KR101488288B1 - Vibration damping aluminum alloy - Google Patents

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    • C22C21/00Alloys based on aluminium
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Abstract

본 발명은 진동감쇠형 알루미늄 합금에 관한 것으로, 전체 합금 중량 대비 아연(Zn) 38 내지 43 중량% 를 포함하며, 종래 알루미늄 합금에 비해 진동감쇠 효과가 우수하여 자동차의 타이밍 체인커버에 적용할 경우 추가적인 설계 또는 변형 없이 자동차의 소음진동(NVH) 품질을 개선할 수 있는 진동감쇠형 알루미늄 합금에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration damping type aluminum alloy, which comprises 38 to 43% by weight of zinc (Zn) relative to the weight of the entire alloy, and has an excellent vibration damping effect as compared with the conventional aluminum alloy. To a vibration damping type aluminum alloy capable of improving the noise vibration (NVH) quality of a vehicle without design or modification.

Description

진동감쇠형 알루미늄 합금{Vibration damping aluminum alloy}[0001] Vibration damping aluminum alloy [0002]

본 발명은 진동감쇠형 알루미늄 합금에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알루미늄 합금의 조성비를 조절함으로써 합금 자체의 진동감쇠 기능을 더욱 향상시켜 타이밍 체인커버에서 발생되는 진동 및 소음을 저감시키며 종래의 합금보다 물성이 향상된 진동감쇠형 알루미늄 합금에 관한 것이다.
The present invention relates to a vibration damping type aluminum alloy, more particularly, by controlling a composition ratio of an aluminum alloy to further improve a vibration damping function of the alloy itself, thereby reducing vibrations and noise generated in the timing chain cover, To an improved vibration damping type aluminum alloy.

자동차를 구매하려는 소비자의 기준에 맞추기 위하여 자동차 업계는 자동차의 진동, 소음의 감소 및 승차감, 연비의 향상 등의 기술개발을 위하여 사활을 건 경쟁을 하고 있으며 특히, 자동차의 진동 및 소음은 운전자의 피로도와 밀접하게 연관되어 그 중요성이 커지고 있다.In order to meet the standards of the consumers who want to purchase the car, the automobile industry competes for the development of technologies such as reduction of vibration, noise, ride comfort and fuel consumption of the automobile. Especially, the vibration and noise of the automobile, The importance of which is increasing.

자동차의 진동 및 소음은 크게 외부에서 발생하는 것과 내부에서 발생하는 것으로 구분할 수 있다. 특히, 자동차 내부에서 나는 소음은 주로 엔진 및 구동계가 작동하면서 발생한다. 상기 엔진에서 진동 및 소음이 주로 발생하는 부분이 바로 타이밍 체인과 타이밍 기어가 포함된 부분이다. 일반적으로, 타이밍 체인은 자동차를 구성하는 엔진의 일측부에 타이밍 체인이 설치되어 있으며, 상기 타이밍 체인은 크랭크 샤프트에 장착되어 있는 타이밍 기어와 캠 샤프트의 타이밍 기어를 연결하여 작동시키는 기능을 한다.The vibration and noise of a car can be divided into two types, that is, an external condition and an internal condition. In particular, the noise from the interior of the vehicle occurs mainly when the engine and driveline are operating. The portion where vibration and noise are mainly generated in the engine is a portion including a timing chain and a timing gear. Generally, the timing chain is provided with a timing chain on one side of an engine constituting an automobile. The timing chain functions to connect a timing gear mounted on a crankshaft and a timing gear of a camshaft.

한편, 엔진에서 발생하는 피스톤의 왕복 직선운동은 크랭크축을 통하여 회전운동으로 변환되며, 타이밍 체인은 상기 회전운동을 캠 샤프트가 적절히 움직일 수 있도록 하여 엔진으로 흡입되는 공기와 연료를 받아들이는 흡기행정, 상기 공기와 연료를 압축하는 압축행정, 상기 압축된 공기와 연료를 폭발시키는 폭발행정, 상기 폭발에 의해 연소된 가스를 외부로 배출시키는 배기행정이 정확하게 이루어지도록 하는 역할을 한다.Meanwhile, the reciprocating linear motion of the piston generated by the engine is converted into rotational motion through the crankshaft. The timing chain includes an intake stroke for receiving the air and the fuel sucked into the engine by allowing the camshaft to move the rotational movement properly, A compression stroke for compressing the air and the fuel, an explosion stroke for exploding the compressed air and the fuel, and an exhaust stroke for discharging the gas burned by the explosion to the outside.

도 1은 자동차 타이밍 체인커버를 나타낸 도면이다. 종래 타이밍 체인을 보호하기 위해 금속 재질의 타이밍 체인커버(100)를 사용하였다. 상기 타이밍 체인커버(100)는 엔진에서 발생하는 진동이 타이밍 체인커버(100)를 진동시키고 이 때문에 타이밍 체인커버(100)에서 진동 및 소음이 발생하는 원인이 되었다. 뿐만 아니라, 타이밍 체인커버(100)의 넓고 얇은 형상은 타이밍 체인 자체에서 발생하는 진동 및 소음의 전달 또는 확산되는 것을 효과적으로 차단하지 못하기 때문에 자동차의 소음진동(NVH : Noise, Vibration, Harshness) 품질을 감소시키는 단점이 있었다.1 is a view showing a vehicle timing chain cover. In order to protect the conventional timing chain, a metallic timing chain cover 100 is used. The timing chain cover 100 causes vibrations generated in the engine to vibrate the timing chain cover 100, thereby causing vibration and noise in the timing chain cover 100. [ In addition, since the wide and thin shape of the timing chain cover 100 can not effectively block the transmission or spread of vibration and noise generated in the timing chain itself, the quality of the noise (vibration, vibration, and harshness) .

또한, 타이밍 체인은 엔진의 오일펌프와 연결되어 있어 엔진 오일펌프에서 발생 되는 진동 및 소음이 타이밍 체인을 지나 타이밍 체인커버(100)를 통해 자동차 외부로 확산되는 단점이 있었다. 뿐만 아니라, 엔진 연소실의 진동 및 연소음 역시 크랭크 샤프트를 통하여 상기 타이밍 체인으로 전달되고, 상기 진동 및 연소음은 타이밍 체인커버(100)를 통해 자동차 외부로 전달되는 문제가 있었다. Also, since the timing chain is connected to the oil pump of the engine, there is a disadvantage that the vibration and noise generated in the engine oil pump diffuse to the outside of the vehicle through the timing chain cover 100 through the timing chain. In addition, the vibration and the noise of the engine combustion chamber are also transmitted to the timing chain through the crankshaft, and the vibration and the combustion noise are transmitted to the outside of the automobile through the timing chain cover 100.

한편, 종래 타이밍 체인커버(100)는 ADC10, ADC12, ADC12Z 등의 알루미늄 합금을 다이캐스팅 공법(고압 금형 주조 공법, HPDC)을 이용하여 제작하였는데, ADC 합금 등은 다이캐스팅(Die casting)을 위해 널리 알려진 합금으로 주조성(Castability)이 좋고 기계적 성질이 우수한 장점이 있으나, 이러한 합금은 그 자체만으로는 상기 타이밍 체인커버의 진동 및 소음을 억제하여 소음진동(NVH) 품질을 향상시킬 수 없는 한계가 있었다.In the conventional timing chain cover 100, an aluminum alloy such as ADC10, ADC12, and ADC12Z is manufactured using a die casting process (high pressure die casting process, HPDC). ADC alloys are widely used for die casting And the mechanical properties are excellent. However, the alloy itself has a limitation in that it can not improve the quality of the noise vibration (NVH) by suppressing vibration and noise of the timing chain cover.

또한, 이에 대처하기 위해 타이밍 체인커버(100) 자체의 두께를 늘려 방사되는 소음량을 줄이거나 취약 부분에 립을 추가하는 방법이 있으나, 두께를 늘리는 경우 다이캐스팅 공법상 합금의 품질이 저하되는 문제가 있고, 립을 추가하는 경우 주변 부품과의 간섭 현상이 발생되는 문제가 있었다.
In order to cope with this problem, there is a method of increasing the thickness of the timing chain cover 100 itself to reduce the amount of noise emitted or adding a lip to the fragile portion. However, if the thickness is increased, And there is a problem in that when the lip is added, interference with peripheral components occurs.

[문헌 1] 공개특허공보 제10-2014-0015932호(2014. 02. 07; 주조용 합금 조성물)[Patent Document 1] Published Unexamined Patent Application No. 10-2014-0015932 (2014. 02. 07; Casting alloy composition) [문헌 2] 공개특허공보 제10-2014-0025599 (2014. 03. 04; 고강도 알루미늄 합금재 및 이의 제조 방법)[Patent Document 2] Published Unexamined Patent Application No. 10-2014-0025599 (April, 2014, high strength aluminum alloy material and manufacturing method thereof) [문헌 3] 공개특허공보 제10-2011-0139926(2011. 12. 30; 실린더 헤드용 알루미늄 합금 조성물)[Patent Document 3] Published Japanese Translation of PCT Application No. 10-2011-0139926 (Dec. 30, 2011: Aluminum alloy composition for cylinder head)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 아연(Zn) 및 실리콘(Si) 등의 조성비를 조절함으로써 합금 자체 내에서 진동감쇠 효과를 나타내어 자동차 타이밍 체인커버(100)에 적용 시 자동차의 소음진동(NVH)품질을 개선할 수 있는 진동감쇠형 알루미늄 합금을 제공하고자 함에 있다.It is an object of the present invention to solve the above problems and to provide a vibration damping effect in an alloy itself by controlling a composition ratio of zinc (Zn) and silicon (Si) And an object of the present invention is to provide a vibration damping type aluminum alloy capable of improving vibration (NVH) quality.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 진동감쇠형 알루미늄 합금은 전체 합금 중량 대비 아연(Zn) 38 내지 43 중량% 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the vibration damping type aluminum alloy according to the present invention comprises 38 to 43% by weight of zinc (Zn) based on the weight of the entire alloy.

또한, 상기 진동감쇠형 알루미늄 합금은 실리콘(Si), 구리(Cu), 철(Fe), 망간(Mn) 및 티타늄(Ti)으로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 성분을 더 포함하는 것이 바람직하다.The vibration damping aluminum alloy may further include at least one component selected from the group consisting of silicon (Si), copper (Cu), iron (Fe), manganese (Mn), and titanium (Ti).

이 때, 본 발명의 일실시예로 상기 진동감쇠형 알루미늄 합금이 실리콘(Si), 구리(Cu), 철(Fe), 망간(Mn) 및 티타늄(Ti)을 더 포함하는 경우, 상기 실리콘(Si)은 0 초과 4 중량% 이하, 구리(Cu)는 2 내지 4 중량%, 철(Fe)은 0 초과 1 중량% 이하, 망간(Mn)은 0 초과 0.5 중량% 이하 및 티타늄(Ti)은 0 초과 0.3 중량% 이하인 것이 보다 바람직하다.In this case, when the vibration damping aluminum alloy further includes silicon (Si), copper (Cu), iron (Fe), manganese (Mn), and titanium (Ti) Si is not less than 0 and not more than 4 wt%, copper (Cu) is not less than 2 to 4 wt%, iron (Fe) is more than 0 and not more than 1 wt%, manganese (Mn) More preferably more than 0 and 0.3% by weight or less.

또한, 본 발명의 일실시예로 상기 진동감쇠형 알루미늄 합금은 실리콘(Si), 구리(Cu) 및 철(Fe)을 더 포함하는 것이 바람직하며, 이 때 상기 아연(Zn)은 40 중량%, 실리콘(Si)은 0.4 중량%, 구리(Cu)는 3.0 중량% 및 철(Fe)은 0.3 중량% 인 것이 보다 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the vibration attenuating aluminum alloy preferably further comprises silicon (Si), copper (Cu), and iron (Fe), wherein the zinc (Zn) It is more preferable that silicon (Si) is 0.4% by weight, copper (Cu) is 3.0% by weight and iron (Fe) is 0.3% by weight.

한편, 상기 진동감쇠형 알루미늄 합금은 자동차의 타이밍 체인커버에 사용될 수 있다.
On the other hand, the vibration damping type aluminum alloy can be used for a timing chain cover of an automobile.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는, 종래의 알루미늄 합금의 조성을 변형하여 합금 자체 내에서 진동감쇠 효과를 발현하게 하는 장점이 있다. 이 때, 상기 합금을 자동차 타이밍 체인커버(100)에 적용할 경우 설계 변경 없이 자동차의 소음진동(NVH) 품질을 개선할 수 있는 장점이 있다. The effect of the present invention having the above structure is advantageous in that the composition of the conventional aluminum alloy is modified to exhibit the vibration damping effect in the alloy itself. At this time, when the alloy is applied to the automotive timing chain cover 100, there is an advantage that the quality of the NVH of the automobile can be improved without changing the design.

뿐만 아니라, 상기 합금은 온도가 올라갈수록 진동 감쇠율(Damping Ratio)이 더욱 증가하여 진동감쇠형 알루미늄 합금 자체가 진동을 흡수하는 능력이 향상되기 때문에 고온의 엔진룸 환경에 적합한 장점이 있다.In addition, since the damping ratio of the alloy further increases as the temperature increases, the ability of the vibration-damping aluminum alloy itself to absorb vibration is improved, which is advantageous for a high-temperature engine room environment.

또한, 제조 및 가공 역시 종래의 알루미늄 합금과 거의 동일한 제조공정을 거치므로 추가 공정비용이 들지 않을 뿐만 아니라, 합금설계에 제한이 없기 때문에 설계의 자유도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, since manufacturing and processing are performed in almost the same manufacturing process as conventional aluminum alloys, there is no need for additional processing cost, and there is no restriction on the alloy design, so that the degree of freedom of design can be improved.

또한, 진동감쇠형 알루미늄 합금의 인장강도(Tensile strength)가 종래 알루미늄 합금에 비해 증대되어 진동감쇠형 알루미늄 합금의 내구성이 향상되는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 본 발명인 진동감쇠형 알루미늄 합금의 가격이 종래 알루미늄 합금에 비해 저렴하여 경제적인 측면에서 장점이 있으며, 종래의 주철(Cast iron)재 부품 대비 경량화(50%)를 가능하게 하여 자동차의 성능 및 연비향상을 기대할 수 있다.
In addition, the tensile strength of the vibration damping type aluminum alloy is increased as compared with the conventional aluminum alloy, so that the durability of the vibration damping type aluminum alloy is improved. In addition, since the price of the vibration damping aluminum alloy of the present invention is lower than that of the conventional aluminum alloy, it is advantageous in terms of economy and it is possible to reduce the weight (50%) of the conventional cast iron parts, And fuel economy improvement can be expected.

도 1은 자동차의 타이밍 체인커버를 나타낸 도면.
도 2는 알루미늄(Al)-아연(Zn)의 상평형도(The Al-Zn phase diagram).
도 3은 계면에 의한 진동감쇠 효과의 원리를 나타낸 모식도.
도 4는 상기 상평형도의 스피노달 곡선(Spnodal line)을 나타낸 도면
도 5는 상기 표 3에서 명시한 실시예와 비교예의 구성 성분을 적용하여 제조한 타이밍 체인커버(100)를 실차에 적용하여 시험한 소음진동(NVH) 품질 비교 그래프.
도 6은 알루미늄 합금(Al-40%Zn)의 미세조직 사진.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a view of a timing chain cover of a motor vehicle.
FIG. 2 is the Al-Zn phase diagram of aluminum (Al) -zinc (Zn).
3 is a schematic view showing the principle of vibration damping effect at an interface.
4 is a view showing a spinodal line of the phase equilibrium diagram
FIG. 5 is a graph showing a comparison of NVH quality when the timing chain cover 100 prepared by applying the components of the embodiment and the comparative example shown in Table 3 is applied to an actual vehicle.
6 is a microstructure photograph of an aluminum alloy (Al-40% Zn).

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It should be understood that variations can be made.

본 발명은 진동 및 소음을 감소시키는 기능이 향상된 알루미늄 합금에 관한 것으로 이하, 첨부된 표와 도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다.
The present invention relates to an aluminum alloy having improved vibration and noise reducing function, and the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying tables and drawings.

구분division Zn(중량%)Zn (% by weight) Si(중량%)Si (% by weight) Cu(중량%)Cu (% by weight) Fe(중량%)Fe (% by weight) Mn(중량%)Mn (% by weight) Ti(중량%)Ti (% by weight) Al(중량%)Al (% by weight) 본 발명Invention 38~4338 ~ 43 4.0 이하4.0 or less 2.0~4.02.0 to 4.0 1.0 이하1.0 or less 0.5이하0.5 or less 0.3이하0.3 or less 잔부Remainder 종래Conventional 0.1이하0.1 or less 9.6~12.09.6-12.0 1.5~3.51.5 to 3.5 0.6~1.00.6 to 1.0 0.5이하0.5 or less 0.3이하0.3 or less 전부all

상기 표 1은 본 발명의 일실시예로서 진동감쇠형 알루미늄 합금의 조성물과 종래 알루미늄 합금 조성물을 비교한 표이다. 상기 표에서 나타난 바와 같이, 종래 알루미늄 합금과 본 발명인 진동감쇠형 알루미늄 합금의 가장 큰 차이점은 아연(Zn)의 함량이다. 종래의 알루미늄 합금은 전체 중량 대비 아연(Zn) 0.1 중량% 이하의 미미한 양을 포함하지만, 본 발명인 진동감쇠형 알루미늄 합금은 종래와 달리 아연(Zn) 38 내지 43 중량% 을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 조성을 가진 아연(Zn)은 알루미늄 합금 내에서 아연(Zn) 석출상을 형성하는데 이하에서 상세히 살펴본다. Table 1 above shows a comparison between a composition of a vibration-attenuating aluminum alloy and a conventional aluminum alloy composition as one embodiment of the present invention. As shown in the above table, the greatest difference between the conventional aluminum alloy and the vibration damping type aluminum alloy of the present invention is the content of zinc (Zn). The conventional aluminum alloy contains a small amount of 0.1 wt% or less of zinc (Zn) based on the total weight, but the vibration damping type aluminum alloy of the present invention is characterized by containing 38 to 43 wt% of zinc (Zn) , And the zinc having the above composition forms a zinc (Zn) precipitate phase in the aluminum alloy, which will be described in detail below.

도 2는 알루미늄(Al)-아연(Zn)의 상평형도(The Al-Zn phase diagram)인데, 상기 상평형도에서 나타난 바와 같이, 전체 중량 대비 아연(Zn)이 32.4 내지 77.7 중량% 일 때 277 ℃에서 공석변태(Eutectoid transformation)가 발생된다. 즉, 277 ℃부터 알루미늄(Al) 기지 조직 내에 아연(Zn) 석출상이 생성되어 계면 마찰을 일으키는 두 개의 상이 미세조직상에서 나타나게 된다.2 shows the phase diagram of aluminum (Al) -Zn (Zn). As shown in the phase equilibrium diagram, when the total weight of zinc (Zn) is 32.4 to 77.7% by weight Eutectoid transformation occurs at 277 ° C. That is, from 277 ° C, a zinc (Zn) precipitate phase is formed in the aluminum (Al) matrix texture, and two phases causing interfacial friction appear on the microstructure.

상기 계면에 의한 진동감쇠 효과의 원리를 나타낸 모식도를 도 3에 도시하였다. 전술한 바와 같이, 공석변태에 의해 알루미늄(Al)의 기지조직(200) 내에 아연(Zn)의 석출상(300)이 형성되어 계면(400)이 생성되는데, 알루미늄 합금에 진동에너지가 전달되는 경우, 상기 계면(400)에 의해 진동에너지의 일부가 마찰 에너지로 전환되어 진동이 저감된다.FIG. 3 is a schematic view showing the principle of vibration damping effect at the interface. As described above, the precipitation phase 300 of zinc (Zn) is formed in the base structure 200 of aluminum (Al) by the vacancy transformation, so that the interface 400 is generated. When the vibration energy is transmitted to the aluminum alloy , Part of the vibration energy is converted into friction energy by the interface (400), and vibration is reduced.

특히, 도 4는 상기 상평형도의 스피노달 곡선(Spnodal line)을 나타낸 도면인데, 전체 중량 대비 아연의 함량이 38 내지 70 중량% 인 경우, 스피노달 분해(Spinodal decomposition)로 인해 아연(Zn) 석출상 내에서도 상분리가 일어나 상기 아연(Zn) 석출상 내부에 계면이 추가로 생성된다. Particularly, FIG. 4 is a view showing a spinodal line of the phase equilibrium diagram. When the content of zinc is 38 to 70 wt% based on the total weight, zinc (Zn) is decomposed due to spinodal decomposition, Phase separation occurs even in the precipitation phase, and an interface is further generated inside the zinc (Zn) precipitation phase.

즉, 알루미늄(Al)의 기지조직(200) 및 아연(Zn)의 석출상 사이의 계면(400)뿐만 아니라, 아연(Zn) 석출상의 내부 계면에 의해 추가적인 진동감쇠 효과가 나타나게 된다.That is, an additional vibration damping effect is exhibited not only by the base structure 200 of aluminum (Al) and the interface 400 between the precipitation phases of zinc (Zn) but also by the internal interface of the zinc (Zn) precipitation phase.

따라서, 아연(Zn)이 포함된 알루미늄(Al) 합금이 277℃에서 공석변화와 스피노달 분해가 모두 일어나 합금 내 증가되는 계면의 면적 및 이에 따른 진동감쇠 효과를 고려하여 상기 아연(Zn)은 전체 합금 중량 대비 38 중량% 이상 포함되는 것이 바람직하다.Therefore, in consideration of the area of the interface where the vacancy change and the spinodal decomposition occur at 277 ° C and the increase in the alloy and the vibration damping effect, the zinc (Zn) It is preferable that it is contained in an amount of 38% by weight or more based on the weight of the alloy.

이 때, 아연이 포함된 알루미늄 합금의 진동감쇠 효과는 알루미늄(Al)의 기지조직(200) 및 아연(Zn)의 석출상(300)으로 이루어진 계면(400)의 면적이 넓을수록 증가하기 때문에, 아연(Zn) 함량이 높을수록 진동감쇠 효과 역시 증가하지만, 아연(Zn)은 알루미늄(Al)에 비해 무겁고 값비싼 소재이기에 합금에 아연(Zn)의 함량이 높을수록 합금의 무게 및 재료비가 증가하는 단점이 있기 때문에 아연은 전체 합금 중량 대비 43 중량% 이하 포함되는 것이 바람직하다.At this time, the vibration damping effect of the aluminum alloy containing zinc increases as the area of the interface 400 composed of the base structure 200 of aluminum (Al) and the precipitation image 300 of zinc (Zn) becomes wider, As Zn content increases, the vibration damping effect also increases. However, since zinc (Zn) is heavier and more expensive than aluminum (Al), the weight and material ratio of the alloy increase as the content of zinc (Zn) It is preferable that zinc is contained in an amount of 43 wt% or less based on the total weight of the alloy.

또한, 본 발명에 의한 진동감쇠형 알루미늄 합금은 상기 아연(Zn) 이외에 실리콘(Si), 구리(Cu), 철(Fe), 망간(Mn) 및 티타늄(Ti)으로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 성분을 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 진동감쇠형 알루미늄 합금이 실리콘(Si), 구리(Cu), 철(Fe), 망간(Mn) 및 티타늄(Ti)을 모두를 포함하는 경우, 상기 실리콘(Si)은 0 초과 4 중량% 이하, 구리(Cu)는 2 내지 4 중량%, 철(Fe)은 0 초과 1 중량% 이하, 망간(Mn)은 0 초과 0.5 중량% 이하 및 티타늄(Ti)은 0 초과 0.3 중량% 이하인 것이 보다 바람직하다.The vibration damping type aluminum alloy according to the present invention may further comprise at least one member selected from the group consisting of silicon (Si), copper (Cu), iron (Fe), manganese (Mn) and titanium It is preferable that the vibration damping type aluminum alloy includes all of silicon (Si), copper (Cu), iron (Fe), manganese (Mn) and titanium (Ti) Si is not less than 0 and not more than 4 wt%, copper (Cu) is not less than 2 to 4 wt%, iron (Fe) is more than 0 and not more than 1 wt%, manganese (Mn) More preferably more than 0 and 0.3% by weight or less.

구체적으로 상기 실리콘(Si)은 알루미늄 합금 주조 시 용융된 합금의 유동성을 향상시켜주는 역할을 하기 때문에 합금에 첨가된다. 알루미늄 합금에 실리콘(Si)이 첨가되면, 합금의 미세조직(Microstructure)에 초정 실리콘(Primary Si)이 형성되며, 이러한 초정 실리콘(Si)은 강하고 취성(Brittleness)이 있는 입자로서 미세조직 상에 형성될 경우 합금의 내마모 효과를 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 그러나 실리콘(Si)은 합금의 다른 물성을 저하시키는 작용을 하는데 하기 표 2를 통하여 알아본다.
Specifically, the silicon (Si) is added to the alloy since it plays a role in improving the fluidity of the molten alloy in the casting of the aluminum alloy. When silicon (Si) is added to an aluminum alloy, primary silicon is formed in the microstructure of the alloy, and the silicon (Si) is strong and Brittleness particles are formed on the microstructure There is an advantage that the wear resistance of the alloy can be improved. However, silicon (Si) acts to lower other physical properties of the alloy.

구분division 알루미늄 합금의 구성Composition of aluminum alloy 인장강도(MPa)Tensile Strength (MPa) 연신율(%)Elongation (%) 진동감쇠율(%)Vibration damping ratio (%) 실시예1Example 1 Al-40Zn-3.0Cu-0.4Si-0.3FeAl-40Zn-3.0Cu-0.4Si-0.3Fe 357357 2.72.7 5.675.67 비교예1Comparative Example 1 Al-40Zn-3.5Cu-4.2Si-0.3MnAl-40Zn-3.5Cu-4.2Si-0.3Mn 240~260240 ~ 260 1.5~21.5 to 2 -- 비교예2Comparative Example 2 Al-40Zn-3.0Cu-8.0Si-0.3MnAl-40Zn-3.0Cu-8.0Si-0.3Mn 200~220200 ~ 220 1~1.21 to 1.2 4.874.87

상기 표 2는 실리콘(Si)의 함량에 따른 인장강도, 연신율 및 진동감쇠율(Damping Ratio)를 나타낸 표이다. 상기 표를 통해 알 수 있듯이 실리콘(Si) 함량이 증가할수록 인장강도, 연신율 및 진동감쇠율(Damping Ratio)이 감소되는 것을 알 수 있다. 상기와 같이 실리콘(Si)은 구조재로서의 합금 물성을 저하시키며 진동감쇠 효과 역시 저하시키는 단점이 있는바, 전체 합금 중량 대비 0 초과 4 중량% 이하 포함되는 것이 바람직하다.Table 2 is a table showing tensile strength, elongation and vibration damping ratio according to the content of silicon (Si). As can be seen from the above table, tensile strength, elongation and vibration damping ratio are decreased as the content of silicon (Si) increases. As described above, silicon (Si) has a disadvantage of deteriorating the physical properties of alloys as a structural material and also lowering the vibration damping effect, and it is preferable that silicon (Si) is contained in an amount of more than 0 wt.

또한, 상기 구리(Cu)는 알루미늄 합금 내에서 알루미늄(Al)과 반응하여 CuAl2 화합물을 형성함에 따라 알루미늄 합금의 강도를 향상시키는데, 합금 강도 향상의 효과를 고려하여 전체 합금 중량 대비 2 중량% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 다만, 과량 첨가시 취성 및 비중이 증가하여 주조성(Castability)을 감소시킬 수 있으므로 전체 합금 중량 대비 4 중량% 이하 포함되는 것이 바람직하다.The copper (Cu) reacts with aluminum (Al) in the aluminum alloy to form a CuAl 2 compound, thereby improving the strength of the aluminum alloy. In view of the effect of improving the strength of the alloy, . However, the brittleness and the specific gravity are increased when the excess amount is added to reduce the castability, so that it is preferable that the brittleness and the specific gravity are included in an amount of 4 wt% or less based on the total weight of the alloy.

또한, 철(Fe)은 다이캐스팅 공법으로 상기 합금을 제조 시 합금과 금형의 소착(Burning)을 방지하기 위해 첨가되는데, 상기 첨가된 철(Fe)은 알루미늄 합금 내에서 금속 간 화합물을 형성하여 내식성, 연신율 및 인장강도 저하와 같은 기계적 성질을 급속히 감소시키는바 전체 합금 중량 대비 0 초과 1 중량% 이하 포함되는 것이 바람직하다.In addition, iron (Fe) is added to prevent the burning of the alloy and the mold at the time of manufacturing the alloy by a die casting method. The added iron (Fe) forms an intermetallic compound in the aluminum alloy, The mechanical properties such as elongation and tensile strength decrease are rapidly reduced, and it is preferable that the content is in the range of more than 0 and 1 weight% with respect to the weight of the whole alloy.

또한, 망간(Mn)은 상기와 같은 철(Fe)을 포함한 것으로 인해 나타나는 기계적 성질의 저하를 억제하기 위해 첨가되는데, 종래의 알루미늄 합금과 같이 전체 합금 중량 대비 0 초과 0.5 중량% 이하 포함되는 것이 바람직하다.The manganese (Mn) is added to suppress the deterioration of the mechanical properties caused by the iron (Fe) as described above. It is preferable that the manganese (Mn) is contained in an amount of more than 0 to 0.5 wt% Do.

또한, 티타늄(Ti)은 알루미늄 합금에서 결정립 미세화(Grain refinement)를 통해 기계적 성질을 향상시키므로 첨가되는데, 종래의 알루미늄 합금과 같이 전체 합금 중량 대비 0 초과 0.3 중량% 이하 포함되는 것이 바람직하다.Titanium (Ti) is added because it improves mechanical properties through grain refinement in an aluminum alloy. It is preferable that titanium (Ti) is contained in an amount of more than 0 to 0.3% by weight based on the weight of the entire alloy such as a conventional aluminum alloy.

또한, 기타 불순물은 상기 합금의 물성을 저하시키지 않도록 전체 합금 중량 대비 0.1 중량% 이하 포함되는 것이 바람직하다.
The other impurities are preferably contained in an amount of 0.1 wt% or less based on the weight of the entire alloy so as not to deteriorate the physical properties of the alloy.

구분division Zn(중량%)Zn (% by weight) Si(중량%)Si (% by weight) Cu(중량%)Cu (% by weight) Fe(중량%)Fe (% by weight) Mn(중량%)Mn (% by weight) Ti(중량%)Ti (% by weight) Al(중량%)Al (% by weight) 실시예1Example 1 4040 0.40.4 3.03.0 0.30.3 -- -- 잔부Remainder 비교예3Comparative Example 3 -- 11.011.0 2.52.5 0.60.6 0.30.3 -- 잔부Remainder

상기 표 3은 본 발명의 일실시예로서 전체 합금 중량 대비 아연(Zn) 40 중량%를 포함하고, 실리콘(Si) 0.4 중량%, 구리(Cu) 3.0 중량% 및 철(Fe) 0.3 중량%를 더 포함하는 진동감쇠형 알루미늄 합금과 종래 알루미늄 합금을 비교한 표이다.Table 3 shows that zinc (Zn) is contained in an amount of 0.4 wt% of silicon (Si), 3.0 wt% of copper (Cu) and 0.3 wt% of iron (Fe) And a comparison between a vibration attenuating type aluminum alloy and a conventional aluminum alloy.

진동감쇠 효과를 시험하기 위해 고순도 알루미늄(Al) 및 아연(Zn)을 이용하였으며, 실리콘(Si) 및 구리(Cu)가 첨가된 알루미늄 모합금(Master alloy)을 이용하였다. High purity aluminum (Al) and zinc (Zn) were used to test the vibration damping effect and a master alloy containing silicon (Si) and copper (Cu) was used.

먼저, 합금 내의 수소 가스를 제거하기 위해 탈가스장치로 아르곤(Ar) 가스를 5분간 취입하여 탈가스처리를 실시하였다.First, in order to remove hydrogen gas in the alloy, argon (Ar) gas was blown into the degassing apparatus for 5 minutes to perform degassing treatment.

또한, 본 합금의 융점은 약 580℃ 이므로 용해로의 온도를 이보다 높은 온도인 700℃ 로 유지하였으며 타이밍 체인커버(100) 제작을 위한 다이캐스팅 머신의 주입 온도는 680℃ 로 설정하였다. 타이밍 체인커버(100) 금형은 종래 자동차 회사에서 양산 중인 타이밍 체인커버(100) 금형을 이용하였응며, 주조를 위해 종래의 다이캐스팅 장비를 이용하였다. 또한, 완제품 주입을 위한 조건으로 저속 0.5m/s, 고속 3.0m/s 로 주입하였으며 고속 위치는 475mm로 설정하였다.The temperature of the melting furnace was maintained at a higher temperature of 700 ° C because the melting point of the alloy was about 580 ° C, and the injection temperature of the die casting machine for manufacturing the timing chain cover 100 was set at 680 ° C. The timing chain cover (100) mold was manufactured using a timing chain cover (100) mold which is mass-produced by a conventional automobile company, and a conventional die casting machine was used for casting. In addition, as a condition for injection of the finished product, injection was performed at a low speed of 0.5 m / s and a high speed of 3.0 m / s, and the high speed position was set at 475 mm.

상기와 같이 제작한 진동감쇠형 알루미늄 합금을 적용한 타이밍 체인커버(100)를 종래 양산라인을 통해 생산하였고, 여기에 기존 양산부품인 오일펌프를 포함한 기타 부품들로 엔진을 구성하여 결합시켰다. 상기와 같이 제작한 엔진을 실차에 적용하여 소음진동(NVH) 품질 평가를 실시한 결과를 도 4에 나타내었다.The timing chain cover 100 using the vibration attenuating aluminum alloy fabricated as described above was manufactured through a conventional mass production line, and the engine was constituted by other components including an oil pump which is a conventional mass production component. FIG. 4 shows the result of applying the engine manufactured as described above to the actual vehicle and evaluating the quality of the noise vibration (NVH).

도 5는 상기 표 3에서 명시한 실시예와 비교예의 구성 성분을 적용하여 제조한 타이밍 체인커버(100)를 실차에 적용하여 시험한 소음진동(NVH) 품질 비교 그래프이다. 성분 관련 부분을 제외한 제조 및 가공은 기존 양산 공법과 동일하게 제작하였으며, 실제 차량에 탑재하여 N단(No load Sweep)에서 RH 50cm 외부에서 측정하였는데, 평가 결과 종래에 생산되던 타이밍 체인커버(100)에 대비 1.4 내지 5kHz 대역에서 평균 1.0dB 소음이 저감된 것을 확인하였다.FIG. 5 is a graph comparing the noise vibration (NVH) of the actual vehicle with the timing chain cover 100 manufactured by applying the components shown in Table 3 and Comparative Example. Except for the component related parts, the manufacturing and machining were made in the same manner as the existing mass production method, and the measurement was carried out in an actual vehicle and measured outside the RH 50 cm in the No load Sweep. As a result, It was confirmed that the average noise of 1.0 dB was reduced in the 1.4 to 5 kHz band.

도 6은 알루미늄 합금(Al-40%Zn)의 미세조직 사진인데, 아연(Zn)이 전체 합금 중량 대비 40 중량% 인 경우, 알루미늄(Al)의 기지조직(200) 내에 아연(Zn)의 석출상(300)이 형성되어 계면(400)이 생성되고, 이에 따라 진동 에너지의 일부가 상기 계면에 의해 마찰 에너지로 전환 및 소실되어 진동 및 소음 등이 저감되는 것이다.
6 is a microstructure photograph of an aluminum alloy (Al-40% Zn). When zinc (Zn) is 40% by weight based on the total weight of the alloy, precipitation of zinc (Zn) Phase 300 is formed so that the interface 400 is generated so that a part of the vibration energy is converted into friction energy by the interface and disappears to reduce vibration and noise.

구분division 인장강도(MPa)Tensile Strength (MPa) 연신율(%)Elongation (%) 진동감쇠율(%)Vibration damping ratio (%) 실시예1Example 1 357357 2.72.7 5.675.67 비교예3Comparative Example 3 227227 1.61.6 3.943.94

한편, 상기 표 4는 본 발명에 의한 진동감쇠형 알루미늄 합금과 종래 알루미늄 합금의 물성을 비교한 표인데, 상기 표에서 나타난 바와 같이 본 발명에 의한 진동감쇠형 알루미늄 합금은 종래 알루미늄 합금과 비교하여 진동감쇠율뿐만 아니라, 인장강도 및 연신율 등의 물성도 상승되었음을 알 수 있다.As shown in the table, the vibration damping type aluminum alloy according to the present invention is superior to the conventional aluminum alloy in vibration damping type aluminum alloy according to the present invention. Not only the decay rate but also the physical properties such as tensile strength and elongation are increased.

이와 같이, 본 발명은 합금 자체 내에서 진동감쇠 효과를 나타내어 자동차 타이밍 체인커버(100)에 적용 시 자동차의 소음진동(NVH)품질을 개선할 수 있는 진동감쇠형 알루미늄 합금을 제공한다.
As described above, the present invention provides a vibration damping type aluminum alloy which exhibits a vibration damping effect in the alloy itself and can improve the quality of a vehicle's noise vibration (NVH) when applied to an automotive timing chain cover (100).

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
Although the present invention has been described in connection with the specific embodiments of the present invention, it is to be understood that the present invention is not limited thereto. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. Various modifications and variations are possible.

100 : 타이밍 체인커버
200 : 알루미늄(Al)의 기지조직
300 : 아연(Zn)의 석출상
400 : 계면
100: Timing chain cover
200: Base structure of aluminum (Al)
300: precipitation phase of zinc (Zn)
400: interface

Claims (6)

전체 알루미늄 합금 중량 대비,
아연(Zn) 40 중량%, 실리콘(Si) 0.4 중량%, 구리(Cu) 3.0 중량% 및 철(Fe) 0.3 중량% 및 잔부의 알루미늄(Al)을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동감쇠형 알루미늄 합금.
Compared to the weight of the entire aluminum alloy,
Wherein the aluminum alloy comprises 40% by weight of zinc (Zn), 0.4% by weight of silicon (Si), 3.0% by weight of copper (Cu) and 0.3% by weight of iron (Fe) .
제1항에 있어서,
상기 알루미늄 합금은 망간(Mn) 및 티타늄(Ti)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동감쇠형 알루미늄 합금.
The method according to claim 1,
Wherein the aluminum alloy further comprises manganese (Mn) and titanium (Ti).
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 진동감쇠형 알루미늄 합금은 자동차의 타이밍 체인커버에 사용되는 것을 특징으로 하는 진동감쇠형 알루미늄 합금.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the vibration attenuating aluminum alloy is used for a timing chain cover of an automobile.
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