KR102269865B1 - Method for manufacturing seamless tube for hollow spring steel, seamless tube for spring steel produced by this and automobile suspension spring steel using same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법과, 이에 의해 제조된 스프링강용 심리스 튜브 및 이를 이용한 자동차 서스펜션 스프링에 관한 것으로, 실차 적용이 가능한 자동차 서스펜션 스프링 수준인 30만 cycle 이상의 내구성을 갖도록 맨드릴 플러그를 통해 환봉 중심을 피어싱하여 이음매 없는 심리스 튜브를 실차 스프링 사이즈로 다운 사이징하되, 상기 심리스 튜브의 내경에 흠이 존재할 경우 응력이 집중되어 조기 파손되는 원인을 방지할 수 있도록 흠(flaw) 깊이가 30㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법과, 이에 의해 제조된 스프링강용 심리스 튜브 및 이를 이용한 자동차 서스펜션 스프링에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel, a seamless tube for spring steel manufactured by the method, and a vehicle suspension spring using the same, through a mandrel plug to have durability of 300,000 cycles or more, which is the level of a vehicle suspension spring that can be applied to a real vehicle. Downsizing the seamless tube to the actual vehicle spring size by piercing the center of the round bar, but if there is a flaw in the inner diameter of the seamless tube, the flaw depth is 30 μm or less to prevent the cause of premature failure due to concentration of stress It relates to a method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel, characterized in that, a seamless tube for spring steel manufactured thereby, and a vehicle suspension spring using the same.

Description

중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법과, 이에 의해 제조된 스프링강용 심리스 튜브 및 이를 이용한 자동차 서스펜션 스프링{METHOD FOR MANUFACTURING SEAMLESS TUBE FOR HOLLOW SPRING STEEL, SEAMLESS TUBE FOR SPRING STEEL PRODUCED BY THIS AND AUTOMOBILE SUSPENSION SPRING STEEL USING SAME}A method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel, a seamless tube for spring steel manufactured thereby, and a vehicle suspension spring using the same

본 발명은 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법과, 이에 의해 제조된 스프링강용 심리스 튜브 및 이를 이용한 자동차 서스펜션 스프링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실차 적용이 가능한 자동차 서스펜션 스프링 수준인 30만 cycle 이상의 내구성을 갖도록 맨드릴 플러그를 통해 환봉 중심을 피어싱하여 이음매 없는 심리스 튜브를 실차 스프링 사이즈로 다운 사이징하되, 상기 심리스 튜브의 내경에 흠이 존재할 경우 응력이 집중되어 조기 파손되는 원인을 방지할 수 있도록 흠(flaw) 깊이가 30㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법과, 이에 의해 제조된 스프링강용 심리스 튜브 및 이를 이용한 자동차 서스펜션 스프링에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel, a seamless tube for spring steel manufactured by the method, and a vehicle suspension spring using the same, and more particularly, to have durability of 300,000 cycles or more, which is the level of a vehicle suspension spring that can be applied to a real vehicle. Downsize the seamless tube to the actual vehicle spring size by piercing the center of the round bar through the mandrel plug, but if there is a flaw in the inner diameter of the seamless tube, the stress is concentrated to prevent premature failure. It relates to a method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel, characterized in that is less than or equal to 30 μm, a seamless tube for spring steel manufactured thereby, and a vehicle suspension spring using the same.

최근 전 세계적으로 온실가스 배출억제를 위한 자동차 환경규제 및 연비규제가 매우 큰 핵심이슈가 되고 있으며, 자동차의 연비 향상을 위한 차량용 부품소재의 경량화는 선택이 아닌 필수요소가 되었다. Recently, environmental regulations and fuel efficiency regulations for automobiles have become very important issues around the world to control greenhouse gas emissions, and weight reduction of vehicle parts and materials for improving fuel efficiency of automobiles has become an essential factor, not an option.

IRS Global 보고(ISBN 9788998207427)에 따르면, 미국은 연비기준을 2015년 36.2mpg에서 2020년 44.8mpg, 유럽은 온실가스 배출기준을 2015년 130g/km에서 2020년 95g/km로 높였으며, 자동차 산업에서 빼놓을 수 없는 중국도 2015년 6.9ℓ/100km에서 2020년 5ℓ/100km로 규제기준을 약 28% 강화하고 있다.According to the IRS Global report (ISBN 9788998207427), the US raised the fuel efficiency standard from 36.2 mpg in 2015 to 44.8 mpg in 2020, and Europe raised the greenhouse gas emission standard from 130 g/km in 2015 to 95 g/km in 2020. China, which cannot be left out, is also strengthening its regulatory standards by about 28% from 6.9ℓ/100km in 2015 to 5ℓ/100km in 2020.

한국은 2020년까지 연비기준 24.3km/ℓ를 목표로 기술개발에 집중하고 있는데, 차량무게가 약 10%감소 시, 연비 6%향상, 배기가스 감소(CO 4.5%, NOx 8.8%감소), 가속과 조향성능 향상 및 제동거리 단축등의효과가 있어 차량부품소재의 경량화 기술개발은 매우 시급하고 절실한 상황이다.Korea is concentrating on technology development with the goal of achieving a fuel efficiency standard of 24.3 km/ℓ by 2020. When the vehicle weight is reduced by approximately 10%, fuel efficiency is improved by 6%, exhaust gas is reduced (4.5% CO, 8.8% reduction in NOx), and acceleration is achieved. It is very urgent and urgent to develop a technology to reduce the weight of vehicle parts and materials as it has effects such as improvement of steering performance and shortening of braking distance.

자동차 경량화 부품들 중에서 구동장치(동력전달) 부분은 일부 중실(solid, bar)에서 중공(hollow, tube)으로 양산 채택된 경우가 있으나, 경량화 중량 비중이 높고 고기능 특성이 요구되는 현가장치에서의 서스펜션 장치용 스프링강은 경량화를 위한 중공부품 적용이 기술적으로 매우 어렵다. 현재 일본 및 유럽 등 해외선진사에서도 실차 적용 사례가 전무하며, 향후 수년내에 기술개발을 통해 실용화 적용목표로 설정하여 활발히 연구를 진행하고 있는 상황이다.Among the weight reduction parts of automobiles, the drive unit (power transmission) part has been mass-produced as a hollow tube from a solid bar, but suspension in a suspension system that requires a high weight reduction and high functional characteristics It is technically very difficult to apply hollow parts for weight reduction of spring steel for devices. Currently, there are no cases of actual vehicle application in advanced overseas companies such as Japan and Europe, and they are actively conducting research by setting the goal of practical application through technology development within the next few years.

자동차에 적용되는 코일스프링은 주행중에 노면에서 발생하는 충격이나 진동을 흡수하여 차체에 전달을 최소화하는 역할을 한다. 이는 서스펜션 장치의 핵심부품으로서, 현재까지 중공 튜브를 적용하여 성공한 사례가 없는 것으로 보고되고 있다. Coil springs applied to automobiles absorb shocks or vibrations generated from the road surface while driving and minimize transmission to the vehicle body. This is a key part of the suspension device, and it has been reported that there has been no successful case of applying a hollow tube to date.

코일스프링은 일반적으로 스프링강의 환봉(solid bar)을 감아서 제조하며, 링크 연결기구나 쇼크업소바를 필요로 하고 구조가 복잡하나 에너지 흡수율이 판스프링보다 크고 유연하여 널리 사용되는 부품이다.Coil springs are generally manufactured by winding a solid bar of spring steel, and although they require a link connection mechanism or a shock absorber, and have a complex structure, they are widely used parts because their energy absorption is larger and more flexible than that of a leaf spring.

주로 환봉의 굵기에 따라 강도가 정해지고, 감은 수가 많을수록, 감은 지름이 클수록 유연한 특성을 나타낸다. 하중이나 노면의 충격 정도에 따라 스프링의 강도 및 유연성을 변화시키기 위해 환봉의 굵기를 변화시키거나 지름을 변화시켜 제조하기도 한다.The strength is mainly determined by the thickness of the round bar, and the more the number of turns and the larger the diameter of the coil, the more flexible it is. In order to change the strength and flexibility of the spring according to the load or the degree of impact on the road surface, it is manufactured by changing the thickness or diameter of the round bar.

이러한 코일스프링은 앞서 설명한 바와 같이 일반적으로 환봉을 이용하여 코일링을 통해 제조되어 왔고 현재에도 모든 차량들에 적용되고 있는데, 최근들어 차량 경량화를 위해 이를 중공 튜브(hollow tube) 형태로 제조·적용하려는 기술개발 노력이 시도되고 있다.As described above, these coil springs have been generally manufactured through coiling using round bars and are still being applied to all vehicles. Efforts to develop technology are being attempted.

해외의 여러 특허자료들을 조사한 결과, 중공 스프링 제조를 위해 심리스 튜브를 적용하였는데, 거의 대부분 열간압출 방법으로 제조된 심리스 튜브를 이용하였고, 스프링 강의 소재조성, 고강도화 및 열처리 조건 등에 관한 내용들이 주를 이루었다.As a result of examining various overseas patent data, seamless tubes were applied to manufacture hollow springs. Most of them used seamless tubes manufactured by hot extrusion, and the main contents were about the material composition of spring steel, high strength and heat treatment conditions. .

특허문헌(특허 공개 제2010-0015369호)에는 연속 흠집의 깊이를 약 50㎛이하로 저감할 수 있는 심리스 강관이 언급되어 있으나, 자세한 흠 제어 기술이 명확히 기술되지 않고, 또한 압출공정으로 심리스 튜브를 제조함으로써, 내구성이 약해 실차 적용이 어려운 문제점이 있었다. In the patent document (Patent Publication No. 2010-0015369), a seamless steel pipe capable of reducing the depth of continuous flaws to about 50 μm or less is mentioned, but detailed flaw control technology is not clearly described, and the seamless tube is manufactured by an extrusion process. By manufacturing, there was a problem that it was difficult to apply the actual vehicle due to weak durability.

일본 특허 공개 제2007-125588호Japanese Patent Laid-Open No. 2007-125588

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제1목적은, 실차 적용이 가능한 자동차 서스펜션 스프링 수준인 30만 cycle 이상의 내구성을 갖도록 맨드릴 플러그를 통해 환봉 중심을 피어싱하여 이음매 없는 심리스 튜브를 실차 스프링 사이즈로 다운 사이징한 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법과, 이에 의해 제조된 스프링강용 심리스 튜브 및 이를 이용한 자동차 서스펜션 스프링를 제공하는데 있다.The present invention has been devised in view of the above problems, and the first object of the present invention is to pierce the center of a round bar through a mandrel plug so as to have a durability of 300,000 cycles or more, which is the level of an automobile suspension spring that can be applied to a real vehicle. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel in which a tube is downsized to the size of a real vehicle spring, a seamless tube for spring steel manufactured thereby, and a vehicle suspension spring using the same.

더 나아가 본 발명의 제2목적은, 냉간공정에서 심리스 튜브의 내경 연마 후 필거 압연 가공을 통해 흠(flaw) 깊이 6 ~ 11㎛ 이하로 최소된 상태로 다운 사이징한 상태에서, 2차 인발가공 후 실차 스프링 사이즈로 다운 사이징하여 내경 표면의 흠(flaw) 깊이가 30㎛ 이하인 중공 스프링강용 심리스 튜브를 제조할 수 있도록 한 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법과, 이에 의해 제조된 스프링강용 심리스 튜브 및 이를 이용한 자동차 서스펜션 스프링를 제공하는데 있다.Furthermore, the second object of the present invention is to achieve a down-sizing to a minimum depth of 6 to 11 μm or less through pilger rolling after inner diameter grinding of a seamless tube in a cold process, after secondary drawing A method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel that allows manufacturing of a seamless tube for hollow spring steel having a flaw depth of 30 μm or less on the inner diameter surface by downsizing to the actual vehicle spring size, and the seamless tube for spring steel manufactured thereby and using the same It is to provide an automobile suspension spring.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 특징에 따르면 제 1발명은 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법에 관한 것으로, 이를 위해 환봉을 열처리한 후 맨드릴 플러그를 통해 환봉 중심을 피어싱하여 이음매 없는 조직이 치밀한 심리스 튜브를 성형하는 열간공정;(S100) 및 열간공정된 심리스 튜브를 1차 인발가공하고, 내경 표면을 연마한 후, 필거(pilger)압연을 통해 심리스 튜브의 내경 표면 흠(flaw) 깊이를 최소화한 상태로 다운 사이징 상태에서 2차 인발 가공과 표면 연마를 거쳐 서스펜션 스프링강으로 사이징 다운된 심리스 튜브를 완성하는 냉간공정;(S200)을 포함하여 이루어지되, 상기 필거 압연은 회전금형의 표면에 대경홈과 소경홈을 마련하여 심리스 튜브의 내경 표면 흠(flaw) 깊이를 6 ~ 11㎛ 이하로 다운 사이징하고, 상기 2차 인발가공은 내경 표면의 흠(flaw) 깊이가 30㎛ 이하인 실차 스프링 사이즈로 다운 사이징 하는 것을 특징으로 한다.According to a feature for achieving the above object, the first invention relates to a method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel. For this, the round bar is heat-treated and then the center of the round bar is pierced through a mandrel plug to form a seamless tube with a dense structure. (S100) and a state in which the depth of the inner diameter surface flaw of the seamless tube is minimized through primary drawing, grinding the inner diameter surface, and pilger rolling (S100) and the hot process seamless tube A cold process of completing a seamless tube sized down with suspension spring steel through secondary drawing processing and surface polishing in a raw down sizing state; (S200), but the pilger rolling is performed with large-diameter grooves on the surface of the rotating mold and A small-diameter groove is provided to downsize the inner diameter surface flaw depth of the seamless tube to 6 to 11 μm or less, and the secondary drawing is downsized to the actual vehicle spring size in which the internal diameter surface flaw depth is 30 μm or less. characterized in that

제2발명은, 제 1발명에서, 상기 열간공정(S100)은 환봉에 센터홀을 형성하는 단계(S110)와, 상기 환봉을 피어싱하기 위해 1050℃ ~ 1200℃온도 범위로 열처리하는 단계(S120)와, 2개의 피어싱롤에 의해 회전하면서 이동하는 환봉의 센터홀에 맨드릴 플러그를 밀착시켜 조직이 치밀해진 중공의 심리스 튜브로 성형하는 단계(S130)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The second invention, in the first invention, the hot process (S100) is the step of forming a center hole in the round bar (S110), and heat-treating in a temperature range of 1050 ° C. to 1200 ° C. to pierce the round bar (S120) And, it is characterized in that it consists of a step (S130) of forming a hollow seamless tube with dense tissue by attaching the mandrel plug to the center hole of the round bar that moves while rotating by two piercing rolls.

제3발명은, 제2발명에서, S120단계는, 상기 환봉을 피어싱하기 위해 1050℃ ~ 1100℃온도 범위로 유도 가열하는 제 1차 열처리 단계(S121)와, 환봉의 내외부의 온도 편차를 최소화시키기 위해 1150℃ ~ 1200℃온도 범위의 가열로에서 450초 ~ 550초 동안 가열하는 2차 열처리 단계(S121)로 구성되는 것을 특징으로 한다.In the third invention, in the second invention, step S120 is a first heat treatment step (S121) of induction heating to a temperature range of 1050 ° C to 1100 ° C to pierce the round bar, and to minimize the temperature deviation inside and outside the round bar It is characterized in that it consists of a secondary heat treatment step (S121) of heating for 450 seconds to 550 seconds in a heating furnace in a temperature range of 1150 ° C to 1200 ° C.

제4발명은, 제2발명에서, S130단계 이후, 피어싱된 심리스 튜브의 온도 감소를 보상하고, 다운 사이징을 위해 1150℃ ~ 1200℃온도 범위의 재가열하는 단계(S140)와, 2개의 회전롤러로 사이로 심리스 튜브를 통과시키는 사이징 압연 단계(S150)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The fourth invention, in the second invention, after step S130, compensating for the decrease in the temperature of the pierced seamless tube, and reheating in a temperature range of 1150 ° C to 1200 ° C for downsizing (S140), and two rotating rollers It characterized in that it further comprises a sizing rolling step (S150) to pass the seamless tube between.

제5발명은, 제1발명에서, 상기 냉간공정(S200)은 열간공정을 통해 경도가 매우 높아진 심리스 튜브의 냉간 인발 가공성을 향상시키기 위해 구상화 열처리하는 단계(S210)와, 다운 사이징을 위해 심리스 튜브를 1차 인발 가공하는 단계(S220)와, 1차 인발 가공된 심리스 튜브의 내경 표면을 연마하여 흠과 스크레치를 제거하는 내경 표면 연마 단계(S230)와, 내경이 연마된 심리스 튜브를 고정시킨 후 표면에 관경이 감소되는 대경홈과 소경홈을 마련된 회전금형을 이동시켜 심리스 튜브의 내경 표면 흠(flaw) 깊이를 6 ~ 11㎛ 이하로 다운 사이징하는 필거 압연 단계(S240)와, 필거 압연된 심리스 튜브의 내경 표면의 흠(flaw) 깊이가 30㎛ 이하로 다운 사이징 되도록 2차 인발 가공하는 단계(S250)와, 심리스 튜브의 진직도를 교정하는 단계(S260)와, 절단 후 중공 스프링강용으로 사용되는 심리스 튜브를 완성하는 단계(S270)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the fifth invention, in the first invention, the cold process (S200) is a step of spheroidizing heat treatment to improve the cold drawing workability of a seamless tube having a very high hardness through a hot process (S210), and a seamless tube for downsizing After the first drawing process (S220), the inner diameter surface polishing step (S230) of removing flaws and scratches by grinding the inner diameter surface of the first drawn seamless tube, and fixing the inner diameter polished seamless tube A pilger rolling step (S240) of downsizing the inner diameter surface flaw depth of the seamless tube to 6 to 11 μm or less by moving a rotating mold provided with large-diameter grooves and small-diameter grooves on the surface of which the tube diameter is reduced, and the pilger-rolled seamless Secondary drawing processing (S250) so that the depth of the flaw (flaw) on the inner diameter surface of the tube is downsized to 30㎛ or less, the step of correcting the straightness of the seamless tube (S260), and used for hollow spring steel after cutting It is characterized in that it consists of a step (S270) of completing the seamless tube.

제6발명은, 제5발명에서, S210단계는 심리스 튜브를 750 ~ 800℃ 온도범위의 로(furnace) 장입한 후, 50 ~ 70min 동안 유지시키는 단계(S211)와, 상기 로(furnace)의 온도범위를 400 ~ 500℃로 낮춘 후 25 ~ 35시간 동안 노냉하는 단계(S212)와, 심리스 튜브를 반출시켜 공냉시키는 단계(S213)로 구성되는 것을 특징으로 한다.In the sixth invention, in the fifth invention, step S210 is a step (S211) of charging a seamless tube into a furnace having a temperature range of 750 to 800° C., and then maintaining it for 50 to 70 minutes (S211), and the temperature of the furnace It is characterized in that it consists of a step (S212) of furnace cooling for 25 to 35 hours after lowering the range to 400 to 500°C, and a step (S213) of air cooling by taking out the seamless tube.

제7발명은, 제1발명 내지 제4발명 중 어느 한 발명에서,상기 심리스 튜브는 열간공정 후 내경 표면의 흠이 100㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.A seventh invention, in any one of the first to fourth inventions, is characterized in that the seamless tube has a surface flaw of 100 μm or less after the hot process.

제8발명은, 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법에 의해 제조된 스프링강용 심리스 튜브에 관한 것으로, 제1발명 내지 제7발명 중 어느 한 발명으로 제조되는 것을 특징으로 한다.The eighth invention relates to a seamless tube for spring steel manufactured by a method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel, characterized in that it is manufactured by any one of the first to seventh inventions.

제9발명은, 제8발명의 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법에 의해 제조된 스프링강용 심리스 튜브를 이용한 자동차 서스펜션 스프링인 것을 특징으로 한다.A ninth invention is an automobile suspension spring using a seamless tube for spring steel manufactured by the method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel of the eighth invention.

본 발명의 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법에 따르면, 맨드릴 플러그를 통해 환봉 중심을 피어싱하여 이음매 없는 심리스 튜브를 실차 스프링 사이즈로 다운 사이징함으로써, 실차 적용이 가능한 자동차 서스펜션 스프링 수준인 30만 cycle 이상의 내구성을 확보할 수 있는 효과가 있다.According to the method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel of the present invention, by piercing the center of a round bar through a mandrel plug and downsizing the seamless tube to the actual vehicle spring size, durability of more than 300,000 cycles, which is the level of a vehicle suspension spring applicable to a real vehicle, is achieved. There is an achievable effect.

또한 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법에 의해 제조된 스프링강용 심리스 튜브와, 이를 이용한 스프링에 따르면, 내경 표면에 흠(flaw) 깊이가 30㎛ 인 심리스 튜브를 적용함으로써, 흠을 통해 응력이 집중되어 조기 파손되는 원인을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the seamless tube for spring steel manufactured by the method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel and the spring using the same, by applying a seamless tube having a flaw depth of 30 μm to the inner diameter surface, stress is concentrated through the flaw, It is effective in preventing the cause of breakage.

도 1은 본 발명에 따른 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법에 관한 순서도,
도 2는 도 1의 S100단계의 세부순서도,
도 3은 도 1의 S200단계의 세부순서도,
도 4는 도 3의 S240단계를 나타내는 필거 장비를 나타내는 사진,
도 5는 광학현미경을 이용하여 S240단계 후 심리스 튜브의 내경 표면 상태를 측정한 사진,
도 6은 본 발명의 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법에 의해 제조된 스프링강용 심리스 튜브의 내경 표면 상태를 측정한 사진,
도 7은 도 6의 심리스 튜브 내경 표면 흠 깊이를 나타내는 분포도이다.
도 8은 본 발명에 따른 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법에 의해 제조된 스프링강용 심리스 튜브를 이용한 자동차 서스펜션 스프링의 사진,
도 9은 피어싱 가공 방식의 아닌 압출 가공 방식으로 제조된 스프링을 나타낸 사진이다.
1 is a flowchart of a method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel according to the present invention;
2 is a detailed flowchart of step S100 of FIG. 1;
3 is a detailed flowchart of step S200 of FIG. 1;
4 is a photograph showing the pilger equipment showing step S240 of FIG. 3;
5 is a photograph of measuring the inner diameter surface state of the seamless tube after step S240 using an optical microscope;
6 is a photograph of measuring the inner diameter surface state of the seamless tube for spring steel manufactured by the method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel of the present invention;
7 is a distribution diagram showing the depth of a surface flaw in the inner diameter of the seamless tube of FIG. 6 .
8 is a photograph of a vehicle suspension spring using a seamless tube for spring steel manufactured by the method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel according to the present invention;
9 is a photograph showing a spring manufactured by an extrusion processing method rather than a piercing processing method.

이하의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.The following objects, other objects, features and advantages of the present invention will be readily understood through the following preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms.

오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed subject matter may be thorough and complete, and that the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.The embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.As used herein, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, the terms 'comprise' and/or 'comprising' do not exclude the presence or addition of one or more other components.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In describing the specific embodiments below, various specific contents have been prepared to more specifically explain and help the understanding of the invention. However, a reader having enough knowledge in this field to understand the present invention can recognize that it can be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that parts that are commonly known and not largely related to the invention in describing the invention are not described in order to avoid confusion in describing the invention.

도 1은 본 발명에 따른 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법에 관한 순서도이고, 도 2는 도 1의 S100단계의 세부순서도이고, 도 3은 도 1의 S200단계의 세부순서도이며, 도 4는 도 3의 S240단계를 나타내는 필거 장비를 나타내는 사진이다.1 is a flowchart related to a method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel according to the present invention, FIG. 2 is a detailed flowchart of step S100 of FIG. 1, FIG. 3 is a detailed flowchart of step S200 of FIG. 1, and FIG. 4 is FIG. It is a picture showing the pilger equipment showing the step S240 of.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 환봉 중심을 피어싱하여 이음매 없는 심리스 튜브를 실차 스프링 사이즈로 다운 사이징함으로써, 실차 적용이 가능한 자동차 서스펜션 스프링 수준인 30만 cycle 이상의 내구성을 확보할 수 있는 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법에 관한 것이다.1 to 3, the present invention pierces the center of a round bar and downsizing a seamless tube to the actual vehicle spring size, thereby securing durability of 300,000 cycles or more, which is the level of a suspension spring applicable to a real vehicle. It relates to a method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel.

또한 본 발명은 내경 표면에 흠(flaw) 깊이가 30㎛ 인 심리스 튜브를 제조함으로써, 흠을 통해 응력이 집중되어 조기 파손되는 원인을 방지할 수 있록 한 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to a method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel that can prevent the cause of premature failure due to concentration of stress through the flaw by manufacturing a seamless tube having a flaw depth of 30 μm on the inner diameter surface.

또한 본 발명은 맨드릴 플러그를 통해 환봉을 심리스 튜브로 성형시킨 다음, 내경 연마를 통해 흠을 없애고, 다운 사이징을 위한 인발과정에서 흠의 깊이가 커지는 것을 최소화시킬 수 있도록 한 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법에 관한 것이다. In addition, the present invention is a method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel, in which a round bar is formed into a seamless tube through a mandrel plug, and then flaws are removed through inner diameter grinding, and the depth of flaws can be minimized in the drawing process for downsizing. is about

본 발명의 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법은 크게 2부분의 공정으로 제조되는데, 이는 환봉을 심리스 튜브로 성형하는 열간공정(S100단계) 및 열간공정된 심리스 튜브의 흠 깊이가 30㎛ 이하로 다운 사이징 하는 냉간공정(S200단계)으로 구성된다.The method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel of the present invention is largely manufactured in two steps, which is a hot process of forming a round bar into a seamless tube (step S100) and downsizing the flaw depth of the hot-processed seamless tube to 30 μm or less It is composed of a cold process (step S200).

S100단계는 열간공정으로 환봉을 열처리한 후 맨드릴 플러그를 통해 환봉 중심을 피어싱하여 이음매 없는 조직이 치밀한 심리스 튜브를 확보하는 단계이다.Step S100 is a step to secure a dense seamless tube with a seamless structure by piercing the center of the round bar through a mandrel plug after heat-treating the round bar with a hot process.

이를 위해 S100단계는 도 2와 같이, 먼저 S110단계에서 환봉을 피어싱하기 위한 맨드릴 플러그를 밀착시키기 위한 센터홀을 형성한다.To this end, in step S100, as shown in FIG. 2, first, a center hole for attaching a mandrel plug for piercing a round bar in step S110 is formed.

그리고 S120단계에서는 상기 환봉을 피어싱하기 앞서 1050℃ ~ 1200℃온도 범위로 열처리하는 과정으로, 1,2차 열처리 단계를 거친다.And in step S120, before piercing the round bar, it is a process of heat treatment in a temperature range of 1050° C. to 1200° C., and passes through the first and second heat treatment steps.

여기서 1차 열처리 단계(S121)는 상기 환봉을 피어싱하기 위해 1050℃ ~ 1100℃온도 범위로 유도 가열하는데, 1050℃이하일 경우, 환봉 내외부 온도가 낮거나 불균일하여 2차 열처리 시간이 길어지기 때문에 바람직하지 않다.Here, the primary heat treatment step (S121) is induction heating to a temperature range of 1050 ° C. to 1100 ° C. to pierce the round bar. If it is less than 1050 ° C, the internal and external temperature of the round bar is low or non-uniform, so that the secondary heat treatment time is long. not.

그리고 2차 열처리 단계(S121)는 1차 열처리된 환봉의 내외부의 온도 편차를 최소화시키기 위해 1150℃ ~ 1200℃온도 범위의 가열로에서 450초 ~ 550초 동안 가열하는데, 1150℃이하이면, 피어싱 과정에서 설비의 과부하가 발생되어 피어싱된 심리스 투브의 치수편차가 심하기 때문에 바람직하지 않고, 1200℃이상이며, 피어싱 툴(맨드릴 플러그)가 녹거나 열화되는 문제가 발생하여 심리스 튜브의 치수편차가 크게 발생되기 때문에 바람직하지 않다.And the secondary heat treatment step (S121) is heated for 450 seconds to 550 seconds in a heating furnace in a temperature range of 1150 ° C to 1200 ° C in order to minimize the temperature deviation of the inside and outside of the round bar subjected to the first heat treatment, if it is 1150 ° C or less, the piercing process It is undesirable because the equipment is overloaded and the dimensional deviation of the pierced seamless tube is severe, and the temperature is 1200℃ or higher, and the piercing tool (mandrel plug) melts or deteriorates, resulting in a large dimensional deviation of the seamless tube. It is not preferable because

S130단계는 2개의 피어싱롤에 의해 회전하면서 이동하는 환봉의 센터홀에 맨드릴 플러그를 밀착시켜 조직이 치밀해진 중공의 심리스 튜브를 성형하게 된다. 이러한 피어싱 공법은 드릴링 가공 또는 압출 가공에 비해 금속 조직이 치밀해진 이음새 없는 심리스 튜브를 획득할 수 있어 실차 적용이 가능한 자동차 서스펜션 스프링 수준의 내구성 갖게 된다.In step S130, a hollow seamless tube with dense tissue is formed by attaching the mandrel plug to the center hole of the round bar that moves while rotating by the two piercing rolls. This piercing method can obtain a seamless seamless tube with a denser metal structure compared to drilling or extrusion, so it has the durability of an automobile suspension spring that can be applied to a real vehicle.

이 때 피어싱된 튜브 내측의 흠 깊이가 약 90㎛ 이하로 제조하기 위해서는 피어싱롤 회전수가 환봉 회전수의 8.5배로 하는 것이 바람직하다. 이는 피어싱 속도가 너무 느리거나 빨라지면, 플러그 표면이 녹거나 거칠어져 튜브 내측에 깊은 흠 또는 스크래치 발생이 대폭 증가하기 때문이다.At this time, in order to manufacture a flaw depth of about 90 μm or less inside the pierced tube, it is preferable that the number of rotations of the piercing roll is 8.5 times the number of rotations of the round bar. This is because, if the piercing speed is too slow or too high, the plug surface will melt or become rough, which greatly increases the occurrence of deep flaws or scratches inside the tube.

한편, 상술된 S100단계는 열간공정으로써, S110단계 ~ S130단계로 이루어진다.On the other hand, the above-described step S100 is a hot process, and consists of steps S110 to S130.

하지만 S100단계의 열간공정은 적용되는 서스펜션 스프링의 직경이 작을 경우, 사이징 감소 폭도 커지는 바, 선택적으로 피어싱된 심리스 튜브의 온도 감소를 보상하고, 다운 사이징을 위해 1150℃ ~ 1200℃온도 범위의 재가열하는 단계;(S140)와, 2개의 회전롤러로 사이로 심리스 튜브를 통과시켜 다운 사이징(단면감소율 1.5% ~ 2.0%) 하는 사이징 압연 단계;(S150)를 더 포함하여 구성될 수 있다.However, in the hot process of step S100, when the diameter of the applied suspension spring is small, the sizing reduction width also increases, selectively compensating for the temperature decrease of the pierced seamless tube, and reheating in the temperature range of 1150 ° C to 1200 ° C for downsizing. Step; (S140) and a sizing rolling step of down sizing (section reduction ratio 1.5% to 2.0%) by passing a seamless tube between them with two rotating rollers; (S150) may be further included.

이 때 심리스 튜브는 열간공정 후 내경 표면의 흠이 100㎛ 이하인 것이 선행되어야 한다. 이는 후술되는 냉간고정의 내경 표면 연마 단계에서 비용 상승과 심리스 튜브의 두께 감소에 따른 내구성이 문제가 발생되기 때문에 100㎛ 이상은 바람직하지 않다.In this case, the seamless tube should be preceded by a flaw of 100 μm or less on the inner diameter surface after the hot process. It is not preferable to have a thickness of 100 μm or more because a problem occurs in durability due to an increase in cost and a decrease in the thickness of the seamless tube in the cold fixing inner diameter surface polishing step, which will be described later.

또한 상술된 내구성 문제 뿐만 아니라, 후술되는 연마과정에서 흠을 제거할때 100㎛ 이상 연마할 경우, 제조비용이 상승되기 때문에 바람직하지 않다.In addition to the above-described durability problem, when removing flaws in a polishing process to be described later, when polishing 100 μm or more, it is not preferable because the manufacturing cost increases.

S200단계는 냉간공정으로, 열간공정된 심리스 튜브를 1차 인발가공하고, 내경 표면을 연마한 후, 필거(pilger)압연을 통해 심리스 튜브의 내경 표면 흠(flaw) 깊이를 최소화한 상태로 다운 사이징 상태에서 2차 인발 가공과 표면 연마를 거쳐 서스펜션 스프링강으로 사이징 다운된 심리스 튜브를 완성한다.Step S200 is a cold process, first drawing the hot-processed seamless tube, grinding the inner diameter surface, and then downsizing the inner diameter surface of the seamless tube through pilger rolling to minimize the depth of the flaw In this state, a seamless tube sized down with suspension spring steel is completed through secondary drawing and surface polishing.

이러한 S200단계는 먼저, 도 3과 같이, S210단계에서 열간공정을 통해 경도가 매우 높아진 심리스 튜브의 냉간 인발 가공성을 향상시키기 위하여 구상화 열처리하는 것이 선행되어야 한다.In this step S200, first, as shown in FIG. 3, in order to improve the cold drawing workability of the seamless tube having a very high hardness through the hot process in step S210, spheroidizing heat treatment should be preceded.

상기 구상화 열처리는 열간공정에 의해 제조된 심리스 튜브의 경도가 매우 높은 상태(HrC40이상)인데, 이는 이후의 냉간공정에 포함된 인발과정에서 튜브의 단면감소율(reduction in area) 저하 및 후처리 공정상 제반 품질과 생산성 문제를 야기시킬 수 있기 때문에 냉간공정에 포함된 인발 가공성을 향상시키기 위한 것이다.The spheroidizing heat treatment is a state in which the hardness of the seamless tube manufactured by the hot process is very high (HrC40 or more), which decreases the reduction in area of the tube in the drawing process included in the subsequent cold process, and the post-treatment process This is to improve the drawing processability included in the cold process because it can cause various quality and productivity problems.

상술된 구상화 열처리 단계(S210)는 심리스 튜브를 750 ~ 800℃ 온도범위의 로(furnace) 장입한 후, 50 ~ 70분 동안 유지시키는 단계(S211)와, 상기 로(furnace)의 온도범위를 400 ~ 500℃로 낮춘 후 25 ~ 35시간 동안 노냉하는 단계(S212)와, 심리스 튜브를 반출시켜 공냉시키는 단계(S213)를 포함하여 이루어진다.The above-mentioned spheroidizing heat treatment step (S210) is a step (S211) of charging the seamless tube into a furnace of a temperature range of 750 to 800° C., then maintaining it for 50 to 70 minutes, and the temperature range of the furnace to 400 After lowering to 500° C., furnace cooling for 25 to 35 hours (S212), and air cooling by taking out the seamless tube (S213).

S220단계는 구상화 열처리된 심리스 튜브의 다운 사이징(단면감소율 28% ~ 30%)시키기 위해 심리스 튜브를 1차 인발 가공한다. 상술된 인발 가공은 심리스 튜브의 단면감소율을 매우 큰 장점이 있으나, 심리스 튜브의 내경 표면에 발생된 흠의 깊이가 커지는 문제점이 있다. 하지만 열간공정에서 내경 표면의 흠 깊이가 50㎛ 이하 이므로, 1차 인발 가공한다 흠의 깊이가 커진다 하더라도 후술되는 연마 가공 후 연마 두께 손실을 최소화할 수 있게 된다. In step S220, the first drawing of the seamless tube is performed in order to downsize the spheroidized heat-treated seamless tube (section reduction rate 28% to 30%). Although the above-described drawing process has an advantage in that the cross-sectional reduction ratio of the seamless tube is very large, there is a problem in that the depth of the flaw generated on the inner diameter surface of the seamless tube becomes large. However, since the depth of the flaw on the inner diameter surface in the hot process is 50 μm or less, even if the depth of the flaw is increased during the primary drawing process, it is possible to minimize the loss of the polishing thickness after polishing, which will be described later.

S230단계에서는 1차 인발 가공된 심리스 튜브의 내경 표면을 연마하여 내경 표면에 발생된 흠과 스크레치를 제거하게 된다. In step S230, the inner diameter surface of the first drawn-processed seamless tube is polished to remove flaws and scratches generated on the inner diameter surface.

S240단계는 필거 압연 가공하는 것으로, 도 4와 같이, 내경이 연마된 심리스 튜브를 고정시킨 후 표면에 관경이 감소되는 대경홈과 소경홈이 마련된 회전금형을 이동시켜 심리스 튜브의 내경 표면 흠(flaw) 깊이를 6 ~ 12㎛ 이하로 최소화한 상태로 다운 사이징(단면감소율 57 ~ 60%) 시킨다.Step S240 is a pilger rolling process. As shown in FIG. 4, after fixing a seamless tube with a polished inner diameter, move the rotating mold provided with large-diameter grooves and small-diameter grooves on the surface of which the tube diameter is reduced to form the inner diameter surface of the seamless tube. ) Downsizing (reduction of section by 57 to 60%) while minimizing the depth to 6 ~ 12㎛ or less.

S250단계에서는 필거 압연된 심리스 튜브를 2차 인발 가공하여 내경 표면의 흠(flaw) 깊이가 30㎛ 이하로 다운 사이징(단면 감소율 40 ~ 60%)시킨다.In step S250, the pilger-rolled seamless tube is subjected to secondary drawing to downsize the inner diameter surface to a depth of 30 μm or less (section reduction rate of 40 to 60%).

S260단계에서는 2차 인발 가공된 심리스 튜브의 진직도를 교정한다.In step S260, the straightness of the secondary drawn seamless tube is corrected.

마지막으로 S270단계에서는 일정 크기로 절단 후 중공 스프링강용으로 사용되는 심리스 튜브를 완성한다.Finally, in step S270, after cutting to a certain size, a seamless tube used for hollow spring steel is completed.

도 5는 광학현미경을 이용하여 S240단계 후 심리스 튜브의 내경 표면 상태를 측정한 사진이다.5 is a photograph of measuring the inner diameter surface state of the seamless tube after step S240 using an optical microscope.

도 5와 같이, 필거 압연 가공된 심리스 튜브의 내경 표면에서는 12㎛ 이상의 흠들은 전혀 관찰되지 않았고, 10㎛ 내외의 매우 작은 흠들이 관찰되었다. 따라서 필거 압연 가공을 통해 단면감소율이 약 58%에 가까운 사이징 감소를 수행하였음에도 불구하고 튜브 내경 표면 흠들은 필거 압연 가공 전 상태와 큰 변화 없이 유사함을 알 수 있었다.As shown in FIG. 5 , no flaws of 12 μm or more were observed on the inner diameter surface of the seamless tube subjected to pilger rolling, and very small flaws of about 10 μm were observed. Therefore, it can be seen that the surface flaws of the inner diameter of the tube are similar to the state before the pilger rolling process without significant change, despite the reduction in sizing to about 58% with the reduction in area through the pilger rolling process.

도 6은 본 발명의 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법에 의해 제조된 스프링강용 심리스 튜브의 내경 표면 상태를 측정한 사진이고, 도 7은 도 6의 심리스 튜브 내경 표면 흠 깊이를 나타내는 분포도이다.6 is a photograph of the inner diameter surface state of the seamless tube for spring steel manufactured by the method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel of the present invention, and FIG. 7 is a distribution diagram showing the surface flaw depth of the seamless tube inner diameter of FIG. 6 .

실시예로 외경 55Ø의 환봉을 피어싱 가공을 통해 57Ø×5.0t로 확관시킨 다음, 일련의 스프링강용 심리스 튜브 제조방법을 거쳐 15.9Ø×3.3t인 스프링강용 심리스 튜브를 제조하였다.As an example, a round bar with an outer diameter of 55Ø was expanded to 57Ø×5.0t through piercing, and then a seamless tube for spring steel of 15.9Ø×3.3t was manufactured through a series of seamless tube manufacturing methods for spring steel.

이렇게 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법에 의해 제조된 심리스 튜브는 내경 표면 흠 깊이가 도 6에 기재된 바와 같이, 20㎛ 내외인 것을 알 수 있었다.As described in FIG. 6 , it was found that the seamless tube manufactured by the method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel had an inner diameter surface flaw depth of about 20 μm.

이러한 흠들은 필거 압연 가공후 2차 인발 과정에서 형성된 것으로 판단되며, 결과적으로 실차 스프링 사이즈로 다운 사이징한 심리스 튜브의 흠 깊이가 20㎛ 내외로 관찰되는 바, 이는 피어싱 가공을 통해 조직이 치밀해진 심리스 튜브가 크게 작용하는 것으로 판단된다. These flaws are judged to be formed during the secondary drawing process after the pilger rolling process, and as a result, the flaw depth of the seamless tube downsized to the actual vehicle spring size is observed to be around 20㎛, which is a seamless structure in which the structure is dense through the piercing process. It is considered that the tube plays a large role.

또한 도 7은 심리스 튜브의 내경 표면 전반을 광학현미경 200배율에서 측정한 후 분석한 그래프인 것으로, 측정된 흠 개수 219개이고, 흠의 사이즈 범위 7 ~ 29㎛이고, 평균 흠 깊이는 14.4㎛인 것을 알 수 있었다.7 is a graph analyzed after measuring the entire inner diameter surface of the seamless tube at 200 magnification under an optical microscope, the number of measured flaws is 219, the size range of flaws is 7 to 29 μm, and the average flaw depth is 14.4 μm Could know.

중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법에 의해 제조된 심리스 튜브는 승용차용으로 12 ~ 18Ø × 3 ~ 3.5t의 범위로 제조될 수 있고, 대형 승합차용인 45 ~ 70Ø × 7 ~ 15t의 범위로 제조될 수 있음은 물론이다.The seamless tube manufactured by the seamless tube manufacturing method for hollow spring steel can be manufactured in the range of 12 ~ 18Ø × 3 ~ 3.5t for passenger cars, and 45 ~ 70Ø × 7 ~ 15t for large vans. is of course

도 8은 본 발명에 따른 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법에 의해 제조된 스프링강용 심리스 튜브를 이용한 자동차 서스펜션 스프링의 사진이고, 도 9은 피어싱 가공 방식의 아닌 압출 가공 방식으로 제조된 스프링을 나타낸 사진이다.8 is a photograph of a vehicle suspension spring using a seamless tube for spring steel manufactured by the method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel according to the present invention, and FIG. 9 is a photograph showing a spring manufactured by an extrusion processing method, not a piercing processing method. .

도 8과 같이, 본 발명의 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법에 의해 제조된 스프링강용 심리스 튜브를 이용한 자동차 서스펜션 스프링은 앞서 언급된 내경 표면에 흠(flaw) 깊이를 30㎛ 이하로 확보됨으로써, 실차 적용이 가능한 수준의 30만 cycle 이상의 내구성을 확보할 수 있다.As shown in FIG. 8, the automobile suspension spring using the seamless tube for spring steel manufactured by the method for manufacturing the seamless tube for hollow spring steel of the present invention secures the flaw depth on the inner diameter surface mentioned above to 30 μm or less, so that the actual vehicle application Durability of more than 300,000 cycles can be secured at this possible level.

하지만 도 9는 스프링의 내경 표면에 55㎛의 흠이 관찰되었고, 이는 조직이 치밀하지 않은 압출 가공방식에 기인한다 예상되며, 이러한 깊은 흠에 의해 응력이 집중되어(노치효과) 5만cycle 이하에서 피로 파괴가 발생되는 것을 알 수 있었다.However, in Figure 9, a 55㎛ flaw was observed on the inner diameter surface of the spring, which is expected to be due to the extrusion processing method that is not dense in structure, and the stress is concentrated (notch effect) by these deep flaws in 50,000 cycles or less It was found that fatigue failure occurred.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all the technical spirit of the present invention, so various equivalents that can be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be variations and examples.

Claims (9)

환봉을 열처리한 후 맨드릴 플러그를 통해 환봉 중심을 피어싱하여 이음매 없는 조직이 치밀한 심리스 튜브를 성형하는 열간공정(S100)과;
열간공정된 심리스 튜브를 1차 인발가공하고, 내경 표면을 연마한 후, 필거(pilger)압연을 통해 회전금형의 표면에 대경홈과 소경홈을 마련하여 심리스 튜브의 내경 표면 흠(flaw) 깊이를 6 ~ 11㎛ 이하로 다운 사이징하고, 2차 인발 가공하여 내경 표면의 흠(flaw) 깊이가 30㎛ 이하인 실차 스프링 사이즈로 다운 사이징하고, 다운 사이징 상태에서 2차 인발 가공과 표면 연마를 거쳐 서스펜션 스프링강으로 사이징 다운된 심리스 튜브를 완성하는 냉간공정(S200)을 포함하여 이루어지되,
상기 열간공정(S100)은,
환봉을 피어싱하기 위한 맨드릴 플러그를 밀착시키기 위한 센터홀을 형성하는 단계(S110)와,
상기 환봉을 1050℃ ~ 1100℃ 온도 범위로 유도 가열하는 제 1차 열처리 단계 (S121) 및 환봉의 내외부의 온도 편차를 최소화시키기 위해 1150℃ ~ 1200℃ 온도 범위의 가열로에서 450초 ~ 550초 동안 가열하는 2차 열처리 단계(S122)를 진행하여 상기 환봉을 피어싱하기 위해 열처리하는 단계(S120)와,
2개의 피어싱롤에 의해 회전하면서 이동하는 환봉의 센터홀에 맨드릴 플러그를 밀착시켜 조직이 치밀해진 중공의 심리스 튜브로 성형하는 단계(S130)로 이루어지고,
상기 피어싱롤의 회전은,
피어싱롤 회전수가 환봉 회전수의 8.5배가 되도록 이루어지며,
상기 중공의 심리스 튜브로 성형하는 단계(S130) 이후,
피어싱된 심리스 튜브의 온도 감소를 보상하고, 다운 사이징을 위해 1150℃ ~ 1200℃온도 범위의 재가열하는 단계(S140)와,
2개의 회전롤러 사이로 심리스 튜브를 통과시키는 사이징 압연 단계(S150)를 더 포함하고,
상기 냉간공정(S200)은,
열간공정을 통해 경도가 매우 높아진 심리스 튜브의 냉간 인발 가공성을 향상시키기 위해 심리스 튜브를 750 ~ 800℃ 온도범위의 로(furnace) 장입한 후, 50 ~ 70min 동안 유지시키는 단계(S211), 상기 로(furnace)의 온도범위를 400 ~ 500℃로 낮춘 후 25 ~ 35시간 동안 노냉하는 단계(S212) 및 심리스 튜브를 반출시켜 공냉시키는 단계(S213)로 구상화 열처리하는 단계(S210)와,
다운 사이징을 위해 심리스 튜브를 1차 인발 가공하는 단계(S220)와,
1차 인발 가공된 심리스 튜브의 내경 표면을 연마하여 흠과 스크레치를 제거하는 내경 표면 연마 단계(S230)와,
내경이 연마된 심리스 튜브를 고정시킨 후 표면에 관경이 감소되는 대경홈과 소경홈을 마련된 회전금형을 이동시켜 심리스 튜브의 내경 표면 흠(flaw) 깊이를 6 ~ 11㎛ 이하로 다운 사이징 하는 필거 압연 단계(S240)와,
필거 압연된 심리스 튜브의 내경 표면의 흠(flaw) 깊이가 30㎛ 이하로 다운 사이징 되도록 2차 인발 가공하는 단계(S250)와,
심리스 튜브의 진직도를 교정하는 단계(S260)와,
절단 후 중공 스프링강용으로 사용되는 심리스 튜브를 완성하는 단계(S270)로 이루어지며,
상기 심리스 튜브는 열간공정 후 내경 표면의 흠이 100㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법.
A hot process (S100) of heat-treating the round bar and then piercing the center of the round bar through a mandrel plug to form a dense seamless tube with no seams;
After the hot-processed seamless tube is first drawn, the inner diameter surface is polished, and large and small diameter grooves are provided on the surface of the rotary mold through pilger rolling to reduce the depth of the inner diameter surface flaw of the seamless tube. Downsizing to 6 ~ 11㎛ or less, secondary drawing processing, downsizing to the actual vehicle spring size with a flaw depth of 30㎛ or less on the inner diameter surface, and secondary drawing processing and surface polishing in the downsizing state, followed by suspension spring It is made including a cold process (S200) of completing a seamless tube sized down with steel,
The hot process (S100) is,
Forming a center hole for attaching a mandrel plug for piercing a round bar (S110);
The first heat treatment step (S121) of induction heating the round bar to a temperature range of 1050 ° C. to 1100 ° C. and 450 seconds to 550 seconds in a heating furnace in a temperature range of 1150 ° C to 1200 ° C to minimize the temperature deviation inside and outside the round bar A second heat treatment step (S122) of heating to perform heat treatment to pierce the round bar (S120) and;
It consists of a step (S130) of forming a hollow seamless tube with dense tissue by attaching the mandrel plug to the center hole of the round bar that moves while rotating by two piercing rolls (S130),
Rotation of the piercing roll,
The number of rotations of the piercing roll is made to be 8.5 times that of the round bar,
After the step (S130) of molding into the hollow seamless tube,
Compensating for the temperature decrease of the pierced seamless tube, and reheating in a temperature range of 1150 ° C to 1200 ° C for downsizing (S140);
Further comprising a sizing rolling step (S150) of passing a seamless tube between the two rotary rollers,
The cold process (S200) is,
In order to improve the cold drawing workability of a seamless tube having a very high hardness through a hot process, the seamless tube is charged into a furnace in a temperature range of 750 to 800° C. and then maintained for 50 to 70 minutes (S211), the furnace ( After lowering the temperature range of the furnace to 400 ~ 500 ° C. and then performing furnace cooling for 25 to 35 hours (S212) and taking out the seamless tube and cooling the tube with air (S213), spheroidizing heat treatment (S210)
A step of first drawing a seamless tube for downsizing (S220), and
An inner diameter surface polishing step (S230) of removing flaws and scratches by grinding the inner diameter surface of the first drawn seamless tube;
Pilger rolling that downsizes the inner diameter surface flaw depth of the seamless tube to 6 ~ 11㎛ or less by moving a rotating mold with large diameter grooves and small diameter grooves on the surface of which the tube diameter is reduced after fixing the polished seamless tube Step (S240) and,
A step of performing secondary drawing processing so that the flaw depth of the inner diameter surface of the pilger-rolled seamless tube is downsized to 30 μm or less (S250);
A step of correcting the straightness of the seamless tube (S260),
After cutting, it consists of a step (S270) of completing a seamless tube used for hollow spring steel,
The seamless tube is a method of manufacturing a seamless tube for hollow spring steel, characterized in that the flaw on the inner diameter surface after the hot process is 100㎛ or less.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항의 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법에 의해 제조된 스프링강용 심리스 튜브.
A seamless tube for spring steel manufactured by the method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel of claim 1.
제8항의 중공 스프링강용 심리스 튜브 제조방법에 의해 제조된 스프링강용 심리스 튜브를 이용한 자동차 서스펜션 스프링.A vehicle suspension spring using a seamless tube for spring steel manufactured by the method for manufacturing a seamless tube for hollow spring steel of claim 8.
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