KR101991895B1 - 스태빌라이저 바의 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스태빌라이저 바의 제작방법에 관한 것으로, 스태빌라이저 바 제작과정에서 쇼트피닝 처리과정 이후 질화처리 과정을 추가함으로서 스태빌라이저 바의 표면 경도 향상에 따른 내구수명 향상과 표면 화이트 레이어(white layer)에 의한 스태빌라이저 바가 차량에 장착된 이후 발생할 수 있는 부식이나 내구성 및 피로저항 저하 등을 미연에 방지할 수 있어 스태빌라이저 바 자체의 수명을 대폭 연장할 수 있음은 물론 상품성과 기능에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있도록 하는 스태빌라이저 바의 제작방법을 제공함에 있다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명은, 필요한 길이로 절단된 중공 파이프를 1차 가열하는 1차 가열단계; 상기 가열된 파이프를 프레스 성형기를 이용하여 스태빌라이저 바 형상으로 성형하는 열간 성형단계; 상기 열간 성형단계에서 성형중에 냉각되는 파이프를 열처리 물성을 얻기 위해 변태점 이상으로 재 가열하는 2차 가열단계; 상기 2차 가열된 파이프를 퀀칭하여 필요한 강도를 얻는 퀀칭 단계; 상기 퀀칭된 파이프의 마르텐사이트 조직에 인성을 부여하기 위해 템퍼링 작업을 실시하는 템퍼링 단계; 상기 템퍼링된 파이프의 양쪽 끝부분을 유도 가열한 후 가열된 파이프의 양쪽 끝부분을 설계된 형태로 제작하는 단부 성형단계; 상기 단부가 성형된 파이프의 외부면에 쇼트피닝 처리하는 쇼트피닝 단계; 상기 쇼트피닝 처리된 파이프를 질화처리로를 이용하여 질화처리 함으로써 표면부의 경도를 상승시켜주는 질화처리단계; 상기 질화 처리된 파이프의 외부면에 피막처리를 하여 도장 밀착성을 확보한 후 도장을 하는 도장처리 단계;를 포함하여 구성된 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

스태빌라이저 바의 제작방법{stabilizer bar manufacturing method}

본 발명은 스태빌라이저 바의 제작방법에 관한 것으로, 스태빌라이저 바의 제작시 질화처리 과정을 더 추가하게 됨으로써 스태빌라이저 바의 부식이나 내구성 및 피로저항 등을 방지할 수 있도록 하는 스태빌라이저 바의 제작방법에 관한 것이다.

일반적으로 스태빌라이저 바라 함은 차체의 앞뒤 바퀴에 장착되어 차체의 기울어짐을 줄이기 위한 것으로서, 통상적인 스태빌라이저 바는 환봉 형상의 속이 꽉찬 소재를 사용하여 제작함으로써 그 중량이 많이 나갈 뿐만 아니라 제작 비용이 상승하는 문제점이 있어 최근에는 중량을 대폭 감소시키고 제작비용을 절감하기 위하여 중공 형상의 파이프를 사용하여 스태빌라이저 바를 제작하고 있는 실정이다.

종래 일반적인 중공 스태빌라이저 바는 중공 스태빌라이저 바의 소재인 파이프를 필요한 길이로 절단한 다음, 이와 같이 절단된 파이프를 냉간 벤딩 작업을 하여 스태빌라이저 바의 형태로 성형한다.

이후, 상기와 같이 스태빌라이저 바의 형태로 성형된 파이프의 양측 끝단부에 전극을 연결하여 전극에 의한 전기저항 가열을 한 다음, 상기 전기저항 가열된 파이프를 퀀칭(Quenching : 담금질) 작업을 한다.

이후, 상기와 같이 아이부가 형성된 파이프를 템퍼링(Tempering : 뜨임) 처리한 다음, 상기 파이프의 양측 끝단부를 가열(즉, 선단 가열)한 다음에는, 상기와 같이 가열된 파이프의 양측 끝단부를 단조 성형하여 아이부를 형성한다.

이어서, 상기 파이프를 쇼트피닝 처리한 후, 파이프의 외부면에 피막 처리를 한 다음, 도장을 함으로써 스태빌라이저 바의 제작을 완료하게 된다.

그러나, 상기와 같은 공정을 통해 중공 스태빌라이저 바를 제작할 경우, 가열된 파이프 표면의 탄소 성분이 공기 중의 산소와 결합되어 일산화탄소로 산화되어 파이프의 표면에 탄소가 줄어드는 현상인 탈탄(脫炭) 현상이 발생하게 되며, 이러한 탈탄 현상에 의해 스태빌라이저 바의 피로 수명이 대폭 저하되는 문제점이 있다.

공개특허번호 제10-2010-0129593호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 스태빌라이저 바 제작과정에서 쇼트피닝 처리과정 이후 질화처리 과정을 추가함으로서 스태빌라이저 바의 표면 경도 향상에 따른 내구수명 향상과 표면 화이트 레이어(white layer)에 의한 스태빌라이저 바가 차량에 장착된 이후 발생할 수 있는 부식이나 내구성 및 피로저항 저하 등을 미연에 방지할 수 있어 스태빌라이저 바 자체의 수명을 대폭 연장할 수 있음은 물론 상품성과 기능에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있도록 하는 스태빌라이저 바의 제작방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은, 필요한 길이로 절단된 중공 파이프를 1차 가열하는 1차 가열단계; 상기 가열된 파이프를 프레스 성형기를 이용하여 스태빌라이저 바 형상으로 성형하는 열간 성형단계; 상기 열간 성형단계에서 성형중에 냉각되는 파이프를 열처리 물성을 얻기 위해 변태점 이상으로 재 가열하는 2차 가열단계; 상기 2차 가열된 파이프를 퀀칭하여 필요한 강도를 얻는 퀀칭 단계; 상기 퀀칭된 파이프의 마르텐사이트 조직에 인성을 부여하기 위해 템퍼링 작업을 실시하는 템퍼링 단계; 상기 템퍼링된 파이프의 양쪽 끝부분을 유도 가열한 후 가열된 파이프의 양쪽 끝부분을 설계된 형태로 제작하는 단부 성형단계; 상기 단부가 성형된 파이프의 외부면에 쇼트피닝 처리하는 쇼트피닝 단계; 상기 쇼트피닝 처리된 파이프를 질화처리로를 이용하여 질화처리 함으로써 표면부의 경도를 상승시켜주는 질화처리단계; 상기 질화 처리된 파이프의 외부면에 피막처리를 하여 도장 밀착성을 확보한 후 도장을 하는 도장처리 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 질화처리단계는, 암모니아 또는 질소가스가 공급되는 질화처리로에 쇼트피닝된 파이프를 통과시키는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 쇼트피닝 이후 질화처리 과정을 통해 제품의 표면 경도를 향상시켜주고 표면에 화이트 레이어를 형성하여 내부식성을 향상시켜 줌으로써 스태빌라이저 바가 차량에 장착된 이후 발생할 수 있는 부식이나 내구성 및 피로저항의 저하 등을 미연에 방지할 수 있고 이로 인해 스태빌라이저 바의 자체 수명을 대폭 연장할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

도 1 은 본 발명에 의한 스태빌라이저 바의 제작 공정도,
도 2 는 본 발명에 의한 소재의 질화처리 유무에 따른 부식발생 상태를 나타낸 예시도,
도 3 은 본 발명에 의한 소재의 질화처리시 표면 경도 분포를 나타낸 예시도.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1 은 본 발명에 의한 스태빌라이저 바의 제작 공정도, 도 2 는 본 발명에 의한 소재의 질화처리 유무에 따른 부식발생 상태를 나타낸 예시도, 도 3 은 본 발명에 의한 소재의 질화처리시 표면 경도 분포를 나타낸 예시도로서,

도면에서와 같이 본 발명은, 필요한 길이로 절단된 중공 파이프(100)를 1차 가열하는 1차 가열단계와, 상기 가열된 파이프(100)를 프레스 성형기(300)를 이용하여 스태빌라이저 바 형상으로 성형하는 열간 성형단계와, 상기 열간 성형단계에서 성형중에 냉각되는 파이프(100)를 열처리 물성을 얻기 위해 변태점 이상으로 재 가열하는 2차 가열단계와, 상기 2차 가열된 파이프(100)를 퀀칭하여 필요한 강도를 얻는 퀀칭 단계와, 상기 퀀칭된 파이프(100)의 마르텐사이트 조직에 인성을 부여하기 위해 템퍼링 작업을 실시하는 템퍼링 단계와, 상기 템퍼링된 파이프(100)의 양쪽 끝부분을 유도 가열한 후 가열된 파이프(100)의 양쪽 끝부분을 설계된 형태로 제작하는 단부 성형단계와, 상기 단부가 성형된 파이프(100)의 외부면에 쇼트피닝 처리하는 쇼트피닝 단계와, 상기 쇼트피닝 처리된 파이프(100)를 질화처리로(400)를 이용하여 질화처리 함으로써 표면부의 경도를 상승시켜주는 질화처리단계와, 상기 질화 처리된 파이프(100)의 외부면에 피막처리를 하여 도장 밀착성을 확보한 후 도장을 하는 도장처리 단계를 포함하여 구성된다.

상기 1차 가열단계는, 탄소강으로 제작된 중공 파이프(100)를 필요한 길이로 절단한 다음에 열간 성형을 위해 가열기(200)를 사용하여 950℃까지 1차적으로 가열하는 과정이다.

상기 열간 성형단계는, 직선 형태의 중공 파이프(100)를 프레스 성형기를 이용하여 스태빌라이저 바 형상으로 열간 성형을 하는 과정이다.

상기 2차 가열단계는, 상기 열간 성형단계에서 파이프(100)를 성형하는 과정에서 냉각되는 파이프(100)를 재 가열하는 과정으로, 프레스 성형기에 의해 열간 성형되어 표면에 탈탄 현상이 발생된 스태빌라이저 바를 가스나 중유 또는 경유 중 선택된 어느 하나의 연료를 사용하는 가열기(210)에 의하여 720℃ 내지 950℃가 되도록 2차 가열하는 과정이다.

즉, 700℃정도 까지 냉각된 스태빌라이저 바를 2차 가열하여 스태빌라이저 바의 온도가 Ac1변태점(720℃) 이상이 되면, 상기 Ac1변태점에서부터 스태빌라이저 바의 조직 내에서 탄소확산이 이루어짐으로써 스태빌라이저 바의 조직을 변태시키게 되며, 상기 스태빌라이저 바를 5분 가열하였을 시에 상기 스태빌라이저 바의 조직 내에서 탄소확산이 최고점에 다다르게 되며, 이때의 스태빌라이저 바의 온도는 950℃가 된다.

그러므로 상기 스태빌라이저 바는 가열기(210)에 의해 950℃가 되도록 5분 이내로 가열하여 스태빌라이저 바의 조직 내에서 탄소확산이 이루어지도록 하여 변태시킴으로써 상기 스태빌라이저 바를 강화시키는 것이 가장 바람직하다.

상기 퀀칭(Quenching : 담금질)단계는 2차 가열된 파이프(100)를 물에 급랭하여 파이프(100)의 원하는 강도를 얻고 내부에서 일어나는 변화를 막아주는 과정이다.

상기 템퍼링(Tempering : 뜨임) 단계는 퀀칭 단계를 거친 파이프(100)의 경도는 높아지나 재질이 여리게 됨으로써 변태점 이하의 온도로 재 가열하여 경도를 낮추고 인성을 높여주기 위한 열처리 과정이다.

상기 단부 성형단계는 파이프(100)의 양쪽 끝 부분을 설계된 형태로 제작하는 과정으로 통상 파이프(100)의 양측 끝단부를 단조 가공하여 아이부를 형성한다.

상기 쇼트피닝 단계는, 스태빌라이저 바의 표면층에 압축잔류응력을 부과하여 피로 수명을 증가시켜 주는 과정이다.

상기 질화처리단계는, 쇼트피닝된 파이프(100)를 질소, 수소, 암모니아 분위기의 질화처리로(400)에 파이프(100)를 통과시켜 표면부의 경도를 상승시키는 과정으로써 파이프(100)의 표면경화에 따른 내구성 향상과 압축잔류응력 향상 및 표면 화이트 레이어(white layer) 형성으로 내부식성이 향상되는 것이다.

즉 파이프(100)에 존재하는 다른 성분과 질소가 결합하여 높은 경도의 질화물을 생성시키는 과정이다.

바람직하게는 질화처리로(400)의 질소, 암모니아, 수소의 부피비는 질소 40~50%, 암모니아 25~35%, 수소 15~25%로 구성된다.

또한 질화처리로(400) 내부의 온도는 480~510℃로 이루어지며 상기 파이프(100)를 60분 동안 질화처리로를 통과하도록 함으로써 물성저하를 방지하면서 질화물의 형성이 용이하게 이루어지도록 하고 이로 인해 파이프(100)의 표면경도를 제어하게 되는 것이다.

이러한 질화처리단계를 통해 금속을 질화처리할 경우 도 2 에 나타난 바와 같이 표면 경화에 따른 압축잔류응력 향상 및 내부식성과 내구성 증대로 인해 부식감량이 매우 저감되는 것을 알 수 있다.

한편 상기 도장처리 단계는 피막처리를 통해 도장 밀착성을 확보하고 분체도료를 이용하여 도장하는 과정이다.

한편 본 발명은 단부 성형단계 이후 파이프(100)를 게이지에 삽입하여 성형된 형상이 설계된 규격에 맞는지 검사하고, 규격에 맞지 않을 경우 교정작업을 실시하는 형상검사 및 교정단계를 더 포함하여 구성할 수 있다.

이러한 형상검사 및 교정단계는 최종적으로 도장을 하기 전에 파이프(100)가 설계된 스태빌라이저 바의 형상에 맞는 확인함으로써 스태빌라이저 바의 설치시 오차를 줄여줄 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

(100) : 스태빌라이저 바
(200)(210) : 가열기
(300) : 프레스 성형기
(400) : 질화처리로

Claims (2)

1. 중공 파이프를 1차 가열하는 1차 가열단계;
   상기 가열된 파이프를 프레스 성형기를 이용하여 스태빌라이저 바 형상으로 성형하는 열간 성형단계;
   상기 열간 성형단계에서 성형중에 냉각되는 파이프를 열처리 물성을 얻기 위해 변태점 이상으로 재 가열하는 2차 가열단계;
   상기 2차 가열된 파이프를 퀀칭하여 필요한 강도를 얻는 퀀칭 단계;
   상기 퀀칭된 파이프의 마르텐사이트 조직에 인성을 부여하기 위해 템퍼링 작업을 실시하는 템퍼링 단계;
   상기 템퍼링된 파이프의 양쪽 끝부분을 유도 가열한 후 가열된 파이프의 양쪽 끝부분을 설계된 형태로 제작하는 단부 성형단계;
   상기 단부가 성형된 파이프의 외부면에 쇼트피닝 처리하는 쇼트피닝 단계;
   상기 쇼트피닝 처리된 파이프를 질화처리로를 이용하여 질화처리 함으로써 표면부의 경도를 상승시켜주는 질화처리단계;
   상기 질화 처리된 파이프의 외부면에 피막처리를 하여 도장 밀착성을 확보한 후 도장을 하는 도장처리 단계;를 포함하여 구성되고,
   상기 질화처리단계에서 질화처리로의 내부는 질소 40~50%, 암모니아 25~35%, 수소 15~25%의 부피비로 이루어진 분위기이며 480~510℃의 온도로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스태빌라이저 바의 제작방법.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
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