KR101028565B1 - Method for fabricating a bumper back beam using aluminum foam - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발포 알루미늄을 이용하여 차량용 범퍼 백빔을 제조하여 충돌 성능을 향상시킴과 동시에 경량화가 가능하도록;The present invention is to manufacture a bumper back beam for a vehicle using foamed aluminum to improve the crash performance and at the same time light weight;
단순 사각의 단면 형상을 갖는 스틸소재의 범퍼 백빔을 제작하는 스틸재 백빔 제조 단계; 상기 범퍼 백빔의 일단면에 대하여 그 길이방향으로 형성된 커팅라인을 따라 이를 절단하여 벌리는 백빔 커팅 단계; 상기 범퍼 백빔의 커팅부를 외측으로 하여 범퍼 백빔을 형틀 금형의 하형에 삽입하는 백빔의 형틀 금형 삽입 단계; 상기 형틀 금형 상의 범퍼 백빔의 커팅부를 통하여 발포진행 중인 발포 알루미늄을 범퍼 백빔의 내부에 삽입하는 발포 알루미늄 삽입 단계; 상기 형틀 금형의 상형을 하강하여 형틀 금형을 합형함으로써, 상기 커팅부가 벌어진 범퍼 백빔을 오므려 그 내부에서 상기 알루미늄의 발포가 진행되도록 하는 금형 합형 및 알루미늄 발포 단계; 상기 형틀 금형을 다시 분리하여 알루미늄이 발포 완료된 범퍼 백빔을 취출하는 범퍼 백빔 제조 완성단계를 포함하는 발포 알루미늄을 이용한 범퍼 백빔의 제조방법을 제공한다.Steel back beam manufacturing step of manufacturing a bumper back beam of steel material having a simple rectangular cross-sectional shape; A back beam cutting step of cutting the gap along a cutting line formed in a longitudinal direction with respect to one end surface of the bumper back beam; A mold inserting step of a back beam for inserting the bumper back beam into the lower mold of the mold with the cutting part of the bumper back beam outward; A foamed aluminum inserting step of inserting the foamed aluminum in the foaming process into the interior of the bumper backbeam through the cutting portion of the bumper backbeam on the mold; Forming the mold by lowering the upper mold of the mold, thereby closing the bumper back beam in which the cutting unit is opened to mold the aluminum in the mold; Provided is a method for producing a bumper back beam using foamed aluminum, including the step of manufacturing the bumper back beam to remove the foamed bumper back beam by separating the mold again.
발포 알루미늄, 범퍼 백빔 Foam Aluminum, Bumper Back Beam
Description
도 1은 일반적인 차량용 프런트 범퍼의 분해 사시도, 1 is an exploded perspective view of a general vehicle front bumper;
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 발포 알루미늄을 이용한 범퍼 백빔의 제조방법에 따른 공정 블록도, 및2 is a process block diagram according to a method for manufacturing a bumper back beam using foamed aluminum according to an embodiment of the present invention, and
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발포 알루미늄을 이용한 범퍼 백빔의 제조방법에 따른 공정도이다. Figure 3 is a process chart according to the manufacturing method of the bumper back beam using foamed aluminum according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 발포 알루미늄을 이용한 범퍼 백빔의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발포 알루미늄을 이용하여 차량용 범퍼 백빔을 제조하여 충돌 성능을 향상시킴과 동시에 경량화가 가능하도록 하는 발포 알루미늄을 이용한 범퍼 백빔의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a bumper back beam using foamed aluminum, and more particularly, to manufacture a bumper back beam for a vehicle using foamed aluminum to improve collision performance and to reduce the weight of the bumper back beam using foamed aluminum. It relates to a manufacturing method.
일반적으로 차량용 범퍼는, 차량이 다른 차량이나 물체와의 충돌시, 그 충격을 흡수하여 승차자의 안전을 도모하기 위해 차량의 전,후단부의 소정 부위에 배치되는 완충부재이다. BACKGROUND ART In general, a vehicle bumper is a shock absorbing member disposed at a predetermined portion of the front and rear ends of a vehicle in order to absorb the impact and to protect the occupant when the vehicle collides with another vehicle or an object.
이러한 차량용 범퍼는, 도 1에서 도시한(프런트 범퍼) 바와 같이, 차량의 전,후방(리어 범퍼는 미도시)에 차체 장착용 스테이(10)을 통하여 차폭방향으로 장착되는 범퍼 백빔(20)과, 상기 범퍼 백빔(20)의 전방에 배치되는 충격흡수부재(미도시), 그리고 상기 범퍼 백빔(20)과 충격흡수부재(미도시)를 은폐 보호하는 범퍼 커버(30) 등으로 구성된다.Such a vehicle bumper includes a
종래의 상기 범퍼 백빔(20)은, 내부에 중공부를 갖도록 2장의 레일(21)을 소정의 형상으로 성형하여 서로 맞대어 용접하고, 그 내부에는 보강부재(미도시)를 설치하며, 양측에는 차체에 장착하기 위한 스테이(10)을 일체로 용접하여 구성하는 것이 일반적이다. The conventional
이러한 범퍼 빔(20)은 차량의 충돌시, 그 형상이 변형되면서 충격을 충분히 흡수하여 승차자를 보호할 수 있도록 하는 완충부재인 만큼 충돌 성능을 충분히 고려하여 설계된다. The
그러나 최근에는 상기 범퍼 빔(20)의 제작시, 충돌 성능에 국한되지 않고, 차량의 경량화의 추세에 맞추어 범퍼 빔(20)을 경량소재로 제작하고자 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 이러한 연구의 과정에서 발포 알루미늄 소재의 적용이 고려되고 있다.However, in recent years, the manufacture of the
상기한 발포 알루미늄은 차량 경량화에 기여할 수 있는 가장 대표적인 금속재료로, 경량성 뿐만 아니라 물과 공기의 투수성, 충격 흡수성, 흡차음성, 낮은 열전도성, 절연 특성, 내식성 등이 우수하여 자동차용 재료로 사용하게 되면 20% 경량화를 이룰 수 있어 차량의 경량화를 위한 대체 기술로 주목받고 있다.The above-mentioned foamed aluminum is the most representative metal material that can contribute to the weight reduction of the vehicle, and it is excellent in lightness as well as water and air permeability, shock absorption, sound absorption and sound resistance, low thermal conductivity, insulation properties, corrosion resistance, etc. When used, it is possible to achieve 20% weight reduction, which is attracting attention as an alternative technology for lightening the vehicle.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같이 발포 알루미늄을 이용하여 차체의 경량화를 가능하게 하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 발포 알루미늄을 이용하여 차량용 범퍼 백빔을 제조하여 충돌 성능을 향상시킴과 동시에 경량화가 가능하도록 하는 발포 알루미늄을 이용한 범퍼 백빔의 제조방법을 제공함에 있다.Therefore, the present invention was invented to enable the weight reduction of the vehicle body using foamed aluminum as described above, and an object of the present invention is to manufacture a bumper back beam for a vehicle using the foamed aluminum to improve collision performance and at the same time reduce the weight. It is to provide a method for producing a bumper back beam using foamed aluminum to enable.
상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 발포 알루미늄을 이용한 범퍼 백빔의 제조방법은 단순 사각의 단면 형상을 갖는 스틸소재의 범퍼 백빔을 제작하는 스틸재 백빔 제조 단계; 상기 스틸재 백빔 제조 단계에 이어서, 상기 범퍼 백빔의 일단면에 대하여 그 길이방향으로 형성된 커팅라인을 따라 이를 절단하여 벌리는 백빔 커팅 단계; 상기 백빔 커팅 단계에 이어서, 상기 범퍼 백빔의 커팅부를 외측으로 하여 범퍼 백빔을 형틀 금형의 하형에 삽입하는 백빔의 형틀 금형 삽입 단계; 상기 백빔의 형틀 금형 삽입 단계에 이어서, 상기 형틀 금형 상의 범퍼 백빔의 커팅부를 통하여 발포진행 중인 발포 알루미늄을 범퍼 백빔의 내부에 삽입하는 발포 알루미늄 삽입 단계; 상기 발포 알루미늄 삽입 단계에 이어서, 상기 형틀 금형의 상형을 하강하여 형틀 금형을 합형함으로써, 상기 커팅부가 벌어진 범퍼 백빔을 오므려 그 내부에서 상기 알루미늄의 발포가 진행되도록 하는 금형 합형 및 알루미늄 발포 단계; 상기 금형 합형 및 알루미늄 발포 단계에 이어서, 상기 형틀 금형을 다시 분리하여 알루미늄이 발포 완료된 범퍼 백빔을 취출하는 범퍼 백빔 제조 완성단계를 포함한다.Method for producing a bumper back beam using the foamed aluminum of the present invention for realizing the above object is a steel back beam manufacturing step of producing a bumper back beam of steel material having a simple rectangular cross-sectional shape; A back beam cutting step of cutting the gap along a cutting line formed in a longitudinal direction with respect to one end surface of the bumper back beam after the steel back beam manufacturing step; A step of inserting the mold back of the back beam after the step of cutting the back beam, inserting the bumper back beam into the lower mold of the mold with the cutting part of the bumper back beam outward; A foamed aluminum inserting step of inserting the foamed aluminum in the foaming process through the cutting portion of the bumper backbeam on the mold in the interior of the bumper backbeam following the mold casting step of the backbeam; Following the foamed aluminum inserting step, by lowering the upper mold of the mold and molding the mold, the mold molding and aluminum foaming step of closing the bumper back beam in which the cutting part is opened so that the foaming of the aluminum proceeds therein; Following the mold compounding and aluminum foaming step, the mold die is separated and the bumper back beam manufacturing completion step of extracting the bumper back beam in which the aluminum is foamed is completed.
이하, 본 발명의 바람직한 5가지의 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the five preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 발포 알루미늄을 이용한 범퍼 백빔의 제조 방법에 따른 공정 블록도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발포 알루미늄을 이용한 범퍼 백빔의 제조방법에 따른 공정도로써, 본 발명의 실시예에 따른 발포 알루미늄을 이용한 범퍼 백빔의 제조방법은 먼저, 단순 사각의 단면 형상을 갖는 스틸소재의 범퍼 백빔(1)을 제작한다.(S10) 2 is a process block diagram according to a method of manufacturing a bumper backbeam using foamed aluminum according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a process diagram according to a method of manufacturing a bumper backbeam using foamed aluminum according to an embodiment of the present invention. In the method for manufacturing a bumper back beam using foamed aluminum according to an embodiment of the present invention, first, a
상기 스틸재 범퍼 백빔(1)은 그 두께를 0.9mm로 하여 제조하는 것이 바람직하며, 이는 종래의 두께인 1.4mm에 비하여 중량면에서 약 30% 이상의 절감효과를 예측할 수 있다.The steel
이어서, 상기 제작된 스틸재 범퍼 백빔(1)의 일단면에 대하여 그 길이방향으로 커팅라인(CL)을 형성하여 그 커팅라인(CL)을 따라 절단하여 일정량 벌려 두게 된다.(S20)Subsequently, a cutting line CL is formed in the longitudinal direction with respect to one end surface of the manufactured steel
상기 범퍼 백빔(1)을 커팅하여 벌려두는 것은 그 커팅부(CP)를 통하여 발포 알루미늄을 삽입하기 위함이다.The
그리고 상기 범퍼 백빔(1)의 커팅부(CP)를 외측으로 하여 범퍼 백빔(1)을 형틀 금형(3)의 하형(5)에 삽입한다.(S30) Then, the
이 때, 상기 형틀 금형(3)은 상형(7)과 하형(5)을 구비하며, 상형(7)과 하형(5)은 서로 대응하는 단면상에 상기 범퍼 백빔(1)의 최초 제작시의 치수를 갖는 형틀면(9)으로 이루어진다.At this time, the mold die 3 has an
이와 같이, 상기 형틀 금형(3)의 하형(5) 상에 일단면이 커팅되어 벌어진 범퍼 백빔(1)의 상기 커팅부(CP)를 통하여 발포진행 중인 발포 알루미늄(AL)을 그 내부에 삽입한다.(S40)
In this way, the foamed aluminum AL in the foaming process is inserted through the cutting portion CP of the
여기서, 상기 발포 알루미늄(AL)은 ADC12 다이캐스팅 제품의 스크랩을 5% 질산 수용액에 침지하여 표면에 존재하는 이형제 및 윤활제를 제거한 후, 에탄올, 물 순서로 세척하여 완전 건조시킨 다음, 전기로 내부에서 알루미늄 스크랩(ADC12)을 장입하고, 680℃에서 완전용해가 되면 증점제 투입 후, 교반자를 회전시키는 상태에서, 발포제 투입 후 적정시간 교반한 상태로 발포가 진행중인 발포 알루미늄을 사용하며, 상기 범퍼 백빔(1)의 내부에 주입하게 된다. In this case, the foamed aluminum (AL) is immersed in a 5% nitric acid solution to remove the release agent and lubricant on the surface by immersing the scrap of ADC12 die-casting product, ethanol, water and then completely dried, and then aluminum inside the electric furnace When the scrap (ADC12) is charged and completely dissolved at 680 ° C., after the thickener is added, the stirrer is rotated, and the foamed aluminum in the foaming is being used while stirring for an appropriate time after the blowing agent is added. Will be injected into the.
이와 같이, 발포가 진행중인 발포 알루미늄(AL)이 주입된 범퍼 백빔(1)은 상기 형틀 금형(3)의 상형(7)이 하강하여 하형(5)과 합형됨으로서 그 커팅부(CP)가 휘어져 닫히게 되며, 그 내부에서 상기 알루미늄의 발포가 진행된다.(S50)As described above, the
이 때, 사용되는 상기 발포 알루미늄(AL)은 40vol%~98 vol% 의 범위내의 기공을 갖는 다공질 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.At this time, the foamed aluminum (AL) to be used is preferably made of a porous metal having pores in the range of 40 vol% to 98 vol%.
이와 같이, 상기 발포 알루미늄(AL)이 상기 범퍼 백빔(1)의 내부에서 완전히 발포하여 냉각된 후에는 상기 형틀 금형(3)을 다시 분리하여 알루미늄이 발포 완료된 범퍼 백빔(1)을 취출함으로써, 본 발명의 발포 알루미늄(AL)을 이용한 범퍼 백빔(1)의 제조를 완료하게 된다. As described above, after the foamed aluminum AL is completely foamed and cooled inside the
여기서, 상기 범퍼 백빔(1)의 커팅부(CP)는 상기 발포 알루미늄(AL)이 응고되는 과정에서, 범퍼 백빔(1)의 내부면과 완전히 접착되어 그 형상을 유지하게 된다.Here, the cutting part CP of the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 발포 알루미늄을 이용한 범퍼 백빔의 제조방법에 의하면, 발포 알루미늄을 이용하여 차량용 범퍼 백빔을 제작함으로써, 충돌 성능을 개선하여 차량의 안전성을 높일 수 있으며, 동시에, 경량화의 요구를 충족시킬 수 있는 등의 효과가 있다.As described above, according to the manufacturing method of the bumper back beam using the foamed aluminum according to the present invention, by manufacturing a vehicle bumper back beam using the foamed aluminum, it is possible to improve the safety of the vehicle by improving the collision performance, at the same time, lightweight It can meet the needs of the effect.
즉, 종래 스틸재 범퍼 백빔의 복잡한 형상을 단순화할 수 있으며, 그 두께를 감소하는 등의 이점을 갖는데, 기존의 스틸 백빔은 강성을 증대시키기 위해 안쪽으로 굽어진 형상을 하고 있으나, 본 발명에서는 고에너지 흡수성능이 있는 발포 금속이 내부에 충진되어 동등 이상의 충돌 성능을 확보하며, 스틸재 백빔의 형상을 보다 단순화하고, 그 두께를 감소(30%)시켜 공정 단순화 및 경량화(20%)를 달성할 수 있는 것이다. That is, the complicated shape of the conventional steel bumper back beam can be simplified, and the thickness thereof can be reduced, but the conventional steel back beam has an inwardly curved shape to increase rigidity, but in the present invention, Foamed metal with energy absorbing capacity is filled inside to secure more than equivalent collision performance, to simplify the shape of steel back beam, reduce the thickness (30%) and achieve the process simplification and light weight (20%). It can be.
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