KR101511544B1 - A method for manufacturing forged product using hot forging aluminum alloy - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 알루미늄 합금을 열간단조를 통해 대형 단조품을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 완성된 단조품과 유사한 프리폼을 제조 후 절단 및 열간단조 등을 함으로써, 대형 단조품을 합리적인 시간과 비용으로 제조할 수 있는 열간단조용 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a large sized forged product by hot forging an aluminum alloy and more particularly to a method of manufacturing a large sized forged product at a reasonable time and cost by cutting, And more particularly, to a method of manufacturing a forged product using a heat-resisting aluminum alloy.
알루미늄은 철 다음으로 사용량이 많은 금속으로서, 가볍고 내식성과 가공성이 좋으며 전기 및 열 전도도가 높을 뿐만 아니라 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 아연(Zn), 망가니즈(Mn) 및 니켈(Ni) 등의 원소를 첨가함으로써, 다양한 종류의 고강도 및 고내식성 합금으로 만들어 항공기 산업, 가정용품, 건축자재, 차량용 부품 및 기계 등 가정과 많은 산업 분야에 사용되고 있다.Aluminum is the next most used metal after iron. It is lightweight, has good corrosion resistance and workability, and has high electrical and thermal conductivity. It also has copper, magnesium, silicon, zinc, manganese, And nickel (Ni), it is made into various kinds of high strength and high corrosion resistance alloy and is used in home and many industrial fields such as aircraft industry, household goods, building materials, automobile parts and machinery.
알루미늄은 첨가되는 합금의 종류에 따라 분류할 수 있는데, 보다 구체적으로 1000계열의 알루미늄 합금은 99.00중량% 이상의 알루미늄을 함유한 순수 알루미늄, 2000계열의 알루미늄 합금은 Al-Cu계 합금, 3000계열의 알루미늄 합금은 Al-Mn계 합금, 4000계열의 알루미늄 합금은 Al-Si계 합금, 5000계열의 알루미늄 합금은 Al-Mg계 합금, 6000계열의 알루미늄 합금은 Al-Mg-Si계 합금, 7000계열의 알루미늄 합금은 Al-Zn계 합금으로 분류할 수 있다. Aluminum can be classified according to the kind of alloy to be added. More specifically, 1000 series aluminum alloy is 99.00 wt% or more pure aluminum, 2000 series aluminum alloy is Al-Cu series alloy, 3000 series aluminum Al-Mg alloy, Al alloy of 6000 series is Al-Mg-Si alloy, Al alloy of 7000 series, Al alloy is Al-Mn alloy, Al alloy of 4000 series is Al-Si alloy, Al alloy of 5000 series is Al- Alloys can be classified as Al-Zn-based alloys.
특히, 그 중 가장 경제적이고 활용도가 높은 열처리형 합금은 주합금 첨가원소가 마그네슘(Mg)과 실리콘(Si)인 6000계열의 알루미늄 합금이다. 상기 6000계열의 알루미늄 합금은 압출성 등이 우수하여 전 세계에서 제조되는 압출재의 약 80%이상이 6000계열의 알루미늄 합금으로 제조되며, 표면처리성, 용접성, 기계가공성 및 고온 특성 등이 우수하여 자동차 부품, 도로, 교량용 소재, 거푸집, 커튼월, 섀시 등 건축용 소재 및 공업용 소재에 사용되고 있다.In particular, the most economical and highly utilizable heat-treated alloys are the 6000 series aluminum alloys in which the main alloying elements are magnesium (Mg) and silicon (Si). The above-mentioned 6000 series aluminum alloys are excellent in extrusion properties, so that about 80% or more of the extruded materials produced in the world are made of 6000 series aluminum alloy, and have excellent surface treatment property, weldability, machinability and high temperature characteristics, It is used for construction materials such as parts, roads, bridges, dies, curtain walls, chassis, and industrial materials.
특히, 6000계열의 알루미늄 합금 중 A6082 알루미늄 합금은 내식성이 뛰어나고 우수한 물성을 갖기 때문에 열간단조를 통하여 자동차용 부품이나 구조용 재료 등에 사용되는 합금이며, 열처리를 함으로써 합금의 물성을 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다. In particular, A6082 aluminum alloy among the 6000 series aluminum alloys is an alloy used for automotive parts and structural materials through hot forging because it has excellent corrosion resistance and excellent physical properties. It has the advantage of further improving the physical properties of the alloy by heat treatment have.
A6082 알루미늄 합금은 자동차용 부품 중 로어암(lower arm)에 사용되어 경량화를 통해 주행성과 연비 등을 향상시킬 수 있다. 상기 로어암은 휠을 차체에 대해 상하 거동 가능하도록 연결하는 부품으로서 도 1에 도시되어 있듯이, 대략 'L'자형으로 형성되어 일부 돌출 단부는 차체의 서브프레임에 부시 등을 매개로 연결되고, 남은 돌출 단부는 볼조인트 등을 매개로 휠을 지지하는 캐리어 등에 연결된다.The A6082 aluminum alloy is used in lower arms of automotive parts to improve light weight and improve roadability and fuel economy. As shown in Fig. 1, the lower arm is formed in a substantially L shape, and a part of the projecting end is connected to a subframe of the vehicle body through a bush or the like, The projecting end portion is connected to a carrier or the like that supports the wheel via a ball joint or the like.
따라서, 상기 로어암에는 자동차의 주행 중 차체 하중과 노면으로부터의 충격 및 조향에 따른 여러 방향에서 발생되는 하중을 받으며 분산시키는 역할을 한다. Accordingly, the lower arm plays a role of receiving and distributing loads generated in various directions depending on the vehicle body load, impact from the road surface, and steering during running of the vehicle.
이러한 로어암을 경량화할 시, 주행 및 조향 성능이 향상되고 승차감이 개선되므로 국내외 주요 자동차회사에서는 로어암에 경량 소재인 알루미늄 소재를 적극적으로 적용하는 추세이다. When the weight of the lower arm is reduced, driving and steering performance are improved, and ride comfort is improved. Therefore, domestic and foreign major automobile companies are actively applying lightweight aluminum material to lower arm.
그러나 일반적인 알루미늄 열간단조로 제조되는 로어암은 환봉 형상의 연속주조 원형 빌렛을 절단하여 열간단조 함으로써 제조하였는데, 이와 같은 종래 기술은 열간단조 횟수의 증가시키고, 수율이 낮은 단점이 있었다.However, the lower arm manufactured by general aluminum hot forging is manufactured by cutting a circular cast billet in the form of a round bar and hot forging. Such a conventional technique has a disadvantage in that the number of hot forging is increased and the yield is low.
특히, 일반적인 알루미늄 열간단조를 통해 제조할 수 있는 로어암의 크기에 제약이 있어서, 대형 로어암을 제조하는데는 한계가 있었다. 현재 양산중인 알루미늄 열간단조 부품은 최대 지름이 10인치(inch)의 연속주조 빌렛을 사용하기 때문에 그 이상의 열간단조 부품을 제조하기 여려웠다. 만약 지름 10인치 이상의 연속주조 빌렛을 사용하여 열간단조할 경우, 단조기 용량이 과도하게 증가되며 열간단조 시 메탈프로우 형성이 원할하지 못하여 제품 성형이 불가하게 된다. 실제로 승용차용 부품에 적용되고 있는 알루미늄 열간단조 제품은 다양하지만 상용차에 적용되는 알루미늄 열간단조 제품은 현재까지 양산된 이력이 없다.
Particularly, there is a limit to the size of the lower arm that can be manufactured through general hot forging of aluminum, so that there is a limit in manufacturing a large low arm. Aluminum hot forging parts, which are currently in production, have been difficult to manufacture for further hot forging because they use continuous cast billets of up to 10 inches in diameter. If hot forging using a continuous casting billet of 10 inches or more in diameter, the excess capacity of the preform is excessively increased, and metal forming is not feasible during hot forging, which makes product molding impossible. In fact, aluminum hot forging products that are applied to passenger car parts are various, but aluminum hot forging products applied to commercial vehicles do not have a history of mass production so far.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지름 약 20인치 이상의 연속주조 빌렛을 최종 제품과 유사한 형태의 압출 프리폼으로 제조 후, 열간단조 함으로써, 물성이 우수한 대형 단조품을 효율적으로 제조하는 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide a method for efficiently manufacturing a large forged product having excellent physical properties by manufacturing a continuous cast billet having a diameter of about 20 inches or more, Which has its purpose.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법은 상기 알루미늄 합금의 잉곳(ingot)을 용해한 후 탈가스 처리 및 플럭스 처리를 실시하여 청정한 용탕을 만드는 제1단계; 상기 용탕을 예열된 연속주조 몰드(mold)에 삽입하여 원형 빌렛을 제조하는 제2단계; 상기 제조된 원형 빌렛을 예열 후, 직접 압출기를 이용하여 프리폼(preform)을 제조하는 제3단계; 상기 제조된 프리폼을 일정한 길이로 절단 후, 양측면 가공 및 모서리 R가공하는 제4단계; 상기 가공된 프리폼을 예열 후, 미리 예열된 금형에 안착하는 제5단계; 상기 금형에 안착된 프리폼을 단조기 등을 통해 열간단조하여 단조품을 제조하는 제6단계; 상기 제조된 단조품을 트리밍(trimming) 후 세척하는 제7단계; 및 상기 세척된 단조품을 열처리하여 단조품을 완성하는 제8단계; 등을 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to accomplish the above object, there is provided a method of manufacturing a forged product using an aluminum alloy, comprising: a first step of dissolving an ingot of the aluminum alloy, followed by degassing and fluxing to form a pure melt; A second step of inserting the molten metal into a preheated continuous casting mold to produce a circular billet; A third step of preforming the circular billet and then using a direct extruder to produce a preform; A fourth step of cutting the prepared preform to a predetermined length and then machining both sides and R edges; A fifth step of preheating the processed preform and placing it on a preheated mold; A sixth step of hot forging the preform placed on the mold through a step or the like to produce a forged product; A seventh step of trimming and cleaning the forged product; And completing the forged product by heat treating the washed forged product; And the like.
여기서, 상기 제1단계에서 용탕의 온도는 약 750~780℃인 것이 바람직하다.Here, the temperature of the molten metal in the first step is preferably about 750 to 780 ° C.
또한, 상기 제2단계에서 연속주조 몰드의 예열온도는 약 250~280℃인 것이 바람직하다. In the second step, the preheating temperature of the continuous casting mold is preferably about 250 to 280 ° C.
또한, 상기 제2단계에서 원형 빌렛은 지름이 약 20인치 이상인 대형 원형 빌렛인 것이 바람직하다. Also, in the second step, the circular billet is preferably a large circular billet having a diameter of about 20 inches or more.
한편, 상기 제2단계와 제3단계 사이에 원형 빌렛을 약 520~550℃의 온도에서 약 4~6시간 동안 열처리를 통해 균질화하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.Preferably, the method further comprises the step of homogenizing the circular billet between the second and third steps by heat treatment at a temperature of about 520 to 550 ° C. for about 4 to 6 hours.
또한, 상기 제2단계와 제3단계 사이에 초음파 탐상검사 하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to further include a step of performing an ultrasonic inspection between the second step and the third step.
그리고 상기 제3단계에서 원형 빌렛은 약 500~530℃의 온도에서 약 3~5시간 동안 예열되는 것이 바람직하다.In the third step, the circular billet is preferably preheated at a temperature of about 500 to 530 DEG C for about 3 to 5 hours.
또한, 상기 제3단계에서 제조된 프리폼의 길이는 약 12~15m인 것이 바람직하다.In addition, the length of the preform produced in the third step is preferably about 12 to 15 m.
또한, 상기 제3단계에서 직접 압출기는 약 6,300톤급 이상인 것이 바람직하다.In the third step, the direct extruder is preferably about 6,300 tons or more.
또한, 상기 제4단계에서 절단된 프리폼의 두께는 약 60~70mm인 것이 바람직하다. The thickness of the preform cut in the fourth step is preferably about 60 to 70 mm.
또한, 상기 제5단계에서 프리폼은 약 530~570℃의 온도에서 약 0.5~1.5시간 동안 예열되는 것이 바람직하다.Also, in the fifth step, the preform is preferably preheated at a temperature of about 530 to 570 DEG C for about 0.5 to 1.5 hours.
또한, 상기 제5단계에서 금형은 약 270~300℃에서 예열되는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the mold is preheated at about 270 to 300 DEG C in the fifth step.
또한, 상기 제6단계에서 열간단조는 약 6,300톤급 이상의 단조기로, 약 2회 열간단조하는 것이 바람직하다.In the sixth step, it is preferable that the hot forging is a forging machine having a strength of about 6,300 tons or more and hot forging about twice.
그리고 상기 제8단계에서 열처리는 T6 열처리이며, 상기 T6 열처리는 약 520℃의 온도에서 약 4~5시간 동안 가열하는 용체화 처리 후, 약 18~30℃인 상온의 물을 이용하여 ?칭 처리를 하고, 약 170~200℃의 온도에서 약 4~5시간 동안 시효 처리를 하는 것이 바람직하다. In the step 8, the heat treatment is T6 heat treatment. In the T6 heat treatment, the solution treatment is performed by heating at a temperature of about 520 ° C for about 4 to 5 hours, followed by treatment with water at a temperature of about 18 to 30 ° C And the aging treatment is preferably performed at a temperature of about 170 to 200 DEG C for about 4 to 5 hours.
또한, 상기 제8단계 이후에, 피클링(pickling)하는 단계; 형광 침투탐상 시험을 하는 단계; 및 숏 블라스트(shot blasting)하는 단계; 등을 더 포함하는 것이 바람직하다.Further, after the eighth step, pickling is performed; Performing a fluorescent penetrant test; And shot blasting; And the like.
한편, 상기 제조방법은 자동차용 로어암 등에 적용되는 것이 바람직하다.
It is preferable that the manufacturing method is applied to an automotive low arm.
상술한 바와 같이, 종래 기술을 사용하여 연속주조 빌렛으로 단조품을 제조하는 경우, 단조품의 형상 구현을 위해 버스트, 블로커 및 피니셔와 같은 3회 열간단조를 실시하여 단조품을 제조하였지만, 본 발명을 이용하여 단조품을 제조하는 경우, 연속주조 빌렛으로 프리폼을 제조하는데, 상기 프리폼이 이미 어느 정도 단조품의 형상을 가지고 있기 때문에 블로커 및 피니셔와 같은 2회 열간단조를 실시하여 단조품을 제조할 수 있어서 전체적인 단조품의 제조 사이클 타임(cycle time)을 단축할 수 있는 효과가 있으며, 대형 단조품을 제조할 수 있는 장점도 갖는다.As described above, when a forging product is manufactured using continuous casting billets using the prior art, a forging product is manufactured by performing three times hot forging such as a burst, a blocker, and a finisher in order to realize the shape of a forging product. However, In the manufacture of forgings, preforms are produced from continuous casting billets. Because the preforms already have some form of forging, they can be forged for two time, such as blockers and finishers, to produce forged products It has the effect of shortening the cycle time and also has an advantage of being able to manufacture a large forging product.
또한, 동일한 하나의 연속주조 빌렛에서 나올 수 있는 단조품의 수량이 종래에는 약 20개뿐이었는데, 본 발명은 약 30개로 생산성이 약 60% 이상 증가하는 효과가 있다. In addition, the number of forgings that can be produced from one continuous casting billet in the past is only about 20, but the present invention has about 30 pieces, and the productivity is increased by about 60% or more.
또한, 종래 기술을 사용하여 단조품을 제조할 경우, 수율이 약 40~60%였지만, 본 발명을 사용하여 단조품을 제조하면 약 57.6%의 비교적 높은 수율을 확보할 수 있어서 생산성 향상 및 생산원가를 절감하는 효과가 있다.
In addition, when a forged product is manufactured using a conventional technique, the yield is about 40 to 60%. However, when a forging product is manufactured using the present invention, a relatively high yield of about 57.6% can be obtained, .
도 1은 자동차용 로어암의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 공정도이다. 1 is a perspective view of an automotive lower arm.
2 is a process diagram of the present invention.
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.
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.
이하, 표 및 도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail based on tables and drawings.
본 발명은 열간단조용 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법에 관한 것이며, 일 관점에서 단조품에 적용되는 열간다조용 알루미늄 합금을 설명한다.
The present invention relates to a method of manufacturing a forged product using an aluminum alloy for thermal annealing and, in one aspect, an aluminum alloy for thermal annealing applied to a forged product.
본 발명에 따른 열간단조용 알루미늄 합금은 당업계에 공지된 어떠한 것도 이용될 수 있으나, 내식성, 용접성, 기계가공성 및 고온특성 등이 우수한 6000계열의 알루미늄 합금인 것이 바람직하며, 열간단조에 적합한 A6082 알루미늄 합금인 것이 보다 바람직하다. The aluminum alloy for thermal annealing according to the present invention may be any of those known in the art, but it is preferably an aluminum alloy of 6000 series excellent in corrosion resistance, weldability, machinability and high temperature characteristics. A 6082 aluminum Alloy is more preferable.
상기 A6082 알루미늄 합금은 6000계열의 알루미늄 합금 중에서 비교적 높은 강도와 우수한 내식성을 갖는 재료로서, 열간단조 등의 공정을 통하여 자동차용 부품이나 구조용 재료 등에 사용되는데, 전체 알루미늄 합금 중량에 대하여, 마그네슘(Mg) 0.6~1.2중량%, 실리콘(Si) 0.7~1.3중량%, 망가니즈(Mn) 0.4~1.0중량%, 크로뮴(Cr) 0.25중량% 이하, 구리(Cu) 0.1중량% 이하, 철(Fe) 0.5중량% 이하, 티타늄(Ti) 0.1중량% 이하, 아연(Zn) 0.2중량% 이하 및 잔부의 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물 등을 포함한다. The A6082 aluminum alloy is a material having a relatively high strength and excellent corrosion resistance among 6000 series aluminum alloys and is used for automobile parts and structural materials through a process such as hot forging and is composed of magnesium (Mg) 0.6 to 1.2% by weight of silicon, 0.7 to 1.3% by weight of silicon, 0.4 to 1.0% by weight of manganese (Mn), 0.25% by weight or less of chromium (Cr) By weight or less, titanium (Ti) in an amount of 0.1% by weight or less, zinc (Zn) in an amount of 0.2% by weight or less and the balance aluminum (Al) and unavoidable impurities.
여기서, 상기 마그네슘(Mg)은 실리콘(Si)과 결합하여 Mg2Si로 석출되어 알루미늄 합금의 기계적 성질을 향상시키며, 상기 실리콘(Si)은 마그네슘(Mg)과 결합하여 시효 처리에 의해 Mg2Si로 석출되어 알루미늄 합금의 기계적 성질을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 상기 마그네슘(Mg)과 결합 후 남은 실리콘(Si)은 단독으로 석출되어 알루미늄 합금의 기계적 성질 등을 향상시키며, 용융액의 유동성 등을 향상시키는 역할을 한다. Here, the magnesium (Mg) is sikimyeo is precipitated as Mg 2 Si in combination with silicon (Si) improves the mechanical properties of the aluminum alloy, the silicon (Si) is Mg 2 Si by an aging treatment in conjunction with a magnesium (Mg) So as to improve the mechanical properties of the aluminum alloy. Further, the silicon remaining after bonding with magnesium (Mg) alone precipitates to improve the mechanical properties of the aluminum alloy and improve the fluidity of the melt.
상기 망가니즈(Mn)는 알루미늄 합금의 내식성을 저하시키지 않으면서 결정립의 미세화를 통해 알루미늄 합금의 강도를 향상시키는 역할을 하고, 상기 크로뮴(Cr)은 재결정층의 생성 및 성장을 억제하여 알루미늄 합금의 피로강도 저하를 방지하며, 알루미늄(Al) 및 철(Fe)과 함께 화합물을 형성하여 알루미늄 합금의 연신율 등을 증가시키는 역할을 한다. The manganese (Mn) serves to improve the strength of the aluminum alloy through refinement of the crystal grains without deteriorating the corrosion resistance of the aluminum alloy. The chromium (Cr) suppresses the formation and growth of the recrystallized layer, Prevents the fatigue strength from lowering, and forms a compound together with aluminum (Al) and iron (Fe) to increase the elongation and the like of the aluminum alloy.
상기 구리(Cu)는 알루미늄 합금의 내식성 및 기계적 특성 등을 향상시키는 역할을 하고, 상기 철(Fe)은 알루미늄 합금의 결정립의 조대화를 억제하고 주조 시 결정립을 미세화하는 역할을 함으로써 알루미늄 합금의 강도를 향상시킬 수 있다. The copper (Cu) serves to improve the corrosion resistance and mechanical characteristics of the aluminum alloy. The iron (Fe) plays a role of suppressing the coarsening of the grain of the aluminum alloy and refining the grain during casting, Can be improved.
상기 티타늄(Ti)은 알루미늄 합금의 결정립을 미세화시키고 상기 알루미늄 합금의 기계적 성질을 향상시키는 역할을 하고, 상기 아연(Zn)은 알루미늄 합금의 내식성 및 기계적 성질 등을 향상시키는 역할을 한다.
The titanium (Ti) serves to refine the grain of the aluminum alloy and improve the mechanical properties of the aluminum alloy, and the zinc serves to improve the corrosion resistance and mechanical properties of the aluminum alloy.
이하, 또 다른 관점에서 열간단조용 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법을 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a forged product using an aluminum alloy for thermal annealing will be described from another viewpoint.
알루미늄 합금을 이용하여 단조품을 제조할 때 종래 기술에서는 지름이 최대 약 10인치의 연속주조 빌렛(billet)을 사용하였다. 그러나 그 크기를 초과하는 빌렛을 사용하여 단조품을 제조하려면 단조기의 용량이 과도하게 증가하여야 하며, 열간단조 시 메탈프롤우(metal flow) 형성이 원활하지 못하여, 단조품의 제조가 어려웠다. In the production of forgings using aluminum alloys, continuous cast billets of up to about 10 inches in diameter were used in the prior art. However, in order to manufacture a forgings using a billet exceeding the size, the capacity of the preform has to be increased excessively, and the metal flow is not smoothly formed during hot forging, making forging difficult.
그러나 본 발명은 지름이 20인치 이상인 연속주조 빌렛을 사용하여 대형 단조품을 제조하기 위하여 단조품과 유사한 프리폼 등을 제조하여 사용하는 것이 바람직하하며, 지름 20인치 미만의 연속주조 빌렛 및 프리폼 등을 사용하여 단조품을 제조하는 것도 가능하다. However, it is preferable that a continuous cast billet having a diameter of 20 inches or more is used to manufacture a large-size forged product, and a preform similar to a forged product is manufactured and used, and a continuous cast billet and a preform having a diameter of less than 20 inches are used It is also possible to manufacture forgings.
이때, 본 발명에 따른 단조품의 제조에 이용되는 알루미늄 합금은 당업자에게 공지된 어떠한 것도 이용될 수 있으나, 6000계열의 알루미늄 합금인 것이 바람직하며, A6082 알루미늄 합금인 것이 보다 바람직하다. At this time, the aluminum alloy used for manufacturing the forgings according to the present invention may be any of those known to those skilled in the art, but it is preferably an aluminum alloy of 6000 series, more preferably an aluminum alloy of A6082.
보다 구체적으로, 상기 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 알루미늄 합금의 잉곳(ingot)을 용해한 후 탈가스 처리 및 플럭스 처리를 실시하여 청정한 용탕을 만드는 제1단계; 상기 용탕을 예열된 연속주조 몰드(mold)에 삽입하여 원형 빌렛을 제조하는 제2단계; 상기 제조된 원형 빌렛을 예열 후, 직접 압출기를 이용하여 프리폼(preform)을 제조하는 제3단계; 상기 제조된 프리폼을 일정한 길이로 절단 후, 양측면 가공 및 모서리 R가공하는 제4단계; 상기 가공된 프리폼을 예열 후, 미리 예열된 금형에 안착하는 제5단계; 상기 금형에 안착된 프리폼을 단조기 등을 통해 열간단조하여 단조품을 제조하는 제6단계; 상기 제조된 단조품을 트리밍(trimming) 후 세척하는 제7단계; 및 상기 세척된 단조품을 열처리하여 단조품을 완성하는 제8단계; 등을 포함하는 것을 특징으로 한다. More specifically, as shown in FIG. 2, a method of manufacturing a forged product using the aluminum alloy includes a first step of dissolving an ingot of an aluminum alloy, followed by a degassing treatment and a flux treatment to produce a pure melt; A second step of inserting the molten metal into a preheated continuous casting mold to produce a circular billet; A third step of preforming the circular billet and then using a direct extruder to produce a preform; A fourth step of cutting the prepared preform to a predetermined length and then machining both sides and R edges; A fifth step of preheating the processed preform and placing it on a preheated mold; A sixth step of hot forging the preform placed on the mold through a step or the like to produce a forged product; A seventh step of trimming and cleaning the forged product; And completing the forged product by heat treating the washed forged product; And the like.
이때, 상기 제조방법 중 제1항의 잉곳은 상기 알루미늄 합금의 구성성분을 용해한 후 출탕 등을 통해 통상의 방법으로 제조하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the ingot of the first aspect of the above-described manufacturing method is produced by dissolving the constituent components of the aluminum alloy and then by a usual method through a tap or the like.
또한, 상기 빌렛 제조 시 응고 수축에 의한 편석의 발생과 수축결함의 발생 확률을 낮추기 위하여 상기 제1단계에서 용탕의 온도는 약 750~780℃인 것이 바람직하며, 제2단계에서 연속주조 몰드의 예열온도는 약 250~280℃인 것이 바람직하다. In order to lower the probability of occurrence of segregation and contraction defects due to solidification shrinkage during the production of the billet, the temperature of the molten metal in the first step is preferably about 750 to 780 ° C. In the second step, The temperature is preferably about 250 to 280 ° C.
또한, 상기 제2단계의 원형 빌렛의 크기는 제한이 없지만, 본 발명에서는 대형 단조품의 제조가 가능하기 때문에, 상기 원형 빌렛은 지름이 약 20인치 이상인 대형 원형 빌렛인 것이 보다 바람직하다.In addition, although the size of the round billet in the second step is not limited, it is more preferable that the circular billet is a large circular billet having a diameter of about 20 inches or more because the present invention can manufacture a large forging product.
또한, 상기 제조방법은 제2단계와 제3단계 사이에 상기 제조된 원형 빌렛을 약 520~550℃의 온도에서 약 4~6시간 동안 열처리를 통해 편석 등을 제거하기 위한 균질화하는 단계 등을 더 포함할 수 있다. Also, the manufacturing method may include a step of homogenizing the circular billet between the second and third steps to remove segregation etc. by heat treatment at a temperature of about 520 to 550 ° C for about 4 to 6 hours .
종래 제조공정에서는 원형 빌렛을 균질화 하지 않으면, 후속 공정에서 얻을 수 있는 열에너지가 적기 때문에 합금 내부의 편석을 해소할 수 없었다. 그러나 본 발명은 원형 빌렛을 제조한 다음 프리폼을 제조하기 전에 충분한 열처리 공정이 있기 때문에 상기 균질화하는 단계를 생략할 수 있지만, 보다 우수한 품질의 단조품을 수득하기 위하여 단조품의 제조방법 중 균질화하는 단계 등이 더 포함되는 것이 바람직하다.Unless the circular billet is homogenized in the conventional manufacturing process, segregation in the inside of the alloy can not be solved because heat energy that can be obtained in the subsequent process is small. However, since the present invention can omit the homogenization step since there is a sufficient heat treatment process after the manufacture of the circular billet and then the preform, the step of homogenizing the forging product in order to obtain a better quality forging product It is preferable to further include them.
또한, 상기 제2단계와 제3단계 사이에 초음파 탐상검사 하는 단계 등을 더 포함함으로써, 제조된 원형 빌렛 내부의 결함 여부 등을 확인하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to check the presence or absence of defects in the manufactured circular billet by further performing an ultrasonic inspection test between the second and third steps.
또한, 상기 제3단계에서 제조된 프리폼의 길이는 대량생산 및 공정의 편의를 위해 약 12~15m인 것이 바람직하며, 상기 직접 압출기는 6,300톤급 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 만약, 6,300톤급 미만의 직접 압출기를 사용할 경우, 압출 시 부족한 압력으로 인해 알루미늄 합금 내부의 응고수축 결함이 함몰되지 않아 열간단조 시 내부 결함의 성장으로 인해 단조품의 품질이 저하될 수 있다. In addition, the length of the preform produced in the third step is preferably about 12 to 15 m for the convenience of mass production and processing, and the direct extruder is preferably used for a prime of 6,300 tons or more. If a direct extruder of less than 6,300 tons is used, the coagulation shrinkage defect in the aluminum alloy is not depressed due to the insufficient pressure at the time of extrusion, so that the quality of the forging product may deteriorate due to the growth of internal defects during hot forging.
또한, 상기 제4단계에서 절단된 프리폼의 두께는 약 60~70mm인 것이 바람직하지만, 약 65mm인 것이 보다 바람직하다. 상기 프리폼의 두께가 약 60mm 미만 이거나 약 70mm 초과일 경우, 열간단조를 위한 금형과 크기가 맞지 않아 열간단조가 어려울 수 있다. The thickness of the preform cut in the fourth step is preferably about 60 to 70 mm, and more preferably about 65 mm. If the thickness of the preform is less than about 60 mm or more than about 70 mm, the size of the preform may not match the size of the mold for hot forging, and hot forging may be difficult.
또한, 상기 제5단계에서 프리폼의 예열온도 및 예열시간과 금형의 예열온도는 단조품의 원활한 메탈플로우 형성을 위하여 중요하다. 따라서 상기 프리폼은 약 530~570℃의 온도에서 약 0.5~1.5시간 동안 예열되는 것이 바람직하며, 상기 금형은 약 270~300℃에서 예열되는 것이 바람직하다. In addition, in the fifth step, the preheating temperature and preheating time of the preform and the preheating temperature of the mold are important for forming a smooth metal flow of the forgings. Therefore, it is preferable that the preform is preheated at a temperature of about 530 to 570 ° C for about 0.5 to 1.5 hours, and the mold is preheated at about 270 to 300 ° C.
또한, 상기 제6단계의 열간단조는 6,300톤급 이상의 단조기로 2회 열간단조하는 것이 바람직하다. 종래 기술로 연속주조 빌렛을 열간단조하는 경우, 단조품의 형상 구현을 위해 버스트, 블로커 및 피니셔와 같이 3회 열간단조 하는데, 본 발명의 경우, 어느 정도 단조품의 형상을 갖는 프리폼을 사용하기 때문에 블로커 및 피니셔와 같이 2회의 열간단조로 단조품을 제조할 수 있다. In addition, it is preferable that the hot forging in the sixth step is performed by hot forging twice with a forging machine having a capacity of 6,300 tons or more. In the case of hot forging a continuous cast billet in the prior art, three hot forging such as a burst, a blocker, and a finisher is performed for the shape of a forgings. In the present invention, since the preform having the shape of a forged product is used to some extent, The forging can be manufactured by two hot forging like a finisher.
또한, 상기 제8단계의 열처리는 단조품의 변형방지 및 요구되는 물성 등을 얻기 위해서 상기 열처리가 필요하고 특히, 상기 열처리는 T6 열처리인 것이 바람직하다. 상기 T6 열처리는 약 520℃의 온도에서 약 4~5시간 동안 가열하는 용체화 처리 후, 약 18~30℃인 상온의 물을 이용하여 ?칭 처리를 하고, 약 170~200℃의 온도에서 약 4~5시간 동안 시효 처리 등을 하는 것이 바람직하다.In addition, in the heat treatment in the eighth step, the heat treatment is required to prevent deformation of the forgings and to obtain the required physical properties and the like, and in particular, the heat treatment is preferably T6 heat treatment. The T6 heat treatment is performed by heating at a temperature of about 520 ° C. for about 4 to 5 hours, then quenching with water at a temperature of about 18 to 30 ° C., and heating at a temperature of about 170 to 200 ° C. Aging treatment is preferably performed for 4 to 5 hours.
한편, 상기 제8단계 이후에, 상기 열처리 등에 의해 생성된 두꺼운 산화막 등의 스케일을 제거하기 위한 피클링(pickling)하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. It is preferable that the method further includes a step of pickling after the eighth step for removing a scale of a thick oxide film or the like generated by the heat treatment or the like.
또한, 열처리 완료된 단조품의 표면에 존재할 수 있는 크랙 및 결함 등을 확인하기 위하여 형광 침투탐상 시험을 하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 크랙 및 결함 등이 없음을 확인하면, 단조품의 표면을 청정하게 하기 위한 숏 블라스트(shot blasting)하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. Further, it is preferable to further include a step of performing a fluorescence penetration test to confirm cracks and defects that may exist on the surface of the heat-treated forged article. If it is confirmed that there is no cracks or defects, the surface of the forged article is clean Shot blasting in order to obtain a desired result.
또한, 자동차용 로어암을 제조하기 위해서 상기 표면이 청정하게 된 단조품에 부시 및 볼조인트 등을 조립하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
Further, it is preferable to further include a step of assembling a bush, a ball joint, and the like on the forged article whose surface has been cleaned in order to manufacture an automotive lower arm.
본 발명에 따른 단조품의 제조방법으로 기계적 성질 등이 우수한 대형 단조품을 제조하는 것이 바람직하며, 자동차용 로어암(lower arm) 등을 제조하는 것이 보다 바람직하다.
It is preferable to manufacture a large forgings excellent in mechanical properties and the like, and more preferably to manufacture a lower arm for an automobile by the method of manufacturing a forged product according to the present invention.
[실시예]
[Example]
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are merely illustrative of the present invention and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.
본 발명의 제조방법에 따라 제조된 단조품인 실시예의 물성을 확인하기 위하여 본 발명에 따라 실시예를 제조 후 반복적인 물성 시험을 하여 그 결과를 분석하였다.
In order to confirm the physical properties of the forgings produced according to the production method of the present invention, repetitive physical property tests were conducted according to the present invention, and the results were analyzed.
이하0.26
Below
이하0.1
Below
이하0.5
Below
1.20.6 ~
1.2
1.00.4 ~
1.0
1.30.7 ~
1.3
이하0.1
Below
이하0.2
Below
1~5Example
1-5
상기 표 1은 본 발명에 따라 제조된 실시예와 A6082 알루미늄 합금의 구성성분 및 함량을 나타낸 표이며, 상기 실시예는 A6082 알루미늄 합금의 구성성분 및 함량 범위 내에서 제조된 것임을 알 수 있다.
Table 1 shows the compositions and contents of the A6082 aluminum alloy according to the present invention and the examples prepared in accordance with the present invention. It can be understood that the examples are manufactured within the composition and content range of the A6082 aluminum alloy.
상기 표 2는 상기 표 1의 구성성분 및 함량을 참고하여 제조한 실시예 1 내지 실시예 5와 A6082 알루미늄 합금으로 일반적인 열간단조 후 T6 열처리된 단조품의 기계적 물성평가 결과를 정리한 표이며, 상기 실시예 1 내지 실시예 5는 동일한 제조공정을 거친 하나의 원형 빌렛으로부터 제조된 프리폼을 절단하여 제조한 것이다. Table 2 is a table summarizing the results of evaluation of mechanical properties of forged products subjected to T6 heat treatment after general hot forging with Examples 1 to 5 and A6082 aluminum alloys prepared by referring to the constituents and contents of Table 1 above. Examples 1 to 5 were prepared by cutting a preform made from one round billet that had undergone the same manufacturing process.
상기 표에 명시되어 있듯이, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 실시예 5는 상기 A6082 단조품보다 항복강도 및 연신율이 우수하였다. 이와 같은 결과는 본 발명에서 연속주조 원형 빌렛이 압출을 통해 프리폼을 제조하는 단계가 있기 때문이다. 즉, 상기 원형 빌렛이 압출 공정을 거치면서 부분적으로 소성변형을 받기 때문에 국부적인 가공경화 효과를 얻을 수 있으며 압출된 프리폼은 그 미세조직이 치밀해지므로 항복강도 및 연신율이 증가한 것이다. As shown in the table, Examples 1 to 5 prepared according to the present invention were superior in yield strength and elongation than the A6082 forging product. This is because, in the present invention, there is a step of manufacturing the preform through the extrusion of the continuous cast annular billet. That is, since the circular billet is partially subjected to plastic deformation through the extrusion process, a local work hardening effect can be obtained, and the extruded preform has an increased yield strength and elongation because the microstructure is dense.
또한, 실시예 1 내지 실시예 5 간에 물성 편차가 양호한 것으로부터, 단조품의 제조과정 중 제조되는 프리폼의 위치에 따른 물성 편차가 양호하다는 것을 알 수 있었다. In addition, it was found that the physical property variations between Examples 1 to 5 were good, and that the physical property deviations according to the positions of the preforms to be produced during the production of forgings were good.
따라서, 본 발명에 따라 제조된 단조품은 종래 기술로 제조된 단조품보다 물성이 우수할 뿐만 아니라 대형 단조품을 제조할 수 있기 때문에, 본 발명은 대형 자동차용 로어암 등을 제조하는데 적용될 수 있음을 확인하였다.
Therefore, the forged product manufactured according to the present invention is superior in physical properties to a forged product manufactured in the prior art, and can be manufactured as a large sized forged product. Thus, the present invention can be applied to manufacturing a lower arm for a large vehicle .
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.
Claims (16)
상기 용탕을 예열된 연속주조 몰드(mold)에 삽입하여 원형 빌렛을 제조하는 제2단계;
상기 제조된 원형 빌렛을 예열 후, 직접 압출기를 이용하여 프리폼(preform)을 제조하는 제3단계;
상기 제조된 프리폼을 일정한 길이로 절단 후, 양측면 가공 및 모서리 R가공하는 제4단계;
상기 가공된 프리폼을 예열 후, 미리 예열된 금형에 안착하는 제5단계;
상기 금형에 안착된 프리폼을 단조기 등을 통해 열간단조하여 단조품을 제조하는 제6단계;
상기 제조된 단조품을 트리밍(trimming) 후 세척하는 제7단계; 및
상기 세척된 단조품을 열처리하여 단조품을 완성하는 제8단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
A first step of dissolving an ingot of an aluminum alloy, followed by a degassing treatment and a flux treatment to produce a pure molten metal;
A second step of inserting the molten metal into a preheated continuous casting mold to produce a circular billet;
A third step of preforming the circular billet and then using a direct extruder to produce a preform;
A fourth step of cutting the prepared preform to a predetermined length and then machining both sides and R edges;
A fifth step of preheating the processed preform and placing it on a preheated mold;
A sixth step of hot forging the preform placed on the mold through a step or the like to produce a forged product;
A seventh step of trimming and cleaning the forged product; And
And a step of heat treating the washed forged product to complete a forgings product;
Wherein the aluminum alloy is used for a forging product.
상기 제1단계에서 용탕의 온도는 750~780℃인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the temperature of the molten metal in the first step is 750 to 780 ° C.
상기 제2단계에서 연속주조 몰드의 예열온도는 250~280℃인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the preheating temperature of the continuous casting mold in the second step is 250 to 280 ° C.
상기 제2단계에서 원형 빌렛은 지름이 20인치 이상인 대형 원형 빌렛인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the circular billet in the second step is a large circular billet having a diameter of 20 inches or more.
상기 제2단계와 제3단계 사이에 원형 빌렛을 520~550℃의 온도에서 4~6시간 동안 열처리를 통해 균질화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of homogenizing the circular billet between the second step and the third step through a heat treatment at a temperature of 520 to 550 ° C for 4 to 6 hours.
상기 제2단계와 제3단계 사이에 초음파 탐상검사 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of performing an ultrasonic inspection between the second step and the third step.
상기 제3단계에서 원형 빌렛은 500~530℃의 온도에서 3~5시간 동안 예열되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the round billet is preheated at a temperature of 500 to 530 ° C for 3 to 5 hours in the third step.
상기 제3단계에서 제조된 프리폼의 길이는 12~15m인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the preforms produced in the third step have a length of 12 to 15 m.
상기 제3단계에서 직접 압출기는 6,300톤급 이상인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the direct extruder is 6,300 tons or more in the third step.
상기 제4단계에서 절단된 프리폼의 두께는 60~70mm인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the preform cut in the fourth step is 60 to 70 mm.
상기 제5단계에서 프리폼은 530~570℃의 온도에서 0.5~1.5시간 동안 예열되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the preform is preheated at a temperature of 530 to 570 ° C for 0.5 to 1.5 hours in the fifth step.
상기 제5단계에서 금형은 270~300℃에서 예열되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the mold is preheated at 270 to 300 ° C in the fifth step.
상기 제6단계에서 열간단조는 6,300톤급 이상의 단조기로, 2회 열간단조하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the hot forging in the sixth step is a hot forging of 6,300 tons or more and a hot forging twice.
상기 제8단계에서 열처리는 T6 열처리이며, 상기 T6 열처리는 520℃의 온도에서 4~5시간 동안 가열하는 용체화 처리 후, 18~30℃인 상온의 물을 이용하여 ?칭 처리를 하고, 170~200℃의 온도에서 4~5시간 동안 시효 처리를 하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
The method according to claim 1,
The heat treatment in the eighth step is T6 heat treatment, and the T6 heat treatment is performed by heating at a temperature of 520 ° C for 4 to 5 hours, then quenching with water at a temperature of 18 to 30 ° C, And the aging treatment is carried out at a temperature of ~ 200 ° C for 4 to 5 hours.
상기 제8단계 이후에, 피클링(pickling)하는 단계; 형광 침투탐상 시험을 하는 단계; 및 숏 블라스트(shot blasting)하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
The method according to claim 1,
After the eighth step, pickling; Performing a fluorescent penetrant test; And shot blasting the aluminum alloy. ≪ RTI ID = 0.0 > 21. < / RTI >
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| KR20130139310A KR101511544B1 (en) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | A method for manufacturing forged product using hot forging aluminum alloy |
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