KR101395022B1 - Aluminium wheel and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광폭 상용차용 휠 제조장치 및 그 제조장치에 의해 제조되는 휠 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 림부와 림부의 내경 중심에 일체로 형성되는 하나의 허브부로 구성되는 새로운 구조의 단륜 타입 광폭 상용차용 휠 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 전신재 알루미늄 합금소재를 이용하여 반응고 단조하는 예비 성형 후, 유동 성형(Flow Forming)을 하는 공정 등을 통하여, 단일 림부와 단일 림부의 내경 중심에 일체로 형성되는 단일 허브부로 구성되는 새로운 단륜 타입 구조로 개선시켜서, 제품 중량 감소를 비롯하여 소재 사용량 및 원가 절감, 단조 사이클 타임 감소, 소재 변경에 따른 인장 및 피로강도 증가 등을 이룰 수 있는 광폭 상용차용 휠 및 이의 제조방법을 제공하고자 한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wheel manufacturing apparatus for a wide commercial vehicle and a wheel manufactured by the manufacturing apparatus and a method for manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a wheel manufactured by a new And a method for manufacturing the same.
That is, the present invention consists of a single rim portion and a single hub portion integrally formed at the center of the inner diameter of a single rim portion through a process of preliminarily forming a reaction mass forging using an aluminum alloy material and a flow forming process To provide a wide wheel for commercial vehicle and a method for manufacturing the same, which can reduce the product weight, reduce material usage and cost, reduce forging cycle time, increase tensile and fatigue strength due to material change, It is.

Description

광폭 상용차용 휠 제조장치 및 그 제조장치에 의해 제조되는 휠 및 이의 제조방법{ALUMINIUM WHEEL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wheel manufacturing apparatus for a wide commercial vehicle and a wheel manufactured by the manufacturing apparatus,

본 발명은 광폭 상용차용 휠 제조장치 및 그 제조장치에 의해 제조되는 휠 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 허브부와, 허브부의 외주단에서 내외측으로 연장된 하나의 림부로 구성되는 새로운 구조의 단륜 타입 광폭 상용차용 휠 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wheel manufacturing apparatus for a wide commercial vehicle and a wheel manufactured by the manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof. More particularly, the present invention relates to a wheel manufacturing apparatus The present invention relates to a wheel for a single-wheeled wide commercial vehicle having a novel structure and a manufacturing method thereof.

상용차용 알루미늄 휠은 타이어의 안착을 위한 림부와, 차축과 연결된 허브와의 결합을 위하여 림부의 일측에 일체로 형성되는 허브부로 구성되며, 저압주조, 차압주조, 진공흡입주조, 고압주조(Die Casting), 용탕주조(Squeeze Casting) 공법 등이 적용되고 있고, 주로 주물의 건전성을 확보하기 위하여 대다수의 알루미늄 디스크 휠 업체에서는 저압주조 공법을 채택하고 있다.The aluminum wheel for a commercial vehicle is composed of a rim portion for seating the tire and a hub portion integrally formed on one side of the rim portion for coupling with a hub connected to the axle. The aluminum wheel for commercial vehicle includes low pressure casting, differential pressure casting, vacuum suction casting, ), And squeeze casting method are applied. In order to secure the integrity of casting, most aluminum disc wheel manufacturers adopt low-pressure casting method.

그러나, 상기 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 low-pressure casting method is suitable for mass production of aluminum wheels and small parts production, and is excellent in mass productivity. However, since it has a limitation in strength and toughness, it is insufficient to secure reliability. There are disadvantages.

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 열간단조는 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 is a plastic working method in which the billet is pressurized with a large press to produce a roughly shaped material. The metal structure is stretched by pressing, and the small micropores inside are pressed to minimize defects, There is an advantage that it can be increased.

상기 열간단조 공법은 복잡한 형상을 단번에 제조하지 못하여 여러 단계별 반복적인 공정을 통하여 제품 성형이 이루어짐에 따라, 제조비용이 증가하고 설비의 규모 및 초기투자가 늘어나야 하는 단점이 있고, 또한 설비의 대형화와 사용 빌렛트의 리사이클링이 어렵고, 소재단가가 매우 높아 자동차 부품의 양산성 및 원가경쟁력의 한계를 보이는 문제점이 있다.Since the hot forging method can not produce a complicated shape at a time, there is a disadvantage that the manufacturing cost is increased and the size and initial investment of the equipment is increased as the product is formed through the repeated process of several stages. Recycling of billets is difficult, and material cost is very high, which poses a problem of mass production of automobile parts and limitation of cost competitiveness.

이러한 열간단조의 단점을 보완하기 위하여 개발된 공법이 2단계(Step) 공정으로 구분되는 회전단조 공법이며, 이 회전단조 공법의 첫번째 공정인 프리-포밍(Pre-form) 단계는 비교적 작은 가압력을 활용한 응력집중적인 회전단조 단계로서 기본 형상을 갖추는 공정이고, 이후 두번째 단계로서 세부 부위를 플로우 포밍(Flow Forming)하는 스피닝 공정이 진행된다.In order to compensate for the disadvantages of such hot forging, the rotary forging method is classified into a step process. The pre-forming process, which is the first process of the rotary forging process, utilizes a relatively small pressing force And a spinning process for flow-forming a detailed part is performed as a second step.

그러나, 이러한 회전단조 및 스피닝 공법 또한 소재의 리사이클링이 불가능하여 부품원가의 70%이상을 차지하고 있는 소재비의 절감에 한계가 있다.However, such rotary forging and spinning methods also have a limitation in reducing the material cost, which accounts for more than 70% of the component cost, because the material can not be recycled.

이러한 점을 감안하여, 주조와 단조의 장점을 잘 활용한 반응고 단조 공법이 제안되었으며, 소재를 용해하여 금형 내에 투입한 후, 응고와 가압을 적절한 메카니즘에 의하여 실시함으로써, 고액공존 상태에서 복잡한 형상의 제품을 한번에 성형 생산하는 방법이다.In consideration of this point, a reaction and high forging method that utilizes the advantages of casting and forging has been proposed. After the material is melted and charged into a mold, solidification and pressurization are performed by appropriate mechanisms, Is a method of molding and producing a product at a time.

반응고 단조 공법은 가압에 의하여 소재 밀착률이 높고, 응고 속도가 빨라 생산속도가 빠르고, 소재 응고 중에 발생하는 수축 결함을 근본적으로 해결할 수 있어, 대형 제품의 양산화가 가능하며, 또한 소재에 직접 고압을 가함으로써 조직의 구상화 제어가 가능하고, 강도를 증가시켜 제품 경량화를 실현할 수 있는 장점이 있다.The reaction high-forging process is capable of mass-production of a large-sized product because it is possible to massively solve shrinkage defects that occur during solidification of the material because the material adhesion rate is high, the solidification rate is high and the production speed is fast, It is possible to control the sphericity of the tissue, and it is possible to realize the weight reduction of the product by increasing the strength.

그러나, 첨부한 도 5에 도시된 바와 같이 종래의 반응고 단조 공법을 이용하여 제조되던 카고 및 트레일러의 뒷바퀴용 휠(30)은 대부분은 내측 및 외측휠(32,34)로 각각 나누어진 복륜 타입의 휠이 적용되고 있음에 따라, 제조 공수 및 조립 공수, 그리고 조립을 위한 부품수 등이 증가하는 단점이 있었다.However, as shown in FIG. 5, the wheel 30 for a rear wheel of a cargo and a trailer, which has been manufactured by using the conventional reaction forging method, is mainly composed of inner and outer wheels 32 and 34, The number of manufacturing processes, assembling processes, and the number of parts for assembly have been disadvantageously increased.

즉, 종래의 뒷바퀴용 휠은 내측휠과 외측휠이 좌우로 나란히 밀착 배열된 것으서, 내측휠의 외측에 형성된 허브부와 외측휠의 내부에 형성된 허브부가 사로 마주보며 밀착되어, 드라이브샤프트와 연결된 휠 허브와 동력 전달 가능하게 조립되는 구조로 되어 있다.That is, in the conventional rear wheel, the inner wheel and the outer wheel are closely arranged side by side so that the hub portion formed on the outer side of the inner wheel and the hub portion formed on the inner side of the outer wheel are closely contacted with each other, And is assembled to be able to transmit power to the wheel hub.

이렇게 하나의 타이어를 지지하기 위하여 내측휠 및 외측휠 등 2개의 복륜 타입 휠이 적용됨에 따라, 휠 제조를 위한 공수 및 제조비 상승을 초래하고, 중량이 증가하여 경량화에 역행하는 원인이 되며, 휠 허브와의 조립 공수 및 조립 부품수 등이 증가하는 단점이 있었다.
In this way, two double-wheel type wheels such as an inner wheel and an outer wheel are applied to support one tire, resulting in an increase in airflow and manufacturing cost for manufacturing the wheel, and an increase in weight, And the number of assembly parts and the like are increased.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 전신재 알루미늄 합금소재를 이용하여 반응고 단조하는 예비 성형 후, 유동 성형(Flow Forming)을 하는 공정 등을 통하여, 단일 림부와 단일 림부의 내경 중심에 일체로 형성되는 단일 허브부로 구성되는 새로운 단륜 타입 구조로 개선시켜서, 제품 중량 감소를 비롯하여 소재 사용량 및 원가 절감, 단조 사이클 타임 감소, 소재 변경에 따른 인장 및 피로강도 증가 등을 이룰 수 있는 광폭 상용차용 휠 제조장치 및 그 제조장치에 의해 제조되는 휠 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a single rim and an inner rim of a single rim through a process of preforming, A single-hub type structure composed of a single hub portion integrally formed with the inner hub portion, thereby reducing the weight of the product, reducing material usage and cost, reducing forging cycle time, and increasing tensile and fatigue strength due to material change. And a wheel manufactured by the manufacturing apparatus, and a method of manufacturing the same.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광폭 상용차용 휠에 있어서, 드라이브샤프트와 동력 전달 가능하게 연결된 휠허브와 일체로 조립되는 단일 허브부와; 상기 단일 허브부의 외주단부를 중심으로 유동성형에 의하여 양쪽으로 연장된 내측림부와 외측림부로 이루어져 상용차의 뒷바퀴를 지지하는 단일 림부; 로 구성된 것을 특징으로 하는 광폭 상용차용 휠을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wheel for a wide commercial vehicle, comprising: a single hub unit integrally assembled with a wheel hub connected to a drive shaft so as to transmit power; A single rim portion which is composed of an inner rim portion and an outer rim portion both extending from the outer peripheral end portion of the single hub portion by flow molding to support a rear wheel of a commercial vehicle; The present invention provides a wide commercial vehicle wheel.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광폭 상용차용 휠 제조 방법에 있어서, 알루미늄 소재를 용해시킨 용탕을 금형내에 주입하여, 단일 허브부를 중심으로 내측림부와 외측림부가 일체로 형성된 예비성형 휠을 구비하는 반응고 단조 단계와; 고정된 예비성형 휠의 단일 림부의 내측림부 외표면이 제1유동성형용 롤러에 의하여 제1유동성형용 척에 가압되며 눌려지면서 설계된 두께로 줄어드는 동시에 내측방향으로 설계폭까지 늘어나도록 한 1차 유동성형 과정과, 예비성형 휠의 단일 림부의 외측림부 외표면이 제2유동성형용 롤러에 의하여 제2유동성형용 척에 가압되며 눌려지면서 설계된 두께로 줄어드는 동시에 외측방향으로 설계폭까지 늘어나도록 한 2차 유동성형 과정이 동시에 이루어지는 양방향 유동 성형 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 광폭 상용차용 휠 제조 방법을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for manufacturing a wheel for a wide commercial vehicle, comprising the steps of: injecting a molten metal dissolved in an aluminum material into a mold to form a preforming wheel in which an inner rim portion and an outer rim portion are integrally formed around a single hub portion A reaction high forging step; A primary flow forming process in which the inner rim outer surface of the single rim portion of the fixed rim of the fixed preformed wheel is pressed to the first flowable type chuck by the first flowable type rollers and is compressed to a designed thickness while being extended to the design width in the inner direction And a second flow molding process in which the outer rim portion outer surface of the single rim portion of the preformed wheel is pressed to the second flowable mold chuck by the second flowable mold rollers and reduced in thickness to a designed thickness and extended to the design width in the outward direction A simultaneous bidirectional flow forming step; The present invention provides a method for manufacturing a wheel for a wide commercial vehicle.

특히, 상기 제1유동성형용 척 및 제2유동성형용 척이 서로 마주보면 수평 배열되어, 예비성형 휠의 일측 개방부내에 유동성형부의 제1유동성형용 척을 삽입 고정하는 동시에 예비성형 휠의 타측 개방부내에 유동성형부의 타측쪽 제2유동성형용 척을 삽입 고정하여, 예비성형 휠이 수평 배열된 상태에서 양방향 유동 성형이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.Particularly, when the first fluidity-imparting chuck and the second fluidity-imparting chuck are opposed to each other, the first fluidity-imparting chuck of the fluidity-imparting portion is inserted and fixed in one opening of the preliminary molding wheel, And the second fluidity-imparting chuck on the other side of the fluidity-imparting part is inserted and fixed so that bidirectional fluidity molding can be performed in a state in which the pre-forming wheel is horizontally arranged.

또한, 상기 반응고 단조 단계 후, 예비성형 휠에 대하여 센터홀을 가공하기 위해 실시하는 T6 열처리 또는 용체화 열처리 단계와, 양방향 유동 성형 단계후 실시하는 시효 열처리 혹은 T6열처리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. Further, the method further includes a T6 heat treatment or a solution heat treatment step performed to process the center hole for the preformed wheel after the reaction forging step, and an aging heat treatment or a T6 heat treatment step performed after the bidirectional flow shaping step .

바람직하게는, 상기 알루미늄 소재는 인장강도 증대를 위하여 전신재 6000계열 소재 또는 주조용 A300계열 소재로 채택된 것을 특징으로 한다.
Preferably, the aluminum material is adopted as a general material 6000 series material or a casting A300 series material for increasing tensile strength.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above-mentioned means for solving the problems, the present invention provides the following effects.

본 발명에 따르면, 인장강도 증대를 위하여 전신재 6000계열 소재 또는 주조용 A300계열 소재, 바람직하게는 AA6061 알루미늄 합금소재를 이용하여 반응고 단조하여 반응고 상태인 예비 성형 휠을 구비한 후, 예비 성형된 휠을 양방향 유동 성형(Flow Forming)하여 광폭 상용차용 휠을 제조함으로써, 단일 허브부와, 단일 허브부의 외주단부를 중심으로 양쪽으로 연장된 내측림부와 외측림부로 이루어져 상용차의 뒷바퀴를 지지하는 단일 림부로 구성된 광폭 상용차용 휠을 제공할 수 있다.According to the present invention, in order to increase the tensile strength, a preformed wheel in a reaction state is formed by reaction high-forging using a general material 6000 series material or an A300 series material for casting, preferably an AA6061 aluminum alloy material, A single hub portion and a single rim portion which is composed of an inner rim portion and an outer rim portion extending on both sides of the outer peripheral end portion of the single hub portion to support the rear wheel of the commercial vehicle, The present invention can provide a wide commercial vehicle wheel.

특히, 기존에 하나의 타이어를 지지하기 위하여 내측휠 및 외측휠 등 2개의 복륜 타입 휠이 적용된 것과 달리, 본 발명의 광폭 사용차용 휠은 내측림부와 외측림부가 단일허브부를 중심으로 내외측으로 연결된 단륜 타입 구조로 제조함으로써, 제품 중량 감소를 비롯하여 소재 사용량 및 원가 절감, 단조 사이클 타임 감소, 소재 변경에 따른 인장 및 피로강도 증가 등을 이룰 수 있다.
In particular, unlike conventional two-wheel type wheels, such as an inner wheel and an outer wheel, for supporting a single tire, the wide-width driving wheel of the present invention is characterized in that the inner rim portion and the outer rim portion are connected to each other, Type structure, it is possible to reduce the weight of the product, reduce material usage and cost, reduce the forging cycle time, and increase tensile and fatigue strength due to material change.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명에 따른 광폭 상용차용 휠 및 이의 제조방법의 반응고 단조 공정을 나타내는 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 광폭 상용차용 휠 및 이의 제조방법으로서, 센터홀 가공 공정을 나타내는 개략도,
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 광폭 상용차용 휠 및 이의 제조방법으로서, 양방향 유동 성형 공정을 나타내는 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 광폭 상용차용 휠의 최종 제품 사양을 나타낸 단면도,
도 5는 종래의 휠 제조 방법을 설명하는 개략도.FIGS. 1A to 1D are schematic views showing a reaction forging process of a wheel for a wide commercial vehicle and a method of manufacturing the same according to the present invention;
FIG. 2 is a schematic view of a wheel for a wide commercial vehicle according to the present invention and a method for manufacturing the same,
FIGS. 3A to 3D are schematic views of a wheel for a wide commercial vehicle according to the present invention and a method of manufacturing the same,
4 is a cross-sectional view showing a final product specification of a wheel for a wide commercial vehicle according to the present invention,
5 is a schematic view illustrating a conventional wheel manufacturing method;

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 1a 내지 도 1d는 본 발명에 따른 광폭 상용차용 휠 제조방법 중 반응고 단조 공정을 설명하는 개략적 단면이다.1A to 1D are schematic cross-sectional views illustrating a reaction hardening step in a method of manufacturing a wheel for a wide commercial vehicle according to the present invention.

본 발명의 광폭 사용차용 휠 제조를 위한 반응고 단조 장치는 알루미늄 휠의 형상을 예비 성형하는 예비성형부(100)로서, 상부쪽에는 상부 플레이트(102)에 장착되는 상부 금형(104)과 취출 펀치(106)가 배치된다.A reaction forging apparatus for manufacturing a wheel for a wide use vehicle according to the present invention is a preforming unit 100 for preforming the shape of an aluminum wheel and includes an upper mold 104 mounted on the upper plate 102, (106).

보다 상세하게는, 상기 상부플레이트(102)의 상면에는 유압실린더(미도시됨)가 결합되고, 상부플레이트(102)의 저면 테두리에는 알루미늄 휠의 반응고 단조를 위한 상부 금형(104)이 일체로 조립되며, 상부플레이트(102)의 중앙부에는 취출 펀치(106)가 상부 이젝트 실린더(107)의 구동에 의하여 승하강 가능하게 장착된다.A hydraulic cylinder (not shown) is coupled to the upper surface of the upper plate 102, and an upper mold 104 for reaction high forging of the aluminum wheel is integrally formed at the bottom edge of the upper plate 102 And a take-out punch 106 is mounted at the center of the upper plate 102 so as to be able to move up and down by driving the upper ejection cylinder 107.

이러한 상부 금형(104)의 수직방향 아래쪽에는 용탕충진공간을 갖는 하부금형(108)이 하부 플레이트(112)상에 조립 배치되는 바, 상기 하부금형(108)의 중앙부에는 하부작동축(109)이 승하강 가능하게 위치되고, 상기 하부플레이트(112)의 저부에는 하부작동축(109)의 승하강 구동수단인 하부 이젝트 실린더(111)가 배치된다.A lower mold 108 having a molten metal filling space is assembled and disposed on a lower plate 112 below a vertical direction of the upper mold 104. A lower operation shaft 109 is provided at a central portion of the lower mold 108 And a lower ejection cylinder 111, which is an up-and-down driving means of the lower operation shaft 109, is disposed at the bottom of the lower plate 112. [

또한, 상기 하부금형(108)의 외주부쪽 하부플레이트(112)상에는 레일형 가이드(113)가 장착되고, 이 레일형 가이드(113)에는 전후진 가능하게 사이드 홀더(114)가 배치된다.A rail type guide 113 is mounted on the lower plate 112 on the outer peripheral side of the lower mold 108 and a side holder 114 is disposed on the rail type guide 113 so as to be movable forward and backward.

이때, 상기 사이드홀더(114)의 전면에는 사이드금형(110)이 일체로 조립되고, 그 후면에는 전후진 구동수단인 유압실린더(115)가 배치된다.At this time, a side mold 110 is integrally assembled to the front surface of the side holder 114, and a hydraulic cylinder 115, which is a forward / backward driving means, is disposed on the rear surface.

이렇게 구성된 반응고 단조용 예비성형부(100)에 의하여 진행되는 반응고 단조 공정을 살펴보면 다음과 같다.The reaction forging process carried out by the preforming unit 100 for forming a reaction high-forging structure will be described below.

먼저, 유압실린더(115)의 구동에 의하여 사이드홀더(114) 및 사이드금형(110)이 레일형 가이드(113)를 따라 전진하여, 하부금형(108)의 측부에 밀착되어, 알루미늄 휠의 예비성형체를 성형하기 위한 캐비티(116)가 형성된다.The side holder 114 and the side mold 110 advance along the rail guide 113 and are brought into close contact with the side of the lower mold 108 by the driving of the hydraulic cylinder 115, A cavity 116 for forming the cavity 116 is formed.

이어서, 상기 캐비티(116)내에 인장강도 증대를 위하여 전신재 6000계열 소재 또는 주조용 A300계열 소재로를 녹인 용탕을 주입하되, 인장강도 증대를 위하여 AA6061 소재를 녹인 용탕을 주입하는 것이 바람직하다.In order to increase the tensile strength of the cavity 116, it is preferable to inject the molten metal of the material 6000 series or the molten material of the A300 series material for casting into the cavity 116. In order to increase the tensile strength,

다음으로, 상기 상부금형(104)이 하강하여 캐비티(116)내의 용탕을 가압하는 반응고 단조 과정이 이루어지게 됨으로써, 알루미늄 휠의 예비성형체가 완성된다.Next, the upper mold 104 is lowered to pressurize the molten metal in the cavity 116, so that a preliminary molding process for the aluminum wheel is completed.

연이어, 도 1c에 도시된 바와 같이 상기 상부금형(104)이 본래 위치로 승강하는 동시에 하부 이젝트 실린더(111)의 구동에 의하여 하부작동축(109)이 하부금형(108)내에 있던 예비성형체의 저면을 밀어 올리게 됨으로써, 예비성형체인 알루미늄 휠(10)이 상부금형(104)과 함께 승강하게 된다.Subsequently, as shown in FIG. 1C, the upper mold 104 is raised and lowered to the original position, and the lower operation shaft 109 is moved to the lower surface of the lower mold 108 by the driving of the lower ejection cylinder 111 The aluminum wheel 10, which is the preform, moves up and down together with the upper mold 104. As a result,

이어서, 도 1d에 도시된 바와 같이 상기 상부금형(104)이 정지된 상태에서 그 아래쪽에 취출 플레이트(118)가 이송로봇(미도시됨)에 의하여 이동하여 배치되고, 이와 동시에 상기 상부 이젝트 실린더(107)의 구동에 의하여 하강하는 취출펀치(106)가 예비성형체인 알루미늄 휠(10)을 밀어 내리게 됨으로써, 알루미늄 휠(10)이 취출 플레이트(118)상에 안착된다.1D, the take-out plate 118 is moved and placed by a transfer robot (not shown) at a position below the upper mold 104 while the upper mold 104 is stopped, and at the same time, The aluminum wheel 10 is seated on the take-out plate 118 by pushing down the take-out punch 106 which is lowered by the driving of the pre-shaping aluminum wheel 10. [

이때, 상기 예비성형체인 알루미늄 휠(10)은 설계된 치수 및 형상에서 벗어나 완전한 휠 형상을 이루고 있는 것이 아니지만, 단일 허브부(12)와, 단일 허브부(12)의 외주단부를 중심으로 각각 내외측방향으로 연장된 내측림부(14) 및 외측림부(16)로 이루어진 단일 림부(18)를 포함한다.At this time, the aluminum wheel 10, which is the preform, does not have a complete wheel shape but deviates from the designed dimension and shape. However, the aluminum wheel 10 has a single hub portion 12, And a single rim portion 18 made up of an inner rim portion 14 and an outer rim portion 16 extending in the direction of the arrow.

다음으로, 첨부한 도 2에서 보는 바와 같이 반응고 단조에 의하여 예비성형되어 취출 플레이트(118)상에 안착되어진 알루미늄 휠(10)은 다음 공정인 센터홀 가공 라인으로 이송된 후, 센터홀 가공 라인의 작업대상에 올려진 알루미늄 휠(10)의 단일 허브부(12) 중심 위치에 드릴과 같은 소정의 가공수단을 이용하여 소정 크기의 센터홀(28)이 관통 형성된다.Next, as shown in FIG. 2, the aluminum wheel 10 preliminarily formed by reaction high forging and seated on the take-out plate 118 is transferred to a center hole processing line, which is the next process, A center hole 28 of a predetermined size is formed through a predetermined machining means such as a drill at a central position of the single hub portion 12 of the aluminum wheel 10 mounted on the workpiece.

여기서, 본 발명에 따른 광폭 상용차용 휠 제조 방법의 양방향 유동 성형 공정을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the bidirectional flow forming process of the method for manufacturing a wheel for a wide commercial vehicle according to the present invention will be described.

첨부한 도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 광폭 상용차용 휠 제조 방법의 양방향 유동 성형 공정을 나타내는 개략도이다.3A to 3C are schematic views showing a bidirectional flow forming process of a method for manufacturing a wheel for a wide commercial vehicle according to the present invention.

본 발명에 따른 광폭 상용차용 휠은 드라이브샤프트와 동력 전달 가능하게 연결된 휠허브(미도시됨)와 일체로 조립되는 단일 허브부(12)와, 단일허브부(12)의 외주단부에서 내외측 방향으로 연장된 단일 림부(18)로 구성된 단륜 타입 구조로 제조된다.The wide commercial vehicle wheel according to the present invention comprises a single hub portion 12 integrally assembled with a wheel hub (not shown) connected to the drive shaft so as to be able to transmit power, an inner hub portion 12 extending inward and outward from the outer peripheral end of the single hub portion 12 And a single rim portion 18 extending from the base portion 18a.

보다 상세하게는, 첨부한 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 휠은 단일 허브부(12)와, 양방향 유동성형에 의하여 단일 허브부(12)의 외주단부를 중심으로 각각 내외측방향으로 연장된 내측림부(14) 및 외측림부(16)로 이루어져 상용차의 뒷바퀴를 지지하는 단일 림부(18)로 구성되고, 단일 허브부(12)와 단일 림부(18)는 서로 "I" 단면 구조를 이루게 된다.More specifically, as shown in FIG. 4, the wheel of the present invention comprises a single hub portion 12 and a pair of hub portions 12 extending in the inward and outward directions about the outer peripheral end of the single hub portion 12 by bi- The single hub portion 12 and the single rim portion 18 are constituted by an inner rim portion 14 and an outer rim portion 16 and support a rear wheel of a commercial vehicle. do.

이러한 단륜 타입 구조로 제조되는 본 발명의 광폭 상용차용 휠을 제조하기 위한 양방향 유동성형은 아래와 같이 1차 유동성형 과정과 2차 유동성형 과정이 동시에 이루어진다.The bidirectional flow forming process for producing a wheel for a wide commercial vehicle of the present invention manufactured by such a single-wheel type structure is performed at the same time as a primary flow forming process and a secondary flow forming process as follows.

상기 양방향 유동성형을 위한 구성으로서, 제1유동성형용 척(22) 및 제2유동성형용 척(26)이 서로 마주보며 수평 배열되고, 제1유동성형용 척(22)의 외경부 및 제2유동성형용 척(26)의 외경부에는 각각 제1유동성형용 롤러(20) 및 제2유동성형용 롤러(24)가 소정의 유압구동수단에 의하여 전/후/좌/우 이송 가능하게 배치된다.Wherein the first fluidity-imparting chuck (22) and the second fluidity-imparting chuck (26) are horizontally arranged so as to face each other, and the outer diameter portion of the first fluidity- The first flowable roller 20 and the second flowable roller 24 are disposed on the outer circumferential portion of the chuck 26 so as to be transported forward / backward / leftward / rightward by a predetermined hydraulic drive means.

이때, 1차 유동성형 과정과 2차 유동성형 과정을 위하여, 반응고 단조에 의하여 예비성형체인 휠을 제1유동성형용 척(22) 및 제2유동성형용 척(26)에 클램핑시킨다.At this time, for the first flow forming process and the second flow forming process, the wheel, which is a preform, is clamped to the first flowable mold chuck 22 and the second flow mold chuck 26 by reaction high forging.

즉, 상기 예비성형체인 알루미늄 휠(10)의 단일 허브부(12)를 중심으로 단일림부(18)의 내측림부(14) 및 외측림부(16)가 일체로 형성되는 바, 단일림부(18)의 내측림부(14)내에 제1유동성형용 척(22)을 삽입 고정하는 동시에 단일림부(18)의 외측림부(16)내에 제2유동성형용 척(24)을 삽입 고정시킨다(도 3a 참조).That is, the inner rim portion 14 and the outer rim portion 16 of the single rim portion 18 are integrally formed around the single hub portion 12 of the aluminum wheel 10 as the preform, and the single rim portion 18, The first flowable mold chuck 22 is inserted and fixed in the inner rim portion 14 of the single rim portion 18 while the second flowable mold chuck 24 is inserted and fixed in the outer rim portion 16 of the single rim portion 18 (see Fig.

이어서, 예비성형체인 알루미늄 휠의 단일 림부(18)의 내측림부(14) 외표면이 제1유동성형용 롤러(20)에 의하여 제1유동성형용 척(22)의 외경에 가압되며 눌려지면서 설계된 두께로 줄어드는 동시에 내측방향으로 설계폭까지 늘어나도록 한 1차 유동성형 과정이 진행되고, 이와 동시에 단일 림부(18)의 외측림부(16) 외표면이 제2유동성형용 롤러(24)에 의하여 제2유동성형용 척(26)의 외경에 가압되며 눌려지면서 설계된 두께로 줄어드는 동시에 외측방향으로 설계폭까지 늘어나도록 한 2차 유동성형 과정이 진행된다(도 3b 및 도 3c 참조).The outer surface of the inner rim portion 14 of the single rim portion 18 of the aluminum wheel as the preform is then pressed against the outer diameter of the first flowable mold chuck 22 by the first flowable mold roller 20, The outer surface of the outer rim portion 16 of the single rim portion 18 is simultaneously subjected to the second flow shaping roller 24 by the second flow shaping roller 24, A second flow forming process is performed in which the thickness is reduced to a designed thickness while being pressed on the outer diameter of the chuck 26 and expanded to the design width in the outward direction (see FIGS. 3B and 3C).

한편, 기존 수직 방식의 유동성형 방식은 고압을 가할 경우 기계가 흔들리고 소재 유동량이 제한되는 단점이 있기 때문에 승용차용 소형 규격의 휠 경우에는 소재 유동량이 적고, 두께도 얇아 적은 힘으로 유동 성형이 가능하지만, 본 발명에 따른 상용차용 광폭 휠을 제조하는 경우에는 휠의 두께가 두껍고 대량의 소재를 유동시켜야 하므로 25톤 이상의 힘으로 가압하여야 한다.On the other hand, in the conventional vertical type flow forming method, when the high pressure is applied, there is a disadvantage that the machine shakes and the flow amount of the material is limited. Therefore, in the case of a small standard wheel for a passenger car, the material flow amount is small, , When manufacturing a wide wheel for a commercial vehicle according to the present invention, the thickness of the wheel is thick and a large amount of material must flow, so that the wheel should be pressed with a force of 25 tons or more.

이를 위해, 본 발명의 광폭 휠 제조 방법에서는 제1유동성형용 척(22) 및 제2유동성형용 척(26)은 수평방향으로 서로 마주보게 배열하여, 상기와 같이 제1 및 제2유동성형용 롤러(20)에 의한 수평 방식 유동 성형을 실시하게 되는 것이며, 이에 25톤 이상의 힘이 제1 및 제2유동성형용 롤러(20)에 의하여 가압되어도 휠 제품의 흔들림이 없고 치수 정도가 높아지게 된다.To this end, in the wide wheel manufacturing method of the present invention, the first fluidity-imparting chuck 22 and the second fluidity-imparting chuck 26 are arranged to face each other in the horizontal direction, and the first and second fluidity- 20, so that even if a force of 25 tons or more is applied by the first and second flow forming rollers 20, there is no shaking of the wheel product and the degree of the dimension is increased.

이렇게, 1차 및 2차 유동성형 과정에 의하여 예비성형체인 휠이 설계된 형상 즉, 단일 허브부(12)와, 단일허브부(12)의 외주단부에서 내외측 방향으로 연장된 단일 림부(18)로 구성된 단륜 타입의 구조로 제조 완료된다(도 4 참조).In this way, the primary and secondary flow forming processes allow the wheel, which is a preform, to have a designed shape, i.e., a single hub portion 12 and a single rim portion 18 extending inwardly and outwardly at the outer peripheral end of the single hub portion 12, (See Fig. 4).

한편, 상기 반응고 단조 단계후의 예비성형체인 알루미늄 휠에 대하여 센터홀을 가공하기 위해 실시하는 T6 열처리(용체 -> 수조급냉 -> 시효) 또는 용체화 열처리 단계가 진행되고, 특히 양방향 유동성형 단계후 시효 열처리 단계 혹은 T6 열처리가 진행되어 인장강도, 항복강도, 연신율 등을 만족하는 수준으로 유지시킬 수 있다.On the other hand, the T6 heat treatment (the solid solution-> the water tank quenching-> aging) or the solution heat treatment step is carried out to process the center hole for the preformed aluminum wheel after the reaction and forging step, The aging heat treatment step or the T6 heat treatment may proceed to maintain the tensile strength, yield strength, elongation,

상기 T6 열처리 단계는 임계온도 160℃~195℃에서 임계시간 2~5시간 동안 진행되는 바, 이 임계온도 및 임계시간을 벗어나면 알루미늄 합금조직의 석출이 일어나지 않고 원하는 경도를 얻을 수 없다.The T6 heat treatment step is carried out at a critical temperature of 160 ° C to 195 ° C for a critical time of 2 to 5 hours. If the critical temperature and the critical time are exceeded, precipitation of the aluminum alloy structure does not occur and desired hardness can not be obtained.

따라서, 상기 T6 열처리 단계는 임계온도 160℃~195℃에서 임계시간 2~5시간 동안 진행하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the T6 heat treatment step is performed at a critical temperature of 160 ° C to 195 ° C for a threshold time of 2 to 5 hours.

이때, 상기 용체화 열처리단계만을 진행하는 경우에도 알루미늄 합금조직의 석출을 지지하고, 원하는 경도를 얻을 수 있도록 500℃~550℃에서 3~7시간 동안 용체화 처리를 하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to support the precipitation of the aluminum alloy structure even when proceeding only to the solution heat treatment step, and to perform the solution treatment at 500 ° C to 550 ° C for 3 to 7 hours so as to obtain desired hardness.

또한, 상기 양방향 유동 성형에 의하여 최종 성형된 광폭 상용차용 휠(10)은 허브홀 가공부로 이송되어 단일 허브부의 중심에 실제 허브홀을 가공하는 단계가 더 진행되고, 선반가공부에서 허브홀 가공이 완료된 알루미늄 휠(10)의 내외면에 대한 CNC 가공이 이루어진 후, 단일 허브부에 볼트홀 및 벤트홀을 가공하는 단계가 더 진행되어 최종적인 알루미늄 광폭 상용차용 휠 제품으로 완성된다.
Further, the wide-width commercial vehicle wheel 10 finally formed by the bidirectional flow molding is transferred to the hub hole machining portion to further process the actual hub hole in the center of the single hub portion, After the CNC machining is performed on the inner and outer surfaces of the aluminum wheel 10, a step of machining the bolt hole and the vent hole in the single hub portion is further performed, thereby completing the final aluminum wheel commercial vehicle product.

10 : 광폭 상용차용 휠
12 : 단일 허브부
14 : 내측림부
16 : 외측림부
18 : 단일 림부
20 : 제1유동성형용 롤러
22 : 제1유동성형용 척
24 : 제2유동성형용 롤러
26 : 제2유동성형용 척
28 : 센터 홀10: Wheel for wide commercial vehicle
12: Single hub part
14: medial rim
16: lateral rim
18: Single limb
20: first flowable mold roller
22: First flowable type chuck
24: second fluidized mold roller
26: Second fluid type chuck
28: Center hole

Claims (6)

광폭 상용차용 휠 제조장치에 있어서,
알루미늄 휠의 형상을 예비 성형하는 예비성형부(100)로서, 상부쪽에는 상부 플레이트(102)에 장착되는 상부 금형(104)과 취출 펀치(106)가 배치되되,
상부플레이트(102)의 상면에는 유압실린더가 결합되고, 상부플레이트(102)의 저면 테두리에는 알루미늄 휠의 반응고 단조를 위한 상부 금형(104)이 일체로 조립되며, 상부플레이트(102)의 중앙부에는 취출 펀치(106)가 상부 이젝트 실린더(107)의 구동에 의하여 승하강 가능하게 장착되고;
상부 금형(104)의 수직방향 아래쪽에는 용탕충진공간을 갖는 하부금형(108)이 하부 플레이트(112)상에 조립 배치되고, 하부금형(108)의 중앙부에는 하부작동축(109)이 승하강 가능하게 위치되며, 하부플레이트(112)의 저부에는 하부작동축(109)의 승하강 구동수단인 하부 이젝트 실린더(111)가 배치되며;
하부금형(108)의 외주부쪽 하부플레이트(112)상에는 레일형 가이드(113)가 장착되고, 이 레일형 가이드(113)에는 전후진 가능하게 사이드 홀더(114)가 배치되고;
사이드홀더(114)의 전면에는 사이드금형(110)이 일체로 조립되고, 그 후면에는 전후진 구동수단인 유압실린더(115)가 배치되며;
상부금형(104), 하부금형(108), 사이드금형(110)의 외형은, 용탕을 가압할시 드라이브샤프트와 동력 전달 가능하게 연결된 휠허브와 일체로 조립되는 단일 허브부(12)와, 단일 허브부(12)의 외주단부를 중심으로 유동성형에 의하여 양쪽으로 연장된 내측림부(14)와 외측림부(16)로 이루어진 단일 림부(18)가 제조되도록 형성되되,
상부금형(104)의 하부 둘레에는 단일림부(18)의 Y형 양단부 중 내측림부(14)가 형성되도록 내측림부홈(104a)이 형성되어 있고, 하부금형(108)의 둘레에는 단일림부(18)의 Y형 양단부 중 외측림부(16)가 형성되도록 외측림부용 테이퍼면(108a)이 형성되어 있으며, 사이드금형(110)의 내측 상부에는 상부금형(104)의 내측림부홈(104a)과 함께 내측림부(14) 형성용 공간을 이루도록 내측림부용 테이퍼면(110a)이 형성되어 있고, 사이드금형(110)의 내측 하부에는 하부금형(108)의 외측림부용 테이퍼면(108a)과 함께 외측림부(16) 형성용 공간을 이루도록 외측림부홈(110b)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광폭 상용차용 휠 제조장치.
1. A wheel manufacturing apparatus for a wide commercial vehicle,
An upper mold 104 and a takeout punch 106 mounted on the upper plate 102 are disposed on the upper side of the preforming unit 100 for preliminarily shaping the shape of the aluminum wheel,
A hydraulic cylinder is coupled to the upper surface of the upper plate 102. An upper mold 104 is integrally assembled to the lower surface of the upper plate 102 for reaction high forging of the aluminum wheel, The take-out punch 106 is mounted so as to be able to move up and down by driving the upper ejection cylinder 107;
A lower mold 108 having a molten metal filling space is assembled and arranged on the lower plate 112 below the vertical direction of the upper mold 104. A lower operation shaft 109 is movable up and down And a lower ejection cylinder 111, which is a lifting / lowering driving means of the lower operation shaft 109, is disposed at the bottom of the lower plate 112;
A rail type guide 113 is mounted on the lower plate 112 on the outer peripheral side of the lower mold 108 and a side holder 114 is disposed on the rail type guide 113 so as to be able to move back and forth.
On the front side of the side holder 114, a side mold 110 is integrally assembled, and on the rear side thereof, a hydraulic cylinder 115 which is a forward / backward driving means is disposed;
The outer shape of the upper mold 104, the lower mold 108 and the side mold 110 includes a single hub portion 12 integrally assembled with a wheel hub connected to the drive shaft for power transmission when the molten metal is pressed, A single rim portion 18 formed of an inner rim portion 14 and an outer rim portion 16 extending on both sides by flow forming around the outer peripheral end portion of the hub portion 12 is formed,
Inner rim grooves 104a are formed on the lower circumference of the upper mold 104 so that the inner rim portion 14 of the Y-shaped both end portions of the single rim portion 18 is formed. A single rim portion 18 A tapered surface 108a for the outer rim portion is formed so that the outer rim portion 16 is formed in the Y-shaped both end portions of the side mold 110. The inner rim portion groove 104a of the upper mold 104 A tapered surface 110a for an inner rim portion is formed so as to form a space for forming an inner rim portion 14 and a tapered surface 108a for an outer rim portion of the lower mold 108 is formed in an inner lower portion of the side mold 110, Wherein an outer rim groove (110b) is formed so as to form a space for forming a groove (16).
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