KR101322634B1 - Manufacturing method of disk type spring for vehicle using boron steel - Google Patents

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이원범
조균택
박진성
김영진
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한국생산기술연구원
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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a vehicle disc type spring is provided to satisfy material properties required for the vehicle disc type spring, to reduce manufacturing costs, and to improve productivity. CONSTITUTION: A method for manufacturing a vehicle disc type spring includes the following steps of: plate-processing a flat plate of boron steel; heat-treating the blanked flat plate at a temperature of 900-1000°C; rapidly cooling the heated flat plate while bending-processing the flat plate at a pressure of 15-30 ton/m; heat-treating the tempered flat plate at a temperature of 280-370°C; and air-cooling the heat-treated flat plate. The boron steel comprises 0.47-0.53 wt% of C, 0.15-0.35 wt% of Si, 0.5-0.9 wt% of Mn, 0.01-0.03 wt% of P, 0.01-0.03 wt% of S, 0.03-0.13 wt% of Cr, 10-30 ppm of B, and the rest of Fe and unavoidable impurities.

Description

보론강을 이용한 차량용 접시형 스프링의 제조방법{Manufacturing method of disk type spring for vehicle using boron steel}Manufacturing method of disk type spring for vehicle using boron steel}

본 발명은 차량용 접시형 스프링의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저가 소재인 보론강을 이용하여 차량에 적용 가능한 물성을 발휘하는 접시형 스프링을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a plate spring for a vehicle, and more particularly, to a method for producing a plate spring showing the physical properties applicable to the vehicle by using boron steel which is a low-cost material.

접시형 스프링은 작은 공간에서 비교적 큰 부하의 용량을 가지는 금속재 스프링으로서, 차량에 다양하게 사용되는 부품이다. 예를 들어, 접시형 스프링은 자동차 자동변속기 클러치용 리턴스프링, 범퍼스테이에서 자동차 범퍼와 차체 사이에 개재되는 용도 등으로 사용될 수 있다. 이중 자동차 자동변속기 클러치용 리턴스프링으로 사용되는 접시형 스프링에 대해 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Dish-shaped springs are metal springs having a relatively large load capacity in a small space and are variously used in vehicles. For example, the dish spring may be used for a return spring for an automobile automatic transmission clutch, an application interposed between an automobile bumper and a vehicle body in a bumper stay, and the like. The following describes a dish type spring used as a return spring for a dual vehicle automatic transmission clutch.

일반적으로, 자동차의 자동변속기는 주행 중 스로틀의 개도와 차속이 변화되는 상태에 따라 변속비를 설정된 변속패턴에 의거 추종할 수 있도록 전환시켜 주는 장치로서, 주행 중 변속에 대한 부담감을 줄여 운전의 편의성을 도모할 뿐만 아니라 발진과 가속 및 감속을 원활하게 하여 승차감을 향상시키도록 된 것이다.In general, an automatic transmission of a vehicle is a device that converts the transmission ratio to follow the set shift pattern according to the opening state of the throttle and the change of the vehicle speed while driving. Not only that, but also smoothing the start, acceleration and deceleration to improve the ride comfort.

상기 자동변속기의 구성중에는 다수개의 기어류를 매개로 소정의 기어열을 형성하는 유성기어장치가 있는 바, 상기 유성기어장치에는 변속시 다수의 변속단의 형성을 위해 해당 기어열과 변속기의 입력축 내지 변속기의 케이스 사이를 연결하여 동력의 전달 및 작동의 제한을 선택적으로 실시하는 다수의 마찰요소가 있다.In the configuration of the automatic transmission, there is a planetary gear device that forms a predetermined gear train through a plurality of gears, and the planetary gear device has an input shaft or a transmission of the gear train and the transmission to form a plurality of gear stages when shifting. There are a number of friction elements that connect between the casings to selectively enforce power transmission and limiting operation.

상기 마찰요소는 클러치와 브레이크로 구분되는데, 그 중 상기 클러치는 도 1에 도시된 바와 같이 변속기 입력축(1)과 슬립이음방식으로 결합되어서 일체로 회전할 수 있게 설치된 클러치 리테이너(2)와, 상기 클러치 리테이너(2)와의 사이에 작동유압실(3)을 형성하도록 설치된 클러치 피스톤(4)과, 상기 클러치 피스톤(4)과의 사이에 밸런스 유압실(5)을 형성하도록 설치된 피스톤 리테이너(6)와, 상기 클러치 리테이너(2)의 회전 동력을 클러치 허브(7)로 전달할 수 있도록 상기 클러치 리테이너(2)와 상기 클러치 허브(7)사이에서 상기 클러치 리테이너(2)와 상기 클러치 허브(7)를 연결하도록 설치된 다수개의 클러치 플레이트(8)와, 상기 클러치 피스톤(4)의 동작에 탄력적인 복귀력을 제공할 수 있도록 양단이 상기 클러치 피스톤(4)과 상기 피스톤 리테이너(6)에 지지되어 설치된 접시형 리턴스프링(10)을 포함하여 구성된다.The friction element is divided into a clutch and a brake, wherein the clutch is coupled to the transmission input shaft 1 in a slip joint manner as shown in FIG. 1 and a clutch retainer 2 installed to rotate integrally; A piston piston 6 provided to form a working hydraulic chamber 3 between the clutch retainer 2 and a piston retainer 6 provided to form a balanced hydraulic chamber 5 between the clutch piston 4. And the clutch retainer 2 and the clutch hub 7 between the clutch retainer 2 and the clutch hub 7 so as to transmit rotational power of the clutch retainer 2 to the clutch hub 7. The clutch piston 8 and the piston retainer 6 at both ends are provided so as to provide a resilient return force to the operation of the clutch piston 4 and the plurality of clutch plates 8 installed to connect. Is supported is configured to include the installed plate-shaped return spring (10).

그리고, 상기 클러치 리테이너(2)에는 상기 작동유압실(3)측으로 작동오일을 공급하기 위한 작동유압 공급홀(2a) 및 상기 밸런스 유압실(5)측으로 밸런스 오일을 공급하기 위한 밸런스압 공급홀(2b)이 형성된다.Then, the clutch retainer 2 has a hydraulic pressure supply hole 2a for supplying operating oil to the hydraulic oil pressure chamber 3 side and a balance pressure supply hole for supplying balance oil to the balance hydraulic pressure chamber 5 side ( 2b) is formed.

상기와 같이 구성된 클러치는 작동유압 공급홀(2a)을 통해 작동유압실(3)로 유압이 공급되어 클러치 피스톤(4)이 리턴스프링(9)의 힘을 이기고 피스톤 리테이너(6)쪽으로 이동하게 되면, 상기 클러치 피스톤(4)이 클러치 플레이트(8)를 가압하게 되는 바, 이때 상기 클러치 플레이트(8)는 상기 클러치 피스톤(4)의 가압에 의해 서로 마찰 결합을 하게 되며, 이에 따라 변속기 입력축(1)의 동력은 클러치 리테이너(2)와 클러치 플레이트(8)를 통해 클러치 허브(7)로 전달이 이루어지게 된다.When the clutch configured as described above is supplied with hydraulic pressure through the hydraulic pressure supply hole 2a to the hydraulic pressure chamber 3 so that the clutch piston 4 overcomes the force of the return spring 9 and moves toward the piston retainer 6. When the clutch piston 4 presses the clutch plate 8, the clutch plate 8 is frictionally engaged with each other by pressing the clutch piston 4, and thus the transmission input shaft 1 is applied. ) Power is transmitted to the clutch hub (7) via the clutch retainer (2) and clutch plate (8).

그리고, 작동유압실(3)로부터 유압이 배출되면 클러치 피스톤(4)은 리턴스프링(9)의 복원력에 의해 원위치로 복귀하게 되고, 동시에 클러치 플레이트(8)들은 비 접촉상태가 됨으로써 변속기 입력축(1)이 회전하더라도 이때의 회전력은 클러치 허브(7)로 전달되지 않게 된다.Then, when the hydraulic pressure is discharged from the working hydraulic chamber 3, the clutch piston 4 is returned to its original position by the restoring force of the return spring 9, and at the same time, the clutch plates 8 are in a non-contact state, so that the transmission input shaft 1 At this time, the rotational force is not transmitted to the clutch hub 7.

한편, 클러치 피스톤(4)의 동작에 탄력적인 복귀력을 제공하는 상기 접시형 리턴스프링(10)은 원형고리 모양으로 형성되어서 상기 클러치 피스톤(4)에 고정 설치되는 플레이트부(11)와, 상기 플레이트부(11)의 내주면을 따라 등간격으로 배치되게 형성되어서 피스톤 리테이너(6)와 접촉하도록 설치되는 다수개의 탄성부(13)로 이루어진 구성이다.On the other hand, the plate-shaped return spring 10 that provides an elastic return force to the operation of the clutch piston 4 is formed in a circular ring shape plate portion 11 is fixed to the clutch piston 4, and the A plurality of elastic parts 13 are formed to be arranged at equal intervals along the inner circumferential surface of the plate part 11 and are installed to contact the piston retainer 6.

상기 탄성부(13)는 상기 플레이트부(11)의 일측으로 돌출되게 절곡 형성된 것으로, 일단은 상기 플레이트부(11)의 내주면에 일체로 연결되고 타단은 상기 플레이트부(11)의 중심을 향하여 방사상으로 돌출 형성된 구조를 갖고 있다.The elastic portion 13 is bent to protrude toward one side of the plate portion 11, one end is integrally connected to the inner peripheral surface of the plate portion 11 and the other end is radially toward the center of the plate portion 11 It has a structure formed to protrude.

상기와 같은 접시형 리턴스프링(10)은 도 2와 같은 웨이브 코일 타입(wave coil type) 리턴스프링(21)이나 또는 도 3과 같은 와이어 코일 타입(wire coil type) 리턴스프링(23)보다 부피가 작기 때문에 클러치를 콤팩트화가 가능하여 최근에 사용이 증가하고 있는 추세이다.The dish-type return spring 10 as described above is bulkier than the wave coil type return spring 21 as shown in FIG. 2 or the wire coil type return spring 23 as shown in FIG. Since it is possible to compact the clutch because of its small size, the use is increasing recently.

도 4에는 상기와 같은 접시형 리턴스프링(10)의 종래 제조방법이 도시되어 있다.4 shows a conventional manufacturing method of the dish-type return spring 10 as described above.

즉, 제품설계 및 해석단계(S1)에서는 완제품에 해당하는 접시형 리턴스프링의 형상을 설계함과 동시에 형상에 따른 스프링 성능을 해석하고, 그 다음 공정인 형상제작단계(S2)에서는 상기 단계 S1의 결과에 따라 강철(steel)재질로 된 평판 소재를 파인 블랭킹 프레스(Fine Blanking Press)로 가공하여 원형고리 모양으로 형성된 플레이트부(31) 및 상기 플레이트부(31)의 내주면을 따라 등간격으로 배치된 다수개의 돌기부(33)를 구비한 1차 반제품(30)을 제작하였다.That is, in the product design and analysis step (S1), the shape of the plate-shaped return spring corresponding to the finished product is designed and the spring performance according to the shape is analyzed, and in the next step, the shape production step (S2), According to the result, the plate material formed of a circular ring shape by processing a flat material made of steel material with a fine blanking press, and are disposed at equal intervals along the inner circumferential surface of the plate part 31. The primary semifinished product 30 having a plurality of protrusions 33 was produced.

상기 1차 반제품(30)에서 상기 돌기부(33)는 상기 플레이트부(31)로부터 돌출되지 않은 평면 구조로, 상기 돌기부(33)의 일단은 상기 플레이트부(31)의 내주면에 일체로 연결되고 타단은 상기 플레이트부(31)의 중심을 향하여 방사상으로 돌출 형성된 구조이다.In the first semi-finished product 30, the protrusion part 33 is a flat structure which does not protrude from the plate part 31, and one end of the protrusion part 33 is integrally connected to the inner circumferential surface of the plate part 31 and the other end thereof. Is a structure protruding radially toward the center of the plate portion 31.

그 다음 공정인 1차 가공단계(S3)에서는 상기 형상제작단계(S2)시 상기 1차 반제품(30)에서 발생한 버(burr)를 벨트 그라인딩 머신(Belt Grinding Machine)을 이용하여 제거하면서 상기 1차 반제품(30)의 표면 조도를 높이게 된다.In the first process step S3, the first burr generated in the first semi-finished product 30 in the shape manufacturing step S2 is removed by using a belt grinding machine. The surface roughness of the semi-finished product 30 will be increased.

그 다음 공정인 2차 가공단계(S4)에서는 벤딩 머신(Bending Machine)을 이용하여 상기 1차 반제품(30)의 돌기부(33)를 벤딩 가공하게 되며, 이에 따라 플레이트부(41)로부터 일측으로 돌출된 탄성부(43)를 구비한 2차 반제품(40)을 제작하였다.In the second process step S4, which is a next process, the protrusion 33 of the first semi-finished product 30 is bent by using a bending machine, thereby protruding to one side from the plate part 41. The secondary semifinished product 40 having the elastic portion 43 was manufactured.

상기 2차 반제품(40)까지 제작 완료하고 나면 상기 탄성부(43)가 복원되는 것을 방지하기 위하여 지그(50)를 이용해 상기 탄성부(43)를 고정시키는 복원방지단계(S5)를 거치게 된다.After the production is completed up to the second semi-finished product 40 is subjected to a restoration prevention step (S5) of fixing the elastic portion 43 by using a jig 50 to prevent the elastic portion 43 is restored.

즉, 1차 반제품(30)의 돌기부(33)가 상온에서 벤딩 머신에 의해 가공되어 2차 반제품(40)의 탄성부(43)로 제작되고 나면, 상기 탄성부(43)는 플레이트부(41)쪽으로 형상이 복원되려는 성질이 있게 된다.That is, after the protrusion part 33 of the primary semifinished product 30 is processed by a bending machine at room temperature and manufactured into the elastic part 43 of the secondary semifinished product 40, the elastic part 43 is a plate part 41. Toward the shape will be restored.

이를 방치할 경우, 완제품의 접시형 리턴스프링은 탄성부의 형상 변경에 의해 스프링으로서의 기능이 감소하게 됨으로써 불량률이 높아지는 문제가 발생하게 된다.If left unchecked, the plate-shaped return spring of the finished product has a problem that the defective rate is increased by decreasing the function as a spring by changing the shape of the elastic portion.

따라서, 2차 가공단계(S4)이후 상기 탄성부(43)의 복원방지를 위해 상기 2차 반제품(40)을 상형(51)과 하형(53)으로 된 지그(50)속에 넣고, 상기 상형(51)과 하형(53)을 볼트 및 너트와 같은 결합부재(55)를 이용해 합형시키게 되는 바, 이로 인해 2차 반제품(40)의 탄성부(43)는 상기 지그(50)속에서 벤딩 가공된 형상 그대로 존재하게 된다.Therefore, after the secondary processing step (S4) to put the secondary semi-finished product 40 into the jig 50 consisting of the upper mold 51 and the lower mold 53 to prevent the restoration of the elastic portion 43, the upper mold ( 51 and the lower mold 53 are combined using a coupling member 55 such as a bolt and a nut, so that the elastic part 43 of the secondary semifinished product 40 is bent in the jig 50. It exists as it is.

그 다음 공정은 상기 2차 반제품(40)이 포함된 지그(50)를 템퍼링(tempering)하는 단계(S6)로서, 상기 템퍼링 단계를 거치고 나면 상기 2차 반제품(40)의 탄성부(43)는 복원성질이 없어져서 벤딩 가공된 형상 그대로 존재하게 된다.Then, the process is a step of tempering the jig 50 including the secondary semifinished product 40 (S6), and after passing through the tempering step, the elastic part 43 of the secondary semifinished product 40 There is no restoring property so that the shape remains as it is bent.

또한, 상기 템퍼링 단계를 거치고 나면 2차 반제품(40)에 잔존하는 잔류 응력이 제거되고 동시에 기계적 성질도 안정화된다.In addition, after the tempering step, the residual stress remaining in the secondary semifinished product 40 is removed and at the same time, the mechanical properties are stabilized.

그 다음 공정은 내구성 향상과 표면 조도를 증대시키기 위한 쇼트피닝(shot peening) 단계(S7)이며, 상기 쇼트피닝 단계까지 완료되고 나면 완제품의 접시형 리턴스프링(10)이 생산되었다.The next process is a shot peening step (S7) to improve durability and increase the surface roughness, and after completion of the shot peening step, the finished plate-shaped return spring 10 was produced.

하지만, 상기와 같은 종래의 제조방법은 1차 반제품(30)의 돌기부(33)가 2차 반제품(40)의 탄성부(43)로 가공되는 작업이 상온에서 이루어지게 됨으로써, 가공압력이 큰 벤딩 머신을 이용할 수밖에 없으며, 상기와 같이 가공압력이 큰 벤딩 머신은 가격이 비싸기 때문에 완제품의 접시형 리턴스프링(10)은 제조원가가 비싼 문제점이 있었다. 또한, 종래의 제조방법은 2차 반제품(40)의 탄성부(43) 복원을 방지하기 위하여 별도의 지그(50)를 사용하게 됨으로써, 상기 지그(50) 사용에 따른 제조원가 상승 및 작업시간 지연에 따른 생산성 감소의 문제점도 있었다.However, in the conventional manufacturing method as described above, the process in which the protrusion part 33 of the primary semifinished product 30 is processed into the elastic part 43 of the secondary semifinished product 40 is performed at room temperature, thereby bending a large processing pressure. The machine can not only be used, because the bending machine with a large processing pressure as described above is expensive, there is a problem that the plate-shaped return spring 10 of the finished product is expensive. In addition, the conventional manufacturing method is to use a separate jig 50 to prevent the restoration of the elastic portion 43 of the secondary semi-finished product 40, thereby increasing the manufacturing cost and delay in working time due to the use of the jig 50 There was also a problem of reduced productivity.

한편, 차량용 접시형 스프링을 제조하는데 있어서, 일반적으로 강철로 이루어진 판금을 출발 소재로 사용한다. 강철은 탄소를 약 0.04~1.7% 함유하는 철 기반의 합금을 말하는데, 접시형 스프링과 같은 특수 용도를 위해서 고탄소 합금강이 사용되고, 예를 들어 탄소(C) 0.47~0.53 중량%, 실리콘(Si) 0.15~0.40 중량%, 망간(Mn) 0.7~1.1 중량%, 인(P) 0.03 중량% 이하, 황(S) 0.01~0.03 중량% 이하, 크롬(Cr) 0.9~1.2 중량%, 티탄(Ti) 0.02~0.06 중량%, 바나듐(V) 0.1~0.2 중량%, 나머지 철(Fe) 및 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하는 합금강이 있다. 그러나, 접시형 스프링을 제조하기 위해 일반적으로 사용되는 고탄소 합금강은 크롬, 바나듐과 같은 고가의 합금원소가 다량 포함되어 있어서 차량용 접시형 스프링의 제조원가를 증가시키는 원인이 되고 있다. 이를 해결하기 위해 차량용 접시형 스프링의 제조시 출발 소재로 고가의 고탄소 합금강을 저가의 합금강으로 대체하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.On the other hand, in the manufacture of a plate spring for a vehicle, a sheet metal made of steel is generally used as a starting material. Steel refers to an iron-based alloy containing about 0.04 to 1.7% carbon. High-carbon alloy steel is used for special applications such as dish springs, for example, 0.47 to 0.53% carbon (C), silicon (Si) 0.15 to 0.40% by weight, manganese (Mn) 0.7 to 1.1% by weight, phosphorus (P) 0.03% by weight or less, sulfur (S) 0.01 to 0.03% by weight, chromium (Cr) 0.9 to 1.2% by weight, titanium (Ti) There is an alloy steel containing 0.02 to 0.06% by weight, vanadium (V) 0.1 to 0.2% by weight, remaining iron (Fe), and inevitable impurities. However, the high-carbon alloy steel generally used to manufacture the plate spring includes a large amount of expensive alloy elements such as chromium and vanadium, thereby increasing the manufacturing cost of the plate spring for a vehicle. In order to solve this problem, studies are being actively conducted to replace expensive high-carbon alloy steel with low-cost alloy steel as a starting material in manufacturing of a plate spring for a vehicle.

본 발명은 상기와 같은 배경 하에서 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량용 접시형 스프링에 요구되는 물성을 만족시키고, 동시에 제조원가를 절감하면서도 생산성을 향상시킬 수 있는 차량용 접시형 스프링의 제조방법을 제공하는데에 있다.The present invention is derived from the above background, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a plate of the spring plate for the vehicle that can satisfy the physical properties required for the plate-shaped spring for the vehicle, and at the same time improve the productivity while reducing the manufacturing cost Is in.

본 발명의 발명자들은 차량용 접시형 스프링의 제조시 보롬강으로 이루어진 판금 소재를 사용하는 경우 제조원가를 절감시킬 수 있고, 단순한 공정을 도입하면서 공정조건을 조절하여 차량용 접시형 스프링에 요구되는 물성을 만족시키고 동시에 생산성을 향상시킬 수 있다는 점을 발견함으로써 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention can reduce the manufacturing cost when using a sheet metal material made of borum steel in the manufacture of a plate spring for a vehicle, and adjust the process conditions while introducing a simple process to satisfy the physical properties required for a plate spring for a vehicle At the same time, the present invention has been completed by discovering that productivity can be improved.

본 발명의 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 보론강으로 이루어진 평판 소재를 블랭킹(blanking) 하는 단계; (b) 상기 블랭킹된 평판 소재를 900~1000℃의 온도로 유도가열(induction heating) 하는 단계; (c) 상기 유도가열된 평판 소재를 15~30 ton/㎡의 압력에서 다이담금질(die quenching) 하는 단계; 및 (d) 상기 다이담금질된 평판 소재를 280~370℃의 온도로 뜨임(tempering) 하는 단계를 포함하고, 상기 보론강은 탄소(C) 0.47~0.53 중량%, 실리콘(Si) 0.15~0.35 중량%, 망간(Mn) 0.5~0.9 중량%, 인(P) 0.01~0.03 중량%, 황(S) 0.01~0.03 중량%, 크롬(Cr) 0.03~0.13 중량%, 보론(B) 10~30 ppm, 나머지 철(Fe) 및 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하는 합금강인 것을 특징으로 하는 차량용 접시형 스프링의 제조방법을 제공한다. 또한, 본 발명의 차량용 접시형 스프링의 제조방법 중 바람직한 일 예는 (e) 상기 뜨임된 평판 소재를 피닝(peening) 하는 단계를 더 포함할 수 있다.In order to achieve the above object of the present invention, the present invention comprises the steps of: (a) blanking a flat material consisting of boron steel; (b) induction heating the blanked plate material to a temperature of 900 to 1000 ° C .; (c) die quenching the induction heated plate material at a pressure of 15 to 30 ton / m 2; And (d) tempering the die quenched flat material at a temperature of 280 to 370 ° C., wherein the boron steel is 0.47 to 0.53 wt% carbon (C) and 0.15 to 0.35 wt% silicon (Si). %, Manganese (Mn) 0.5-0.9 wt%, phosphorus (P) 0.01-0.03 wt%, sulfur (S) 0.01-0.03 wt%, chromium (Cr) 0.03-0.13 wt%, boron (B) 10-30 ppm , Provides a method for producing a plate-shaped spring for a vehicle, characterized in that the alloy steel containing the remaining iron (Fe) and inevitable impurities. In addition, a preferred example of the manufacturing method of the vehicular plate spring of the present invention may further comprise (e) peening the tempered flat plate material.

본 발명의 차량용 접시형 스프링의 제조방법은 출발 소재로 저가의 보론강으로 이루어진 평판 소재를 사용하기 때문에 제조원가를 획기적으로 절감시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 차량용 접시형 스프링의 제조방법은 제조공정이 매우 단순화되어 생산성의 향상에 기여할 수 있고, 공정조건이 차량용 접시형 스프링에 요구되는 물성이 발휘될 수 있도록 조절되어 로그웰 경도(Hardness Rockwell C, HRC)가 약 42~48인 차량용 접시형 스프링의 제조가 가능하다.The manufacturing method of the vehicular plate spring of the present invention can significantly reduce the manufacturing cost because it uses a plate material made of low-cost boron steel as the starting material. In addition, the manufacturing method of the vehicular dish spring of the present invention can greatly improve the manufacturing process by greatly simplifying the manufacturing process, the process conditions are adjusted so that the physical properties required for the vehicular dish spring can be exhibited Hardness (Hardness) Rockwell C, HRC) is available for the manufacture of car springs of about 42-48.

도 1은 접시형 리턴스프링이 설치된 자동변속기의 클러치를 설명하기 위한 도면,
도 2와 도 3은 웨이브 코일 타입 리턴스프링과 와이어 코일 타입 리턴스프링의 도면,
도 4는 접시형 리턴스프링의 종래 제조방법을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 접시형 스프링을 제조하기 위한 바람직한 일 예의 공정 순서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
1 is a view for explaining the clutch of the automatic transmission provided with a plate-type return spring,
2 and 3 are views of the wave coil type return spring and the wire coil type return spring,
4 is a view for explaining a conventional manufacturing method of a dish-type return spring,
5 is a view schematically showing a process sequence of a preferred example for producing a dish-like spring of the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 일 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 5는 본 발명의 접시형 스프링을 제조하기 위한 바람직한 일 예의 공정 순서를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5에서 보이는 바와 같이 본 발명의 차량용 접시형 스프링의 제조방법은 단위공정들로 블랭킹(blanking) 하는 단계; 유도가열(induction heating) 하는 단계; 다이담금질(die quenching) 하는 단계; 및 뜨임(tempering) 하는 단계를 포함하고, 바람직하게는 피닝(peening) 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이하, 본 발명의 차량용 접시형 스프링의 제조방법을 단위공정들 별도 나누어 설명한다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 5 is a view schematically showing a process sequence of a preferred example for producing a dish-like spring of the present invention. As shown in FIG. 5, the method for manufacturing a vehicular plate spring of the present invention comprises the steps of blanking in unit processes; Induction heating; Die quenching; And tempering, preferably, further comprising a peening step. Hereinafter, a description will be given of the method of manufacturing a plate spring for a vehicle of the present invention by dividing the unit processes separately.

블랭킹Blanking (( blankingblanking ) 하는 단계) Steps

블랭킹이란 프레스 가공의 일종으로 펀치와 다이를 이용하여 판금을 여러 가지 형태로 판금가공 하는 것을 말한다. 본 발명에서 블랭킹 하는 단계는 보론강으로 이루어진 평판 소재를 판금가공 하는 것으로 구성된다. 이때, 블랭킹 하는 단계를 거친 평판 소재의 형태는 미리 설계된 접시형 스프링의 형상에 따라 달라질 수 있으며, 블랭킹 하는 단계에 의해 설계된 형상 중 평면 구조에 해당하는 모양이 가공된다. 예를 들어, 접시형 스프링이 자동변속기 클러치용 리턴스프링인 경우 블랭킹된 평판 소재는 원형고리 모양으로 형성된 플레이트부 및 상기 플레이트부의 내주면을 따라 등간격으로 배치된 다수개의 돌기부를 구비할 수 있다. 이때 돌기부는 플레이트부로 돌출되지 않은 평면 구조로, 상기 돌출부의 일단은 플레이트부의 내주면에 일체로 연결되고, 타단은 플레이트부의 중심을 향하여 방사상으로 돌출 형성된 구조이다.Blanking is a type of press processing in which sheet metal is processed into various forms using punches and dies. In the present invention, the blanking step consists of sheet metal working of the boron steel. At this time, the shape of the plate material after the blanking step may vary depending on the shape of the pre-designed dish spring, the shape corresponding to the planar structure of the shape designed by the blanking step is processed. For example, when the dish-type spring is a return spring for an automatic transmission clutch, the blanked plate material may include a plate portion formed in a circular ring shape and a plurality of protrusions disposed at equal intervals along the inner circumferential surface of the plate portion. At this time, the protrusion is a flat structure that does not protrude into the plate portion, one end of the protrusion is integrally connected to the inner peripheral surface of the plate portion, the other end is a structure formed radially protruding toward the center of the plate portion.

한편, 본 발명에 따른 차량용 접시형 스프링의 제조방법에서 블랭킹은 파인 블랭킹(Fine blanking)인 것이 바람직하다. 파인 블랭킹은 한 번의 블랭킹으로 두께 전체에 걸쳐 고운 전단면과 뛰어난 정밀도를 가지는 제품을 얻을 수 있는 프레스 가공기술을 말한다. 일반 블랭킹은 전단력(shearing force) 하나만이 작용하는 단일 액션(single-action)으로, 소재를 고정(clamping)시키지 않은 상태에서 블랭킹작업이 이루어진다. 따라서, 일반 블랭킹의 경우 전단면의 1/3 정도는 깨끗하고 전단되고, 나머지 2/3는 거칠게 파단된 전단면을 가지는 제품이 생산된다. 이렇게 생산된 제품을 전단면이 정밀한 부품으로 가공하려면 쉐이빙, 밀링, 리이밍, 브로우어칭 또는 연삭과 같은 2개 이상의 부수적인 공정이 필요하게 된다. 이에 비하여 파인 블랭킹은 3종류의 힘, 즉, 전단력(shearing Force), 소재를 상부에서 고정시키는 스트리핑력(striping force) 및 소재를 하부에서 지지하는 카운터력(counter force)이 작용하는 3중 액션(triple-action)으로, 스트리핑력과 카운터력으로 소재를 고정한 상태에서 블랭킹작업이 이루어진다. 따라서 두께 전체에 걸쳐 균열이나 파열이 없는 깨끗한 전단면을 가지는 정밀한 제품을 단 한 번의 공정으로 생산할 수 있다. On the other hand, in the manufacturing method of the vehicular plate spring according to the present invention, the blanking is preferably fine blanking (Fine blanking). Fine blanking refers to the press working technology that can produce products with fine shear surface and excellent precision throughout the thickness with one blanking. Normal blanking is a single-action, in which only one shearing force is applied, and blanking is performed without clamping the material. Therefore, in the case of general blanking, a product having a shear surface in which about one third of the shear surface is clean and sheared and the remaining two thirds are roughly broken is produced. Machining these products into parts with precise shear surfaces requires two or more secondary processes, such as shaving, milling, reaming, broaching or grinding. On the other hand, fine blanking is a triple action in which three types of forces are applied: shearing force, stripping force to fix the material at the top, and counter force to support the material at the bottom. triple-action), blanking is performed with the material fixed by stripping force and counter force. Therefore, it is possible to produce a precise product with a clean shear surface without cracks or rupture throughout its thickness in a single process.

또한, 본 발명의 차량용 접시형 스프링의 제조방법에서 출발 소재로 사용되는 평판 소재는 보론강으로 이루어지는데, 이때 보론강은 탄소(C) 0.47~0.53 중량%, 실리콘(Si) 0.15~0.35 중량%, 망간(Mn) 0.5~0.9 중량%, 인(P) 0.01~0.03 중량%, 황(S) 0.01~0.03 중량%, 크롬(Cr) 0.03~0.13 중량%, 보론(B) 10~30 ppm, 나머지 철(Fe) 및 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하는 합금강인 것을 특징으로 한다. 보론강은 고가의 합금원소인 니켈, 크롬, 바나듐, 몰리브덴 대신 보론을 첨가하여 담금질성 등을 향상시킨 저가의 합금강으로서, 인성과 내충격성이 우수하다.
In addition, the plate material used as the starting material in the manufacturing method of the vehicular plate spring of the present invention is made of boron steel, wherein boron steel is 0.47 to 0.53% by weight of carbon (C), 0.15 to 0.35% by weight of silicon (Si) , Manganese (Mn) 0.5-0.9% by weight, phosphorus (P) 0.01-0.03% by weight, sulfur (S) 0.01-0.03% by weight, chromium (Cr) 0.03-0.13% by weight, boron (B) 10-30 ppm, It is characterized in that the alloy steel containing the remaining iron (Fe) and inevitable impurities. Boron steel is an inexpensive alloy steel in which boron is added instead of expensive alloying elements nickel, chromium, vanadium and molybdenum to improve hardenability and the like, and is excellent in toughness and impact resistance.

유도가열(Induction heating inductioninduction heatingheating ) 하는 단계) Steps

유도가열은 전자기유도(電磁氣誘導)에 의해 전기에너지를 열에너지로 변환시켜 가열하는 방법으로서, 전자기유도에 의해 유도된 2차전류가 피가열 재료를 흐르는 경우에 발생하는 줄열(Joule’s heat)을 이용한다. 본 발명에서 유도가열 하는 단계는 블랭킹된 평판 소재를 900~1000℃의 온도로 열처리하는 것으로 구성된다. 본 발명의 접시형 스프링 제조방법에서 유도가열 시간은 5~25초인 것이 바람직하고, 6~20초인 것이 더 바람직하다. 또한, 유도가열 주파수는 200~400㎐인 것이 바람직하고, 300~400㎐인 것이 더 바람직하다. 또한, 유도가열 전력은 150~400W인 것이 바람직하고, 200~300W인 것이 더 바람직하다. 또한, 유도가열시 회전속도는 20~500rpm인 것이 바람직하고, 40~400rpm인 것이 더 바람직하다. 다만, 상기 유도가열 시간, 주파수, 전력, 및 회전속도는 크게 한정되지 않으며 유도가열 장치 및 피가열 재료의 크기, 두께 등에 의해 달라질 수 있다.
Induction heating is a method of heating electrical energy by converting electrical energy into thermal energy by electromagnetic induction, and using Joule's heat generated when a secondary current induced by electromagnetic induction flows through a material to be heated. . Induction heating in the present invention consists of heat-treating the blanked plate material at a temperature of 900 ~ 1000 ℃. Induction heating time in the dish-type spring manufacturing method of the present invention is preferably 5 to 25 seconds, more preferably 6 to 20 seconds. Moreover, it is preferable that it is 200-400 Hz, and, as for an induction heating frequency, it is more preferable that it is 300-400 Hz. Moreover, it is preferable that it is 150-400W, and, as for induction heating power, it is more preferable that it is 200-300W. In addition, the rotational speed during induction heating is preferably 20 ~ 500rpm, more preferably 40 ~ 400rpm. However, the induction heating time, frequency, power, and rotation speed are not particularly limited and may vary depending on the size, thickness, and the like of the induction heating apparatus and the material to be heated.

다이담금질Die quenching (( diedie quenchingquenching ) 하는 단계) Steps

다이담금질은 강을 담금질할 때 금속 주형을 이용해서 강제로 냉각시키는 방법으로서, 프레스담금질이라고도 하며, 담금질 변형을 최소로 하고 정한 모양으로 담금질 성형할 때 이용된다. 본 발명에서 다이담금질 하는 단계는 상기 유도가열된 평판 소재를 15~30 ton/㎡의 압력에서 벤딩가공 하면서, 급냉하는 것으로 구성된다. 이때, 벤딩가공시 평판 소재는 유도가열 온도 부근을 유지하므로 연성이 되어 쉽게 가공이 이루어질 수 있고 가공 압력이 상대적으로 적어, 가공시간의 단축을 통한 생산성의 향상을 달성될 수 있다. 접시형 스프링의 제조시 종래와 같이 상온에서 벤딩가공하는 경우 가공이 어려울 뿐만 아니라 가공시간이 많이 소요되어 생산성이 감소하는 단점이 있고, 가공 압력이 큰 가공장치를 이용하여야 하기 때문에 제조원가가 상승하는 단점이 있다. 본 발명에서 평판 소재의 형상은 벤딩가공에 의해 평면적 구조에서 3차원적 구조로 바뀌게 되는데, 예를 들어 접시형 스프링이 자동변속기 클러치용 리턴스프링인 경우 벤딩가공에 의해 원형고리 모양의 플레이트부 및 상기 플레이트부로부터 일측으로 돌출된 탄성부를 구비하게 된다. 상기 다이담금질 된 평판 소재는 벤딩가공과 급냉이 동시에 이루어지기 때문에 가공된 상태 그대로의 형상을 유지하게 되며, 예를 들어 접시형 스프링이 자동변속기 클러치용 리턴스프링인 경우 돌기부가 플레이트부쪽으로 형상이 복원되려는 성질이 없어지게 되어 우수한 탄성을 가지게 된다. 한편, 유도가열된 평판 소재는 벤딩가공과 동시에 유체 냉매 등에 의해 일정 온도, 예를 들어 200~300℃로 급냉된다. 본 발명의 접시형 스프링 제조방법에서 다이담금질 압력은 15~25 ton/㎡인 것이 바람직하다. 또한, 다이담금질 시간은 4~20초인 것이 바람직하고, 4~15초인 것이 더 바람직하다.
Die quenching is a method of forcibly cooling by using a metal mold when quenching steel, also known as press quenching, and is used when quenching to a predetermined shape with minimal quenching deformation. Die quenching in the present invention consists of quenching, while bending the induction heated plate material at a pressure of 15 ~ 30 ton / ㎡. At this time, since the flat plate material is maintained near the induction heating temperature during bending processing, it becomes ductile and can be easily processed, and the processing pressure is relatively low, thereby improving productivity through shortening of processing time. When the plate spring is manufactured in the bending process at room temperature as in the prior art, the processing is not only difficult, but also takes a lot of processing time to reduce the productivity, and the manufacturing cost increases due to the use of a processing device with a high processing pressure There is this. In the present invention, the shape of the plate material is changed from the planar structure to the three-dimensional structure by the bending process, for example, when the plate spring is a return spring for the automatic transmission clutch plate portion of the circular ring shape by the bending process and the It is provided with an elastic portion protruding to one side from the plate portion. The die-quenched flat plate material maintains the shape as it is processed because bending and quenching are performed at the same time. For example, when the plate spring is a return spring for an automatic transmission clutch, the protrusion is restored to the plate part. There is no tendency to become an excellent elasticity. On the other hand, induction-heated flat plate material is quenched to a certain temperature, for example, 200 ~ 300 ℃ by bending fluid and the like at the same time. In the dish-type spring production method of the present invention, the die quenching pressure is preferably 15 to 25 ton / ㎡. Moreover, it is preferable that it is 4-20 seconds, and, as for die quenching time, it is more preferable that it is 4-15 seconds.

뜨임(Tempering temperingtempering ) 하는 단계) Steps

담금질한 강은 일반적으로 경도(硬度)는 높아지나 재질이 여리게 되므로 뜨임과 같은 열처리가 필요하다. 뜨임은 A1 변태점 이하의 온도로 재가열하였다가 공기 속에서 냉각, 조직을 연화,안정시켜 내부응력을 없애는 조작으로서, 주로 경도를 낮추고, 점성(粘性)을 높이기 위한 열처리를 말한다. 본 발명에서 뜨임하는 단계는 상기 다이담금질된 평판 소재를 280~370℃의 온도로 열처리하고 공기속에서 냉각하는 것으로 구성된다. 본 발명에서 차량용 접시형 스프링에 요구되는 로그웰 경도(Hardness Rockwell C, HRC)는 뜨임하는 단계에서 최종적으로 조정되며, 보론강으로 이루어진 평판 소재로 차량용 접시형 스프링을 제조하는 경우 뜨임하는 단계의 열처리 온도는 로그웰 경도(Hardness Rockwell C, HRC)의 범위와 매우 밀접한 관계를 가진다. 본 발명의 접시형 스프링 제조방법에서 뜨임 온도는 300~360℃인 것이 바람직하다. 또한, 뜨임 시간은 20~80분인 것이 바람직하고, 30~60분인 것이 더 바람직하다.
Quenched steels generally have higher hardness but tend to be more fragile and require heat treatment such as tempering. Tempering is an operation to remove internal stresses by reheating to a temperature below A 1 transformation point and then cooling, softening and stabilizing the structure in the air, and mainly refers to heat treatment for lowering hardness and increasing viscosity. In the present invention, the step of tempering consists of heat-treating the die quenched flat material at a temperature of 280-370 ° C. and cooling in air. In the present invention, the logwell hardness (Hardness Rockwell C, HRC) required for a vehicle dish spring is finally adjusted in the tempering step, and in the case of manufacturing a dish spring for a vehicle from a flat plate made of boron steel, the heat treatment step of tempering The temperature is closely related to the range of Logwell Hardness (Hardness Rockwell C, HRC). In the dish-type spring manufacturing method of the present invention, the tempering temperature is preferably 300 to 360 ° C. Moreover, it is preferable that it is 20 to 80 minutes, and, as for tempering time, it is more preferable that it is 30 to 60 minutes.

피닝Pinning (( peeningpeening ) 하는 단계) Steps

본 발명의 차량용 접시형 스프링의 제조방법은 바람직하게는 피닝 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 피닝은 금속의 표면을 연속적으로 해머로 두드려서 표면층에 소성 변형을 주는 조작으로서, 인장 잔류응력을 완화하는 효과가 있다. 본 발명에서 피닝 하는 단계는 뜨임된 평판 소재에 소정의 충격을 연속적으로 가하는 것으로 구성되는데, 이때 피닝은 숏 피닝(Shot peening)인 것이 바람직하다. 숏 피닝은 숏이라고 하는 강립(鋼粒, 강재의 작은 알갱이)을 강재(鋼材)의 표면에 분사하여 표면층에 압축 잔류응력을 발생케 하는 일종의 표면 가공 경화법이다. 숏 피닝을 거치는 경우 피로강도가 증가하므로 스프링 등의 표면 가공에 유리하다. 이때 사용되는 숏에는 주철로 만든 칠 숏, 강립 숏, 커트 와이어 숏, 마텐 숏 등이 있다. 본 발명의 차량용 접시형 스프링 제조방법에서 숏 피닝의 압력 조건은 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 0.4~0.6㎫인 것이 바람직하다. 또한, 숏 피닝 시간은 1~30분인 것이 바람직하고, 2~25분인 것이 더 바람직하다.
The method of manufacturing a vehicular plate spring of the present invention may preferably further comprise a step of pinning. Pinning is an operation of applying a plastic deformation to the surface layer by hammering the surface of the metal continuously with a hammer, and has an effect of relieving tensile residual stress. In the present invention, the step of pinning consists of continuously applying a predetermined impact to the tempered flat material, wherein the pinning is preferably shot peening. Shot peening is a kind of surface treatment hardening method which injects a granule called a shot into the surface of steel, and produces a compressive residual stress in a surface layer. In the case of shot peening, fatigue strength is increased, which is advantageous for surface processing such as spring. At this time, the shot is made of cast iron chill shot, rigid shot, cut wire shot, martens shot and the like. In the method for manufacturing a plate spring for a vehicle of the present invention, the pressure condition of the shot peening is not particularly limited, and is preferably 0.4 to 0.6 MPa. Moreover, it is preferable that it is 1-30 minutes, and, as for shot peening time, it is more preferable that it is 2-25 minutes.

본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 차량용 접시형 스프링은 자동차 등에서 요구되는 물성인 로그웰 경도(Hardness Rockwell C, HRC)를 만족하게 되는데, 이때 적정한 로그웰 경도(Hardness Rockwell C, HRC)의 범위는 42~48이다.
Dish-shaped spring for a vehicle manufactured by the manufacturing method according to the present invention satisfies the logwell hardness (Hardness Rockwell C, HRC), which is a physical property required in automobiles, etc., wherein the appropriate range of logwell hardness (Hardness Rockwell C, HRC) Is 42-48.

이하, 본 발명을 하기 실시예들을 통하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기 실시예들은 본 발명의 내용을 명확하게 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the following examples are intended to clearly illustrate the present invention and do not limit the scope of protection of the present invention.

1. One. 접시형Dish type 스프링 제조시 사용된 평판 소재의 재료 Flat plate material used in spring manufacture

본 실시예에서는 접시형 스프링 제조시 평판 소재로 하기 표 1에서 보이는 바와 같이 일반적인 고탄소강으로 이루어진 평판 소재(제품명 : DIN-50CrV4; 제조사 : 포스코, 대한민국) 및 특성 성분 조성을 가진 보론강으로 이루어진 평판 소재(제품명 : POS10B50; 제조사 : 포스코, 대한민국)를 사용하였다. 일반적으로 DIN-50CrV4는 탄소(C) 0.47~0.53 중량%, 실리콘(Si) 0.15~0.40 중량%, 망간(Mn) 0.7~1.1 중량%, 인(P) 0.03 중량% 이하, 황(S) 0.01~0.03 중량% 이하, 크롬(Cr) 0.9~1.2 중량%, 티탄(Ti) 0.02~0.06 중량%, 바나듐(V) 0.1~0.2 중량%, 나머지 철(Fe) 및 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하는 합금강으로 이루어져 있고, POS10B50은 탄소(C) 0.47~0.53 중량%, 실리콘(Si) 0.15~0.35 중량%, 망간(Mn) 0.5~0.9 중량%, 인(P) 0.01~0.03 중량%, 황(S) 0.01~0.03 중량%, 크롬(Cr) 0.03~0.13 중량%, 보론(B) 10~30 ppm, 나머지 철(Fe) 및 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하는 합금강으로 이루어져 있다.In the present embodiment, a flat plate material made of a general high carbon steel (product name: DIN-50CrV4; manufacturer: POSCO, South Korea) and a plate material made of boron steel having a characteristic composition as shown in Table 1 as a plate material when manufacturing a plate spring (Product Name: POS10B50; Manufacturer: POSCO, South Korea) was used. Generally DIN-50CrV4 is 0.47 ~ 0.53% by weight of carbon, 0.15 ~ 0.40% by weight of silicon, 0.7 ~ 1.1% by weight of manganese, 0.03% by weight of phosphorus (P), sulfur (S) 0.01 ~ 0.03% by weight or less, chromium (Cr) 0.9-1.2% by weight, titanium (Ti) 0.02-0.06% by weight, vanadium (V) 0.1-0.2% by weight, the remaining iron (Fe) and inevitable impurities It consists of alloy steel, POS10B50 is 0.47 ~ 0.53 wt% of carbon (C), 0.15 ~ 0.35 wt% of silicon (Si), 0.5 ~ 0.9 wt% of manganese (Mn), 0.01 ~ 0.03 wt% of phosphorus (P), sulfur (S) ) 0.01 ~ 0.03% by weight, chromium (Cr) 0.03 ~ 0.13% by weight, boron (B) 10-30 ppm, the alloy steel containing the remaining iron (Fe) and unavoidable impurities.

평판 소재
제품 명
Flatbed material
product name
성분 및 함량(중량%, 단 B는 ppm)Component and Content (% by weight, but B is ppm)
CC SiSi MnMn PP SS CrCr BB TiTi VV DIN-50CrV4DIN-50CrV4 0.500.50 0.220.22 0.920.92 0.0150.015 0.0060.006 1.021.02 -- 0.0230.023 0.160.16 POS10B50POS10B50 0.490.49 0.210.21 0.630.63 0.0130.013 0.0040.004 0.050.05 1414 0.0240.024

상기 표 1에서 각 평판 소재의 잔부는 철이고 미량의 불순물이 포함되어 있다.
In Table 1, the balance of each flat material is iron and contains a small amount of impurities.

2. 2. 접시형Dish type 스프링의 제조 및 물성 측정 Manufacture of springs and measurement of properties

표 1에 보이는 합금강으로 이루어진 평판 소재로부터 도 5에서 보이는 단위공정들을 거쳐 접시형 스프링을 제조하였다. 각 단위공정들의 조건 및 각 단위공정들을 거친 후 평판 소재의 로그웰 경도(Hardness Rockwell C, HRC) 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The plate-shaped spring was manufactured from the flat plate material consisting of alloy steel shown in Table 1 through the unit processes shown in FIG. 5. The logwell hardness (Hardness Rockwell C, HRC) measurement of the plate material after the conditions of each unit process and each unit process is shown in Table 2 below.

평판
소재
구분
reputation
Material
division
단위공정 구분Unit process
induction heatinginduction heating die quenchingdie quenching temperingtempering shot peeningshot peening DIN-50CrV4DIN-50CrV4 주파수
(㎐)
frequency
(㎐)
358.6358.6 압력
(ton/㎡)
pressure
(ton / ㎡)
1919 온도
(℃)
Temperature
(℃)
390390 압력
(㎫)
pressure
(MPa)
0.5~0.60.5 to 0.6
가열전력
(W)
Heating power
(W)
209209
시간
(sec)
time
(sec)
77 가압시간
(sec)
Pressurization time
(sec)
55 시간
(min)
time
(min)
6060 시간
(min)
time
(min)
1515
회전속도
(rpm)
Rotation speed
(rpm)
300300 경도
(HRC)
Hardness
(HRC)
58.5~
59.7
58.5 ...
59.7
경도
(HRC)
Hardness
(HRC)
45~4645-46 압축잔류응력
(㎫.min)
Compressive residual stress
(MPamin)
600600
POS10B50POS10B50 주파수
(㎐)
frequency
(㎐)
360.5360.5 압력
(ton/㎡)
pressure
(ton / ㎡)
1919 온도
(℃)
Temperature
(℃)
390390 압력
(㎫)
pressure
(MPa)
0.5~0.60.5 to 0.6
가열전력
(W)
Heating power
(W)
211.1211.1
시간
(sec)
time
(sec)
77 가압시간
(sec)
Pressurization time
(sec)
55 시간
(min)
time
(min)
6060 시간
(min)
time
(min)
1515
회전속도
(rpm)
Rotation speed
(rpm)
300300 경도
(HRC)
Hardness
(HRC)
60.2~
61.4
60.2 ...
61.4
경도
(HRC)
Hardness
(HRC)
37~3837-38 압축잔류응력
(㎫.min)
Compressive residual stress
(MPamin)
600600
POS10B50POS10B50 주파수
(㎐)
frequency
(㎐)
360.5360.5 압력
(ton/㎡)
pressure
(ton / ㎡)
1919 온도
(℃)
Temperature
(℃)
340340 압력
(㎫)
pressure
(MPa)
0.5~0.60.5 to 0.6
가열전력
(W)
Heating power
(W)
211.1211.1
시간
(sec)
time
(sec)
77 가압시간
(sec)
Pressurization time
(sec)
55 시간
(min)
time
(min)
6060 시간
(min)
time
(min)
1515
회전속도
(rpm)
Rotation speed
(rpm)
300300 경도
(HRC)
Hardness
(HRC)
60.2~
61.4
60.2 ...
61.4
경도
(HRC)
Hardness
(HRC)
45~4645-46 압축잔류응력
(㎫.min)
Compressive residual stress
(MPamin)
600600

3. 3. 접시형Dish type 스프링 제조방법의 단위공정들 조건 및 물성변화 정리 Condition of Unit Process and Property Change of Spring Manufacturing Method

탄소(C) 0.47~0.53 중량%, 실리콘(Si) 0.15~0.40 중량%, 망간(Mn) 0.7~1.1 중량%, 인(P) 0.03 중량% 이하, 황(S) 0.01~0.03 중량% 이하, 크롬(Cr) 0.9~1.2 중량%, 티탄(Ti) 0.02~0.06 중량%, 바나듐(V) 0.1~0.2 중량%, 나머지 철(Fe) 및 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하는 합금강으로 이루어진 평판 소재인 DIN-50CrV4 중량%, 인(P) 0.01~0.03 중량%, 황(S) 0.01~0.03 중량%, 크롬(Cr) 0.03~0.13 중량%, 보론(B) 10~30 ppm, 나머지 철(Fe) 및 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하는 합금강으로 이루어진 평판 소재인 POS10B50에 대해 단위공정들의 조건을 변경하면서 접시형 스프링을 제조하였고, 그 결과를 종합하여 하기 표 3에 나타내었다.0.47 to 0.53 wt% of carbon (C), 0.15 to 0.40 wt% of silicon (Si), 0.7 to 1.1 wt% of manganese (Mn), 0.03 wt% or less of phosphorus (P), 0.01 to 0.03 wt% or less of sulfur (S), Chromium (Cr) 0.9 to 1.2% by weight, titanium (Ti) 0.02 to 0.06% by weight, vanadium (V) 0.1 to 0.2% by weight, the rest of the iron (Fe) and inevitable plate material consisting of alloy steel containing impurities DIN-50CrV4 wt%, phosphorus (P) 0.01 ~ 0.03 wt%, sulfur (S) 0.01 ~ 0.03 wt%, chromium (Cr) 0.03 ~ 0.13 wt%, boron (B) 10-30 ppm, remaining iron (Fe) And for a plate material made of alloy steel containing impurities inevitably incorporated impurities POS10B50 was prepared by changing the conditions of the unit processes, the spring-like spring was prepared, and the results are shown in Table 3 below.

평판
소재
구분
reputation
Material
division
단위공정 구분Unit process
induction heatinginduction heating die quenchingdie quenching temperingtempering shot peeningshot peening DIN-50CrV4DIN-50CrV4 주파수
(㎐)
frequency
(㎐)
200~380200-380 압력
(ton/㎡)
pressure
(ton / ㎡)
15~3015 to 30 온도
(℃)
Temperature
(℃)
380~420380-420 압력
(㎫)
pressure
(MPa)
0.4~0.60.4 to 0.6
가열전력
(W)
Heating power
(W)
150~400150-400
시간
(sec)
time
(sec)
6~206 to 20 가압시간
(sec)
Pressurization time
(sec)
4~204 to 20 시간
(min)
time
(min)
30~9030-90 시간
(min)
time
(min)
10~2510-25
회전속도
(rpm)
Rotation speed
(rpm)
30~50030 to 500 경도
(HRC)
Hardness
(HRC)
54~6254-62 경도
(HRC)
Hardness
(HRC)
42~4842-48 압축잔류응력
(㎫.min)
Compressive residual stress
(MPamin)
580~620580-620
가열온도
(℃)
Heating temperature
(℃)
930~1000930-1000
POS10B50POS10B50 주파수
(㎐)
frequency
(㎐)
200~380200-380 압력
(ton/㎡)
pressure
(ton / ㎡)
15~3015 to 30 온도
(℃)
Temperature
(℃)
380~420380-420 압력
(㎫)
pressure
(MPa)
0.4~0.60.4 to 0.6
가열전력
(W)
Heating power
(W)
150~400150-400
시간
(sec)
time
(sec)
6~206 to 20 가압시간
(sec)
Pressurization time
(sec)
4~204 to 20 시간
(min)
time
(min)
30~9030-90 시간
(min)
time
(min)
10~2510-25
회전속도
(rpm)
Rotation speed
(rpm)
30~50030 to 500 경도
(HRC)
Hardness
(HRC)
56~6456-64 경도
(HRC)
Hardness
(HRC)
35~4035 to 40 압축잔류응력
(㎫.min)
Compressive residual stress
(MPamin)
580~620580-620
가열온도
(℃)
Heating temperature
(℃)
930~1000930-1000
POS10B50POS10B50 주파수
(㎐)
frequency
(㎐)
200~380200-380 압력
(ton/㎡)
pressure
(ton / ㎡)
15~3015 to 30 온도
(℃)
Temperature
(℃)
280~360280-360 압력
(㎫)
pressure
(MPa)
0.4~0.60.4 to 0.6
가열전력
(W)
Heating power
(W)
150~400150-400
시간
(sec)
time
(sec)
6~206 to 20 가압시간
(sec)
Pressurization time
(sec)
4~204 to 20 시간
(min)
time
(min)
20~8020-80 시간
(min)
time
(min)
10~2510-25
회전속도
(rpm)
Rotation speed
(rpm)
30~50030 to 500 경도
(HRC)
Hardness
(HRC)
56~6456-64 경도
(HRC)
Hardness
(HRC)
42~4842-48 압축잔류응력
(㎫.min)
Compressive residual stress
(MPamin)
580~620580-620
가열온도
(℃)
Heating temperature
(℃)
930~1000930-1000

이상에서와 같이 본 발명을 상기의 실시예를 통해 설명하였지만 본 발명이 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다. 또한, 본 발명의 본질적인 범주를 벗어나지 않고서도 많은 변형을 실시하여 특정 상황 및 재료를 본 발명의 교시내용에 채용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 본 발명을 실시하는데 계획된 최상의 양식으로서 개시된 특정 실시 태양으로 국한되는 것이 아니며, 본 발명에 첨부된 특허청구의 범위에 속하는 모든 실시 태양을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. In addition, many modifications may be made to adapt a particular situation and material to the teachings of the invention without departing from the essential scope thereof. Accordingly, the protection scope of the present invention should not be construed as being limited to the particular embodiments disclosed as the best mode contemplated for carrying out the invention but to cover all embodiments falling within the scope of the appended claims.

Claims (10)

(a) 보론강으로 이루어진 평판 소재를 블랭킹(blanking) 하는 단계;
(b) 상기 블랭킹된 평판 소재를 900~1000℃의 온도로 유도가열(induction heating) 하는 단계;
(c) 상기 유도가열된 평판 소재를 15~30 ton/㎡의 압력에서 다이담금질(die quenching) 하는 단계; 및
(d) 상기 다이담금질된 평판 소재를 280~370℃의 온도로 뜨임(tempering) 하는 단계를 포함하고,
상기 보론강은 탄소(C) 0.47~0.53 중량%, 실리콘(Si) 0.15~0.35 중량%, 망간(Mn) 0.5~0.9 중량%, 인(P) 0.01~0.03 중량%, 황(S) 0.01~0.03 중량%, 크롬(Cr) 0.03~0.13 중량%, 보론(B) 10~30 ppm, 나머지 철(Fe) 및 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하는 합금강인 것을 특징으로 하는 차량용 접시형 스프링의 제조방법.
(a) blanking a plate material made of boron steel;
(b) induction heating the blanked plate material to a temperature of 900 to 1000 ° C .;
(c) die quenching the induction heated plate material at a pressure of 15 to 30 ton / m 2; And
(d) tempering the die quenched plate material at a temperature of 280-370 ° C.,
The boron steel is 0.47 to 0.53% by weight of carbon (C), 0.15 to 0.35% by weight of silicon (Si), 0.5 to 0.9% by weight of manganese (Mn), 0.01 to 0.03% by weight of phosphorus (P), and 0.01 to 0.01% of sulfur (S). 0.03% by weight, chromium (Cr) 0.03 ~ 0.13% by weight, boron (B) 10 ~ 30 ppm, the method of producing a plate-shaped spring for a vehicle, characterized in that the alloy steel containing the remaining iron (Fe) and unavoidable impurities .
제 1항에 있어서, 상기 제조방법은 (e) 상기 뜨임된 평판 소재를 피닝(peening) 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 접시형 스프링의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the manufacturing method further comprises (e) peening the tempered flat plate material.
제 2항에 있어서, 상기 피닝(peening)은 숏 피닝(Shot peening)인 것을 특징으로 하는 차량용 접시형 스프링의 제조방법.
The method of claim 2, wherein the peening is shot peening.
제 1항에 있어서, 상기 블랭킹(blanking)은 파인 블랭킹(Fine blanking)인 것을 특징으로 하는 차량용 접시형 스프링의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the blanking is fine blanking.
제 1항에 있어서, 차량용 접시형 스프링은 자동변속기 클러치용 리턴스프링인 것을 특징으로 하는 차량용 접시형 스프링의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the vehicle spring is a return spring for an automatic transmission clutch.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (b) 단계의 유도가열 시간은 5~25초인 것을 특징으로 하는 차량용 접시형 스프링을 제조방법.
The method of claim 1, wherein the induction heating time of the step (b) is 5 to 25 seconds.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (c) 단계의 다이담금질 시간은 4~20초인 것을 특징으로 하는 차량용 접시형 스프링의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the die quenching time of step (c) is 4 to 20 seconds.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (d) 단계의 뜨임 시간은 20~80분인 것을 특징으로 하는 차량용 접시형 스프링의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the tempering time of the step (d) is 20 to 80 minutes.
제 3항에 있어서, 상기 숏 피닝은 0.4~0.6㎫의 압력에서 1~30분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 차량용 접시형 스프링의 제조방법.
4. The method of claim 3, wherein the shot peening is performed for 1 to 30 minutes at a pressure of 0.4 to 0.6 MPa.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 차량용 접시형 스프링의 로그웰 경도(Hardness Rockwell C, HRC)는 42~48인 것을 특징으로 하는 차량용 접시형 스프링의 제조방법.The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the log well hardness (Hardness Rockwell C, HRC) of the vehicle-shaped spring is 42-48.
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