KR101630175B1 - 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법 및 알루미늄 푸시 로드 제조 장치 - Google Patents

Abstract

차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법에 있어서, 원통형 알루미늄재 블랭크(B)를 제조하는 블랭크 제조 단계(S10)와; 상기 블랭크(B)를 어닐링 열처리(T₀)하여 경도 25 ~ 40 HB가 되도록 연화시키는 연화 열처리 단계(S20)와; 상기 연화 열처리된 블랭크(B)를 인산염에 포함된 피막 처리제(C)로 피막 처리하는 블랭크 피막 단계(S30)와; 상기 블랭크 피막 단계(S30)를 거친 블랭크(B)를 상부 펀치부(110)와 하부 다이부(120)로 구성된 단조 금형(100)을 이용하여, 바닥부(15)가 폐쇄되고 중심에 중공부(11)가 형성되며 내주면에 복수개의 스플라인 요철(13)들이 길게 형성된 길다란 중공 원통형 푸시 로드 성형체(S)를 성형하는 단조 성형 단계(S40)와; 상기 단조 성형 단계(S40)를 거친 푸시 로드 성형체(S)를 경화 열처리하여 경도를 80~100 HB가 되도록 하는 경화 열처리 단계(S50);를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법.

Description

냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법 및 알루미늄 푸시 로드 제조 장치 { Push Rod Producing Method for Vehcle }

본 발명은 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법 및 제조 장치 에 관한 것이다.

일반적으로 압출단조공정 설계시 냉간 단조 성형비에 따라서 압출비를75% 이내로 설계함으로서 금형 파손방지, 품질 향상을 도모한다. 그러나 자동차 부품에는 일반적인 성형비율을 넘어서는 부품이 많으며, 이러한 부품의 개발시 일반적 단조설계로는 금형파손, 생산성 저하, 품질 문제가 발생하며 제조원가 상승이 나타나게 된다. 본 발명에서 개발할 제품의 경우 전후방 압출 비율이 75% 보다 상당히 큰 85% 이상인 제품으로 개발의 어렵기 때문에 단조 업체에서 개발을 기피하는 부품이다.

종래의 푸시 로드는 주물 또는 다이캐스팅 기법으로 제조하였으나 이러한 주형에 의한 제조방법의 제품의 경우 원소재가 가지는 강도에 비하여 제조된 후의 제품의 조직이 치밀하지 못하하거나 강도가 떨어져서 내구성 및 제품 강도 및 경도가 떨어지는 문제점이 있었다.

관련 특허 : 등록특허 10-1275016호는 각기 서로 마주하는 고정금형 펀치로 이루어진 제1, 2, 3, 4, 5 단조부에 의해 순차적인 단조작업이 이루어지도록 구성하되, 제3단조부 및 제4단조부가 갖는 펀치는 각각 케이스와 속핀으로 분리구성하여 그 사이에 에어배출을 위한 틈이 형성되게 한 자동차 유압브레이크용 연결구의 연결관 냉간단조장치에 있어서, 상기 제3단조부 및 제4단조부의 펀치가 갖는 속핀은 각각 케이스와 걸림테에 의한 걸 림으로 케이스로부터의 돌출이 제어되는 펀칭부 및 지지부로 분리구성함을 특징으로 하는 자동차 유압브레이크용 연결구의 연결관 냉간단조장치를 개시한다.

본 발명은 형상의 한계 또는 여러가지 이유로 사출, 주조로 제조하여 왔었고 현재까지 단조 방법으로 생산이 불가하였던 상용차용 푸시 로드를 단조 방법으로 구현하여 우수한 품질의 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법 및 제조 장치를 제공하기 위함이다.

차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법에 있어서,

원통형 알루미늄재 블랭크(B)를 제조하는 블랭크 제조 단계(S10)와;

상기 블랭크(B)를 어닐링 열처리(T₀)하여 경도 25 ~ 40 HB가 되도록 연화시키는 연화 열처리 단계(S20)와;

상기 연화 열처리된 블랭크(B)를 인산염에 포함된 피막 처리제(C)로 피막 처리하는 블랭크 피막 단계(S30)와;

상기 블랭크 피막 단계(S30)를 거친 블랭크(B)를 상부 펀치부(110)와 하부 다이부(120)로 구성된 단조 금형(100)을 이용하여,

바닥부(15)가 폐쇄되고 중심에 중공부(11)가 형성되며 내주면에 복수개의 스플라인 요철(13)들이 길게 형성된 길다란 중공 원통형 푸시 로드 성형체(S)를 성형하는 단조 성형 단계(S40)와;

상기 단조 성형 단계(S40)를 거친 푸시 로드 성형체(S)를 경화 열처리하여 경도를 80~100 HB가 되도록 하는 경화 열처리 단계(S50);

를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법.

본 발명에 따르는 경우, 형상의 한계 또는 여러가지 이유로 사출, 주조로 제조하여 왔었고 현재까지 단조 방법으로 생산이 불가하였던 상용차용 푸시 로드를 단조 방법으로 구현하여 우수한 품질의 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법 및 제조 장치가 제공된다.

도 1은 본 발명에 의해 제조된 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 성형체 사시도.
도 2는 본 발명에 의해 제조된 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 성형체 횡단면도, 평면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조 금형 전체 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조 금형 중 상부 펀치 정면도, 평면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조 금형 중 하부 다이 정단면 구성도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조 금형 부품도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조 과정 시뮬레이션도.
도 8은 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법 흐름도.

이하에서 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법 및 알루미늄 푸시 로드 제조 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 의해 제조된 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 성형체 사시도, 도 2는 본 발명에 의해 제조된 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 성형체 횡단면도, 평면도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조 금형 전체 구성도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조 금형 중 상부 펀치 정면도, 평면도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조 금형 중 하부 다이 정단면 구성도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조 금형 부품(사진)도, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조 과정 시뮬레이션도이고, 도 8은 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법 흐름도이다.

FeHPO₄·2~4H₂O란 FeHPO₄·2H₂O, FeHPO₄·3H₂O, 또는 FeHPO₄·4H₂O 가 될 수 있음을 말한다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법은, 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법에 있어서, 원통형 알루미늄재 블랭크(B)를 제조하는 블랭크 제조 단계(S10)와, 상기 블랭크(B)를 어닐링 열처리(T₀)하여 경도 25 ~ 40 HB가 되도록 연화시키는 연화 열처리 단계(S20)와, 상기 연화 열처리된 블랭크(B)를 인산염에 포함된 피막 처리제(C)로 피막 처리하는 블랭크 피막 단계(S30)를 포함한다.

또한, 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법은, 블랭크 피막 단계(S30)를 거친 블랭크(B)를 상부 펀치부(110)와 하부 다이부(120)로 구성된 단조 금형(100)을 이용하여, 바닥부(15)가 폐쇄되고 중심에 중공부(11)가 형성되며 내주면에 복수개의 스플라인 요철(13)들이 길게 형성된 길다란 중공 원통형 푸시 로드 성형체(S)를 성형하는 단조 성형 단계(S40)와, 상기 단조 성형 단계(S40)를 거친 푸시 로드 성형체(S)를 경화 열처리하여 경도를 80~100 HB가 되도록 하는 경화 열처리 단계(S50)를 더 포함한다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법에 사용되는, 상부 펀치부(110)는, 프레스에 의해 승강하는 상부펀치 프레임(111)과, 상기 상부펀치 프레임(111)에 고정되는 상부펀치 몸체부(112)와, 상기 상부펀치 몸체부(112)에 하향 직립되게 고정되고 외주면에 6~10개의 스플라인 요철(115)이 세로 방향으로 균일하게 형성된 상부펀치 펀칭부(113)를 포함하여 구성된다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법에 사용되는, 하부 다이부(120)는, 상부펀치 프레임(111)의 하부에 대향되게 위치한 하부다이 프레임(121)와, 하부다이 프레임(121)의 상부에 설치된 하부다이(122)와, 상기 하부다이(122)의 중앙에 움푹 패여 하부다이 내주면(123a)에 의해 둘러싸인 원통형 성형실(123)과, 원통형 성형실(123)의 하부에 연통되어 형성된 이젝팅 공구용 홈(125)과, 이젝팅 공구용 홈(125)에 삽입되는 원통형 이젝팅 툴(127)을 포함하여 구성된다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조 장치에서, 하부다이 내주면(123a)의 하단에 내측으로 라운드지게 내입된 수평폭(W1) 0.5 ~ 2mm의 단턱부(123b)가 형성되고, 상기 원통형 이젝팅 툴(127)의 상단면(127a)은 상기 단턱부의 하부를 연결하여 이루어지는 제1 가상면(L1)을 지지하는 것이 바람직하다.

또한, 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법에 있어서, 블랭크 피막 단계(S30)에서 인산염과 본데류베와 스테아린산아연 으로 피막하거나, Zn₃(PO₄)₂ 와 FeHPO₄·2~4H₂O의 혼합결정체와 스테아린산아연 으로 피막하는 것이 바람직하다.

또한, 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법에 있어서, 연화 열처리 단계(S20)는, 블랭크(B)가 내장된 노(爐)의 온도를 500℃로 4시간 유지하는 단계와, 블랭크(B)를 상기 노(爐)의 온도가 200℃가 될 때까지 15~25시간 동안 노냉(爐冷)하는 단계와, 블랭크(B)를 200℃ 이하로 냉각된 노(爐)에서 꺼내오 공냉(空冷)시키는 단계를 순차적으로 거치면서 진행되는 것이 바람직하다.

또한, 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법에 있어서, 경화 열처리 단계(S50)에서, 푸시 로드 성형체(S)를 530℃에서 2시간 유지 후 물로 급냉하고, 다시 180℃에서 6시간 유지한 후 냉각하여, 경도를 90~91 HB가 되도록하는 것이 바람직하다.

또한, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조장치는 상부 펀치부(110)와 하부 다이부(120)로 구성된다. 상부 펀치부(110)는 프레스에 의해 승강하는 상부펀치 프레임(111)과, 상기 상부펀치 프레임(111)에 고정되는 상부펀치 몸체부(12)와, 상부펀치 몸체부(12)에 하향 직립되게 고정되고 외주면에 6~10개의 스플라인 요철(115)이 세로 방향으로 균일하게 형성된 상부펀치 펀칭부(113)를 포함하여 구성된다.

또한, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조장치의 하부 다이부(120)는, 상부펀치 프레임(111)의 하부에 대향되게 위치한 하부다이 프레임(121)와, 하부다이 프레임(121)의 상부에 설치된 하부다이(122)와, 하부다이(122)의 중앙에 움푹 패여 하부다이 내주면(123a)에 의해 둘러싸인 원통형 성형실(123)과, 원통형 성형실(123)의 하부에 연통되어 형성된 이젝팅 공구용 홈(125)과, 이젝팅 공구용 홈(125)에 삽입되는 원통형 이젝팅 툴(127)을 포함하여 구성된다.

또한, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조장치는 펀치 센터 가이드(130)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 펀치 센터 가이드(130)는, 외측 하면이 상기 하부다이(122)의 상면에 걸쳐지는 중공 확장편(133)과, 중공 확장편(133)의 하부에 형성되고 상기 원통형 성형실(123)의 상부에 삽입되는 중공 삽입편(131)과, 중공 확장편(133)과 중공 삽입편(131)의 중심에 형성된 펀치가이드홀(132)로 구성되고, 펀치가이드홀(132)의 직경은 상기 상부펀치 펀칭부(113)가 삽입될 수 있도록 상기 상부펀치 펀칭부(113)의 외경(D1)보다 0.0001 ~ 0.5mm 큰 것이 바람직하다.

본 발명은 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명됐지만, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위에 의하여 정하여지는 것으로 본 발명과 균등 범위에 속하는 다양한 수정 및 변형을 포함할 것이다.

아래의 특허청구범위에 기재된 도면부호는 단순히 발명의 이해를 보조하기 위한 것으로 권리범위의 해석에 영향을 미치지 아니함을 밝히며 기재된 도면부호에 의해 권리범위가 좁게 해석되어서는 안될 것이다.

110 : 상부 펀치부
111 : 상부펀치 프레임
112 : 상부펀치 몸체부
113 : 상부펀치 펀칭부
115 : 스플라인 요철
120 : 하부 다이부
121 : 하부다이 프레임
122 : 하부다이
123 : 원통형 성형실
125 : 이젝팅 공구용 홈
127 : 원통형 이젝팅 툴
123a : 하부다이 내주면
123b : 단턱부
130 : 펀치 센터 가이드
131 : 중공 삽입편
132 : 펀치가이드홀
133 : 중공 확장편

Claims (9)

1. 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법에 있어서,
   원통형 알루미늄재 블랭크(B)를 제조하는 블랭크 제조 단계(S10)와;
   상기 블랭크(B)를 어닐링 열처리(T₀)하여 경도 25 ~ 40 HB가 되도록 연화시키는 연화 열처리 단계(S20)와;
   상기 연화 열처리된 블랭크(B)를 인산염에 포함된 피막 처리제(C)로 피막 처리하는 블랭크 피막 단계(S30)와;
   상기 블랭크 피막 단계(S30)를 거친 블랭크(B)를 상부 펀치부(110)와 하부 다이부(120)로 구성된 단조 금형(100)을 이용하여,
   바닥부(15)가 폐쇄되고 중심에 중공부(11)가 형성되며 내주면에 복수개의 스플라인 요철(13)들이 길게 형성된 길다란 중공 원통형 푸시 로드 성형체(S)를 성형하는 단조 성형 단계(S40)와;
   상기 단조 성형 단계(S40)를 거친 푸시 로드 성형체(S)를 경화 열처리하여 경도를 80~100 HB가 되도록 하는 경화 열처리 단계(S50);
   를 거쳐 제조되되,
   
   상기 상부 펀치부(110)는, 프레스에 의해 승강하는 상부펀치 프레임(111)과, 상기 상부펀치 프레임(111)에 고정되는 상부펀치 몸체부(112)와, 상기 상부펀치 몸체부(112)에 하향 직립되게 고정되고 외주면에 6~10개의 스플라인 요철(115)이 세로 방향으로 균일하게 형성된 상부펀치 펀칭부(113),를 포함하여 구성되고;
   
   상기 하부 다이부(120)는, 상기 상부펀치 프레임(111)의 하부에 대향되게 위치한 하부다이 프레임(121)와, 상기 하부다이 프레임(121)의 상부에 설치된 하부다이(122)와, 상기 하부다이(122)의 중앙에 움푹 패여 하부다이 내주면(123a)에 의해 둘러싸인 원통형 성형실(123)과, 상기 원통형 성형실(123)의 하부에 연통되어 형성된 이젝팅 공구용 홈(125)과, 상기 이젝팅 공구용 홈(125)에 삽입되는 원통형 이젝팅 툴(127),을 포함하여 구성되고,
   
   상기 하부다이 내주면(123a)의 하단에 내측으로 라운드지게 내입된 수평폭(W1) 0.5 ~ 2mm의 단턱부(123b)가 형성되고, 상기 원통형 이젝팅 툴(127)의 상단면(127a)은 상기 단턱부의 하부를 연결하여 이루어지는 제1 가상면(L1)을 지지하고,
   
   상기 블랭크 피막 단계(S30)에서, 인산염과 본데류베와 스테아린산아연 으로 피막하거나, Zn₃(PO₄)₂ 와 FeHPO₄·2~4H₂O의 혼합결정체와 스테아린산아연 으로 피막하고,
   
   상기 연화 열처리 단계(S20)는, 상기 블랭크(B)가 내장된 노(爐)의 온도를 500℃로 4시간 유지하는 단계와, 상기 블랭크(B)를 상기 노(爐)의 온도가 200℃가 될 때까지 15~25시간 동안 노냉(爐冷)하는 단계와, 상기 블랭크(B)를 200℃ 이하로 냉각된 노(爐)에서 꺼내어 공냉(空冷)시키는 단계를 순차적으로 거치면서 진행되고,
   
   상기 경화 열처리 단계(S50)에서, 상기 푸시 로드 성형체(S)를 530℃에서 2시간 유지 후 물로 급냉하고, 다시 180℃에서 6시간 유지한 후 냉각하여, 경도를 90~91 HB가 되도록하는 것을 특징으로 하는 냉간단조 및 열처리에 의한 차량용 알루미늄 푸시 로드 제조방법.
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