KR101303854B1 - Method for manufacturing aluminium wheel using hot foging - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열간단조를 이용한 휠 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열간단조 및 콜드 방식의 플로우 포밍 공정을 이용하여 공정 단순화 및 원가절감을 도모할 수 있도록 한 열간단조를 이용한 알루미늄 휠 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing a wheel using hot forging, and more particularly, to a method for manufacturing an aluminum wheel using hot forging, which can simplify the process and reduce the cost by using a hot forging and a cold flow forming process. It is about.
통상적으로, 상용차(버스, 트럭)용 알루미늄 휠은 차량의 브레이크 드럼 또는 디스크에 장착되어, 타이어의 장착자리면이 되는 부품으로서, 전면에는 외관을 고려한 디자인면(스포크부) 및 플랜지부가 형성되어 있고, 그 둘레면에는 타이어가 장착되는 림부가 형성되어 있으며, 림부의 일측에는 차축과 연결된 허브와의 결합을 위한 허브부가 형성되어 있다.Generally, aluminum wheels for commercial vehicles (buses and trucks) are mounted on brake drums or discs of a vehicle, and serve as mounting seats for the tires. Design surfaces (spoke portions) and flange portions are formed on the front surface A rim portion on which a tire is mounted, and a hub portion for coupling the axle and the hub connected to the rim portion is formed on one side of the rim portion.
상기 알루미늄 휠은 중력주조방법, 저압주조법, 차압주조, 진공흡입주조, 고압주조(Die Casting), 용탕주조(Squeeze Casting) 공법 등으로 제조되고 있고, 주로 주물의 건전성을 확보하기 위하여 대다수의 알루미늄 디스크 휠 업체에서는 저압주조 공법을 채택하고 있다.The aluminum wheel is manufactured by a gravity casting method, a low pressure casting method, a differential pressure casting, a vacuum suction casting, a die casting, a squeeze casting method, etc. In order to secure the integrity of a casting, Wheel manufacturers have adopted low-pressure casting technology.
그러나, 중력주조법에 의한 알루미늄 휠과 저압주조법에 의한 알루미늄 휠은 제조비용면에서 유리하나 고강도화가 힘들고, 추가 경량화가 힘든 단점이 있으며, 또한 저압주조 공법은 알루미늄 휠의 대량생산 및 소형부품 제조에 적합하고, 양산성이 매우 우수하나, 강도와 인성의 한계가 있어 신뢰성 확보에 취약하여 향후 경량화 부품소재 개발을 위한 공법으로는 매우 불리한 단점이 있다.However, the aluminum wheel by the gravity casting method and the aluminum wheel by the low-pressure casting method are advantageous from the viewpoint of the manufacturing cost, but they are difficult to increase in strength and are difficult to be further reduced in weight, and the low pressure casting method is suitable for mass production of aluminum wheels and small parts manufacturing However, since it is difficult to secure reliability because of its strength and toughness, there is a drawback that it is very disadvantageous as a method for developing lightweight parts.
이에, 일부 업체에서는 용탕주조 공법을 활용하거나, 진공 차압주조 공법을 이용하여 저압주조 대비 15%의 경량화를 실현하고 있지만, 그 품질은 단조공법에 비하여 떨어진다.Therefore, some companies have realized a weight reduction of 15% compared to low-pressure casting by utilizing molten casting technique or vacuum vacuum casting technique, but the quality is lower than forging technique.
따라서, 알루미늄 휠 제조 방법이 단가는 높지만 품질이 상대적으로 매우 우수한 단조공법으로 전환되고 있는 추세에 따라 열간단조 공법을 이용하여 알루미늄 디스크 휠이 제조되고 있다.Accordingly, aluminum disk wheels have been manufactured using a hot forging method in accordance with the tendency of the aluminum wheel manufacturing method being converted to a forging method having a high unit cost but a relatively high quality.
상기 열간단조 공법은 빌렛트를 대형 프레스로 가압하여 대략적인 형상의 소재를 제조하는 소성가공공법으로서, 가압에 의하여 금속조직은 연신되고, 내부의 작은 미세공들을 압착시켜 결함을 최소화하여 강도와 인성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.The hot forging method is a plastic working method in which a billet is pressurized with a large press to produce a roughly shaped material. The metal structure is stretched by pressing, and small micropores are pressed to minimize defects, Can be increased.
종래의 열간단조 공법을 이용한 알루미늄 휠 제조 방법의 일례는 첨부한 도 1에 도시된 바와 같이, 알루미늄 소재를 별도의 예열로에서 350~400℃로 예열하는 단계와; 예열된 소재를 대략적인 알루미늄 휠 형상으로 만드는 열간단조 단계와; 열간단조된 알루미늄 휠의 림부를 성형하는 림 포밍 공정으로서 스웨이징을 150~200℃ 조건에서 실시하는 단계와; 스웨이징된 알루미늄 휠에 대한 T6 열처리를 실시하는 단계와; 알루미늄 휠에 대한 정밀 형상 가공을 위하여 세부적인 부분을 CNC 가공하는 단계와; 후공정인 전처리 단계 및 표면 코팅 단계와; 최종 공정인 검사 및 출하 단계의 순서로 이루어진다.An example of a conventional method of manufacturing an aluminum wheel using a hot forging method includes: preheating an aluminum material to 350 to 400 ° C in a separate preheating furnace, as shown in FIG. 1; A hot forging step of making the preheated material into a rough aluminum wheel shape; A rim forming process for forming a rim of a hot forged aluminum wheel, comprising: performing swaging at a temperature of 150 to 200 캜; Performing a T6 heat treatment on the swaged aluminum wheel; CNC machining of detailed parts for precision machining of aluminum wheels; A pretreatment step and a surface coating step which are post-processes; This is done in the order of the final process, inspection and shipping.
그러나, 열간단조된 알루미늄 휠의 림부를 포밍하기 위하여 목조르기(림부의 직경을 축소시키는 가공)가공 및 CNC 가공을 포함하는 스웨이징 가공을 실시함에 따라, 버려지는 알루미늄 소재량이 다량 발생하여 제조공정 비용을 증가시키고, 경량화가 제대로 이루어지지 않는 단점이 있다.However, the swaging process including the necking (reduction of the diameter of the rim portion) and the CNC processing is performed to form the rim of the hot-forged aluminum wheel, so that a large amount of aluminum material is discarded, And the weight reduction is not achieved.
종래의 열간단조 공법을 이용한 알루미늄 휠 제조 방법의 다른 예는 첨부한 도 2에 도시된 바와 같이, 알루미늄 소재를 별도의 예열로에서 350~400℃로 1차 예열하는 단계와; 예열된 소재를 대략적인 알루미늄 휠 형상으로 만드는 열간단조 단계와; 열간단조된 알루미늄 휠을 플로우 포밍하기 위하여 별도의 예열로에서 다시 한 번 310~400℃로 2차 예열하는 단계와; 알루미늄 휠의 림부를 성형하는 림 포밍 공정으로서 유동성형용 롤러가 2차 예열된 알루미늄 휠의 림부를 가압하여 림부가 설계된 두께로 줄어드는 동시에 설계된 폭까지 늘어나도록 한 핫(hot) 방식의 플로우 포밍 단계와; 플로우 포밍된 알루미늄 휠에 대한 T6 열처리를 실시하는 단계와; 알루미늄 휠에 대한 정밀 형상 가공을 위하여 세부적인 부분을 CNC 가공하는 단계와; 후공정인 전처리 단계 및 표면 코팅 단계와; 최종 공정인 검사 및 출하 단계의 순서로 이루어진다.Another example of a conventional method for manufacturing an aluminum wheel using a hot forging method includes the steps of first preheating aluminum material to 350 to 400 占 폚 in a separate preheating furnace as shown in Fig. A hot forging step of making the preheated material into a rough aluminum wheel shape; Further preheating the hot forged aluminum wheel to 310 to 400 DEG C again in a separate preheating furnace to flow form; A flow forming step of forming a rim portion of an aluminum wheel includes a flow forming step of pressing a rim portion of a second preheated aluminum wheel to reduce the rim portion to a designed thickness and extending to a designed width; Performing a T6 heat treatment on the flow-formed aluminum wheel; CNC machining of detailed parts for precision machining of aluminum wheels; A pretreatment step and a surface coating step which are post-processes; This is done in the order of the final process, inspection and shipping.
그러나, 열간단조를 위하여 알루미늄 소재를 1차로 예열한 다음, 열간단조품을 다시 2차로 예열하여 핫 방식의 플로우 포밍 공정을 진행함에 따라, 제조공정수가 증가하여 생산성이 떨어지는 동시에 제조공정 비용이 증가하고, 또한 별도의 2차 예열로 설비를 갖추어야 하므로, 설비 비용이 증가하는 단점이 있다.
However, since the aluminum material is first preheated for hot forging, and then the hot forged product is again preheated by the secondarily heated hot forging process, the manufacturing process is increased and the productivity is lowered, the manufacturing process cost is increased, In addition, since the equipment must be equipped with a separate secondary preheating, the equipment cost is increased.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 알루미늄 소재를 대략적인 알루미늄 휠 형상으로 만드는 열간단조 단계후, 별도의 2차 예열없이 바로 알루미늄 휠의 림부를 성형하는 콜드 방식의 플로우 포밍 단계로 진행함으로써, 공정 단순화 및 원가절감을 도모할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 열간단조를 이용한 알루미늄 휠 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made in order to solve the conventional problems as described above, after the hot forging step of making the aluminum material into an approximately aluminum wheel shape, the cold flow of forming the rim of the aluminum wheel immediately without a separate secondary preheating By proceeding to the forming step, the object of the present invention is to provide a method for manufacturing an aluminum wheel using hot forging, which can simplify the process and reduce the cost and improve the productivity.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 알루미늄 소재를 열간단조를 실시하기 위하여 350~400℃로 1차 예열하는 단계와; 예열된 소재를 대략적인 알루미늄 휠 형상으로 만드는 열간단조 단계와; 열간단조된 알루미늄 휠을 2차 예열을 배제한 상태에서 곧바로 림부를 성형하는 콜드(cold) 방식의 플로우 포밍을 실시하되, 유동성형용 롤러가 열간단조된 알루미늄 휠의 림부를 가압하여 림부가 설계된 두께로 줄어드는 동시에 설계된 폭까지 늘어나도록 한 콜드(cold) 방식의 플로우 포밍 단계와; 플로우 포밍된 알루미늄 휠에 대한 T6 열처리를 실시하는 단계와; 알루미늄 휠에 대한 정밀 형상 가공을 위하여 세부적인 부분을 CNC 가공하는 단계와; 후공정인 전처리 단계 및 표면 코팅 단계와; 최종 공정인 검사 및 출하 단계; 순으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열간단조를 이용한 알루미늄 휠 제조 방법을 제공한다.The present invention for achieving the above object is the first step of preheating the aluminum material to 350 ~ 400 ℃ for hot forging; A hot forging step of making the preheated material into a rough aluminum wheel shape; Cold-formed aluminum wheels are cold-flow-formed to form the rims immediately after the second preheating is excluded. A cold flow forming step of simultaneously increasing the designed width; Performing a T6 heat treatment on the flow-formed aluminum wheel; CNC machining of detailed parts for precision machining of aluminum wheels; A pretreatment step and a surface coating step which are post-processes; Final inspection and release steps; It provides an aluminum wheel manufacturing method using hot forging, characterized in that in order.
본 발명의 바람직한 구현예로서, 상기 열간단조 단계의 종료 후 알루미늄 휠의 온도가 50~150℃ 범위로 유지될 때 콜드 방식의 플로우 포밍 단계를 곧바로 실시하는 것을 특징으로 한다.As a preferred embodiment of the present invention, when the temperature of the aluminum wheel is maintained in the 50 ~ 150 ℃ range after the end of the hot forging step, characterized in that the flow-forming step of the cold method is carried out immediately.
본 발명의 바람직한 구현예로서, 상기 유동성형용 롤러가 열간단조된 알루미늄 휠의 림부를 가압할 때, 유동성형용 롤러의 가압 출력을 최대 50t까지 증가시키는 것을 특징으로 한다.As a preferred embodiment of the present invention, when the flow-forming roller presses the rim of the hot-forged aluminum wheel, the pressurization output of the flow-forming roller is increased to a maximum of 50t.
바람직하게는, 상기 알루미늄 소재는 Al 6061, 6082, 6151, 6060, 전신재 6000계열, Al 7075, 전신재 7000계열 소재 중 하나로 선택된 것임을 특징으로 한다.
Preferably, the aluminum material is selected from one of Al 6061, 6082, 6151, 6060, the whole body material 6000 series, Al 7075, the whole body material 7000 series materials.
상기한 과제 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.The present invention provides the following effects through the above-mentioned problem solving means.
본 발명에 따르면, 기존에 열간단조를 위한 1차 예열후, 다시 핫 플로우 포밍을 위하여 2차 예열을 하던 방식과 달리, 알루미늄 소재를 대략적인 알루미늄 휠 형상으로 만드는 열간단조 단계후, 별도의 2차 예열없이 바로 알루미늄 휠의 림부를 성형하는 콜드 방식의 플로우 포밍 단계로 진행함으로써, 열간단조된 알루미늄 휠에 대한 예열 공정 및 설비가 불필요하여 공정단순화 및 원가절감을 실현할 수 있다.According to the present invention, unlike the conventional method in which the preheating for hot forging is performed and the second preheating is performed for hot flow forming again, after the hot forging step in which the aluminum material is made into a rough aluminum wheel shape, The process proceeds to a cold flow forming step in which the rim portion of the aluminum wheel is immediately formed without preheating, so that the preheating process and equipment for the hot forged aluminum wheel are unnecessary, thereby simplifying the process and reducing the cost.
또한, 공정 단순화에 따른 플로우 포밍 공정 시간을 단축시켜서 생산성을 향상시킬 수 있다.In addition, the productivity can be improved by shortening the flow forming process time in accordance with the process simplification.
또한, 예열 설비가 불필요함에 따라 설비면적을 확보하여 공간 활용도를 높일 수 있다.
In addition, since the preheating facility is unnecessary, the facility area can be secured and the space utilization can be increased.
도 1 및 도 2는 종래의 열간단조를 이용한 알루미늄 휠 제조 방법을 나타낸 공정도,
도 3은 본 발명에 따른 열간단조를 이용한 알루미늄 휠 제조 방법을 나타낸 공정도,
도 4는 본 발명에 따른 열간단조를 이용한 알루미늄 휠 제조를 위한 플로우 포밍 장치 및 과정을 보여주는 개략도.FIG. 1 and FIG. 2 are process drawings showing a conventional method of manufacturing an aluminum wheel using hot forging,
3 is a process chart showing a method of manufacturing aluminum wheels using hot forging according to the present invention;
Figure 4 is a schematic diagram showing a flow forming apparatus and process for manufacturing aluminum wheels using hot forging according to the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부한 도 3은 본 발명에 따른 열간단조를 이용한 알루미늄 휠 제조 방법을 나타낸 공정도이다.3 is a process chart showing a method for manufacturing an aluminum wheel using hot forging according to the present invention.
본 발명은 알루미늄 소재를 대략적인 알루미늄 휠 형상으로 만드는 열간단조 단계후, 별도의 2차 예열없이 바로 알루미늄 휠의 림부를 성형하는 콜드 방식의 플로우 포밍 단계로 진행하는 점에 주안점이 있다.The present invention is directed to a cold-type flow forming step of forming a rim portion of an aluminum wheel immediately after a hot forging step of making an aluminum material into a rough aluminum wheel shape without a separate second preheating.
먼저, 알루미늄 소재를 열간단조를 실시하기 위하여 350~400℃로 1차 예열하는 단계가 선행되는 바, 이때의 가열온도는 하나의 실시예이며 알루미늄 소재를 열간단조하기 위한 적당한 온도로 가열한다.First, a first preheating step is carried out at 350 to 400 占 폚 in order to subject the aluminum material to hot forging. The heating temperature at this time is one example, and the aluminum material is heated to a suitable temperature for hot forging.
다음으로, 예열된 소재를 대략적인 알루미늄 휠 형상으로 만드는 열간단조 단계가 진행된다.Next, a hot forging step is carried out to make the preheated material into a rough aluminum wheel shape.
예를 들어, 알루미늄 소재를 소정의 크기로 절단한 후, 절단된 것을 가열로에서 350~400℃로 1차 예열한 다음, 소정의 프레스를 이용하여 단조하여 대략적인 알루미늄 휠 형상으로 된 열간단조품을 만든다.For example, after cutting an aluminum material to a predetermined size, the cut material is first preheated at 350 to 400 ° C in a heating furnace, and then forged using a predetermined press to obtain an approximate aluminum wheel-shaped hot forging product I make it.
다음으로, 열간단조된 알루미늄 휠을 2차 예열을 배제한 상태에서 곧바로 림부를 성형하는 콜드(cold) 방식의 플로우 포밍을 실시한다.Next, the hot forged aluminum wheel is subjected to cold-type flow forming in which the rim portion is formed immediately after the second preheating is excluded.
보다 상세하게는, 열간단조된 알루미늄 휠을 로봇 이송장치 등을 이용하여 클램핑한 다음, 곧바로 플로우 포밍 장치의 멘드럴(110) 및 심압대(112)에 탑재하여 유동성형용 롤러(120)의 X축 및 Y축 가압 이동에 의한 플로우 포밍이 이루어지도록 한다.More specifically, the hot forged aluminum wheel is clamped using a robot feeder or the like, and then mounted directly on the
즉, 첨부한 도 4를 참조하면 유압실린더에 의하여 X,Y축으로 이동하는 유동성형용 롤러(120)가 열간단조된 알루미늄 휠(200)의 림부(202)를 가압하며 이동함으로써, 림부(202)가 설계된 두께로 줄어드는 동시에 설계된 폭까지 늘어나게 되는 콜드 방식의 플로우 포밍 단계가 진행된다.That is, referring to the accompanying FIG. 4, the
본 발명에 따르면, 상기 열간단조 단계의 종료 후 알루미늄 휠의 온도가 50~150℃ 범위까지 내려가는 바, 알루미늄 휠의 온도가 50~150℃ 범위로 유지될 때 위와 같은 콜드 방식의 플로우 포밍 단계를 곧바로 실시함으로써, 기존에 핫 플로우 포밍 공정을 위하여 열간단조된 알루미늄 휠을 다시 2차로 예열하는 과정 및 예열 설비를 배제할 수 있다.According to the present invention, after the end of the hot forging step, the temperature of the aluminum wheel goes down to the range of 50 to 150 ° C., and when the temperature of the aluminum wheel is maintained to the range of 50 to 150 ° C., the flow forming step of the cold method is performed immediately. By doing so, it is possible to eliminate the process of pre-heating the second hot-forged aluminum wheel again for the hot flow forming process and the preheating equipment.
다시 말해서, 기존에는 핫 방식의 플로우 포밍을 위하여 열간단조된 알루미늄 휠을 310~400℃로 다시 2차 예열하지만, 본 발명은 열간단조 단계의 종료 후 알루미늄 휠의 온도가 소성 가공이 가능한 50~150℃ 범위로 유지될 때 위와 같은 콜드 방식의 플로우 포밍 단계를 곧바로 실시함으로써, 기존에 핫 방식의 플로우 포밍 공정을 위하여 열간단조된 알루미늄 휠을 다시 2차로 예열하는 과정 및 예열 설비를 배제할 수 있다.In other words, conventionally hot pre-heated aluminum wheels for the hot forming flow forming secondary pre-heating again to 310 ~ 400 ℃, the present invention is the temperature of the aluminum wheels after the end of the hot forging step 50 ~ 150 that can be plastic working By directly performing the cold flow forming step as described above when maintained in the range of ℃, it is possible to exclude the process of pre-heating the second hot-forged aluminum wheel again for the conventional hot-forming flow forming process and preheating equipment.
바람직하게는, 상기 열간단조 단계 후의 알루미늄 휠을 곧바로 플로우 포밍하는 콜드 방식의 플로우 포밍을 실시할 때, 2차 예열 과정이 생략된 만큼 알루미늄 휠의 소성가공을 위한 유동성형용 롤러의 가압력을 높이도록 한다.Preferably, when performing a cold flow forming of the aluminum wheel after the hot forging step, the pressing force of the flow-forming roller for plastic processing of the aluminum wheel is increased so that the secondary preheating process is omitted. .
즉, 기존의 핫 방식의 플로우 포밍은 열간단조후 알루미늄 휠이 2차 예열에 의하여 소성 가공이 원활한 온도까지 다시 상승한 상태이므로, 알루미늄 휠을 플로우 포밍함에 따라 알루미늄의 두께가 줄어드는 등의 성형 과정이 원활하게 진행되지만, 본 발명의 콜드 방식의 플로우 포밍은 열간단조된 알루미늄 휠을 2차 예열없이 곧바로 플로우 포밍함에 따라 알루미늄 휠의 소성가공을 위한 유동성형용 롤러의 가압력을 높이도록 한다.In other words, in the conventional hot flow forming process, since the aluminum wheel has been raised again to a temperature at which the plastic working is smooth due to the second preheating after hot forging, the forming process such as the aluminum thickness decreases as the aluminum steel flow is flow formed. However, the cold flow forming of the present invention increases the pressing force of the flow forming roller for plastic processing of the aluminum wheel by flow forming the hot forged aluminum wheel directly without secondary preheating.
따라서, 상기 유동성형용 롤러가 열간단조된 알루미늄 휠의 림부를 가압할 때, 유동성형용 롤러의 가압 출력을 최대 50t까지 증가시킬 수 있도록 하고, 이를 위해 유동성형용 롤러를 X,Y축으로 이동시키며 가압하게 하는 구동원인 유압실린더를 최대 50t 출력을 낼 수 있는 것으로 적용한다.Therefore, when the flow-forming roller presses the rim of the hot-forged aluminum wheel, the pressurization output of the flow-forming roller can be increased up to 50 tons, and for this purpose, the flow-forming roller is moved to the X and Y axes and pressurized. The hydraulic cylinder, which is the driving source, is capable of outputting up to 50t.
이렇게, 열간단조 단계 후 알루미늄 휠의 온도가 소성 가공이 가능한 50~150℃ 범위로 유지되고, 유동성형용 롤러의 가압 출력을 기존의 20t에서 최대 50t까지 증가시킴으로써, 유동성형용 롤러가 열간단조된 알루미늄 휠의 림부를 가압하여 림부가 설계된 두께로 줄어드는 동시에 설계된 폭까지 늘어나는 소성 가공이 원활하게 이루어질 수 있다.Thus, after the hot forging step, the temperature of the aluminum wheel is maintained in the 50 ~ 150 ℃ range capable of plastic working, and by increasing the pressure output of the flow forming roller from the existing 20t to a maximum 50t, the aluminum roller hot-forged the flow forming roller By pressing the rim of the rim portion can be made smoothly plastic processing is reduced to the designed thickness and at the same time stretched to the designed width.
이때, 상기 알루미늄 소재는 인장강도 증가를 위하여 Al 6061, 6082, 6151, 6060, 전신재 6000계열 중 하나를 선택할 수 있고, 또한 열간단조 단계 후 알루미늄 휠에 대한 유동성형용 롤러의 원활한 소성 가공이 이루어질 수 있으므로 거의 탄소강 수준의 강도를 갖는 Al 7075, 전신재 7000계열 소재도 선택 가능하다.At this time, the aluminum material may be selected from Al 6061, 6082, 6151, 6060, 6000 series of the whole body material for the increase in tensile strength, and after the hot forging step, the smooth plastic processing of the flow-forming roller for the aluminum wheel can be made Al 7075 and 7000 series materials with nearly carbon-level strength are also available.
이어서, 위와 같이 플로우 포밍된 알루미늄 휠에 대한 T6 열처리를 실시하는 단계가 진행된다.Then, the step of performing T6 heat treatment on the flow-formed aluminum wheel as described above is proceeded.
예를 들어, 상기 T6 열처리 단계는 임계온도 160℃~195℃에서 임계시간 2~5시간 동안 진행되도록 함으로써, 알루미늄 합금조직의 원활한 석출 및 경도를 얻을 수 있도록 한다.For example, the T6 heat treatment step may be performed at a critical temperature of 160 ° C to 195 ° C for a critical time of 2 to 5 hours, so that smooth precipitation and hardness of the aluminum alloy structure can be obtained.
다음으로, 알루미늄 휠에 대한 정밀 형상 가공을 위하여 세부적인 부분을 CNC 가공하는 단계를 통하여 허브홀 및 볼트홀 등의 가공을 비롯한 표면 가공이 이루어지고, 후공정인 전처리 단계 및 표면 코팅 단계가 진행됨으로써, 최종적인 상용차용 알루미늄 휠 제품으로 완성되고, 이후 최종 공정인 검사 및 출하가 이루어진다.
Next, in order to precisely shape the aluminum wheel, surface processing such as machining of hub holes and bolt holes is performed through CNC machining of detailed parts, and pre-processing and surface coating steps are performed , Final aluminum wheel products for commercial vehicles, and then final inspection and shipment is done.
한편, 유동성형용 롤러(120)는 그 재질이, 구상흑연주철로 이루어지는 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable that the flow-forming
구상흑연주철은, 이반 회주철의 용탕에 마그네슘 등을 첨가하여 응고과정에서 흑연이 구상으로 정출된 주철이므로 회주철에 비하여 흑연의 형태가 구상이다. 이러한 구상흑연주철은 노치효과가 적기 때문에 응력 집중 현상이 감소되어 강도와 인성이 크게 향상된다.Spheroidal graphite cast iron is cast iron in which graphite is spherically crystallized in the solidification process by adding magnesium or the like to molten gray cast iron, and thus graphite is spherical in shape. Since the spherical graphite cast iron has a small notch effect, the stress concentration phenomenon is reduced and the strength and toughness are greatly improved.
본 발명의 유동성형용 롤러(120)는 구상흑연주철을 1520∼1580℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.3∼0.7 중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고 1455∼1495℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리하여 이루어진다.The
여기서, 구상흑연주철을 1520℃ 미만으로 가열하면 전체 조직이 충분히 용융되지 못하며, 1580℃를 초과하여 가열시키면 불필요하게 에너지가 낭비된다. 그러므로 구상흑연주철을 1520∼1580℃로 가열하는 것이 바람직하다.In this case, when the spheroidal graphite iron is heated to less than 1520 ° C., the entire structure cannot be sufficiently melted, and if it is heated above 1580 ° C., energy is unnecessarily wasted. Therefore, it is preferable to heat spherical graphite iron at 1520-1580 degreeC.
용융된 구상흑연주철에는 마그네슘이 0.3∼0.7 중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣는 바, 마그네슘이 0.3 중량% 미만이면 구상화 처리제를 투입효과가 극히 미미해 지며, 0.7 중량%를 초과하면 구상화 처리제의 투입효과가 크게 향상되지 않는 반면에, 고가의 재료비가 증가되는 문제점이 있다. 그러므로 구상화 처리제의 마그네슘 혼합비율은 0.3∼0.7 중량% 정도가 적합하다.In the molten spheroidal graphite iron, a spheroidizing agent containing about 0.3 to 0.7 wt% of magnesium is added. When the magnesium content is less than 0.3 wt%, the spheroidizing agent has a minimal effect, and when it exceeds 0.7 wt%, the spheroidizing agent is added. On the other hand, there is a problem that the expensive material cost is increased, while it is not greatly improved. Therefore, the mixing ratio of magnesium in the spheroidizing agent is preferably about 0.3 to 0.7% by weight.
용융된 구상흑연주철에 구상화 처리제가 투입되면 이를 1455∼1495℃에서 구상화 처리를 실시한다. 구상화 처리 온도가 1455℃ 미만이면 구상화 처리가 제대로 이루어지지 않으며, 1495℃를 초과하면 구상화 처리 효과가 크게 개선되지 않는 반면에 불필요하게 에너지가 낭비된다. 그러므로 구상화 처리 온도는 1455∼1495℃가 적합하다.
When a spheroidizing treatment agent is added to the molten spheroidal graphite iron, the spheroidizing treatment is performed at 1455-1495 ° C. If the spheroidization treatment temperature is less than 1455 ° C., the spheroidization treatment is not performed properly. If the spheroidization treatment temperature is higher than 1495 ° C., the spheroidization treatment effect is not greatly improved, but energy is wasted unnecessary. Therefore, 1455-1495 degreeC is suitable for spheroidizing process temperature.
또한, 멘드럴(110)의 둘레에는 코팅층이 형성된다. 멘드럴(110)에 세라믹 코팅을 하는 이유는 부식 방지가 주목적이다. 세라믹 코팅은 크롬도금 또는 니켈크롬도금에 비해 내부식성, 내스크래치성, 내마모성, 내충격성 및 내구성이 뛰어나다. In addition, a coating layer is formed around the
이 코팅층은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98 중량% 및 이산화티타늄(TiO2) 2∼4 중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 멘드럴(110)의 둘레에 용사되어 이루어진다.The coating layer is formed by spraying around a
산화크롬(Cr2O3)은, 금속 내부로 침입하는 산소를 차단시키는 부동태피막(Passivity Layer)의 역할을 함으로써 녹이 잘 슬지 않도록 하는 역할을 한다.Chromium oxide (Cr 2 O 3 ) serves to prevent rust by acting as a passivity layer that blocks oxygen invading into the metal.
이산화티타늄(TiO2)은, 물리화학적으로 매우 안정적이고 은폐력이 높아서 백색안료로 많이 된다. 또한 굴절율이 높아서 고굴절율의 세라믹스에도 많이 이용되고 있다. 그리고 광촉매적 특성과 초친수성의 특성을 갖는다. 이산화티타늄(TiO2)은, 공기정화 작용, 항균작용, 유해물질 분해작용, 오염방지 기능, 변색 방지기능의 역할을 수행한다. 이러한 이산화티타늄(TiO2)은, 코팅층이 멘드럴(110)의 둘레에 확실하게 피복되도록 하며, 멘드럴(110)에 부착된 이물질을 분해, 제거하여 멘드럴(110)의 손상을 방지시킨다. Titanium dioxide (TiO 2 ) is very stable physicochemically and has a high hiding power, thus becoming a white pigment. In addition, the refractive index is high, it is widely used in high refractive index ceramics. It has photocatalytic and superhydrophilic properties. Titanium dioxide (TiO 2 ), air purification, antibacterial, harmful substance decomposition, pollution prevention function, discoloration prevention function. This titanium dioxide (TiO 2 ) ensures that the coating layer is wrapped around the
여기서, 산화크롬(Cr2O3)과 이산화티타늄(TiO2)을 혼합하여서 사용할 경우, 이들의 혼합 비율은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98 중량%에 이산화티타늄(TiO2) 2∼4 중량%가 혼합되는 것이 바람직하다.Here, chromium oxide (Cr 2 O 3) and when using hayeoseo mixing titanium dioxide (TiO 2), the mixing ratio of these, chrome oxide (Cr 2 O 3) Titanium dioxide (TiO 2) in 96-98% by weight 2 By weight to 4% by weight.
산화크롬(Cr2O3)의 혼합비율이 96∼98 중량%보다 적을 경우, 고온 등의 환경에서 산화크롬(Cr2O3)의 피복이 파괴되는 경우가 종종 발생되었으며, 이에 따라 멘드럴(110)의 녹방지 효과가 급격이 저하되었다. When the mixing ratio of chromium oxide (Cr 2 O 3 ) is less than 96 to 98% by weight, the coating of chromium oxide (Cr 2 O 3 ) is often broken in an environment such as high temperature, and thus the mandrel ( The antirust effect of 110) dropped sharply.
이산화티타늄(TiO2)의 혼합비율이 2∼4 중량%보다 적을 경우, 이를 산화크롬(Cr2O3)에 혼합하는 목적이 퇴색될 정도로 이산화티타늄(TiO2)의 효과가 미미하였다. 즉, 이산화티타늄(TiO2)은 멘드럴(110)의 둘레에 부착되는 이물질을 분해, 제거하여서 멘드럴(110)이 부식되거나 손상되는 것을 방지시키는데, 그 혼합비율이 2∼4 중량%보다 작을 경우, 부착된 이물질을 분해하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.When the mixing ratio of titanium dioxide (TiO 2 ) is less than 2 to 4 wt%, the effect of titanium dioxide (TiO 2 ) is insignificant so that the purpose of mixing it with chromium oxide (Cr 2 O 3 ) is discolored. That is, titanium dioxide (TiO 2 ) to decompose and remove the foreign matter attached to the circumference of the
따라서 외부에 빈번히 노출되는 멘드럴(110)의 둘레에 내산화성이 뛰어난 코팅층이 형성되므로 멘드럴(110)이 산화되는 것이 방지되고, 멘드럴(110)의 산화 방지에 의해 안전사고가 예방되며, 결국 휠 제조장치의 수명이 연장되어서 유지 보수비가 절감되는 효과가 있다.
Therefore, since the coating layer having excellent oxidation resistance is formed around the
100 : 플로우 포밍 장치
110 : 멘드럴
120 : 유동성형용 롤러
200 : 알루미늄 휠
202 : 림부100: flow forming device
110: Mendral
120: fluidized mold roller
200: Aluminum wheel
202: limb
Claims (5)
예열된 소재를 알루미늄 휠 형상으로 만드는 열간단조 단계와;
열간단조된 알루미늄 휠을 2차 예열을 배제한 상태에서 곧바로 림부를 성형하는 콜드(cold) 방식의 플로우 포밍을 실시하되, 유동성형용 롤러가 열간단조된 알루미늄 휠의 림부를 가압하여 림부가 설계된 두께로 줄어드는 동시에 설계된 폭까지 늘어나도록 한 콜드(cold) 방식의 플로우 포밍 단계와;
플로우 포밍된 알루미늄 휠에 대한 T6 열처리를 실시하는 단계와;
알루미늄 휠에 대한 정밀 형상 가공을 위하여 세부적인 부분을 CNC 가공하는 단계와;
후공정인 전처리 단계 및 표면 코팅 단계와;
최종 공정인 검사 및 출하 단계 순서로 진행되며;
유동성형용 롤러(120)는 그 재질이, 구상흑연주철로 이루어지되,
구상흑연주철을 1520∼1580℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.3∼0.7 중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고 1455∼1495℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열간단조를 이용한 알루미늄 휠 제조 방법.
First preheating the aluminum material to 350 to 400 ° C. to perform hot forging;
A hot forging step of making the preheated material into an aluminum wheel shape;
Cold-formed aluminum wheels are cold-flow-formed to form the rims immediately after the second preheating is excluded. A cold flow forming step of simultaneously increasing the designed width;
Performing a T6 heat treatment on the flow-formed aluminum wheel;
CNC machining the detailed part for precision shape machining on the aluminum wheel;
A pretreatment step and a surface coating step which are post-processes;
In the order of final inspection and release steps;
The roller for flow molding 120 is made of spherical graphite iron,
The spheroidal graphite cast iron was heated to 1520-1580 ° C. to form a molten metal, followed by desulfurization treatment. The spheroidizing agent containing about 0.3 to 0.7 wt% of magnesium was added thereto, and then spheroidized at 1455 to 1495 ° C., followed by heat treatment. Aluminum wheel manufacturing method using hot forging.
상기 열간단조 단계의 종료 후 알루미늄 휠의 온도가 50~150℃ 범위로 유지될 때 콜드 방식의 플로우 포밍 단계를 곧바로 실시하는 것을 특징으로 하는 열간단조를 이용한 알루미늄 휠 제조 방법.
The method according to claim 1,
After the end of the hot forging step, the aluminum wheel manufacturing method using a hot forging, characterized in that to perform a cold forming flow step immediately when the temperature of the aluminum wheel is maintained in the range of 50 ~ 150 ℃.
상기 유동성형용 롤러가 열간단조된 알루미늄 휠의 림부를 가압할 때, 유동성형용 롤러의 가압 출력을 최대 50t까지 증가시키는 것을 특징으로 하는 열간단조를 이용한 알루미늄 휠 제조 방법.
The method according to claim 1,
When the flow-forming roller presses the rim of the hot-forged aluminum wheel, the pressurized output of the flow-forming roller to increase up to 50t, characterized in that the aluminum wheel manufacturing method using hot forging.
상기 알루미늄 소재는 Al 6061, 6082, 6151, 6060, 전신재 6000계열, Al 7075, 전신재 7000계열 소재 중 하나로 선택된 것임을 특징으로 하는 열간단조를 이용한 알루미늄 휠 제조 방법.
The method according to claim 1,
The aluminum material is Al 6061, 6082, 6151, 6060, the aluminum wheel manufacturing method using hot forging, characterized in that selected from one of the body material 6000 series, Al 7075, body material 7000 series materials.
플로우 포밍 장치의 멘드럴(110)의 둘레에는 코팅층이 형성되되,
이 코팅층은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98 중량% 및 이산화티타늄(TiO2) 2∼4 중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 멘드럴(110)의 둘레에 용사되어 이루어진 것을 특징으로 하는 열간단조를 이용한 알루미늄 휠 제조 방법.The method of claim 1, wherein in the cold forming flow forming step,
A coating layer is formed around the mandrel 110 of the flow forming apparatus,
The coating layer is characterized in that the powder formed by mixing 96 to 98% by weight of chromium oxide (Cr 2 O 3 ) and 2 to 4% by weight of titanium dioxide (TiO 2 ) is thermally sprayed around the mandrel 110. Aluminum wheel manufacturing method using hot forging.
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