KR101950390B1 - Brake disk and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

무게가 가벼우면서 강성을 높일 수 있고, 디스크플레이트와 허브와의 결합구조 개선을 통해 무게를 최소화하고 생산성을 높일 수 있도록, 마찰면을 제공하며 중앙에 홀이 형성된 디스크플레이트, 상기 디스크플레이트의 중앙에 형성된 홀에 결합되는 허브를 포함하는 브레이크 디스크를 제조하는 방법으로, 디스크플레이트를 준비하는 단계, 평판 형태의 허브를 준비하는 단계, 디스크플레이트 일면에 평판 형태의 허브를 위치시키는 단계, 상기 디스크플레이트와 허브를 핫스탬핑(hot stamping)하여 접합하는 단계를 포함하는 브레이크 디스크 제조 방법을 제공한다.A disc plate having a hole at the center and providing a friction surface so as to minimize the weight and improve the productivity by improving the rigidity of the disc plate and the hub by improving the rigidity of the disc plate and the hub, A method of manufacturing a brake disk including a hub coupled to a formed hole, comprising the steps of: preparing a disk plate; preparing a hub in the form of a plate; positioning a hub in the form of a plate on one side of the disk plate; And joining the hub by hot stamping the hub.

Figure R1020160176831
Figure R1020160176831

Description

브레이크 디스크 및 그 제조 방법{BRAKE DISK AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}[0001] DESCRIPTION [0002] BRAKE DISK AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME [0003]

본 발명은 차량의 디스크 브레이크 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a disc brake of a vehicle and a method of manufacturing the disc brake.

일반적으로 차량의 브레이크 장치는 주행중의 자동차를 감속 또는 정지시키기 위해 사용되는 장치이다.Generally, a braking device of a vehicle is a device used for decelerating or stopping a running vehicle.

브레이크 장치에 사용되는 브레이크 디스크는 마찰부재인 가압패드와의 마찰을 통해 발생하는 마찰력을 이용하여 차량의 운동에너지를 열에너지로 방출함으로써 차량의 제동을 수행하게 된다.The brake disk used in the brake apparatus performs braking of the vehicle by releasing the kinetic energy of the vehicle as thermal energy by using the friction force generated by the friction with the pressing pad which is the friction member.

브레이크 디스크는 마찰면을 제공하는 링이나 드럼 형태의 디스크플레이트와 디스크플레이트에 접합되어 디스크플레이트를 차축에 결합시키는 허브를 포함한다.The brake disk includes a ring or drum type disk plate providing a friction surface and a hub joined to the disk plate to couple the disk plate to the axle.

이러한 브레이크 디스크는 차량의 연비 향상을 위해 경량화가 요구되며, 무게가 가벼우면서도 강도가 높고 내열성과 내마모성 및 내구성을 갖출 필요가 있다.Such a brake disc is required to be light in weight to improve the fuel efficiency of the vehicle, and it is required to be light in weight, high in strength, heat resistance, wear resistance and durability.

이에, 무게가 가벼우면서 강성을 높일 수 있도록 된 브레이크 디스크 및 그 제조 방법을 제공한다.Accordingly, there is provided a brake disk that is light in weight and capable of increasing rigidity, and a method of manufacturing the same.

또한, 고망간강을 적용하면서 디스크플레이트와 허브와의 결합구조 개선을 통해 무게를 최소화하고 결합력을 높일 수 있도록 된 브레이크 디스크 및 그 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a brake disk and a method of manufacturing the brake disk, which are capable of minimizing the weight and increasing the coupling force by improving the coupling structure between the disk plate and the hub while applying high manganese steel.

또한, 디스크플레이트와 허브를 보다 간단하고 용이하고 결합하여 생산성을 높이고 제조 비용을 줄일 수 있도록 된 브레이크 디스크 및 그 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a brake disk and a method of manufacturing the brake disk, which can increase the productivity and reduce the manufacturing cost by combining the disk plate and the hub more easily and easily.

이를 위해 본 구현예의 제조 방법은, 마찰면을 제공하며 중앙에 홀이 형성된 디스크플레이트와 상기 디스크플레이트의 중앙에 형성된 홀에 결합되는 허브를 포함하는 브레이크 디스크를 제조하는 방법으로, 디스크플레이트를 준비하는 단계, 허브를 준비하는 단계, 및 상기 디스크플레이트에 대해 허브를 핫스탬핑(hot stamping)하여 접합하는 단계를 포함할 수 있다.To this end, the manufacturing method of the present embodiment is a method of manufacturing a brake disk including a disk plate provided with a friction surface and a hole at the center and a hub coupled to a hole formed at the center of the disk plate, A step of preparing the hub, and a step of hot stamping and joining the hub to the disk plate.

상기 핫스탬핑하여 접합하는 단계는, 성형머신 내에 디스크플레이트를 배치하는 단계, 허브를 고온으로 가열하는 단계, 가열된 허브를 디스크플레이트에 위치시키는 단계, 허브가 디스크플레이트 홀에 접합되도록 가압 성형하여 억지끼워맞춤식으로 접합시키는 단계, 및 허브를 급냉하는 단계를 포함할 수 있다.The step of hot stamping and joining comprises the steps of disposing a disc plate in a molding machine, heating the hub to a high temperature, positioning the heated hub on the disc plate, pressing the press- Joining together in a fitting manner, and quenching the hub.

상기 디스크플레이트는 망간(Mn)이 16 내지 20중량% 이상인 고망간강으로 이루어질 수 있다.The disk plate may be made of high manganese steel having manganese (Mn) of 16 to 20% by weight or more.

상기 디스크플레이트는 탄소(C) 0.9 내지 1.31중량%, 망간(Mn) 16 내지 20중량%, 규소(Si) 0.01 내지 0.03 중량%, 크롬(Cr) 2.2 내지 2.8중량%, 구리(Cu) 0.3 내지 0.7중량%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.Wherein the disk plate comprises 0.9 to 1.31 wt% of carbon, 16 to 20 wt% of manganese (Mn), 0.01 to 0.03 wt% of silicon (Si), 2.2 to 2.8 wt% of chromium (Cr) 0.7% by weight, the remainder being Fe and other unavoidable impurities.

상기 허브는 디스크플레이트와 상이한 재질로 이루어질 수 있다.The hub may be made of a material different from the disk plate.

상기 허브는 보론강 재질로 이루어질 수 있다. The hub may be made of boron steel.

상기 디스크플레이트를 준비하는 단계에서, 상기 디스크플레이트의 중앙에 요철 형태의 홀을 가공하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step of preparing the disk plate may further include the step of machining the concave-convex type hole at the center of the disk plate.

상기 핫 스탬핑하여 접합하는 단계에서, 허브는 900℃ 내지 950℃의 온도로 가열될 수 있다.In the hot stamping and joining step, the hub may be heated to a temperature of 900 ° C to 950 ° C.

상기 핫 스탬핑하여 접합하는 단계에서, 허브에 대한 가압력은 12 내지 22KN/㎠일 수 있다.In the hot stamping and joining step, the pressing force on the hub may be 12 to 22 KN / cm < 2 >.

본 구현예의 브레이크 디스크는, 마찰면을 제공하며 중앙에 홀이 형성된 디스크플레이트와 상기 디스크플레이트의 중앙에 형성된 홀에 결합되는 허브를 포함하며, 상기 허브는 스크플레이트에 핫 스탬핑되어 억지끼워맞춤 구조로 접합될 수 있다.The brake disk of the present embodiment includes a disk plate provided with a friction surface and a hole formed at the center thereof and a hub coupled to a hole formed at the center of the disk plate and the hub is hot- Can be bonded.

상기 디스크플레이트와 상기 허브는 이종 재질일 수 있다.The disk plate and the hub may be made of different materials.

상기 디스크플레이트는 망간(Mn)이 16 내지 20중량% 이상인 고망간강으로 이루어질 수 있다.The disk plate may be made of high manganese steel having manganese (Mn) of 16 to 20% by weight or more.

상기 디스크플레이트는 탄소(C) 0.9 내지 1.31중량%, 망간(Mn) 16 내지 20중량%, 규소(Si) 0.01 내지 0.03 중량%, 크롬(Cr) 2.2 내지 2.8중량%, 구리(Cu) 0.3 내지 0.7중량%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.Wherein the disk plate comprises 0.9 to 1.31 wt% of carbon, 16 to 20 wt% of manganese (Mn), 0.01 to 0.03 wt% of silicon (Si), 2.2 to 2.8 wt% of chromium (Cr) 0.7% by weight, the remainder being Fe and other unavoidable impurities.

상기 허브는 보론강 재질로 이루어질 수 있다. The hub may be made of boron steel.

상기 홀은 요철 형태로 이루어질 수 있다.The holes may be formed in a concavo-convex shape.

상기 허브는 상기 홀에 접하는 면이 홀의 요철 형태에 대응하는 형태로 이루어지질 수 있다.The hub may have a shape in which the surface of the hub is in contact with the hole and corresponds to the shape of the hole.

상기 디스크플레이트는 표면에 냉각홀이 더 형성될 수 있다.The disk plate may have a cooling hole formed on its surface.

상기 브레이크 디스크는 디스크플레이트가 단일 판재 형태의 솔리드(solid) 구조일 수 있다.The brake disk may be a solid structure in which the disk plate is in the form of a single plate.

이상 설명한 바와 같은 본 구현예에 의하면, 고망간강 재질로 이루어져 디스크플레이트의 두께를 줄일 수 있어 강성을 충분히 확보하면서도 종래와 비교하여 무게를 30% 이상 경량화시킬 수 있다.According to this embodiment as described above, since the thickness of the disk plate is made of the high-manganese steel material, the weight can be reduced by 30% or more compared with the conventional one while securing sufficient rigidity.

또한, 디스크플레이트와 허브를 핫 스탬핑 공정을 통해 연결함으로써, 두 부재간의 연결을 위해 별도의 구성을 추가하지 않아 브레이크 디스크의 무게를 최소화할 수 있다.In addition, by connecting the disk plate and the hub through the hot stamping process, it is possible to minimize the weight of the brake disk by not adding a separate structure for connection between the two members.

또한, 핫 스탬핑 접합 공정을 통해 생산 공정이 단순화되어 브레이크 디스크의 생산성을 높일 수 있고 보다 낮은 단가로 브레이크 디스크의 경쟁력을 높일 수 있게 된다.In addition, through the hot stamping bonding process, the production process can be simplified to increase the productivity of the brake disk, and to increase the competitiveness of the brake disk at a lower unit price.

또한, 디스크플레이트와 허브 간의 접합력을 높일 수 있고, 핫 스탬핑 공정을 통해 허브의 강성을 높일 수 있게 된다.Further, the joining force between the disk plate and the hub can be increased, and the stiffness of the hub can be increased through the hot stamping process.

또한, 벤티드 형태(vented type)의 냉각홀을 갖는 디스크를 제조하지 않고 솔리드 형태(solid type)로 제조하더라도 열간 변형 문제의 발생을 방지할 수 있다. 이에, 기존 양산차종의 전륜 브레이크를 후륜 브레이크 형태인 솔리드 형태로 제조하여 적용할 수 있다.In addition, it is possible to prevent the occurrence of the hot deformation problem even if the disk having the vented type cooling hole is manufactured but is manufactured as a solid type. Therefore, it is possible to manufacture the front wheel brake of the existing mass production model as a solid shape of the rear wheel brake type.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크 제조 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크의 핫 스탬핑 공정을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 브레이크 디스크를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 또 다른 브레이크 디스크를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 브레이크 디스크를 종래와 비교 실험한 결과를 나타낸 그래프이다.1 is a view schematically showing a process of manufacturing a brake disk according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view for explaining a hot stamping process of a brake disk according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a brake disk manufactured according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing another brake disc manufactured according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the results of a comparative experiment of a brake disk manufactured according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. As will be readily understood by one of ordinary skill in the art, the following embodiments may be modified in various ways within the scope and spirit of the present invention. Wherever possible, the same or similar parts are denoted using the same reference numerals in the drawings.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.

도 1은 본 실시예에 따른 브레이크 디스크의 제조 과정을 개략적으로 나타내고 있다.1 schematically shows a manufacturing process of a brake disc according to the present embodiment.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 브레이크 디스크(10) 제조 공정을 살펴보면, 마찰면을 제공하는 디스크플레이트(12)와 상기 디스크플레이트에 결합되는 허브(14)를 각각 준비하는 단계, 준비된 디스크플레이트에 대해 허브를 핫스탬핑(hot stamping)하여 억지끼워맞춤식으로 접합하는 단계를 포함한다.As shown in FIG. 1, the manufacturing process of the brake disc 10 according to the present embodiment includes preparing a disc plate 12 providing a friction surface and a hub 14 coupled to the disc plate, And hot stamping the hub against the prepared disk plate to securely fit the hub.

상기 디스크플레이트(12)는 마찰면을 제공하는 원형의 판 구조물로, 중앙에는 허브(14)가 결합되도록 홀(13)이 형성되어 링 형태를 이룬다. 상기 디스크플레이트의 중앙에 형성되는 홀(13)은 내주면을 따라 요부와 철부가 반복적으로 형성된 요철형태로 가공될 수 있다. 홀이 요철 형태를 이룸에 따라 허브와의 결합력이 증대된다.The disc plate 12 is a circular plate structure providing a friction surface, and a hole 13 is formed at the center so as to engage with the hub 14 to form a ring. The hole 13 formed at the center of the disk plate may be processed into a concavo-convex shape in which concave portions and convex portions are repeatedly formed along the inner circumferential surface. As the hole forms a concave-convex shape, the coupling strength with the hub increases.

상기 디스크플레이트(12)는 망간(Mn)이 16 내지 20중량% 이상인 고망간강으로 이루어질 수 있다.The disk plate 12 may be made of high manganese steel having manganese (Mn) of 16 to 20 wt% or more.

이와 같이, 제동을 위한 마찰면을 제공하는 디스크플레이트를 제동성능, 내마모성이 좋고 열변형이 적은 고망간강으로 형성함으로써, 브레이크 디스크 제동성능, 내마모성의 향상과 함께, 인성, 내충격성, 열간 변형저항을 동시에 향상시킬 수 있게 된다.As described above, the disk plate providing the friction surface for braking is formed of the high-manganese steel having good braking performance, wear resistance and low thermal deformation, thereby improving the brake disk braking performance and abrasion resistance and improving the toughness, impact resistance, It can be improved at the same time.

본 실시예에서, 상기 디스크플레이트(12)는 탄소(C) 0.9 내지 1.31중량%, 망간(Mn) 16 내지 20중량%, 규소(Si) 0.01 내지 0.03 중량%, 크롬(Cr) 2.2 내지 2.8중량%, 구리(Cu) 0.3 내지 0.7중량%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. In the present embodiment, the disc plate 12 is made of a material that contains 0.9 to 1.31 wt% of carbon (C), 16 to 20 wt% of manganese (Mn), 0.01 to 0.03 wt% of silicon Si, 2.2 to 2.8 wt% of chromium %, Copper (Cu) 0.3 to 0.7 wt%, and the balance may contain Fe and other unavoidable impurities.

많은 실험 결과, 상기한 본 실시예의 고망간강 소재 디스크플레이트를 구비한 브레이크 디스크의 경우 일반 탄소강 소재의 디스크플레이트를 구비한 브레이크 디스크와 비교하여 높은 마찰계수와 높은 열전도를 가져 제동성능과 방열성능 모두 향상되는 것을 확인할 수 있었다.As a result of many experiments, the brake disk having the high manganese steel disk plate of the present embodiment has higher friction coefficient and higher heat conduction than the brake disk having the disk plate of the general carbon steel material, thereby improving both the braking performance and the heat radiation performance .

상기 허브(14)는 디스크플레이트(12)에 결합되어 디스크플레이트를 차체의 차축에 결합시키기 위한 구조물이다. 상기 허브(14)는 디스크플레이트(12)와 상이한 재질로 이루어질 수 있다. 상기 허브는 핫 스탬핑을 위해 고온에서 성형성이 우수하고 냉각 후 강성이 있는 재질로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서, 상기 허브는 보론강 재질로 이루어질 수 있다. 상기 허브는 디스크플레이트에 핫 스탬핑으로 접합될 수 있으면 보론강 외에 다양한 소재로 이루어질 수 있다.The hub 14 is a structure for coupling the disc plate to the axle of the vehicle body by being coupled to the disc plate 12. [ The hub 14 may be made of a material different from that of the disc plate 12. The hub may be formed of a material that has excellent moldability at high temperature for hot stamping and has rigidity after cooling. In this embodiment, the hub may be made of boron steel. The hub may be made of various materials other than boron steel as long as it can be bonded to the disk plate by hot stamping.

본 실시예에서, 상기 허브(14)는 원형의 평판 형태로 준비된다. 또는, 상기 허브는 원판을 프레스로 가압 성형하여 미리 원하는 형태로 프리 포밍(pre forming)하여 준비할 수 있다.In the present embodiment, the hub 14 is prepared in the form of a circular plate. Alternatively, the hub may be preformed in a desired form by press-molding a disk with a press.

평판 형태의 허브(14)는 핫 스탬핑 공정을 통해 디스크플레이트(12)의 홀에 억지끼워맞춤식으로 접합된다.The hub 14 in the form of a flat plate is securely joined to the hole of the disc plate 12 through a hot stamping process.

핫 스탬핑(hot stamping)은 고온 상태의 소재를 프레스로 성형하고 급냉하여 제조하는 공정을 의미하며, 본 실시예에서는 디스크플레이트에 대해 허브가 고온 상태로 가열 성형 및 급냉되어 디스크플레이트에 억지끼워맞춤 구조로 접합된다.Hot stamping refers to a process of forming a hot material by a press and rapidly cooling it. In this embodiment, the hub is hot-formed and quenched in a hot state with respect to the disc plate, Respectively.

본 실시예에서 디스크플레이트에 대해 허브가 핫 스탬핑으로 접합하는 단계는 성형머신 내에 디스크플레이트를 배치하는 단계, 허브를 고온으로 가열하는 단계, 가열된 허브를 디스크플레이트에 위치시키는 단계, 허브가 디스크플레이트의 홀에 접합되도록 가압 성형하여 억지끼워맞춤식으로 접합하는 단계, 및 허브를 급냉하는 단계를 포함한다.In the present embodiment, the step of hot stamping the hub with respect to the disc plate includes the steps of disposing the disc plate in the molding machine, heating the hub to a high temperature, placing the heated hub on the disc plate, And pressing the hub in a tight fitting manner, and quenching the hub.

이에, 허브는 핫 스탬핑 공정을 통해 디스크플레이트의 홀에 억지끼워맞춤식으로 접합된다. 예를 들어, 준비된 허브는 가열로를 통해 고온 상태로 가열되며, 가열된 허브는 디스크플레이트가 배치된 성형머신의 금형으로 이동되고, 성형머신의 펀치에 의해 프레스되어 디스크플레이트의 홀에 고압으로 밀착되어 접합된 후 급냉된다. Thus, the hub is securely joined to the hole of the disc plate through the hot stamping process. For example, the prepared hub is heated to a high temperature through a heating furnace, the heated hub is moved to a mold of a molding machine in which the disk plate is disposed, pressed by a punch of a molding machine, And then quenched.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 핫 스탬핑을 위한 성형머신(100)의 상부다이(112)와 하부다이(110) 상에 디스크플레이트(12)와 고온으로 가열된 허브(14)를 배치하고 펀치(120)로 허브(14)를 가압한다. 허브는 펀치에 의해 소성 변형되면서 디스크플레이트에 밀착된다. That is, as shown in FIG. 1, a disk plate 12 and a hot-heated hub 14 are disposed on an upper die 112 and a lower die 110 of a forming machine 100 for hot stamping The hub 14 is pushed by the punch 120. The hub is pressed against the disk plate while being plastically deformed by punching.

이에, 도 2에 도시된 바와 같이, 허브(14)가 펀치(120)에 의해 가압되어 디스크플레이트(12)의 홀(13) 내주면에 억지끼워맞춤식으로 밀착되도록 성형된다. 소성 변형된 허브는 성형머신의 다이 및 허브와 접하고 있는 디스크플레이트를 통해 급속 냉각된다. 열간 스탬핑 공정을 통해 허브가 가압되면서 홀에 대한 허브의 접합면은 디스크플레이트의 홀의 폐단면 형태대로 성형되면서 홀에 강하게 밀착되어 접합된다.2, the hub 14 is pressurized by the punch 120 so as to be brought into close contact with the inner circumferential surface of the hole 13 of the disk plate 12. The plastic deformed hub is rapidly cooled through a disc plate in contact with the die and hub of the forming machine. As the hub is pressed through the hot stamping process, the joining surface of the hub to the hole is tightly bonded to the hole while being molded in the shape of the closed end of the hole of the disc plate.

본 실시예에서, 상기 디스크플레이트에 대해 허브를 핫 스탬핑하여 접합할 때, 허브는 900℃ 내지 950℃의 온도로 가열될 수 있다.In this embodiment, when the hub is hot-stamped and bonded to the disk plate, the hub may be heated to a temperature of 900 캜 to 950 캜.

핫 스탬핑 접합 과정에서 허브에 대한 가열 온도가 상기 범위를 벗어나는 경우 소재의 소성 변형량이 증가하여 변형 발생 우려가 높아진다.If the heating temperature for the hub in the hot stamping bonding process is out of the above range, the amount of plastic deformation of the material increases, thereby increasing the risk of deformation.

상기 디스크플레이트에 대해 허브를 핫 스탬핑하여 접합하는 과정에서, 허브에 대한 가압력은 12 내지 22KN/㎠일 수 있다.In the process of hot stamping and bonding the hub to the disk plate, the pressing force on the hub may be 12 to 22 KN / cm < 2 >.

핫 스탬핑 접합 과정에서 허브에 대한 상기 가열 온도로부터 소재를 냉각하며 성형이 진행될 때 소재 연화에 의한 적정 가압력은 12 내지 22KN/㎠일 수 있다. 가압력이 상기 범위를 벗어나는 경우 소재의 소성 변형량이 증가하여 변형 발생 우려가 높아진다.The proper pressing force by the material softening may be 12 to 22 KN / cm < 2 > when the material is cooled from the heating temperature for the hub in the hot stamping bonding process and molding is proceeded. If the pressing force is out of the above range, the amount of plastic deformation of the material increases, thereby increasing the possibility of deformation.

이와 같이, 고망간강 재질의 디스크플레이트에 보론강 재질의 허브가 핫 스탬핑으로 접합됨에 따라, 리벳이나 볼트 등 별도의 체결을 위한 기구를 사용하지 않고 디스크플레이트에 허브를 신속하고 강력하게 접합할 수 있으며, 브레이크 디스크의 경량화를 높일 수 있게 된다. 또한, 디스크플레이트에 허브를 보다 간단하게 결합시킴에 따라 높은 생산성과 낮은 단가로 브레이크 디스크의 제작이 가능하다.Since the hub of the boron steel material is bonded to the disc plate made of high-manganese steel material by hot stamping, the hub can be quickly and strongly bonded to the disc plate without using a separate fastening mechanism such as rivets or bolts , It is possible to increase the weight of the brake disk. Further, by coupling the hub to the disc plate more easily, it is possible to manufacture the brake disc with high productivity and low unit cost.

또한, 디스크플레이트에 접합되는 허브가 핫 스탬핑 공정을 거침에 따라 열처리 효과가 부여되어 허브의 강성을 높일 수 있게 된다.In addition, as the hub bonded to the disc plate undergoes a hot stamping process, a heat treatment effect is imparted to increase the rigidity of the hub.

여기서 상기 디스크플레이트(12)의 홀(13)은 요철 형태로 이루어져 있어, 상기 허브(14)를 성형하는 과정에서, 상기 홀을 지나는 허브의 외주면이 디스크플레이트 중앙에 형성된 홀의 요철 형태에 대응하는 형태로 소성 변형된다. 이에, 디스크플레이트의 홀(13)과 성형된 허브(14)의 측면이 요철형태로 서로 맞물리면서 그 결합력을 보다 높일 수 있게 된다.In the process of forming the hub 14, the outer circumferential surface of the hub passing through the hole has a shape corresponding to the concavo-convex shape of the hole formed at the center of the disk plate 12, Lt; / RTI > Thus, the holes 13 of the disc plate and the side surfaces of the formed hub 14 are engaged with each other in a concavo-convex shape, so that the coupling force can be further increased.

도 3과 도 4는 본 실시예에 따라 제조된 브레이크 디스크를 도시하고 있다.FIGS. 3 and 4 show a brake disc manufactured according to the present embodiment.

도 3은 디스크플레이트(12)의 표면에 냉각홀이 형성되지 않은 구조의 브레이크 디스크이고, 도 4는 디스크플레이트(12)의 표면에 냉각홀(15)이 일정하게 배열 형성된 구조의 브레이크 디스크를 나타내고 있다.Fig. 3 shows a brake disc in which no cooling holes are formed on the surface of the disc plate 12, Fig. 4 shows a brake disc in which cooling holes 15 are uniformly arranged on the surface of the disc plate 12 have.

도 3과 도 4의 브레이크 디스크는 냉각홀의 유무만 차이가 있을 뿐 다른 구성은 동일하므로, 이하, 도 3에 도시된 실시예의 브레이크 디스크를 예로서 설명하며, 도 4의 실시예에 대해서는 이하 설명을 생략한다.The brake discs of FIGS. 3 and 4 are different from each other only in the presence or absence of the cooling holes, and therefore, the brake disk of the embodiment shown in FIG. 3 will be described as an example. Hereinafter, It is omitted.

본 실시예의 브레이크 디스크(10)는, 마찰면을 제공하며 중앙에 홀(13)이 형성된 디스크플레이트(12)와 상기 디스크플레이트(12)의 중앙에 형성된 홀(13)에 결합되는 허브(14)를 포함하며, 상기 허브(14)는 위에서 언급한 제조 방법에 따라 핫 스탬핑되어 디스크플레이트의 홀에 억지끼워맞춤으로 접합된 구조로 되어 있다. The brake disk 10 of the present embodiment includes a disk plate 12 provided with a friction surface and a hole 13 at the center thereof and a hub 14 coupled to the hole 13 formed at the center of the disk plate 12, And the hub 14 is hot-stamped according to the above-described manufacturing method and has a structure in which it is tightly joined to the hole of the disk plate.

상기 허브(14)는 홀(13)을 통해 중앙부가 디스크플레이트 외측으로 돌출되고, 돌출된 중앙부의 외주면 즉, 홀과 접하는 허브의 접합면은 홀에 핫 스탬핑으로 접합되어 있다. 상기 디스크플레이트와 허브 사이는 핫스탬핑으로 접합되어 리벳이나 볼트 등 별도의 접합을 위한 기구는 구비되지 않는다.The center portion of the hub 14 protrudes outwardly from the disc plate through the hole 13, and the outer peripheral surface of the protruded central portion, that is, the joint surface of the hub which contacts the hole, is bonded to the hole by hot stamping. The disk plate and the hub are joined by hot stamping and are not provided with a mechanism for separate joining such as rivets or bolts.

또한, 상기 디스크플레이트(12)의 홀(13)과 허브(14) 사이의 접합면은 서로 대응되는 요철 형태를 이루어, 서로 맞물려 접합된다. 이에, 두 부재간의 결합력을 증가시킬 수 있다. 본 실시에에서, 상기 홀과 허브의 접합면은 톱니와 같은 요철 형태를 이루나, 상기 요철 형태는 톱니 형태 외에 다양한 형상으로 형성될 수 있다. The joint surfaces between the holes 13 of the disk plate 12 and the hub 14 have a concavo-convex shape corresponding to each other and are engaged and bonded to each other. Thus, the coupling force between the two members can be increased. In the present embodiment, the joining surfaces of the holes and the hub are in the form of concave and convex like saw teeth, but the concavoconvex form may be formed in various shapes other than the saw tooth form.

본 실시예에서, 상기 디스크플레이트(12)는 솔리드(solid) 형태로 이루어질 수 있다. 디스크플레이트는 두 개의 판재 사이에 냉각홀을 갖는 구조의 벤티드(vented) 형태와 하나의 단일 판재로 이루어지는 솔리드(solid) 형태로 구분될 수 있다. 벤티드 구조의 디스크플레이트는 냉각효율을 높일 수 있으나, 주조 방식으로 제조됨에 따라 주조성이 떨어지는 소재의 경우 제조가 어렵고, 두 개의 판재로 형성됨에 따라 두께가 두껍고 무게가 많이 나가는 단점이 있다. 솔리드 구조의 디스크플레이트는 가볍고 두께도 얇아 공간성이 좋으나, 냉각효율이 떨어져 열간 변형에 취약하다. 이에, 종래에는 솔리드 구조의 디스크플레이트의 경우, 차량의 전륜에는 적용하기 어려우며 후륜용으로 사용되고 있다.In this embodiment, the disc plate 12 may be in a solid form. The disc plate may be divided into a vented form of a structure having a cooling hole between two plate materials and a solid form of a single plate. The disc plate having vented structure can increase the cooling efficiency, but it is difficult to manufacture a material having a low casting property due to the casting method, and it is thick and heavy because of being formed of two plate materials. The disk plate of the solid structure is light and thin, and the space is good, but the cooling efficiency is low and it is vulnerable to the hot deformation. Conventionally, in the case of a disk plate of a solid structure, it is difficult to apply to a front wheel of a vehicle and is used for a rear wheel.

본 실시예의 디스크플레이트(12)는 고망간강 소재로 이루어져 핫스탬핑 공정을 통해 제조됨에 따라 벤티드 구조 대신 솔리드 구조로 이루어지더라도 열간 변형에 충분한 저항성을 가지며 높은 강성과 큰 내마모성을 나타내어 차량의 전륜에도 적용가능하다. 또한, 디스크플레이트를 단조 방식으로 생산이 가능해 지며, 브레이크 디스크의 무게의 경량화, 내마모성의 향상 및, 제동성능의 향상 등의 우수한 물성치의 확보가 용이해질 수 있는 효과가 있다. Since the disc plate 12 of the present embodiment is made of a high manganese steel and is manufactured through a hot stamping process, the disc plate 12 has sufficient resistance to thermal deformation even if it is made of a solid structure instead of a vented structure, exhibits high rigidity and great abrasion resistance, Applicable. Further, it is possible to produce the disk plate by the forging method, and it is easy to secure excellent physical properties such as weight reduction of the brake disk, improvement of the wear resistance, and improvement of the braking performance.

본 실시예에 따라 제조된 브레이크 디스크와 종래 주물 방식으로 제조된 밴티드 구조의 브레이크 디스크를 비교한 결과, 본 실시예의 경우 브레이크 디스크의 두께가 18mm, 무게가 7kg으로, 종래 벤티드 구조 브레이크 디스크의 두께 32mm, 무게 12kg보다 크기와 무게를 줄여 경량화시킬 수 있었다. As a result of comparing the brake disc manufactured according to the present embodiment with the conventional brake disc made of cast structure, the thickness of the brake disc is 18 mm and the weight is 7 kg in the case of this embodiment, It was able to reduce weight and size by 32mm thick and 12kg weight.

또한, 디스크플레이트에 대해 허브가 핫 스탬핑으로 접합되어 볼트 등 체결을 위한 기구가 별도로 결합되지 않으므로 그 무게를 더욱 경량화시킬 수 있다. 본 실시예의 브레이크 디스크는 고망간강을 적용하여 경량화에도 불구하고 제동성능과 내마모성이 우수하며, 핫 스템핑에 의한 결합구조를 통해 생산성을 극대화할 수 있다. 또한, 일반 구조강재인 허브 역시 핫스탬핑을 통해 강성이 충분히 확보되어 브레이크 디스크 전체적인 강도를 높일 수 있게 된다.In addition, since the hub is joined to the disk plate by hot stamping, and a mechanism for fastening the bolt or the like is not separately coupled, the weight can be further reduced. The brake disk of this embodiment is excellent in braking performance and wear resistance despite the weight reduction due to the use of high manganese steel, and the productivity can be maximized through the joining structure by hot stamping. In addition, the hub, which is a general structural steel, is also sufficiently stiff by means of hot stamping, so that the overall strength of the brake disk can be increased.

도 5는 본 실시예에 따라 제조된 브레이크 디스크의 제동 성능에 대한 실험 결과를 나타내고 있다.5 shows experimental results on braking performance of a brake disc manufactured according to the present embodiment.

도 5에서 실시예는 언급한 바와 같이 본 실시예에 따라 고망간강을 핫스탬핑 공정을 통해 제조된 솔리드 형태의 브레이크 디스크이고, 비교예는 종래 일반적으로 양산되고 있는 회주철 브레이크 디스크이다.5, the embodiment is a solid type brake disk manufactured by hot stamping a high manganese steel according to the present embodiment, and a comparative example is a conventionally mass produced gray iron brake disk.

실시예와 비교예에 대한 비교 실험은 JSAE JASO C406 규격 시험을 실시하여 이루어졌다.Comparative tests on the examples and comparative examples were carried out by the JSAE JASO C406 standard test.

실험 결과, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이 동일 제동 성능일 때 실시예의 브레이크 압력이 비교예보다 낮게 나타남을 알 수 있으며, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 비교예보다 실시예가 높은 마찰계수 값으로 제동성능이 보다 우수함을 확인할 수 있다.As a result of the experiment, it can be seen that the brake pressure of the embodiment is lower than that of the comparative example at the same braking performance as shown in Fig. 5 (a), and as shown in Fig. 5 (b) It can be confirmed that the braking performance is better than that of the friction coefficient.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.While the illustrative embodiments of the present invention have been shown and described, various modifications and alternative embodiments may be made by those skilled in the art. Such variations and other embodiments will be considered and included in the appended claims, all without departing from the true spirit and scope of the invention.

10 : 브레이크 디스크 12 : 디스크플레이트
13 : 홀 14 : 허브
15 : 냉각홀10: Brake disc 12: Disc plate
13: Hole 14: Hub
15: Cooling hole

Claims (18)

마찰면을 제공하며 중앙에 홀이 형성된 디스크플레이트와 상기 디스크플레이트의 중앙에 형성된 홀에 결합되는 허브를 포함하는 브레이크 디스크를 제조하는 방법으로,
디스크플레이트를 준비하는 단계,
허브를 준비하는 단계, 및
상기 디스크플레이트에 대해 허브를 핫스탬핑(hot stamping)하여 접합하는 단계
를 포함하고,
상기 핫스탬핑하여 접합하는 단계는, 성형머신 내에 디스크플레이트를 배치하는 단계, 허브를 고온으로 가열하는 단계, 가열된 허브를 디스크플레이트에 위치시키는 단계, 허브가 디스크플레이트 홀에 접합되도록 가압 성형하여 억지끼워맞춤식으로 접합하는 단계, 및 허브를 급냉하는 단계를 포함하고,
상기 디스크플레이트의 홀과 대향하는 상기 허브의 일부는 상기 디스크플레이트의 홀과 상기 허브의 가압 방향을 따라 이격되며,
상기 디스크플레이트는 탄소(C) 0.9 내지 1.31중량%, 망간(Mn) 16 내지 20중량%, 규소(Si) 0.01 내지 0.03 중량%, 크롬(Cr) 2.2 내지 2.8중량%, 구리(Cu) 0.3 내지 0.7중량%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 브레이크 디스크 제조 방법.1. A method of manufacturing a brake disc comprising a disc plate provided with a hole at the center and a hub coupled to a hole formed at the center of the disc plate,
Preparing a disc plate,
Preparing the hub, and
Hot stamping and joining the hub to the disk plate
Lt; / RTI >
The step of hot stamping and joining comprises the steps of disposing a disc plate in a molding machine, heating the hub to a high temperature, positioning the heated hub on the disc plate, pressing the press- Fastening the hub, wherein the fastening of the hub comprises:
A portion of the hub facing the hole of the disk plate is spaced apart from the hole of the disk plate and the pressing direction of the hub,
Wherein the disk plate comprises 0.9 to 1.31 wt% of carbon, 16 to 20 wt% of manganese (Mn), 0.01 to 0.03 wt% of silicon (Si), 2.2 to 2.8 wt% of chromium (Cr) 0.7 wt%, balance Fe and other unavoidable impurities. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 디스크플레이트를 준비하는 단계에서, 상기 디스크플레이트의 중앙에 요철 형태의 홀을 가공하는 단계를 더 포함하는 브레이크 디스크 제조 방법.The method according to claim 1,
Further comprising the step of machining a concave-convex hole in the center of the disc plate in the step of preparing the disc plate. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디스크플레이트는 망간(Mn)이 16 내지 20중량% 이상인 고망간강으로 이루어진 브레이크 디스크 제조 방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the disk plate is made of high manganese steel having manganese (Mn) of 16 to 20 wt% or more. 제 4 항에 있어서,
상기 허브는 디스크플레이트와 상이한 재질로 이루어진 브레이크 디스크 제조 방법.5. The method of claim 4,
Wherein the hub is made of a material different from the disc plate. 제 5 항에 있어서,
상기 허브는 보론강 재질로 이루어진 브레이크 디스크 제조 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the hub is made of a boron steel material. 제 6 항에 있어서,
상기 핫 스탬핑하여 접합하는 단계에서, 허브는 900℃ 내지 950℃의 온도로 가열되는 브레이크 디스크 제조 방법.The method according to claim 6,
Wherein the hub is heated to a temperature of 900 캜 to 950 캜 in the hot stamping and joining step. 제 7 항에 있어서,
상기 핫 스탬핑하여 접합하는 단계에서, 허브에 대한 가압력은 12 내지 22KN/㎠인 브레이크 디스크 제조 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the pressing force to the hub is 12 to 22 KN / cm < 2 > in the hot stamping and joining step. 삭제delete 마찰면을 제공하며 중앙에 홀이 형성된 디스크플레이트와 상기 디스크플레이트의 중앙에 형성된 홀에 결합되는 허브를 포함하며,
상기 허브는 디스크플레이트에 핫 스탬핑되어 억지끼워맞춤 구조로 접합되고,
상기 디스크플레이트의 홀과 대향하는 상기 허브의 일부는 상기 디스크플레이트의 홀과 이격되며,
상기 디스크플레이트는 탄소(C) 0.9 내지 1.31중량%, 망간(Mn) 16 내지 20중량%, 규소(Si) 0.01 내지 0.03 중량%, 크롬(Cr) 2.2 내지 2.8중량%, 구리(Cu) 0.3 내지 0.7중량%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 브레이크 디스크.And a hub coupled to the hole formed at the center of the disk plate,
The hub is hot-stamped to the disc plate to be joined in an interference fit structure,
A part of the hub facing the hole of the disc plate is spaced from the hole of the disc plate,
Wherein the disk plate comprises 0.9 to 1.31 wt% of carbon, 16 to 20 wt% of manganese (Mn), 0.01 to 0.03 wt% of silicon (Si), 2.2 to 2.8 wt% of chromium (Cr) 0.7 wt%, balance Fe and other unavoidable impurities. 제 10 항에 있어서,
상기 홀은 요철 형태로 이루어진 브레이크 디스크.11. The method of claim 10,
Wherein the hole has a concavo-convex shape. 제 11 항에 있어서,
상기 허브는 상기 홀에 접하는 면이 홀의 요철 형태에 대응하는 형태로 이루어진 브레이크 디스크.12. The method of claim 11,
Wherein the hub has a surface in contact with the hole corresponding to the shape of the concavo-convex shape of the hole. 제 12 항에 있어서,
상기 디스크플레이트는 표면에 냉각홀이 더 형성된 브레이크 디스크.13. The method of claim 12,
Wherein the disk plate is further provided with cooling holes on its surface. 제 12 항에 있어서,
상기 브레이크 디스크는 디스크플레이트가 단일 판재 형태의 솔리드(solid) 구조인 브레이크 디스크.13. The method of claim 12,
Wherein the brake disk is a solid structure in which the disk plate is in the form of a single plate. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디스크플레이트는 망간(Mn)이 16 내지 20중량% 이상인 고망간강으로 이루어진 브레이크 디스크.15. The method according to any one of claims 10 to 14,
Wherein the disk plate is made of high manganese steel having manganese (Mn) of 16 to 20 wt% or more. 제 15 항에 있어서,
상기 디스크플레이트와 상기 허브는 이종 재질인 브레이크 디스크.16. The method of claim 15,
Wherein the disc plate and the hub are made of different materials. 제 16 항에 있어서,
상기 허브는 보론강 재질로 이루어진 브레이크 디스크.17. The method of claim 16,
Wherein the hub is made of a boron steel material. 삭제delete
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