KR100513626B1 - 자동차용 알루미늄 박판 소재 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 알루미늄 박판 소재 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열교환기 등과 같은 제품을 제조하는데 사용되는 알루미늄 박판 소재 제조 방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 이종의 3000계와 4000계 알루미늄 판재의 결합력 및 블레이징 용접성 향상을 위하여 3000계 알루미늄 판재의 표면에 다수의 미세한 압흔을 미리 형성시키는 동시에 4000계 판재 적층전에 상기 압흔에 4000계 알루미늄 분말을 도포하여 분말이 채워지도록 한 다음, 성형공정에 투입함으로써, 종래에 4000계 알루미늄 판재가 손상을 입어 블레이징 용접시 충분한 용접강도를 얻지 못하는 문제점을 해결할 수 있고, 결과적으로 오일쿨러 제품에 대한 파손을 방지하여 제품 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한 자동차용 알루미늄 박판 소재 제조 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 알루미늄 박판 소재 제조 방법{Method for manufacturing aluminium sheets material}

본 발명은 자동차용 알루미늄 박판 소재 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열교환기 등과 같은 제품을 제조하는데 사용되는 알루미늄 박판 소재 제조 방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 3000계 알루미늄 판재의 양표면에 4000계 알루미늄 판재가 적층 접합된 구조의 알루미늄 박판 소재가 성형 공정시 손상되어 강도가 저하되는 현상을 방지할 수 있고, 또한 성형 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한 자동차용 알루미늄 박판 소재 제조 방법에 관한 것이다.

통상적으로 3000계 알루미늄 합금은 성형성이 좋고, 열전도도가 우수하여 자동차의 오일쿨러, 라디에이터 등의 열교환기에 많이 사용되고 있다.

최근 자동차의 성능향상으로 인해 오일쿨러와 같은 열교환기의 용량을 증가시켜야 하는 불가피한 실정에 따라, 최근에는 대용량의 알루미늄 열교환기가 개발 및 적용되고 있다.

상기 대용량 알루미늄 열교환기 제조 공정에는 브레이징 접합법이 주로 사용되는데, 3000계 알루미늄 합금은 이러한 브레이징 접합에는 적합하지 않다.

따라서, 브레이징 접합이 용이한 4000계 알루미늄 판재와 3000계 알루미늄 판재를 적층(cladding)시킨 복합판재를 이용해서 열교환기를 제조하는 기술이 각광을 받고 있다.

첨부한 도 3는 3000계 알루미늄 판재의 양표면에 4000계 알루미늄 판재가 적층된 알루미늄 소재를 이용하여 2개로 나누어져 제조된 것을 블레이징 공정으로 접합 제작한 알루미늄 오일쿨러의 모습을 나타내고 있다.

종래에는 상기 3000계 알루미늄 판재에 4000계 알루미늄 판재를 적층할 때, 첨부한 도 4에서와 같이 압연 공정을 이용한다.

즉, 상기 압연공정을 통해서 3000계 알루미늄 판재의 양면에 4000계 알루미늄 합금 판재가 붙게 되는 바, 이때 상기 3000계 알루미늄 합금 판재의 두께는 약 0.5mm정도 이고, 상기 4000계 알루미늄 합금 판재의 두께는 대부분 0.2mm 내외이다.

이와 같은 압연공정을 통해 적층된 알루미늄 판재는 프레스 공정을 통해 오일쿨러 등의 부품으로 성형된다.

그러나, 상기 프레스 공정에서 다이와 펀치 등의 툴(tool)과의 마찰로 인해 알루미늄 판재의 바깥쪽에 아주 얇게 적층된 상기 4000계 알루미늄 판재가 손상을 입게 되는 문제점이 발생하였다.

보다 상세하게는, 첨부한 도 5에 나타낸 바와 같이 상기 4000계 알루미늄 합금 판재의 일부가 떨어져 나가는 현상이 발생하였는 바, 이는 적층된 상기 4000계 알루미늄 합금 판재의 두께가 매우 얇기 때문에 발생하는 현상으로서, 적층된 판재의 프레스 성형시에 불가피하게 발생하는 문제점이다.

첨부한 도 5에서 보는 바와 같이, 프레스 성형시 툴과의 마찰로 인하여 바깥쪽의 4000계 알루미늄 판재 부분이 손상된 것을 이용하여, 블레이징을 통해 두 판재를 접합하여 오일쿨러를 제작할 경우, 프레스의 다이 및 펀치와의 마찰로 인해 깎여나간 부분에서 용접될 4000계 알루미늄 판재의 양이 부족하여, 결국 블레이징을 통해 충분한 용접 강도를 얻을 수 없게 되는 문제점이 발생하게 된다.

이렇게 되면 오일쿨러와 같이 내부에서 강한 압력이 발생할 경우, 블레이징을 통해 접합된 부분이 압력을 견디지 못해, 결과적으로 오일쿨러의 양쪽단이 떨어지는 파손이 일어나게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구 개발된 것으로서, 이종의 3000계와 4000계 알루미늄 판재의 결합력 및 블레이징 용접성 향상을 위하여 3000계 알루미늄 판재의 표면에 다수의 미세한 압흔을 미리 형성시키는 동시에 4000계 판재 적층전에 상기 압흔에 4000계 알루미늄 분말을 도포하여 분말이 채워지도록 한 다음, 성형공정에 투입함으로써, 종래에 4000계 알루미늄 판재가 손상을 입어 블레이징 용접시 충분한 용접강도를 얻지 못하는 문제점을 해결할 수 있고, 결과적으로 오일쿨러 제품에 대한 파손을 방지하여 제품 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한 자동차용 알루미늄 박판 소재 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자동차용 알루미늄 박판 소재 제조 방법에 있어서, 3000계 알루미늄 합금 판재의 상하 표면에 다수의 미세한 압흔을 형성시키는 단계와; 상기 3000계 알루미늄 합금 판재의 상하 표면에 4000계 알루미늄 합금 분말을 도포하여, 이 분말이 상기 다수의 압흔으로 채워지게 하는 단계와; 압연공정을 통하여 상기 3000계 알루미늄 판재의 상하 표면에 4000계 알루미늄 합금 판재가 적층 부착되게 하는 단계와; 상기 압흔에 4000계 알루미늄 합금 분말이 채워진 후 서로 적층된 3000계 및 4000계 알루미늄 합금 판재를 성형 공정에 투입하여 원하는 제품으로 제조하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 3000계 알루미늄 합금 판재의 압흔들의 크기는 10㎛이고, 상기 압흔에 채워지는 4000계 알루미늄 합금 분말은 1㎛ 이내인 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 성형 공정시, 4000계 알루미늄 합금 판재의 일부가 손상되더라도, 상기 3000계 알루미늄 합금 판재의 압흔에 채워진 4000계 알루미늄 합금 분말이 노출되어 블레이징을 실시하는 단계에서 용접소재로 작용하게 되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 소재의 제조 방법을 순서대로 나타내는 개략도이고, 도 2는 본 발명의 알루미늄 소재를 이용하여 성형공정을 마친 제품의 요부 확대 개략도이다.

본 발명은 3000계 알루미늄 판재를 사이에 두고 4000계 알루미늄 판재가 압연공정으로 적층된 알루미늄 판재에 있어서, 적층된 알루미늄 판재간의 결합력 및 블레이징 용접성 향상을 도모하는 동시에 성형 공정에서 성형툴과 마찰로 인한 손상을 입더라도 강도를 그대로 유지할 수 있도록 하는 효과를 얻고자 것이다.

이를 위한 본 발명의 제조 방법을 순서대로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 3000계 알루미늄 판재의 상하 표면에 다수의 미세한 압흔을 불균일한 간격으로 형성시키는 바, 이때 상기 3000계 알루미늄 판재의 바람직한 압흔 크기는 10㎛이다.

다음으로, 상기 다수의 압흔이 형성된 3000계 알루미늄 판재의 상하 표면에 4000계 알루미늄 분말을 도포하는 단계를 진행하여, 4000계 알루미늄 분말들이 상기 다수의 압흔으로 채워지게 한다.

이때, 상기 압흔에 채워지는 4000계 알루미늄 분말의 바람직한 크기는 1㎛ 이내인 것을 사용한다.

다음으로, 상기 압흔에 4000계 알루미늄 분말이 채워진 3000계 알루미늄 판재의 상하 표면에 상기 4000계 알루미늄 판재가 적층 부착되도록 한 압연공정이 진행된다.

이때, 상기 4000계 알루미늄 분말은 4000계 알루미늄 판재와 접촉되는 상태가 된다.

한편, 상기 3000계 알루미늄 합금 판재의 두께는 약 0.5mm정도 이고, 상기 4000계 알루미늄 합금판재의 두께는 대부분 0.2mm 내외이다.

다음으로, 상기 압흔에 4000계 알루미늄 분말이 채워진 후, 서로 적층 부착된 3000계 및 4000계 알루미늄 판재를 성형 공정에 투입하여 원하는 제품을 제작하는 단계를 진행하게 된다.

상기 성형 공정(프레스 공정)을 마친 판재의 모습을 보면, 첨부한 도 2에서 보는 바와 같이 상기 4000계 알루미늄 판재의 표면에 다이 및 펀치와의 마찰로 인하여 깍여나간 부분이 불가피하게 발생되지만, 그 깍여나간 부분으로 브레이징 접합에 용이한 4000계 알루미늄 분말이 노출되어, 블레이징을 위한 용접소재로 작용하게 된다.

상기 성형공정으로 제작되는 제품은 상술한 바와 같이 오일쿨러로서, 이 오일쿨러는 두 개의 부분으로 나누어져 성형된 것을 블레이징으로 접합시켜 제작되는 바, 실질적으로 블레이징에 용이한 4000계 알루미늄 판재끼리 접합되어, 하나의 오일쿨러 제품으로 제작 완료된다.

이때, 상기 성형 공정시 4000계 알루미늄 판재의 깍여나간 부분으로 블레이징이 용이한 4000계 알루미늄 분말이 노출된 상태가 되므로, 깍여나간 부분의 접합도 용이하게 이루어진다.

이와 같이, 성형 공정시 4000계 알루미늄 소재의 일부분이 손실되어도, 상기 3000계 알루미늄 소재의 압흔에 채워진 4000계 알루미늄 분말이 용접 소재로 작용하여 브레이징 접합시 충분한 소재 공급이 되어, 결국 오일쿨러의 제품 강도 저하를 방지하는 동시에 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 알루미늄 박판 소재 제조 방법에 의하면, 3000계 알루미늄 판재의 상하면에 4000계 알루미늄 판재가 적층 부착된 알루미늄 소재에 있어서, 3000계 알루미늄 소재에 다수의 압흔을 형성하고, 이 압흔에 4000계 알루미늄 분말이 채워지게 함으로써, 성형 공정시 4000계 알루미늄 소재의 일부가 깍여나가더라도, 압흔에 채워진 4000계 알루미늄 분말이 블레이징 접합시 용접 소재로 작용하여 접합 강도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 블레이징 접합이 용이하게 실시됨에 따라, 오일 쿨러 제품의 강도 저하를 방지하는 동시에 제품의 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 소재의 제조 방법을 순서대로 나타내는 개략도,

도 2는 본 발명의 알루미늄 소재를 이용하여 성형공정을 마친 제품의 요부 확대 개략도,

도 3은 3000계 알루미늄 판재의 양표면에 4000계 알루미늄 판재가 적층된 알루미늄 소재를 이용하여 2개로 나누어져 제조된 것을 블레레이징 공정으로 접합 제작한 알루미늄 오일쿨러의 모습을 나타내는 개략도,

도 4는 3000계 알루미늄 판재에 4000계 알루미늄 판재를 적층하는 압연공정을 나타내는 개략도,

도 5는 성형 공정에 의하여 4000계 알루미늄 판재의 일부가 떨어져 나가는 것을 설명하는 개략도.

Claims (3)

1. 자동차용 알루미늄 박판 소재 제조 방법에 있어서,

   3000계 알루미늄 합금 판재의 상하 표면에 다수의 미세한 압흔을 형성시키는 단계와;

   상기 3000계 알루미늄 합금 판재의 상하 표면에 4000계 알루미늄 합금 분말을 도포하여, 이 분말이 상기 다수의 압흔으로 채워지게 하는 단계와;

   압연공정을 통하여 상기 3000계 알루미늄 합금 판재의 상하 표면에 4000계 알루미늄 합금 판재가 적층 부착되게 하는 단계와;

   상기 압흔에 4000계 알루미늄 합금 분말이 채워진 후 서로 적층된 3000계 및 4000계 알루미늄 합금 판재를 성형 공정에 투입하여 원하는 제품으로 제조하는 단계로 이루어진 자동차용 알루미늄 박판 소재 제조 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 3000계 알루미늄 합금 판재의 압흔들의 크기는 10㎛이고, 상기 압흔에 채워지는 4000계 알루미늄 합금 분말은 1㎛ 이내인 것을 특징으로 하는 자동차용 알루미늄 박판 소재 제조 방법.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 성형 공정시, 4000계 알루미늄 합금 판재의 일부가 손상되더라도, 상기 3000계 알루미늄 합금 판재의 압흔에 채워진 4000계 알루미늄 합금 분말이 노출되어 블레이징을 실시하는 단계에서 용접소재로 작용하게 되는 것을 특징으로 하는 자동차용 알루미늄 박판 소재 제조 방법.