KR101015493B1 - Manufacturing Method of a Stub Shaft for a Vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차용 스터브 샤프트에 관한 것으로서, 스터브 샤프트를 제작함에 있어서, 바 소재에 포밍(forming) 공법을 적용함으로써, 재료의 조직을 보다 안정화시켜 비틀림 강도의 취약점을 보완하고, 그에 따른 제품의 품질을 안정화시킬 수 있으며, 제작 비용을 줄일 수 있어 가격 경쟁력을 높일 수 있는 자동차용 스터브 샤프트를 제공하기 위한 것으로서, 그 기술적 구성은 스터브 샤프트를 제작하는 방법에 있어서, 중실형의 바(bar)를 일정 형상의 금형에 고정하며, 상기 금형에 고정된 바를 포밍 머신(forming machine)을 이용하여 포밍 공법으로 제작하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a stub shaft for automobiles, in forming a stub shaft, by applying a forming method to the bar material, to further stabilize the structure of the material to compensate for the weakness of the torsional strength, accordingly the product quality To provide a stub shaft for automobiles that can stabilize the cost, reduce the production cost and increase the price competitiveness, the technical configuration is a method of manufacturing a stub shaft, a solid bar (bar) It is fixed to the mold of the shape, characterized in that the bar fixed to the mold is produced by a forming method using a forming machine (forming machine).

스터브 샤프트, 프로펠러 샤프트, 바, 금형, 포밍 머신, 헤딩 머신 Stub shaft, propeller shaft, bar, mould, forming machine, heading machine

Description

자동차용 스터브 샤프트 제작 방법{Manufacturing Method of a Stub Shaft for a Vehicle} Manufacturing Method of a Stub Shaft for a Vehicle

도 1은 종래 기술에 따른 자동차용 스터브 샤프트를 개략적으로 나타내는 정면도,1 is a front view schematically showing a stub shaft for a vehicle according to the prior art,

도 2는 종래 기술에 따른 자동차용 프로펠러 샤프트의 스터브 샤프트를 개략적으로 나타내는 정면도,Figure 2 is a front view schematically showing a stub shaft of the propeller shaft for automobiles according to the prior art,

도 3은 본 발명에 따른 포밍 머신을 이용한 자동차용 스터브 샤프트의 제작 예시를 개략적으로 나타내는 도면,3 is a view schematically showing an example of manufacturing a stub shaft for automobiles using a forming machine according to the present invention;

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

1 : 스터브 샤프트 1a : 함몰부1: stub shaft 1a: depression

10 : 바 20 : 금형10: bar 20: mold

30a, 30b : 포밍 금형30a, 30b: forming mold

본 발명은 자동차용 스터브 샤프트에 관한 것으로서, 스터브 샤프트를 제작함에 있어서, 바 소재에 포밍(forming) 공법을 적용함으로써, 재료의 조직을 보다 안정화시켜 비틀림 강도의 취약점을 보완하고, 그에 따른 제품의 품질을 안정화시킬 수 있으며, 제작 비용을 줄일 수 있어 가격 경쟁력을 높일 수 있는 자동차용 스터브 샤프트에 관한 것이다.The present invention relates to a stub shaft for automobiles, in forming a stub shaft, by applying a forming method to the bar material, to further stabilize the structure of the material to compensate for the weakness of the torsional strength, accordingly the product quality The present invention relates to a stub shaft for automobiles capable of stabilizing and reducing manufacturing costs and increasing price competitiveness.

일반적으로 차량의 조향 장치(操向裝置,Steering System)는 진행 방향을 운전자가 의도하는 방향으로 바꾸기 위해 조작력을 스티어링 기어 및 링크 등에 전달하는 조작 기구와, 스티어링 샤프트의 회전을 감속하여 조작력을 증대함과 아울러 조작 기구의 운동 방향을 바꾸어 주는 기어 기구와 상기 기어 기구의 작동을 전륜에 전달하고 좌·우륜의 관계 위치를 바르게 지지하는 링크 기구들을 포함하고 있다.In general, the steering system of the vehicle increases the operating force by decelerating the rotation of the steering shaft and an operation mechanism that transmits the operating force to the steering gear and the link in order to change the traveling direction to the direction intended by the driver. And a gear mechanism for changing the direction of movement of the operating mechanism and a link mechanism for transmitting the operation of the gear mechanism to the front wheel and correctly supporting the relationship position between the left and right wheels.

상기한 조작 기구는 스티어링휠과 스티어링 샤프트 및 조향 칼럼 등으로 이루어진다. 여기서 조향 칼럼(steering column)은 운전을 위한 스티어링 휠을 지지하는 동시에 조향 장치의 일부를 이루며 상기 조향 장치와 연결된 스티어링 샤프트와 이를 감싸는 자켓으로 이루어져 있다.The operation mechanism includes a steering wheel, a steering shaft, a steering column, and the like. Here, the steering column (steering column) consists of a steering shaft and a jacket surrounding the steering shaft connected to the steering device, which forms part of the steering device while supporting the steering wheel for driving.

이러한 조향 칼럼은 스티어링 휠에 의해 발생하는 회전 운동을 전달하는 스티어링 샤프트를 지지할 수 있게 튜브형 강체로 설계되어 있고, 차체와 같은 강성을 이루도록 지지되며, 차량의 충돌시에는 충돌 에너지를 흡수할 수 있도록 하고 있다.The steering column is designed as a tubular rigid body to support the steering shaft that transmits the rotational motion generated by the steering wheel, and is supported to achieve rigidity as the vehicle body, and to absorb collision energy when the vehicle collides. Doing.

또한, 엔진의 동력은 변속기를 거쳐 드라이브 샤프트를 매개로 하여 바퀴까지 전달된다. 이와 같이 드라이브 샤프트는 강한 비틀림을 받으면서 고속으로 회전하기 때문에 이에 견디도록 충분한 내구성을 갖추기 위해서 속이 비어있는 중공의 강판이나 환형봉 형상으로 되어 있는 것이 바람직하다.In addition, the power of the engine is transmitted to the wheels via the drive shaft via the transmission. Since the drive shaft rotates at high speed while being subjected to strong twisting, it is preferable that the drive shaft is hollow hollow steel sheet or annular rod shape in order to have sufficient durability to withstand it.

도 1은 종래 기술에 따른 자동차용 스터브 샤프트를 개략적으로 나타내는 정면도, 도 2는 종래 기술에 따른 자동차용 프로펠러 샤프트의 스터브 샤프트를 개략적으로 나타내는 정면도이다.1 is a front view schematically showing a stub shaft for a vehicle according to the prior art, Figure 2 is a front view schematically showing a stub shaft of a propeller shaft for a vehicle according to the prior art.

도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 종래의 자동차용 드라이브 샤프트의 스터브 샤프트(100)는 솔리드 바(101)를 사용하거나, 강판형 튜브(미도시) 또는 스터브 샤프트(미도시)를 사용한다.As shown in the figure, the stub shaft 100 of a conventional automobile drive shaft uses a solid bar 101, or uses a steel tube (not shown) or a stub shaft (not shown).

상기한 바와 같이 중공 형상을 갖는 솔리드 바(101)는 변속기와 차량 바퀴 등과 같은 부자재들 간의 자재 이음을 위하여 일측 선단에 단조 등의 성형 과정을 거친 로드(102)를 용접 등의 수단으로 고정시킨다.As described above, the solid bar 101 having a hollow shape fixes the rod 102 that has undergone a molding process, such as forging, on one end to join a material between sub-materials such as a transmission and a vehicle wheel by means of welding or the like.

또한, 상기 중공형의 솔리드 바(101)와 일측 선단에 용접 고정된 로드(102)의 직경이 상이할 경우 직경의 차이로서 걸림턱이 발생되지 않도록 축관부를 더 형성한다.In addition, when the diameter of the hollow solid bar 101 and the rod 102 welded and fixed to one end is different, the shaft tube portion is further formed so that a locking step is not generated as a difference in diameter.

또한, 자동차용 프로펠러 샤프트(200)에 사용되는 스터브 샤프트(201)는 트랜스미션으로부터 뒷 차축까지 연결되어 앞쪽에 있는 엔진의 회전력을 트랜스 미션을 거쳐 뒷 차축까지 전달하는 역할을 한다.In addition, the stub shaft 201 used in the vehicle propeller shaft 200 is connected to the rear axle from the transmission serves to transmit the rotational force of the engine in the front to the rear axle through the transmission.

그리고, 상기 스터브 샤프트(201)는 스틸 조관 파이프 형태의 튜브(201a)와, 이 튜브 일측 및 타측에 일체로 용접되는 요크(201b)로 구성된다.The stub shaft 201 is composed of a tube 201a in the form of a steel pipe, and a yoke 201b integrally welded to one side and the other side of the tube.

여기서, 상기 요크(201b)는 열간 단조법으로 제조되며, 상기 요크(201b)를 마찰 압접법으로 상기 튜브(201a)와 일체가 되도록 제조한다.Here, the yoke 201b is manufactured by a hot forging method, and the yoke 201b is manufactured to be integrated with the tube 201a by a friction welding method.

그러나, 이러한 종래의 자동차용 드라이브 샤프트(100) 및 프로펠러 샤프트(200)의 스터브 샤프트(101, 201)를 제작함에 있어 냉간 인발바 가공품이나 열간 단조품을 이용하므로, 표면 강도 및 비틀림 강도에 있어 취약점이 있으며, 비용적인 측면에서도 냉간인발바 또는 열간단조품은 상대적으로 높아 원가 상승의 요인이 되는 문제점이 있었다. However, in manufacturing the stub shafts 101 and 201 of the drive shaft 100 and the propeller shaft 200 of the related art, a cold drawn bar product or a hot forged product is used, and thus there is a weakness in surface strength and torsional strength. In addition, in terms of cost, the cold drawing bar or hot forging product is relatively high, causing a cost increase.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 스터브 샤프트를 제작함에 있어서, 바 소재에 포밍(forming) 공법을 적용함으로써, 재료의 조직을 보다 안정화시켜 비틀림 강도의 취약점을 보완하고, 그에 따른 제품의 품질을 안정화시킬 수 있으며, 제작 비용을 줄일 수 있어 가격 경쟁력을 높일 수 있는 자동차용 스터브 샤프트를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in order to solve the above problems, in forming a stub shaft, by applying a forming method to the bar material, to further stabilize the structure of the material to compensate for the weakness of the torsional strength, accordingly The purpose of the present invention is to provide an automobile stub shaft that can stabilize the quality of the product and reduce the production cost, thereby increasing the price competitiveness.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 스터브 샤프트를 제작 하는 방법에 있어서, 중실형의 바(bar)를 일정 형상의 금형에 고정하여, 상기 금형에 고정된 바를 포밍 머신(forming machine)을 이용하여 포밍 공법으로 제작하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a method for manufacturing a stub shaft, by fixing a solid bar (bar) to a mold of a predetermined shape, forming a bar fixed to the mold (forming machine) It is characterized by producing by the forming method using.

또한, 상기 자동차용 스터브 샤프트는 중실형의 바를 금형에 고정하는 고정단계; 상기 바가 단계별 제작 되도록 이동하는 이동단계; 상기 바의 일부 형상이 포밍 공정에 의해 제작되는 제작단계; 에 의해 만들어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the stub shaft for automobiles is a fixing step of fixing the solid bar to the mold; A moving step of moving the bar to be manufactured step by step; A manufacturing step in which a part of the bar is manufactured by a forming process; It is characterized by being made by.

그리고, 상기 스터브 샤프트는 마찰 용접용 중공축 샤프트, 드라이브 샤프트, 프로펠러 샤프트, 인텀 샤프트 중 어느 하나에 사용되는 것을 특징으로 한다.The stub shaft may be used in any one of a hollow shaft shaft for friction welding, a drive shaft, a propeller shaft, and an intum shaft.

또한, 상기 스터브 샤프트 단부의 스플라인은 익스트루전(extrusion) 공법으로 제작하는 것을 특징으로 한다. In addition, the spline of the stub shaft end is characterized in that the production by the extrusion (extrusion) method.

그리고, 상기 포밍 공정에 사용하는 바의 직경은 30mm 이상인 것도 작업가능하다는 것을 특징으로 한다.In addition, the diameter of the bar used in the forming step is characterized in that the work can be more than 30mm.

또한, 상기 포밍 공정에 사용하는 바의 열처리시 4,000Nm 이상까지 토크 전달 가능한 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that the torque transmission up to 4,000Nm or more during the heat treatment of the bar used in the forming process.

다른 실시예로는, 스터브 샤프트를 제작하는 방법에 있어서, 중실형의 바(bar)를 일정 형상의 금형에 고정하고, 상기 금형에 고정된 바를 단계의 헤딩 머신(heading machine)을 이용하여 제작하는 것을 특징으로 한다.In another embodiment, in a method for manufacturing a stub shaft, a solid bar is fixed to a mold of a predetermined shape, and a bar fixed to the mold is manufactured by using a heading machine of a stage. It is characterized by.

그리고, 상기 스터브 샤프트는 마찰 용접용 중공축 샤프트, 드라이브 샤프트, 프로펠러 샤프트, 인텀 샤프트 중 어느 하나에 사용되는 것을 특징으로 한다.The stub shaft may be used in any one of a hollow shaft shaft for friction welding, a drive shaft, a propeller shaft, and an intum shaft.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 예시 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 포밍 머신을 이용한 자동차용 스터브 샤프트의 제작 예시를 개략적으로 나타내는 도면이다.3 is a view schematically showing an example of manufacturing a stub shaft for automobiles using a forming machine according to the present invention.

도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 자동차용 스터브 샤프트(1)의 제작은 포밍 머신(forming machine)을 이용하여 제작한다.As shown in the figure, the production of the automobile stub shaft 1 according to the present invention is produced using a forming machine.

상기 자동차용 스터브 샤프트(1) 제작의 구성은 중실형의 바(10), 상기 바(10)를 고정시키는 일정 형상의 금형(20), 상기 바(10)에 포밍을 하기 위한 포밍 금형(30a,30b)으로 된다.The construction of the automobile stub shaft 1 is made of a solid bar 10, a mold 20 having a fixed shape to fix the bar 10, and a forming mold 30a for forming the bar 10. 30b).

여기서, 중실형의 바(10)를 일정 형상의 금형(20)에 고정한다.Here, the solid bar 10 is fixed to the mold 20 of a predetermined shape.

또한, 상기 고정된 바(10)의 일측에 구비되되, 대략 원뿔 형태로 돌출부(31)가 형성된 포밍 금형(30a)과, 상기 바(10)의 직경과 일치되는 형상의 홈이 내측에 형성된 포밍 금형(30b)이 타측에 구비된다.In addition, provided on one side of the fixed bar 10, the forming mold (30a) formed with a protrusion 31 in the form of a substantially conical, and a groove having a shape matching the diameter of the bar 10 formed therein The mold 30b is provided on the other side.

그리고, 상기 금형(20)으로 고정된 상기 바(10)의 일측 및 타측이 상기 포밍 금형(30a, 30b)에 의해 포밍(forming) 공법으로 제작된다.In addition, one side and the other side of the bar 10 fixed to the mold 20 are manufactured by the forming method by the forming molds 30a and 30b.

따라서, 상기 바(10)의 일측은 상기 포밍 금형(30a)의 돌출부(31)에 의해 소정 깊이로 함몰부(1a)가 형성된다.Therefore, one side of the bar 10 is formed with a recessed portion 1a to a predetermined depth by the protrusion 31 of the forming mold 30a.

여기서, 상기 바(10)에 포밍 공법을 이용함으로써, 재료의 조직을 보다 안정화시켜 비틀림 강도의 취약점을 보완하며, 그것으로 품질을 안정화시킬 수 있다.Here, by using the forming method to the bar 10, the structure of the material is more stabilized to compensate for the weakness of the torsional strength, thereby it is possible to stabilize the quality.

또한, 상기 스터브 샤프트(1)는 마찰 용접용 중공축 샤프트, 드라이브 샤프 트, 프로펠러 샤프트, 인텀 샤프트 중 어느 하나에 사용할 수 있어서 제작 비용적인 측면에서도 경쟁력을 높일 수 있다.In addition, the stub shaft (1) can be used in any one of the hollow shaft shaft, the drive shaft, the propeller shaft, the intum shaft for friction welding can increase the competitiveness in terms of production cost.

그리고, 상기 스터브 샤프트(1) 단부에 형성된 소정 길이의 스플라인(spline)은 롤링(rolling)을 이용하여 제작하나, 다이(die)를 이용한 익스트루전(extrusion) 공법으로 제작하는 것도 가능하다.The spline having a predetermined length formed at the end of the stub shaft 1 may be manufactured by rolling, or may be manufactured by an extrusion method using a die.

또한, 상기 포밍 공법에 사용하는 바(10)의 직경이 30mm 이상까지 제작 가능하다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 포밍 공법에 사용되는 바(10)의 직경이 30mm 이상으로 제작되는 것이 바람직하나, 상기 바(10)의 직경을 이에 한정하지 않는 것이 바람직하다.In addition, the diameter of the bar 10 used for the forming method can be produced up to 30mm or more. In one embodiment of the present invention, it is preferable that the diameter of the bar 10 used in the forming method is 30 mm or more, but the diameter of the bar 10 is not limited thereto.

여기서, 통상의 포밍 공정은 30mm 이하의 직경을 갖는 바에 적용되나, 본 발명에 의한 포밍 공정은 30mm 이상의 직경을 갖는 바(10)에 적용가능하다.Here, the conventional forming process is applied to the bar having a diameter of 30mm or less, but the forming process according to the present invention is applicable to the bar 10 having a diameter of 30mm or more.

그리고, 상기 포밍 공법에 사용하는 바(10)의 열처리시 4,000N 이상까지 토크(Torque) 전달이 가능하다.In addition, when the heat treatment of the bar 10 used in the forming method, it is possible to transmit torque up to 4,000 N or more.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스터브 샤프트(1)를 제작하는 방법에 있어서, 중실형의 바(bar,10)를 일정 형상의 금형(20)에 고정하고, 상기 금형(20)에 고정된 바(10)를 포밍 머신(forming machine) 대신에 헤딩 머신(heading machine)을 이용하여 제작하는 것도 가능하다.In addition, in the method for manufacturing the stub shaft 1 according to another embodiment of the present invention, the solid bar (bar, 10) is fixed to the mold 20 of a predetermined shape, fixed to the mold 20 It is also possible to manufacture the bar 10 using a heading machine instead of a forming machine.

여기서, 상기 스터브 샤프트(1)는 마찰 용접용 중공축 샤프트, 드라이브 샤프트, 프로펠러 샤프트, 인텀 샤프트 중 어느 하나에 사용할 수 있어서 제작 비용 적인 측면에서도 경쟁력을 높일 수 있다.Here, the stub shaft (1) can be used in any one of the hollow shaft shaft, the drive shaft, the propeller shaft, the intum shaft for friction welding can increase the competitiveness in terms of manufacturing cost.

이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 스터브 샤프트를 제작함에 있어서, 바 소재에 포밍(forming) 공법을 적용함으로써, 재료의 조직을 보다 안정화시켜 비틀림 강도의 취약점을 보완하고, 그에 따른 제품의 품질을 안정화시킬 수 있으며, 제작 비용을 줄일 수 있어 가격 경쟁력을 높일 수 있는 효과를 거둘 수 있다.As described above, the present invention having the configuration as described above, in forming the stub shaft, by applying the forming method to the bar material, to further stabilize the structure of the material to compensate for the weakness of the torsion strength, accordingly The quality of the product can be stabilized, and the production cost can be reduced, which can increase the price competitiveness.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며 해당 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허 청구 범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.While the exemplary embodiments of the present invention have been described above by way of example, the scope of the present invention is not limited to these specific embodiments, and a person skilled in the art is appropriate within the scope described in the claims of the present invention. It will be possible to change.

Claims (8)

스터브 샤프트(stub shaft)(1)의 제작방법에 있어서, In the manufacturing method of the stub shaft (1), 중실형의 바(bar)(10)를 금형(20)에 고정하는 고정단계와, A fixing step of fixing the solid bar 10 to the mold 20; 상기 금형(20)에 고정된 상기 바(10)의 양 단부를, 돌출부(31)가 형성된 포밍 금형(30a)과, 상기 바(10)의 직경과 일치되는 형상의 홈이 내측에 형성된 포밍 금형(30b)을 이용하여 포밍 머신(forming machine)으로 동시에 성형하는 성형단계를 포함하여 구성되고, Both ends of the bar 10 fixed to the mold 20 have a forming mold 30a having a protrusion 31 formed therein, and a forming mold having grooves having a shape matching the diameter of the bar 10. It comprises a molding step of molding at the same time with a forming machine using a 30b, 그것에 의해, 상기 바(10)의 일측 및 타측이 포밍 공법에 의해 가공되어 제작되는 것을 특징으로 하는 자동차용 스터브 샤프트의 제작방법. Thereby, one side and the other side of the bar (10) is processed by the forming method to produce a stub shaft for automobiles, characterized in that the production. 스터브 샤프트(1)를 제작하는 방법에 있어서, In the method of manufacturing the stub shaft (1), 중실형의 바(bar)(10)를 금형(20)에 고정하는 단계와, Securing a solid bar (10) to the mold (20), 상기 금형(20)에 고정된 상기 바(10)의 양 단부를 헤딩 머신(heading machine)을 이용하여 성형하는 단계를 포함하여 구성되고, And molding both ends of the bar 10 fixed to the mold 20 by using a heading machine, 그것에 의해, 상기 바(10)의 일측 및 타측이 헤딩 공법에 의해 가공되어 제작되는 것을 특징으로 하는 자동차용 스터브 샤프트의 제작방법. Thereby, one side and the other side of the bar (10) is processed by the heading method to produce a stub shaft for automobiles, characterized in that the production. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 스터브 샤프트(1)는, 마찰 용접용 중공축 샤프트, 드라이브 샤프트, 프로펠러 샤프트, 인텀 샤프트 중 어느 하나에 사용되는 것을 특징으로 하는 자동차용 스터브 샤프트의 제작방법. The stub shaft (1) is a method of manufacturing a stub shaft for automobiles, characterized in that it is used in any one of the hollow shaft shaft, drive shaft, propeller shaft, intum shaft for friction welding. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 스터브 샤프트(1) 단부의 스플라인(spline)은 롤링(rolling)을 이용하여 제작되거나, The spline at the end of the stub shaft 1 is produced using rolling or 또는, 다이(die)를 이용한 익스트루전(extrusion) 공법으로 제작되는 것을 특징으로 하는 자동차용 스터브 샤프트의 제작방법. Or, the manufacturing method of the automobile stub shaft, characterized in that produced by the extrusion (extrusion) method using a die (die). 제 1항 또는 제 2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 바(10)의 직경은 30mm 이상인 것도 작업가능한 것을 특징으로 하는 자동차용 스터브 샤프트 제작방법. Stub shaft manufacturing method for a vehicle, characterized in that the diameter of the bar (10) can also work more than 30mm. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 바(10)의 열처리시 4,000Nm 이상까지 토크 전달 가능한 것을 특징으로 하는 자동차용 스터브 샤프트 제작방법. Stub shaft manufacturing method for a vehicle, characterized in that the torque transmission to the 4,000Nm or more during the heat treatment of the bar (10). 삭제delete 삭제delete
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