎜의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 저융점 알미늄 합금층의 접합에 의한 실린더헤드의 시제작 방법.
5. 제1항에 있어서, Cu 분말의 도포면은 550℃ 이상으로 열처리 되어 저융점 합금층으로 형성된 것을 특징으로 하는 저융점 알미늄 합금층의 접합에 의한 실린더헤드의 시제작 방법.
6. 제1항에 있어서, Al-Cu 합금층이 형성된 부재는 550~630℃의 가열로에서 접합되는 것을 특징으로 하는 저융점 알미늄 합금층의 접합에 의한 실린더헤드의 시제작 방법.
7. 복수개로분할된 부재를 접합하여 실린더헤드의 시작품을 제조하는 방법에 있어서, 각 부재의 접합면에 Mg 분말을 도포하는 단계와, 그 도포면을 국부적으로 열처리하여 Al-Mg 합금층을 형성하는 단계와, Al-Mg 합금층이 형성된 부재를 적층하여 가열로에서 접합하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 저융점 알미늄 합금층의 접합에 의한 실린더헤드의 시제작 방법.
8. 제7항에 있어서, Mg는 5㎛ 이하의 분말인 것을 특징으로 하는 저융점 알미늄 합금층의 접합에 의한 실린더헤드의 시제작 방법.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, Mg 분말은 유기질 용매와 혼합되고, 노즐을 통해 분사되어 도포된 것을 특징으로 하는 저융점 알미늄 합금층의 접합에 의한 실린더헤드의 시제작 방법.
10. 제9항에 있어서, 도포층은 0.1~1㎜의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 저융점 알미늄 합금층의 접합에 의한 실린더헤드의 시제작 방법.
11. 제7항에 있어서, Mg 분말의 도포면은 440℃ 이상으로 열처리 되어-저융점 합금층으로 형성된 것을 특징으로 하는 저융점 알미늄 합금층의 접합에 의한 실린더헤드의 시제작 방법.
12. 제7항에 있어서, Al-Mg 합금층이 형성된 부재는 440~630℃의 가열로에서 접합되는 것을 특징으로 하는 저융점 알미늄 합금층의 접합에 의한 실린더헤드의 시제작 방법.