KR101723587B1 - 자동차용 알루미늄부품 제조방법 및 이에 의해 제조된 자동차용 알루미늄부품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 알루미늄부품 제조방법 및 이에 의해 제조된 자동차용 알루미늄부품에 관한 것으로서, (A) 알루미늄을 다이캐스팅하여 일정 형상을 갖는 자동차 알루미늄부품을 성형하는 단계; (B) 상기 다이캐스팅으로 성형된 알루미늄부품을 열처리하여 내구력과 강도를 향상시키는 단계; (C) 상기 열처리를 거친 알루미늄부품 결과물을 액체질소를 이용하여 서브 제로(sub zero) 처리함으로써 경도 상승 및 내마모성을 향상시키는 단계;를 포함하되, 다이캐스팅 성형된 알루미늄부품에 대해 200~210℃에서 7시간 내지 7시간 30분 동안 열처리하는 열처리를 거친 알루미늄부품 결과물에 대해 액체질소를 이용하여 -196℃에서 10분 내지 15분 동안 급속 냉각처리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 공법 개선으로 경도 상승과 더불어 내마모성을 향상시킬 수 있고 원가 절감은 물론 대량생산할 수 있으며, 고내구성의 기계적 특성을 발휘하는 자동차용 알루미늄부품을 제조할 수 있다.

Description

자동차용 알루미늄부품 제조방법 및 이에 의해 제조된 자동차용 알루미늄부품{WASTEWATER TREATMENT METHOD}

본 발명은 자동차용 알루미늄부품의 제조기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공법 개선을 통해 경도를 상승시킴과 더불어 내마모성을 향상시키는 등 고내구성의 기계적 특성을 발휘할 수 있도록 하며 원가를 절감할 수 있도록 한 자동차용 알루미늄부품 제조방법 및 이에 의해 제조된 자동차용 알루미늄부품에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 에어컨의 컴프레셔는 샤프트가 회전함에 따라 상기 샤프트에 연결된 경사판(Swash Plate)이 동일방향으로 회전하도록 구비되며, 피스톤에 부착된 플레이트를 밀어주어 상기 피스톤이 직선방향으로 이동하면서 냉매를 압축시키는 작용을 하도록 구비된다.

이때, 상기 에어컨 컴프레셔를 구성하는 경사판과 피스톤은 보통 알루미늄 재질로 이루어진다.

하지만, 상기 경사판과 피스톤 등은 경도에 차이가 발생하므로 마찰계수에 차이가 커 마모되기가 쉽고, 또한 마찰로 인해 윤활유의 역할이 미비하여 실제 무윤활 상태에서 마찰 및 마모가 발생되는 문제점이 있었다.

이로 인해, 컴프레셔의 작동을 중단시키는 문제가 발생되고 있으며, 이를 개선하는 고내구성 부품의 개발이 요구되고 있다.

덧붙여, 상기 피스톤은 유체의 압력을 받아 실린더 내를 왕복운동하는 원판형 또는 원통형의 부품으로써 가스나 그 밖의 유체에서 압력을 받아 왕복운동을 할 뿐만 아니라 피스톤의 왕복운동으로 가스나 유체에 압력을 주어 압축력을 미치는 작용을 하도록 한 것으로서, 내연기관 등 원동기의 주요 부품으로 사용될 뿐만 아니라 유압기기나 압축기(컴프레셔) 등에 사용된다.

이와 같은 피스톤은 다양한 크기로 제조되는데, 대체로 저속회전에 사용되는

것은 주철로 만들지만 차량용 피스톤과 같이 고속회전에 사용되는 것은 알루미늄 재질로 이루어진다.

이러한 상기 차량용 피스톤 부품은 종래 단조 가공을 통해 제조되어 사용되고 있는데, 가공시간이 많이 소요되고 인건비를 상승시키게 되며, 원가를 상승시킴과 더불어 생산성이 크지 않다.

또한, 종래 단조 가공에 의해 제조되는 차량용 피스톤 등의 알루미늄부품은 경도가 우수하지 못하고 내마모성 성능이 떨어지는 등 기계적 특성이 좋지 못한 문제점이 있었다.

한편, 종래 차량용 피스톤 부품의 선행기술을 살펴보면, 국내등록특허공보 제10-0781782호 등지에서 초음파 진동을 이용하여 알루미늄 피스톤 부품을 성형 제조하는 방법 및 장치를 통해 피스톤을 제조하기 위해 여러 절삭 공정을 수행하였던 종래와는 달리 압축, 성형으로 이루어진 간단한 공정을 통해 피스톤을 제조하므로 그 제조 과정이 간편하고 신속하며, 제품의 성형시 반고체소재를 사용하므로 액상의 소재를 사용하여 성형할 때보다 성형된 제품의 정밀도 유지와 변형률을 감소시킬 수 있는 초음파 진동에 의한 차량용 피스톤 제조방법과 제조장치를 제안 및 개시하고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0781782호

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 공법 개선으로 경도 상승과 더불어 내마모성을 향상시킬 수 있도록 하며 원가를 절감할 수 있도록 한 자동차용 알루미늄부품 제조방법 및 이에 의해 제조된 자동차용 알루미늄부품을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 마찰에 의한 마모에 의해 에어컨 컴프레셔의 작동을 중단시키는 문제를 개선할 수 있도록 하며, 고내구성의 기계적 특성을 발휘할 수 있도록 한 자동차용 알루미늄부품 제조방법 및 이에 의해 제조된 자동차용 알루미늄부품을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 알루미늄부품 제조방법은, 알루미늄을 이용하여 피스톤 등 자동차용 알루미늄부품을 제조하는 방법에 있어서, (A) 알루미늄을 다이캐스팅하여 일정 형상을 갖는 자동차용 알루미늄부품을 성형하는 단계; (B) 상기 다이캐스팅으로 성형된 알루미늄부품을 열처리하여 내구력과 강도를 향상시키는 단계; (C) 상기 열처리를 거친 알루미늄부품 결과물을 액체질소를 이용하여 서브 제로(sub zero) 처리함으로써 경도 상승 및 내마모성을 향상시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 (B)단계에서는, 다이캐스팅 성형된 알루미늄부품에 대해 200~210℃에서 7시간 내지 7시간 30분 동안 열처리하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 (C)단계에서는, 열처리를 거친 알루미늄부품 결과물에 대해 액체질소를 이용하여 -196℃에서 10분 내지 15분 동안 급속 냉각처리하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 의한 자동차 알루미늄부품 제조방법에 의해 제조되는 자동차용 알루미늄부품을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 공법 개선으로 경도 상승과 더불어 내마모성을 향상시킬 수 있으며 원가 절감은 물론 대량생산할 수 있는 유용한 효과를 제공할 수 있다.

본 발명은 마찰에 의한 마모에 의해 에어컨 컴프레셔의 작동을 중단시키는 문제를 개선할 수 있으며, 고내구성의 기계적 특성을 발휘하는 자동차용 알루미늄부품을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 알루미늄부품 제조방법을 설명하기 위해 나타낸 블록 흐름도이다.

본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 자동차용 알루미늄부품 제조방법은 알루미늄 소재를 이용하여 자동차용 에어컨 컴프레셔에 사용되는 피스톤 등의 알루미늄부품을 제조하기 위한 것으로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 다이캐스팅 성형단계(S10), 열처리단계(S20), 서브 제로 처리단계(S30)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

즉, 알루미늄 소재를 다이캐스팅(die casting)하여 일정 형상을 갖는 알루미늄부품으로 성형하고, 상기 다이캐스팅으로 성형된 알루미늄부품을 열처리한 후 열처리를 거친 알루미늄부품을 액체질소를 이용하여 서브 제로(sub zero) 처리하여 고내구성을 갖는 자동차용 알루미늄부품을 제조한다.

이하, 본 발명에 따른 자동차용 알루미늄부품 제조방법에 대해 각 단계별로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

다이캐스팅 성형단계( S10 )

상기 다이캐스팅 성형단계(S10)는 알루미늄 소재를 다이캐스팅(die casting)하여 일정 형상을 갖는 자동차용 알루미늄부품으로 성형하는 단계이다.

여기에서는 주조 형상과 같도록 알루미늄을 녹여서 금속 금형에 주입하여 금형과 똑같은 형상으로 주물을 얻어낼 수 있으며, 치수가 정확하므로 다듬질할 필요가 없고 우수한 기계적 성질을 자동차용 알루미늄부품을 대량으로 생산할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.

여기에서, 상기 자동차용 알루미늄부품은 자동차용 에어컨 컴프레셔에 사용되는 피스톤으로 원판형 또는 원통형 구조로 성형된다.

열처리단계( S20 )

상기 열처리단계(S20)는 다이캐스팅 공법으로 성형된 자동차용 알루미늄부품을 1차 열처리하는 단계이다.

여기에서는 열처리를 통해 내구력과 강도를 향상시킬 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 다이캐스팅 성형된 자동차용 알루미늄부품에 대해 200~210℃에서 7시간 내지 7시간 30분 동안 열처리함이 바람직하다.

이러한 조건에서 열처리함으로써 시효가 생겨 강인성을 향상시키는 등 내구력과 강도를 향상시킬 수 있다.

서브 제로 처리단계( S30 )

상기 서브 제로 처리단계(S30)는 열처리를 거친 자동차용 알루미늄부품의 결과물을 2차 열처리하는 단계이다.

여기에서는 액체질소를 이용하여 서브 제로(sub zero) 처리함으로써 경도 상승 및 내마모성을 향상시킬 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 열처리를 거친 자동차용 알루미늄부품의 결과물에 대해 액체질소를 이용하여 -196℃에서 10분 내지 15분 동안 급속 냉각처리함이 바람직하다.

이러한 조건에서 서브 제로 처리함으로써 액체질소의 기화잠열을 이용하여 단시간에 급속 냉각시킬 수 있으며, 경도 상승 및 내마모성을 향상시킬 수 있다.

특히, 이러한 액체질소를 이용한 급속 냉각을 통해서는 조직의 기계적 특성을 변화시키므로 내마모성을 향상시킴과 더불어 경도를 상승시킬 수 있고, 시효변형방지 효과에 의하여 치수의 안정성을 확보할 수 있다.

이에 따라, 상술한 구성으로 이루어지는 본 발명은 다이캐스팅 성형단계(S10)와, 열처리단계(S20), 및 서브 제로 처리단계(S30)를 포함하는 제조공정을 통해 원판형 또는 원통형 구조로 제조되는 자동차 알루미늄부품을 치수 안정성을 확보하면서 대량으로 제조할 수 있으며, 원가를 절감할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.

한편, 상술한 구성으로 이루어지는 본 발명의 자동차용 알루미늄부품과 종래기술에 의한 단조 가공한 자동차용 알루미늄부품(비교예)에 대해 경도와 내마모성 실험을 하였다.

이때, 경도 실험에 있어서는 금속 재료의 로크웰 경도에 대한 표준 방법에 따라 실험하였고, 내마모성 실험에 있어서는 표면 마모량을 체크하였으며, 이러한 실험 결과를 아래 표 1에 나타내었다.

구 분	본 발명	비교예
경도(HV)	3457	2368
내마모성(㎛)	0.28	3.16

여기에서, 표 1에서 보여주는 바와 같이, 본 발명에 의한 자동차용 알루미늄부품이 종래기술에 의한 단조 가공한 자동차용 알루미늄부품보다 경도와 내마모성에서 기계적 특성이 훨씬 더 우수함을 나타내고 있다.

이에 따라, 이러한 실험 결과치는 본 발명을 통해 고내구성의 기계적 특성을 발휘할 수 있는 자동차용 알루미늄부품을 제공할 수 있음을 나타내며, 종래 단조 가공에 의한 자동차용 알루미늄부품에서 발생되는 문제점을 개선할 수 있음을 나타낸다.

이상에서와 같이, 본 발명에 대해 구체적인 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 특별히 한정되지 않는다 할 것이며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형 및 수정될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

S10: 다이캐스팅 성형단계
S20: 열처리단계
S30: 서브 제로 처리단계

Claims (4)

1. (A) 알루미늄을 다이캐스팅하여 일정 형상을 갖는 자동차용 알루미늄부품을 성형하는 단계;
   (B) 상기 다이캐스팅으로 성형된 알루미늄부품을 열처리하여 내구력과 강도를 향상시키는 단계;
   (C) 상기 열처리를 거친 알루미늄부품 결과물을 액체질소를 이용하여 서브 제로(sub zero) 처리함으로써 경도 상승 및 내마모성을 향상시키는 단계; 를 포함하는 자동차용 알루미늄부품 제조방법에 있어서,
   상기 (B)단계에서는,
   다이캐스팅 성형된 알루미늄부품에 대해 200~210℃에서 7시간 내지 7시간 30분 동안 열처리하며,
   상기 (C)단계에서는,
   열처리를 거친 알루미늄부품 결과물에 대해 액체질소를 이용하여 -196℃에서 10분 내지 15분 동안 급속 냉각처리하는 것을 특징으로 하는 자동차용 알루미늄부품 제조방법.
   
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4. 상기 청구항 1항에 의한 자동차 알루미늄부품 제조방법에 의해 제조되는 자동차용 알루미늄부품.

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