KR100661199B1 - Manufacturing method for aluminum wheel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 알루미늄 휠의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주조하여 제작된 알루미늄 휠의 조직이 치밀하게 되고 두께 감소 및 중량 감소를 이룰 수 있도록 알루미늄 휠의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an aluminum wheel, and more particularly to a method for manufacturing an aluminum wheel so that the structure of the aluminum wheel produced by casting can be dense, thickness reduction and weight reduction can be achieved.
본 발명의 목적은, 알루미늄 휠을 주조할 때 한번에 전체 형상을 주조하지 않고 주조 후 금형과 포밍 공정을 통해 조직이 치밀하고 두께가 얇은 휠을 제조할 수 있도록 한 알루미늄 휠의 제조 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an aluminum wheel, which enables a compact and thin wheel to be manufactured by a mold and a forming process after casting, without casting the entire shape at a time when casting the aluminum wheel. .
상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 알루미늄 원재료인 잉곳을 급속 용해로에 투입하여 용융시킴과 아울러 여기에서 탈가스처리를 하는 단계와,In order to achieve the above object, the present invention, by injecting an ingot, which is an aluminum raw material into a rapid melting furnace to melt and degassing therein,
상기한 탈가스처리가 완료되면 금형을 예열하고 상기한 금형에 용탕을 주입하는 단계와,Preheating the mold and injecting molten metal into the mold when the degassing treatment is completed;
상기한 용탕의 주입에 의해 휠의 림 부분에서 비교적 두껍게 연장 형성되고 직선상으로 포밍부(1)가 휠의 1차 주조품(2)을 형성하는 단계와,Forming the primary castings 2 of the wheels by forming a relatively thick extension on the rim of the wheel by injection of the molten metal and forming the straight parts 1 in a straight line;
상기한 1차 주조품(2)을 금형에서 인출하여 냉각시키고 1차주조품(2)의 버등을 제거하는 전단계가공을 하는 단계와,Taking out the above-mentioned primary casting product 2 from the mold to cool and removing the burrs of the primary casting product 2;
상기한 전단계 가공 후 이를 플로우포밍 가공이 용이한 온도로 예비가열을 하는 단계와,After the pre-stage processing and the step of pre-heating it to a temperature that is easy to flow forming processing,
상기한 예비 가열된 1차 주조 및 단조품을 플로우 포밍이 가능한 장치에 투입하여 포밍 롤러(R)로 포밍부(1)를 가압하면서 휠의 림(W) 부분 형태로 얇게 성형 하는 단계와,Putting the pre-heated primary casting and forging into a device capable of flow forming and forming a thin portion in the form of a rim (W) of the wheel while pressing the forming unit 1 with a forming roller R;
포밍부가 플로우포밍 성형되면 이를 열처리함과 아울러 냉각시키는 단계와,When the forming part is flow-formed, the step of heat-treating and cooling it,
상기한 냉각 단계 후 외관 가공, 연마 및 도금을 하여 알루미늄 휠을 제작하는 단계로 구성함을 특징으로 한다.After the cooling step is characterized in that it comprises a step of producing an aluminum wheel by the appearance processing, polishing and plating.
알루미늄 휠의 제조 방법 Manufacturing method of aluminum wheel
Description
도1은 본 발명에 따른 알루미늄 휠의 제조 방법을 도시한 플로우차트,1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an aluminum wheel according to the present invention;
도2는 본 발명에 따라 제조된 알루미늄 휠의 일부를 도시한 확대 단면도로서 주조된 휠의 플로우 포밍 상태를 도시한 개략 순서도,2 is an enlarged cross-sectional view showing a part of an aluminum wheel manufactured according to the present invention, and a schematic flowchart showing a flow forming state of the cast wheel;
도3은 본 발명에 따른 플로우 포밍 작업에 적용되는 장치의 일예를 도시한 개략도,3 is a schematic diagram showing an example of an apparatus applied to a flow forming operation according to the present invention;
도4는 도3에서 플로우 포밍 상태를 도시한 확대도,4 is an enlarged view illustrating a flow forming state in FIG. 3;
도5는 일반적인 알루미늄 휠의 제조 방법을 도시한 플로우차트,5 is a flowchart illustrating a manufacturing method of a general aluminum wheel;
도6은 도5의 방법에 의해 제작된 알루미늄 휠의 일부를 도시한 확대 단면도.FIG. 6 is an enlarged cross sectional view showing a portion of an aluminum wheel manufactured by the method of FIG. 5; FIG.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1: 포밍부 2: 1차주조품1: forming part 2: primary casting
W: 림 부분 S: 스핀들W: Rim S: Spindle
A: 포밍 금형 R: 포밍 롤러A: forming mold R: forming roller
본 발명은 알루미늄 휠의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단조 및 주조하여 제작된 알루미늄 휠의 조직이 치밀하게 되고 두께 감소 및 중량 감소를 이룰 수 있도록 알루미늄 휠의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an aluminum wheel, and more particularly, to a method for manufacturing an aluminum wheel so that the structure of the aluminum wheel produced by forging and casting can be densified and thickness reduction and weight reduction can be achieved.
일반적으로, 알루미늄 휠은 단조 및 주조(CASTING)에 의해 제작되는 바, 상기한 단조 및 주조는 원재료인 알루미늄 잉곳(INGOT)을 용해시켜 주조 금형에 투입하고, 냉각시켜 휠의 형태를 제작함과 아울러 이를 정밀 가공하고 도금하여 제작하게 된다.In general, the aluminum wheel is produced by forging and casting (CASTING), the above-mentioned forging and casting is dissolved in the aluminum ingot (INGOT) as a raw material into the casting mold, and cooled to produce the shape of the wheel It is manufactured by precision machining and plating.
즉, 도5에 도시된 바와 같이 알루미늄 재료인 잉곳을 입고한 후 이를 급속 용해로에 투입하여 대략 750℃ 정도의 온도로 급속 가열하여 용해시키게 된다.That is, as shown in FIG. 5, an ingot made of aluminum material is put in a rapid melting furnace, and rapidly heated to a temperature of about 750 ° C. to be dissolved.
알루미늄 잉곳이 용해되면 이를 출탕함과 아울러 탈가스 처리를 하고 시편을 채취하여 분광분석기등으로 탈가스 상태를 검사하게 된다.When the aluminum ingot is dissolved, it is hot watered, degassed, specimens are taken, and degassed by a spectrometer.
탈가스 처리가 완료되면 용탕을 주조일 경우 680 ±20℃정도, 단조일 경우 850 ±50℃ 정도의 온도인 보온로에 투입하여 온도를 유지시킴과 아울러 금형을 주조일 경우 450-560℃, 단조일 경우 50-250℃정도로 예열하게 된다.When the degassing treatment is completed, the molten metal is put into a heat-reserving furnace that has a temperature of about 680 ± 20 ℃ for casting and 850 ± 50 ℃ for forging, and maintains the temperature. For casting, 450-560 ℃ forging If it is preheated to about 50-250 ℃.
금형이 예열되면 단조 및 주조 조건이 이루어진 것인 바, 상기한 용탕을 금형에 투입하여 주조하게 됨과 아울러 이를 수냉조등에서 냉각시키고 주조된 제품의 탕구등을 제거하고 외관을 가공하게 된다.When the mold is preheated, the forging and casting conditions are made. The molten metal is cast into the mold, and the mold is cooled. The mold is cooled in a water cooling tank, and the molten metal of the molded product is removed and the exterior is processed.
주조된 알루미늄 휠의 외관 가공이 완료되면 여기에 크롬등의 도금을 하여 부식 방지, 외관 향상등을 이루게 되는 것이다.When the exterior processing of the cast aluminum wheel is completed, the plating of chrome, etc., is used to prevent corrosion and improve appearance.
여기서, 상기한 주조된 알루미늄 휠의 타이어 장착 부분은 도6에 도시된 바와 같이 비교적 얇고 길게 형성되는 타이어가 결합되는 림 부분(50)과 휠의 몸체가 되는 외벽 부분(51)이 주조에서 한번에 제작되어 나오게 된다.Here, the tire mounting portion of the cast aluminum wheel is manufactured at a time by the
즉, 주조금형에 용해 상태인 잉곳을 넣고 압력을 가하면 한번에 휠의 형태가 주조되어 나오도록 금형을 구성한 것인 바, 이를 가공 공정을 통해 탕구 제거, 외관 버(BURR) 가공등을 통해 알루미늄 휠로 제조하게 되는 것이다.In other words, the mold is configured so that the wheel form is cast at once when the ingot is melted into the casting mold and pressure is applied. The mold is made of aluminum wheel by removing the ball through the machining process and processing the exterior burr. Will be done.
그러나, 상기한 바와 같이 알루미늄 휠을 주조할 때 한번의 주조 및 단조로 휠의 형태를 완성하게 되면, 상기한 휠의 조직을 치밀하게 하는데 한계가 있기 때문에 휠의 강도를 유지하기 위해 휠의 두께가 두꺼워지고 이로 인해 알루미늄 휠의 중량이 불필요하게 커지는 문제점이 있다.However, when casting the aluminum wheel as described above, if the shape of the wheel is completed by one casting and forging, the thickness of the wheel may be increased to maintain the strength of the wheel because there is a limit in compacting the structure of the wheel. There is a problem in that it becomes thick and thereby the weight of the aluminum wheel unnecessarily large.
즉, 단지 주조에 의해서만 알루미늄 휠을 제작하기 때문에 주조시의 강도계산에 의해서 휠의 각부분 두께등을 설정하게 되는 바, 상기한 주조에 의한 알루미늄 휠의 조직이 치밀하게 되기가 어려워 휠의 두께를 두껍게 해야 하고 이로 인해 알루미늄 휠의 전체적인 중량이 불필요하게 커지게 되는 것이다.That is, since the aluminum wheel is produced only by casting, the thickness of each part of the wheel is set by the strength calculation at the time of casting. Therefore, it is difficult for the structure of the aluminum wheel by the casting to be dense. This has to be thick, which unnecessarily increases the overall weight of the aluminum wheel.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 알루미늄 휠을 주조할 때 한번에 전체 형상을 주조하지 않고 주조 후 금형과 포밍 공정을 통해 조직이 치밀하고 두께가 얇은 휠을 제조할 수 있도록 한 알루미늄 휠의 제조 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, so that when the aluminum wheel is cast, it is possible to manufacture a compact and thin wheel with a structure through a mold and a forming process after casting without casting the entire shape at once. The present invention provides a method for manufacturing an aluminum wheel.
상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 알루미늄 원재료인 잉곳을 급속 용해로에 투입하여 용융시킴과 아울러 여기에서 탈가스처리를 하는 단계와,In order to achieve the above object, the present invention, by injecting an ingot, which is an aluminum raw material into a rapid melting furnace to melt and degassing therein,
상기한 탈가스처리가 완료되면 금형을 예열하고 상기한 금형에 용탕을 주입 하는 단계와,Preheating the mold and injecting molten metal into the mold when the degassing treatment is completed;
상기한 용탕의 주입에 의해 휠의 림 부분에서 비교적 두껍게 연장 형성되고 직선상으로 포밍부가 휠의 1차 주조품을 형성하는 단계와,Forming the primary casting of the wheel by forming the primary part of the wheel by forming the relatively thick extension on the rim of the wheel by injection of the molten metal;
상기한 1차 주조품을 금형에서 인출하여 냉각시키고 1차주조품의 버등을 제거하는 전단계가공을 하는 단계와,Drawing out the primary casting from the mold to cool and removing the burrs of the primary casting;
상기한 전단계 가공 후 이를 플로우포밍 가공이 용이한 온도로 예비가열을 하는 단계와,After the pre-stage processing and the step of pre-heating it to a temperature that is easy to flow forming processing,
상기한 예비 가열된 1차 주조품을 플로우 포밍이 가능한 장치에 투입하여 포밍 롤러로 포밍부를 가압하면서 휠의 림 부분 형태로 얇게 성형하는 단계와,Putting the pre-heated primary casting product into a flow-forming apparatus and pressing the forming part with a forming roller to thinly form the rim of the wheel;
포밍부가 플로우포밍 성형되면 이를 열처리함과 아울러 냉각시키는 단계와,When the forming part is flow-formed, the step of heat-treating and cooling it,
상기한 냉각 단계 후 외관 가공 및 도금을 하여 알루미늄 휠을 제작하는 단계로 구성함을 특징으로 한다.After the cooling step is characterized in that it comprises a step of manufacturing the aluminum wheel by the external processing and plating.
도1과 도2는 본 발명에 따른 알루미늄 휠의 제조 방법을 도시한 플로우차트와 플로우포밍 상태를 나타낸 개략도로서, 알루미늄 원재료인 잉곳을 급속 용해로에 투입하여 용융시키고, 상기한 용탕을 출탕하여 탈가스처리하게 된다.1 and 2 are a schematic view showing a flowchart and a flow forming state showing a method of manufacturing an aluminum wheel according to the present invention, ingots of aluminum raw materials are introduced into a rapid melting furnace and melted; Will be processed.
탈가스처리가 완료됨과 아울러 금형을 예열하게 되는 바, 상기한 금형이 주조일 경우 450-560℃, 단조일 경우 50-250℃정도로 예열되면 상기한 금형에 용탕을 주입하게 된다.When the degassing process is completed and the mold is preheated, the mold is preheated to 450-560 ° C. when the mold is cast and 50-250 ° C. when the forging is performed.
금형에 용탕이 주입되면 여기에서 1차 주조가 이루어지게 되는 바, 상기한 1 차 주조에서 형성된 휠의 형태는 도2에서 표시된 바와 같이 휠의 림 외벽 부분에서 연장되도록 형성되고 직선상으로 구성되도록 포밍부(1)가 형성된 상태가 된다.When molten metal is injected into the mold, primary casting is performed here. The shape of the wheel formed in the primary casting is formed to extend from the outer wall portion of the rim of the wheel as shown in FIG. The
상기한 포밍부(1)가 형성된 1차 주조품(2)이 만들어지면, 상기한 1차 주조품(2)을 금형에서 인출하여 냉각시키게 되는 바, 1차주조품(2)이 냉각되면 1차 주조품의 버(BURR)등을 제거하는 전단계가공을 진행하게 된다.When the primary casting (2) having the forming unit (1) is formed, the primary casting (2) is taken out of the mold and cooled, and when the primary casting (2) is cooled, The whole process of removing burrs, etc., is carried out.
1차 주조품(2)에서 전단계 가공이 이루어지게 되면 이를 일정 온도로 예를 들면, 단조 가공이 용이한 온도인 약 300℃ 정도로 예비가열을 하게 되고, 일정 온도로 가열된 1차 주조품(2)을 플로우 포밍이 가능한 장치에 투입하게 된다.When the first stage machining is performed in the primary casting (2), it is preheated to a predetermined temperature, for example, about 300 ° C., which is easy to forge, and the primary casting (2) heated to a predetermined temperature is heated. It will be put into a device capable of flow forming.
상기한 장치는 일반적으로 알루미늄 재질을 가압하여 늘이거나 줄일 수 있도록 구성된 장치를 사용하게 되는 바, 이는 도3과 도4에 도시된 바와 같이 1차주조품(2)이 삽입됨과 아울러 알루미늄 휠의 형태를 갖고 있는 포밍 금형(A)이 결합되어 회전되는 스핀들(S)과, 상기한 포밍 금형(A)에 끼워진 1차 주조품(2)을 가압 및 연신하도록 이동 자재하게 설치되고 120도 간격으로 3개가 배치된 포밍 롤러(R)로 이루어져 있다.In general, the apparatus uses a device configured to pressurize or stretch the aluminum material. As shown in FIGS. 3 and 4, the
물론, 상기한 스핀들(S) 및 포밍 롤러(R)는 CNC 제어됨으로써 매우 정밀하게 회전 및 이동하여 정확한 휠의 형태를 포밍하도록 구성된다.Of course, the spindle S and the forming roller R are configured to be CNC-controlled to rotate and move very precisely to form the correct wheel shape.
상기한 포밍 장치가 1차 주조품(2)의 포밍부(1)를 플로우 포밍하는 것은, 도4에 도시된 바와 같이 포밍 금형(A)에 끼워진 1차 주조품(2)에 포밍 롤러(R)가 밀착된 상태에서, 상기한 스핀들(S)은 소정 속도로 회전하고 포밍 롤러(R)는 비교적 느린 속도로 이동하게 되면서 이루어지게 된다.The forming apparatus flow-forming the forming
즉, 포밍 롤러(R)가 1차 주조품(2)의 포밍부(1)를 가압하면서 천천히 이동하게 되고, 이와 접촉된 포밍부(1)는 도2에 도시된 바와 같이 포밍 금형(A)의 형태에 맞춰서 눌리고 얇게 연신되면서 휠의 림(W) 형태를 갖추게 되는 바, 상기한 스핀들(S)이 소정 속도로 회전함과 아울러 120도 간격으로 배치된 3개의 포밍 롤러(R)가 원통 형태의 휠을 만들게 되는 것이다.That is, the forming roller R moves slowly while pressing the forming
상기한 바와 같이 1차 주조품(2)의 포밍부(1)를 포밍 롤러(R)가 가압하면서 얇게 연신시키게 되면, 단조에서와 같이 포밍부(1)가 가압 및 연신되어 매우 치밀한 조직으로 바뀌게 되는 것이다.As described above, when the forming
상기한 포밍부(1)의 조직이 매우 치밀하게 되면, 종래 주조품에 비해 강도가 현저하게 개선되어 두께를 종래 주조품에 비해 얇게 형성하여도 동일한 강도를 가질 수 있게 됨으로써, 상기한 휠의 두께를 종래에 비해 얇게 형성할 수 있고 이로 인해 알루미늄 휠의 전체 중량을 감소시킬 수 있게 된다.When the structure of the forming
예를 들면, 종래 주조에 의해 제작된 알루미늄 휠의 타이어 결합 부분의 두께는 대략 5-6.5t 내외였지만, 본원 발명에 따라 플로우 포밍으로 제작된 알루미늄 휠의 두께는 대략 3.5-5t 정도로서, 알루미늄 휠의 중량을 15-30% 정도 감소시킬 수 있게 되는 것이다.For example, although the thickness of the tire coupling part of the aluminum wheel manufactured by the conventional casting was about 5-6.5 tons, the thickness of the aluminum wheel manufactured by the flow forming according to the present invention is about 3.5 to 5 tons. The weight can be reduced by 15-30%.
알루미늄 휠의 중량이 감소함과 아울러 휠의 두께가 감소되고 알루미늄 휠의 조직이 치밀하게 되면, 상기한 알루미늄 휠의 기계적인 성질 즉, 인장강도, 파괴강도등과 같은 기계적인 성질이 보다 향상된다.As the weight of the aluminum wheel decreases, the thickness of the wheel decreases, and the structure of the aluminum wheel becomes dense, the mechanical properties of the aluminum wheel, that is, mechanical properties such as tensile strength and fracture strength are improved.
알루미늄 휠이 플로우 포밍으로 형성되면 이를 열처리하여 조직을 치밀하게 하면서 강도를 보다 향상시키고, 외관 마무리등을 위해 최종 외관 가공 단계를 거치게 된다.When the aluminum wheel is formed by flow forming, it is heat treated to make the structure more dense while improving the strength, and undergoes the final exterior processing step for exterior finishing.
알루미늄 휠이 최종 가공 단계를 거치게 되면 여기에 크롬등을 도금하여 제품을 완성하게 되는 것이다.When the aluminum wheel goes through the final processing stage, the product is plated with chrome.
이상과 같이 본 발명은 알루미늄 휠을 주조로 제작할 때 1차주조품에서 플로우 포밍하여 얇게 늘리고 형상을 만들 수 있도록 포밍부를 형성한 후, 상기한 포밍부를 소정의 포밍 장치에 투입하여 포밍 롤러로 압착함과 아울러 얇게 늘리면서 휠의 형태를 형성함으로써, 포밍부분의 조직이 치밀하게 되어 알루미늄 휠의 강도를 유지하면서 전체적인 두께 및 중량을 감소시킬 수 있는 잇점이 있는 것이다.As described above, in the present invention, when forming an aluminum wheel by casting, after forming a forming unit to flow-form in the primary casting to increase the thickness and make a shape, the forming unit is put into a predetermined forming apparatus and pressed with a forming roller. In addition, by forming a shape of the wheel while thinly stretched, there is an advantage that the structure of the forming portion is dense, thereby reducing the overall thickness and weight while maintaining the strength of the aluminum wheel.
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