KR100482522B1 - 로드휠 디스크의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로드휠 디스크의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 경도를 증가시켜 로드휠의 두께를 줄이는 동시에 무게를 줄여서 경량화를 실현시킬 수 있도록 한 로드휠 디스크의 조성 및 그 제조방법에 관한 것이다.

즉, 핫 스템핑(Hot stamping) 열처리에 의하여 강도를 향상시킬 수 있고, 소재를 핫 스템핑시 냉각속도가 떨어져도 안정된 강도를 얻을 수 있으며, 강도 향상에 따라 두께를 줄여 경량화가 가능하며, 성형이 용이하고 강도가 안정화되므로 품질향상 및 불량율을 감소시킬 수 있도록 한 로드휠 디스크의 제조방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

로드휠 디스크의 제조방법{Compound of road wheel disc and manufacturing method of road wheel disc}

본 발명은 로드휠 디스크의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 경도를 증가시켜 로드휠의 두께를 줄이는 동시에 무게를 줄여서 경량화를 실현시킬 수 있도록 한 로드휠 디스크의 제조방법에 관한 것이다.

기존에는 38Kg∼60Kg급 강판을 프레스 및 용접하여 로드 휠을 제작하였는 바, 로드 휠의 제작후 석출경화 효과를 얻기 위하여 저온 열처리 또는 연질화 처리를 해주고 있다.

이러한 기존의 로드휠 제작은 다음과 같은 문제점이 있었다.

프레스 공정을 거치므로, 60Kg 이상의 고강도 강판 적용이 어려워 경량화를 이룰 수 없었고, 프레스 가공시 로드휠 디스크의 냉각홀 및 센터홀 주위에 크랙이 발생하여 불량율이 높어지는 단점이 있었으며, 프레스 성형시 스프링 백이 발생할 수 있어서, 60Kg급 이상은 프레스 적용이 곤란한 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명한 것으로서, 핫 스템핑(Hot stamping) 열처리에 의하여 강도를 향상시킬 수 있고, 소재를 핫 스템핑시 냉각속도가 떨어져도 안정된 강도를 얻을 수 있으며, 강도 향상에 따라 두께를 줄여 경량화가 가능하며, 성형이 용이하고 강도가 안정화되므로 품질향상 및 불량율을 감소시킬 수 있도록 한 로드휠 디스크의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 철을 주성분으로 하고, 여기에 탄소(C) 0.1∼0.4중량%, 규소(Si) 0.35중량% 이하, 망간(Mn) 0.1∼2.0중량%, 인(P) 0.03중량% 이하, 황(S) 0.05중량%이하, V(바나듐) 0.05∼0.15중량%, 티타늄(Ti) 0.005∼0.03중량% 이하, 니오븀(Nb) 0.025∼0.045중량%, 알루미늄(Al) 0.01∼0.03중량%, 크롬(Cr) 0.3∼1.0중량%가 포함된 로드휠 디스크 제조용 조성을 갖는 판형 소재를 판따기 가공(blanking)하여, 그 중앙에 센터홀 피어싱(center hole piercing)을 하는 단계; 센터홀 피어싱된 소재를 930℃에서 15분간 가열 유지하는 단계; 상기 가열된 소재를 프레스에 안착시킨 후, 15초간 가압 유지시켜 프레스 성형(스템핑(stemping) 및 버링(Burring))하는 단계; 제품 탈형후, 팔레트에 담아 강제송풍과 방냉으로 냉각시키는 단계; 냉각된 제품에 에어벤트홀을 피어싱하는 단계; 마지막으로 트리밍 및 숏트 블라스트로 마무리 가공하는 단계로 진행되는 것을 특징으로 하는 로드휠 디스크의 제조 방법을 제공한다.

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이하, 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

철을 주성분으로 하는 본 발명의 조성은 핫 스템핑후 냉각속도를 낮게해도 충분한 강도를 안정적으로 얻을 수 있도록 한 것으로서, 그 조성은 다음의 표 1과 같다.

위의 표에 나타낸 본 발명의 각 조성중 탄소(C)의 함량을 0.10∼0.4%로 한정한 이유는 0.4% 이상이 되면 성형성이 저해되므로 적정의 성형성을 확보하기 위함이고, 0.1% 미만이면 소입성이 낮아 경도의 확보가 어려운 점이 있기 때문이다.

상기 규소는 탈산제로 사용되어 잔류하는 양으로서, 0.35%이상이 되면 성형성을 저해하므로 0.35% 이상이 되지 않게 규제한다.

상기 인(P)은 불순물로서 규제한다.

또한, 상기 황(S)은 불순물로서 인성확보 및 성형성 확보를 위하여 0.05%이하로 규제한다.

상기 바나듐(V)은 석출경화 원소로 첨가되며, 0.05%보다 적으면 석출경화 효과가 저하되고, 0.15% 초과시에는 석출경화가 포화되므로, 0.05%∼0.15%로 규제하는 것이 바람직하다.

상기 티타늄(Ti)은 결정립 미세화 원소로서, 0.005% 미달시는 그 효과가 미미하고 0.03% 초과시 효과가 포화 상태가 되므로, 0.005%∼0.03%로 규제하는 것이 좋다.

상기 니오븀(Nb)은 결정립 미세화 원소로서, 0.025% 미만시에는 효과가 감소하고, 0.045% 초과시에는 포화 상태가 되므로 0.025%∼0.045%로 규제하는 것이 바람직하다.

알루미늄(Al)은 탈산제 원소로서, 그 함량 범위를 0.01%∼0.03%로 규제한다.

크롬(Cr)은 소입성 강화 원소로서, 냉각속도가 지연되더라도 강도를 얻을 수 있도록 하고, 그 필요한 범위로 0.3%∼1.0%로 규제한다.

이러한 조성을 갖는 소재를 이용하여 로드휠 디스크를 제조하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 소정의 넓이를 갖는 판형 소재를 판따기 가공(blanking)하여, 그 중앙에 센터홀 피어싱(center hole piercing)을 하는 단계를 진행한 후, 센터홀 피어싱된 소재를 930℃에서 15분간 가열 유지시킨다.

다음으로, 상기 가열된 소재를 프레스에 안착시킨 후, 15초간 가압 유지시켜 프레스 성형(스템핑(stemping) 및 버링(Burring))한 후, 탈형하여 팔레트에 담아 강제송풍과 방냉등으로 냉각시킨다.

이어서, 냉각된 제품에 에어벤트홀을 피어싱하는 단계와, 마지막으로 트리밍 및 숏트 블라스트로 마무리 가공하는 단계를 진행한다.

실시예 1 및 시험예

위와 같은 조성을 근거로 하여, 다음의 표 2와 같은 조성을 갖는 3.2mm두께의 판을 930℃로 가열 후, 10분간 유지한 다음, 수냉, 유냉, 강제송풍 및 방냉 4가지 조건으로 냉각시킨 후, 비커스 경도를 측정하여 경도의 안정성 여부를 확인하였고, 그 결과는 표 3과 같다.

위의 표 3에서 보는 바와 같이, 수냉, 유냉, 강제송풍 및 방냉 4가지 조건 모두 만족한 경도를 나타내었고, 그 중 수냉이 냉각에 최적임을 알 수 있었다.

실시예 2 및 비교예

상기 표 1의 조성을 갖는 소재를 600×600mm의 크기로 절단 후, 920℃로 약 10분간 가열 유지한 다음, 800톤 프레스로 이송하여 디스크 형상으로 프레스 압력을 가하되, 1초, 3초, 5초, 10초, 20초간 유지후, 팔레트에 방치하여 상온까지 냉각한다.

그 다음, 냉각된 실시예 소재의 중간부분을 일부 채취하여 경도시험을 실시하였다.

비교예로서, 현재 사용중인 소재를 비교재로 하여, 핫 스템핑하여 경도값을 측정하였고, 실시예와 비교예간의 조성은 다음 표 4와 같으며, 경도 확인 결과는 표 5와 같다.

위의 표 5에서 보는 바와 같이 현재 사용중인 비교재에 비하여, 본 발명재 인 로드휠 디스크용 소재의 경도가 월등히 우수함을 알 수 있었다.

즉, 기존의 비교재에 비하여, 경도가 약 2배 가량 증가하였음을 알 수 있었고, 그에따라 로드휠 디스크의 두께를 10% 가량 줄여서 경량화를 실현할 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 로드휠 디스크의 제조방법에 의하면, 기존의 로드휠 디스크보다 경도가 월등히 우수하여 로드휠의 두께를 줄이는 동시에 무게를 줄여서 경량화를 실현시킬 수 있는 장점을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 로드휠 디스크의 제조 방법을 나타내는 개략도,

Claims (2)

1. 삭제
2. 철을 주성분으로 하고, 여기에 탄소(C) 0.1∼0.4중량%, 규소(Si) 0.35중량% 이하, 망간(Mn) 0.1∼2.0중량%, 인(P) 0.03중량% 이하, 황(S) 0.05중량%이하, V(바나듐) 0.05∼0.15중량%, 티타늄(Ti) 0.005∼0.03중량% 이하, 니오븀(Nb) 0.025∼0.045중량%, 알루미늄(Al) 0.01∼0.03중량%, 크롬(Cr) 0.3∼1.0중량%가 포함된 로드휠 디스크 제조용 조성을 갖는 판형 소재를 판따기 가공(blanking)하여, 그 중앙에 센터홀 피어싱(center hole piercing)을 하는 단계;

   센터홀 피어싱된 소재를 930℃에서 15분간 가열 유지하는 단계;

   상기 가열된 소재를 프레스에 안착시킨 후, 15초간 가압 유지시켜 프레스 성형(스템핑(stemping) 및 버링(Burring))하는 단계;

   제품 탈형후, 팔레트에 담아 강제송풍과 방냉으로 냉각시키는 단계;

   냉각된 제품에 에어벤트홀을 피어싱하는 단계;

   마지막으로 트리밍 및 숏트 블라스트로 마무리 가공하는 단계로 진행되는 것을 특징으로 하는 로드휠 디스크의 제조 방법.