KR102302539B1 - Heat treatment method for dissimilar material gap minimizes of die-casting products - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 관점에 따르면, 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법을 제공한다. 상기 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법은 금형에 삽입하기 전에 주철로 제조된 제 1 부재를 가열하여 상기 제 1 부재의 표면의 적어도 일부에 산소를 함유하는 화합물을 생성하는 제 1 열처리 단계; 및 상기 제 1 부재를 상기 금형에 삽입한 후 알루미늄 다이캐스팅을 수행함으로써, 상기 제 1 부재의 적어도 어느 일부에 접하며 상기 제 1 부재를 고정하는 제 2 부재를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 제 1 부재 및 상기 제 2 부재의 계면 사이의 이격거리가 10㎛ 내지 35㎛일 수 있다.According to one aspect of the present invention, there is provided a heat treatment method for minimizing the heterogeneous gap of a die-casting material. The heat treatment method for minimizing the heterogeneous gap of the die-casting material includes: a first heat treatment step of heating a first member made of cast iron before insertion into a mold to generate a compound containing oxygen on at least a portion of the surface of the first member; and forming a second member in contact with at least any part of the first member and fixing the first member by performing aluminum die casting after inserting the first member into the mold. A separation distance between the member and the interface of the second member may be 10 μm to 35 μm.

Description

다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법{Heat treatment method for dissimilar material gap minimizes of die-casting products}Heat treatment method for minimizing dissimilar material gap of die-casting material {Heat treatment method for dissimilar material gap minimizes of die-casting products}

본 발명은 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법에 대한 것으로서, 더 상세하게는 자동차용 엔진에 적용되는 다이캐스팅재의 이종간극을 최소화하는 열처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat treatment method for minimizing heterogeneous gaps in die casting materials, and more particularly, to a heat treatment method for minimizing heterogeneous gaps in die casting materials applied to automobile engines.

자동차 산업에 있어서 다이캐스팅은 매우 중요한 기반기술로써, 정밀하게 제작된 금형에 용융상태의 알루미늄 또는 마그네슘 등의 금속을 고속고압으로 충진하여 제품을 제조하는 방법으로 높은 생산성과 대량생산이 용이한 장점 때문에 자동차 부품 제조에 널리 사용되고 있다.Die casting is a very important basic technology in the automobile industry. It is a method of manufacturing products by filling metals such as aluminum or magnesium in a molten state at high speed and high pressure in a precisely manufactured mold. It is widely used in the manufacture of parts.

자동차 엔진부품 중, 엔진블록(Engine Block)의 스커트부에 볼트로 결합되는 로우 크랭크 케이스(또는 Bed Plate)는 엔진(Engine) 구동 시 크랭크 샤프트가 회전함에 따라 베어링 캡에서 발생하는 진동(폭발하중)을 분담하여 효과적으로 감쇄시키는 것으로, 본체지지대와, 상기 본체지지대의 중간부위 즉, 엔진의 폭발 하중을 직접적으로 분산하는 역할을 하는 저널 부위에 설치되는 베어링 인서트를 포함하도록 되어 있다.Among automobile engine parts, the low crankcase (or bed plate) bolted to the skirt part of the engine block is a vibration (explosive load) generated in the bearing cap as the crankshaft rotates when the engine is driven. In order to effectively attenuate by sharing the body support, it is to include a bearing insert installed in the middle portion of the main body support, that is, in the journal portion serving to directly distribute the explosive load of the engine.

상기와 같은 로우 크랭크 케이스는 전체가 주철재인 단일 재질로 적용된 것이 주류를 이루고 있었으나, 근래에 차량의 전후 무게비의 최적화와 경량화 및 고출력화의 요구에 대응하기 위하여 알루미늄 다이캐스팅 공법에 의해 본체를 제조하고, 베어링 인서트는 강성이 높은 주철재를 삽입하고 있었다.The low crankcase as described above was mainly applied with a single material made of cast iron as a whole, but in recent years, in order to optimize the front-to-rear weight ratio of the vehicle, and to respond to the demands for weight reduction and high output, the main body is manufactured by aluminum die-casting method, The bearing insert was inserted with a cast iron material with high rigidity.

그러나, 상기와 같은 종래의 로우 크랭크케이스는 베어링 인서트가 사형주조로 제조되고 있어 생산량이 적을 뿐만 아니라 본체지지대를 이루고 있는 알루미늄에 이종 금속을 인서트하기 때문에 열팽창 특성 차이에 의해, 로우 크랭크케이스 본체와의 접합성이 저하되며 이로 인해, 접합면에 갭이 발생되어 하중 분산이 원활히 이루어지지 않게 되는 문제점이 발생되었다.However, in the conventional low crankcase as described above, since the bearing insert is manufactured by sand casting, the production amount is low, and since dissimilar metals are inserted into the aluminum forming the body support, due to the difference in thermal expansion characteristics, the low crankcase body The bondability is lowered, and thus, a gap is generated on the joint surface, which causes a problem in that the load distribution is not performed smoothly.

또한, 종래의 로우 크랭크 케이스는 주철과 알루미늄을 동시 가공하여야 하나, 이종접합으로 이루어져 있어, 상이한 절삭 조건에 따른 후가공으로 인하여 생산성이 저하되고, 가공조도 관리가 어려워 제조단가가 높아질 뿐 아니라, 불량품이 발생될 경우, 사실상 재생이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.In addition, the conventional low crankcase requires simultaneous processing of cast iron and aluminum, but since it is made of heterojunction, productivity is lowered due to post-processing according to different cutting conditions, and it is difficult to manage processing roughness, which increases the manufacturing cost as well as defective products. When this occurs, there is a problem in that it is virtually impossible to reproduce.

최근에는 상기와 같이 주철과 알루미늄으로 이루어지는 로우 크랭크 케이스의 문제점을 해소하기 위하여, 베어링 인서트를 고강도 알루미늄 합금을 이용하여 열간단조공법에 의해 제조하는 방안이 개발되었으나, 알루미늄 열간단조공법은 그 공정 변수의 다양함과, 공정 단계의 과다로 그 제조공정이 복잡해지고 제조비용이 상승하는 단점이 있고, 또한 열간단조품은 다수번의 단조작업과 트리밍을 통해 이루어지므로, 작업시간 및 작업 공정이 길어질 뿐 아니라, 과도한 제조비용이 발생되어 전체 생산성이 저하되는 등 여러가지 문제점이 있었다.Recently, in order to solve the problem of the low crankcase made of cast iron and aluminum as described above, a method of manufacturing a bearing insert by a hot forging method using a high-strength aluminum alloy has been developed. There are disadvantages in that the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is increased due to the diversity and excessive process steps. Also, since hot forgings are made through a number of forging operations and trimming, not only the working time and working process are long, but also excessive There were various problems, such as the production cost is generated and the overall productivity is lowered.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 로우 크랭크케이스 본체와의 접합면에 갭을 최소화하여 접합성을 개선할 수 있는 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Accordingly, the present invention is to solve various problems including the above problems, and provides a heat treatment method for minimizing heterogeneous gaps in die casting materials capable of improving bondability by minimizing a gap on a joint surface with a low crankcase body aim to do However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereto.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법을 제공한다.According to one aspect of the present invention for solving the above problems, there is provided a heat treatment method for minimizing the heterogeneous gap of a die-casting material.

상기 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법은 금형에 삽입하기 전에 주철로 제조된 제 1 부재를 가열하여 상기 제 1 부재의 표면의 적어도 일부에 산소를 함유하는 화합물을 생성하는 제 1 열처리 단계; 및 상기 제 1 부재를 상기 금형에 삽입한 후 알루미늄 다이캐스팅을 수행함으로써, 상기 제 1 부재의 적어도 어느 일부에 접하며 상기 제 1 부재를 고정하는 제 2 부재를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 제 1 부재 및 상기 제 2 부재의 계면 사이의 이격거리가 10㎛ 내지 35㎛일 수 있다.The heat treatment method for minimizing the heterogeneous gap of the die-casting material includes: a first heat treatment step of heating a first member made of cast iron before insertion into a mold to generate a compound containing oxygen on at least a portion of the surface of the first member; and forming a second member in contact with at least any part of the first member and fixing the first member by performing aluminum die casting after inserting the first member into the mold. A separation distance between the member and the interface of the second member may be 10 μm to 35 μm.

상기 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법에 있어서, 상기 제 1 열처리는 200℃ 내지 800℃의 온도범위에서 수행할 수 있다.In the heat treatment method for minimizing the heterogeneous gap of the die-casting material, the first heat treatment may be performed in a temperature range of 200°C to 800°C.

상기 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법에 있어서, 상기 제 1 열처리는 상기 제 1 부재를 상기 온도범위로 가열한 후 상온으로 냉각할 수 있다.In the heat treatment method for minimizing the heterogeneous gap of the die-casting material, the first heat treatment may include heating the first member to the temperature range and then cooling the first member to room temperature.

상기 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법에 있어서, 상기 제 1 열처리는 0.5시간 내지 1.5시간동안 수행할 수 있다.In the heat treatment method for minimizing the heterogeneous gap of the die-casting material, the first heat treatment may be performed for 0.5 to 1.5 hours.

상기 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법에 있어서, 상기 제 1 열처리 단계 이후에, 상기 제 1 부재를 재가열하는 제 2 열처리 단계를 수행할 수 있다.In the heat treatment method for minimizing the heterogeneous gap of the die-casting material, after the first heat treatment step, a second heat treatment step of reheating the first member may be performed.

상기 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법에 있어서, 상기 제 2 열처리는 100℃ 내지 250℃의 온도범위에서 수행할 수 있다.In the heat treatment method for minimizing the heterogeneous gap of the die-casting material, the second heat treatment may be performed in a temperature range of 100°C to 250°C.

상기 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법에 있어서, 상기 제 2 열처리는 0.5시간 내지 1.5시간동안 수행할 수 있다.In the heat treatment method for minimizing the heterogeneous gap of the die-casting material, the second heat treatment may be performed for 0.5 to 1.5 hours.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예에 따르면, 열처리 공정의 최적화를 통해 로우 크랭크케이스 본체와의 접합면에 갭을 최소화하여 접합성을 개선할 수 있는 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법을 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to the embodiment of the present invention made as described above, it is possible to provide a heat treatment method for minimizing heterogeneous gaps in die casting materials capable of improving bondability by minimizing a gap on the joint surface with the low crankcase body through optimization of the heat treatment process. can Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법을 개략적으로 도해하는 공정순서도이다.
도 2는 본 발명의 실험예에 따른 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법으로 제조된 샘플의 사진이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실험예에 따른 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법으로 제조된 샘플들의 접합면을 주사전자현미경으로 분석한 사진이다.
도 5는 본 발명의 실험예에 따른 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법으로 제조된 샘플들의 접합면 부근의 성분을 라인스캔(line scan) 분석한 결과이다.
도 6은 도 5에 도시된 영역에서 위치에 따른 성분을 포인트(point) 분석한 결과이다.
1 is a process flow chart schematically illustrating a heat treatment method for minimizing a heterogeneous gap of a die-casting material according to an embodiment of the present invention.
2 is a photograph of a sample prepared by a heat treatment method for minimizing a heterogeneous gap of a die-casting material according to an experimental example of the present invention.
3 and 4 are photographs analyzed with a scanning electron microscope of the bonding surfaces of samples prepared by a heat treatment method for minimizing heterogeneous gaps in a die-casting material according to an experimental example of the present invention.
5 is a line scan analysis result of the components in the vicinity of the bonding surface of the samples prepared by the heat treatment method for minimizing the heterogeneous gap of the die-casting material according to the experimental example of the present invention.
6 is a result of point analysis of components according to positions in the region shown in FIG. 5 .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to an Example. Rather, these embodiments are provided so as to more fully and complete the present disclosure, and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art.

본 발명의 일 관점에 따르면, 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법을 제공한다. 여기서, 이종간극이란 알루미늄 로우 크랭크케이스 본체와 주철 베어링캡 사이의 접합면에 형성된 갭을 의미한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a heat treatment method for minimizing the heterogeneous gap of a die-casting material. Here, the heterogeneous gap means a gap formed on the joint surface between the aluminum low crankcase body and the cast iron bearing cap.

자동차 연비 및 이산화탄소(CO2) 배기가스 규제로 인하여 경량화가 반드시 수반되어야 한다. 종래에는 자동차의 배드플레이트는 주철로 이루어져 내마모성, 강도 및 경도를 모두 충족하므로 마찰부품에 적합하다. 그러나 중량이 10.5㎏으로 무겁기 때문에, 배드플레이트에 알루미늄 소재를 적용하여 중량을 1/2로 줄였다. 하지만 내마모성, 강도 및 경도가 모두 부족하여 마찰부품으로 사용하기에 부적합하였다. Due to automobile fuel efficiency and carbon dioxide (CO2) emission regulations, weight reduction must be accompanied. Conventionally, the bed plate of an automobile is made of cast iron and satisfies all of the wear resistance, strength and hardness, so it is suitable for friction parts. However, since the weight is heavy at 10.5 kg, the weight was reduced by half by applying an aluminum material to the bed plate. However, it was unsuitable for use as a friction part because of its lack of abrasion resistance, strength and hardness.

이를 해결하기 위해서, 베어링캡은 주철을 사용하되, 배드플레이트는 알루미늄으로 대체하여, 내마모성 요구 부위에 주철소재를 적용함으로써, 중량도 6.5㎏ 제어하면서 내마모성, 강도 및 경도를 종래와 비슷한 수준으로 유지하였다. 다만, 이종소재이기 때문에, 열팽창계수의 차이에 의해 접합면에 갭이 발생된다. 본 발명에서는 이를 해결하기 위해 베어링캡을 사전 열처리함으로써 갭을 최소화하였다.To solve this, cast iron was used for the bearing cap, but the bad plate was replaced with aluminum, and the cast iron material was applied to the areas requiring abrasion resistance. . However, since it is a different material, a gap is generated on the bonding surface due to the difference in the coefficient of thermal expansion. In the present invention, in order to solve this problem, the gap is minimized by pre-heating the bearing cap.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법을 개략적으로 도해하는 공정순서도이다.1 is a process flow diagram schematically illustrating a heat treatment method for minimizing a heterogeneous gap of a die-casting material according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법은 제 1 부재를 가열하여 제 1 부재의 표면의 적어도 일부에 산소를 함유하는 화합물을 생성하는 제 1 열처리 단계(S100), 제 1 부재를 재가열하는 제 2 열처리 단계(S200) 및 제 1 부재를 금형에 삽입한 후 알루미늄 다이캐스팅을 수행함으로써, 제 1 부재를 고정하는 제 2 부재를 형성하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , in the heat treatment method for minimizing the heterogeneous gap of a die-casting material according to an embodiment of the present invention, a first heat treatment for generating a compound containing oxygen on at least a portion of the surface of the first member by heating the first member Step (S100), a second heat treatment step of reheating the first member (S200), and forming a second member for fixing the first member by performing aluminum die casting after inserting the first member into the mold (S300) may include.

제 1 부재를 가열하는 제 1 열처리 단계(S100)는 200℃ 내지 800℃의 온도범위에서 0.5시간 내지 1.5시간동안 수행할 수 있다. 여기서, 제 1 부재는 주철을 소재하여 제조된 것으로서, 금형에 삽입하기 전에 소정의 온도로 가열한 이후에 상온으로 냉각한다. 상기 온도범위에서 제 1 열처리를 수행함으로써 상기 제 1 부재의 표면을 산화시킨다. 상기 산화 반응에 의해 제 1 부재의 표면 상에 산소를 함유하는 화합물이 생성된다.The first heat treatment step ( S100 ) of heating the first member may be performed at a temperature range of 200° C. to 800° C. for 0.5 hours to 1.5 hours. Here, the first member is manufactured from cast iron, and is heated to a predetermined temperature before being inserted into the mold and then cooled to room temperature. The surface of the first member is oxidized by performing the first heat treatment in the temperature range. A compound containing oxygen is produced on the surface of the first member by the oxidation reaction.

이후에 선택적으로 제 1 부재를 재가열하는 제 2 열처리 단계(S200)를 수행할 수 있다. 제 2 열처리 단계(S200)는 100℃ 내지 250℃의 온도범위에서 0.5시간 내지 1.5시간동안 수행할 수 있다. 제 2 열처리 단계(S200)는 제 1 열처리 단계(S100)에서 소정의 온도 범위로 가열한 후 냉각하는 과정에서 발생하는 응력을 제거해준다. Thereafter, a second heat treatment step ( S200 ) of selectively reheating the first member may be performed. The second heat treatment step (S200) may be performed at a temperature range of 100° C. to 250° C. for 0.5 hours to 1.5 hours. The second heat treatment step ( S200 ) removes stress generated in the process of cooling after heating to a predetermined temperature range in the first heat treatment step ( S100 ).

제 1 부재를 금형에 삽입한 후 알루미늄 다이캐스팅을 수행함으로써, 제 1 부재를 고정하는 제 2 부재를 형성하는 단계(S300)는 주철로 이루어진 제 1 부재를 금형에 삽입한 후 알루미늄 다이캐스팅을 수행하여, 제 1 부재의 적어도 어느 일부에 접하며 상기 제 1 부재를 고정하는 제 2 부재를 형성할 수 있다. By inserting the first member into the mold and then performing aluminum die casting, the step of forming the second member for fixing the first member (S300) is by inserting the first member made of cast iron into the mold and then performing aluminum die casting, A second member that contacts at least any part of the first member and fixes the first member may be formed.

다이캐스팅을 수행하기 위해서 제 1 부재를 금형에 삽입하기 이전에 제 1 열처리를 수행한 후 반드시 상온으로 냉각해야 한다. 만약, 제 1 열처리 이후에 제 2 열처리를 연속적으로 수행한다면, 제 2 열처리 이후에 상온으로 냉각한 후 금형에 제 1 부재를 삽입해야 한다.In order to perform die casting, the first member must be cooled to room temperature after performing the first heat treatment before inserting the first member into the mold. If the second heat treatment is continuously performed after the first heat treatment, the first member must be inserted into the mold after cooling to room temperature after the second heat treatment.

상기 제 1 부재 및 상기 제 2 부재의 계면 사이의 이격거리가 10㎛ 내지 35㎛일 수 있다. 종래에는 계면 사이의 이격거리가 40㎛ 이상으로 갭이 상당히 많이 벌어져 있었으나, 제 1 열처리를 통해서 주철재의 표면을 산화시킴으로써 이종간극을 줄일 수 있었다. 이는 매우 중요한 요소인데, 주철재의 표면을 선택적으로 산화시킨 후 다이캐스팅 중에 알루미늄과 반응함으로써, 상기 제 1 부재 및 상기 제 2 부재 사이의 계면에 산소를 함유하는 화합물을 생성하여 간극을 작게 제어할 수 있고, 계면 접합성을 향상시킨다. 제 2 열처리를 통해서 원자의 확산을 유도하여 금속간화합물을 형성시키게 되며, 이종 간극이 줄어들게 된다. A separation distance between the interface of the first member and the second member may be 10 μm to 35 μm. Conventionally, the gap between the interfaces is 40 μm or more, and the gap is considerably widened. However, by oxidizing the surface of the cast iron material through the first heat treatment, it was possible to reduce the heterogeneous gap. This is a very important factor. By selectively oxidizing the surface of the cast iron material and then reacting with aluminum during die casting, a compound containing oxygen is generated at the interface between the first member and the second member, so that the gap can be controlled small. and improve interfacial bonding. Through the second heat treatment, diffusion of atoms is induced to form an intermetallic compound, and the heterogeneous gap is reduced.

한편, 제 2 열처리 단계(S200)는 제 1 열처리 단계(S100)의 가열 온도범위 및 냉각속도 등에 따라 생략이 가능하다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 열처리, 제 2 열처리를 순차적으로 수행한 후 다이캐스팅을 수행할 수 있으며, 또는 제 1 열처리 이후에 다이캐스팅을 바로 수행할 수 있다. On the other hand, the second heat treatment step (S200) may be omitted depending on the heating temperature range and cooling rate of the first heat treatment step (S100). For example, as shown in FIG. 1 , die casting may be performed after sequentially performing the first heat treatment and the second heat treatment, or die casting may be performed immediately after the first heat treatment.

이하에서는, 본 발명의 이해를 돕기 위한 실시예들을 설명한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 아래의 실시예들만으로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, embodiments for helping understanding of the present invention will be described. However, the following experimental examples are only for helping understanding of the present invention, and the present invention is not limited only to the following examples.

<실시예><Example>

본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법을 이용하여 이종소재를 적용한 배드플레이트 샘플을 제조하였다. 주철(FCO 500)로 이루어진 베어링캡을 금형에 삽입하기 전에 200℃, 800℃의 온도에서 1시간동안 제 1 열처리를 수행하고, 금형에 삽입한 후 알루미늄(ADC 12) 다이캐스팅을 수행하여 실시예 1 샘플 및 실시예 2 샘플을 각각 제조하였다.A bad plate sample to which a dissimilar material is applied was prepared by using the heat treatment method for minimizing the dissimilarity gap of the die-casting material according to an embodiment of the present invention. Before inserting the bearing cap made of cast iron (FCO 500) into the mold, the first heat treatment was performed at a temperature of 200 ° C. and 800 ° C. for 1 hour, and after being inserted into the mold, aluminum (ADC 12) die casting was performed. Samples and Example 2 samples were prepared respectively.

동일한 베어링캡을 800℃의 온도에서 1시간동안 제 1 열처리를 수행하고, 100℃, 150℃, 200℃ 및 250℃에서 1시간동안 제 2 열처리를 수행한 다음 금형에 삽입한 후 알루미늄 다이캐스팅을 수행하여 실시예 3 샘플 내지 실시예 6 샘플을 각각 제조하였다.The same bearing cap is subjected to a first heat treatment at a temperature of 800° C. for 1 hour, a second heat treatment is performed at 100° C., 150° C., 200° C. and 250° C. for 1 hour, and then is inserted into a mold and then aluminum die-casting is performed. Thus, Example 3 samples to Example 6 samples were prepared, respectively.

한편, 이와 비교하기 위해서, 동일한 베어링캡에 열처리를 수행하지 않고, 다이캐스팅을 수행하여 비교예 1 샘플을 제조하였다. Meanwhile, for comparison, a sample of Comparative Example 1 was prepared by performing die casting without performing heat treatment on the same bearing cap.

각 실험 조건은 아래 표 1에 정리하였다.Each experimental condition is summarized in Table 1 below.

구분division 제 1 열처리first heat treatment 제 2 열처리second heat treatment 온도(℃)Temperature (℃) 시간(Hr)Hour (Hr) 온도(℃)Temperature (℃) 시간(Hr)Hour (Hr) 비교예 1Comparative Example 1 00 00 00 00 실시예 1Example 1 200200 1One 00 00 실시예 2Example 2 800800 1One 00 00 실시예 3Example 3 800800 1One 100100 1One 실시예 4Example 4 800800 1One 150150 1One 실시예 5Example 5 800800 1One 200200 1One 실시예 6Example 6 800800 1One 250250 1One

도 2는 본 발명의 실험예에 따른 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법으로 제조된 샘플의 사진이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실험예에 따른 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법으로 제조된 샘플들의 접합면을 주사전자현미경으로 분석한 사진이다.2 is a photograph of a sample prepared by a heat treatment method for minimizing heterogeneous gaps in a die casting material according to an experimental example of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are heat treatment methods for minimizing heterogeneous gaps in a die casting material according to an experimental example of the present invention. It is a photograph of the junction of the prepared samples analyzed with a scanning electron microscope.

도 2의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법으로 제조한 실시예 1 샘플의 사진으로서, 일점쇄선으로 표기된 빨간색 원 부분에 주철 베어링캡이 위치하고, 알루미늄 다이캐스팅 되어 고정된 것을 확인할 수 있었다. 도 2의 (b)는 베어링캡의 위치별로 번호를 지정하고, 도 3 및 도 4에 측정 위치를 기재하였다. 예를 들어, 비교예 1 샘플의 첫 번째 위치에서 간극을 측정한 경우, 비교예 1 (1), 세 번째 위치에서 간극을 측정한 경우, 비교예 1 (3)으로 표기하였다.Figure 2 (a) is a photograph of a sample of Example 1 prepared by a heat treatment method for minimizing heterogeneous gaps in a die casting material according to an embodiment of the present invention. and confirmed that it was fixed. In (b) of FIG. 2, a number is designated for each position of the bearing cap, and the measurement position is described in FIGS. 3 and 4 . For example, when the gap was measured at the first position of the sample of Comparative Example 1, Comparative Example 1 (1), when the gap was measured at the third position, it was denoted as Comparative Example 1 (3).

도 3 및 도 4는 샘플들의 접합면을 주사전자현미경으로 분석하고, 각 샘플별로 간극을 수회 반복 측정하여 평균을 나타내었다.3 and 4 show the average by analyzing the bonding surfaces of the samples with a scanning electron microscope, and measuring the gaps for each sample repeatedly several times.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 의하 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법을 이용하여 제조한 실시예 샘플들의 경우, 실시예 2 샘플에서 이종간극이 14.77㎛ 가장 작은 값을 가졌으며, 실시예 1 샘플에서 33.38㎛로 가장 큰 값을 갖는 것으로 측정되었다. 실시예 샘플들 모두 비교예 1 샘플 대비 이종간극의 수치가 개선된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1 및 실시예 2 샘플의 경우, 제 2 열처리를 수행하지 않았음에도 이종간극이 개선된 것을 확인할 수 있었다. 이는 제 2 열처리는 선택적으로 공정의 조건에 따라 생략이 가능하다는 것을 의미한다.3 and 4, in the case of the sample samples prepared using the heat treatment method for minimizing the heterogeneous gap of the die-casting material according to the present invention, the heterogeneous gap in the Example 2 sample had the smallest value of 14.77㎛, In the sample of Example 1, it was measured to have the largest value at 33.38 μm. It was confirmed that all of the Example samples had an improvement in the number of heterogeneous gaps compared to the Comparative Example 1 sample. In addition, in the case of the samples of Examples 1 and 2, it was confirmed that the heterogeneous gap was improved even though the second heat treatment was not performed. This means that the second heat treatment can be optionally omitted depending on the conditions of the process.

도 5는 본 발명의 실험예에 따른 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법으로 제조된 샘플들의 접합면 부근의 성분을 라인스캔(line scan) 분석한 결과이고, 도 6은 도 5에 도시된 영역에서 위치에 따른 성분을 포인트(point) 분석한 결과이다.5 is a line scan analysis result of the components near the bonding surface of the samples prepared by the heat treatment method for minimizing the heterogeneous gap of the die-casting material according to the experimental example of the present invention, and FIG. 6 is the region shown in FIG. It is the result of point (point) analysis of the component according to the position in .

도 5는 화살표 방향으로 라인스캔 분석한 결과로서, 본 발명에 의하 다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법을 이용하여 제조한 실시예 4 샘플의 경우, 비교예 1 샘플 대비 접합 계면 부근에 철(Fe) 성분을 함유하는 화합물이 다량 함유되어 있으며, 철 성분을 함유하는 화합물이 알루미늄(Al) 성분을 함유하는 화합물과 교차되는 부근의 간격이 상대적으로 좁은 것을 확인할 수 있었다.5 is a line scan analysis result in the direction of the arrow, in the case of the Example 4 sample prepared by using the heat treatment method for minimizing heterogeneous gaps in the die-casting material according to the present invention, the iron (Fe) near the bonding interface compared to the Comparative Example 1 sample ) component is contained in a large amount, and it can be confirmed that the interval in the vicinity of the intersection of the compound containing the iron component with the compound containing the aluminum (Al) component is relatively narrow.

도 6은 도 5에 도시된 영역과 동일한 영역에서 각 위치별로 3 포인트를 임의로 선택하여 각각 분석한 후 평균을 낸 결과로서, 실시예 4 샘플의 경우, 접합 계면 부근에 25.8 wt%의 산소(O) 성분이 검출된 것을 확인할 수 있었다. 반면, 비교예 1 샘플의 경우 접합 계면을 비롯한 어느 영역에서도 산소 성분이 검출되지 않았다. 상기 산소 성분은 제 1 열처리에 의해서 생성된 것으로서, 산소를 함유하는 화합물이 주철 베어링캡의 표면 상에 형성된 것을 확인할 수 있었다. 6 is a result of arbitrarily selecting 3 points for each position in the same region as shown in FIG. 5 and averaging them after analysis. In the case of the Example 4 sample, 25.8 wt% of oxygen (O ) component was detected. On the other hand, in the sample of Comparative Example 1, no oxygen component was detected in any region including the bonding interface. The oxygen component was generated by the first heat treatment, and it was confirmed that the oxygen-containing compound was formed on the surface of the cast iron bearing cap.

또한, 접합 계면에 AlFeSi계 화합물이 형성된 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명에 의한 제 1 열처리에 의해서 주철 베어링캡과 알루미늄 다이캐스팅재간 계면에 산소를 함유하는 화합물이 생성되고, 이후에 제 2 열처리에 의해서 주철 베어링캡과 알루미늄 다이캐스팅재간 계면에 AlFeSi계 화합물이 생성되어 이종간극이 줄어든 것을 알 수 있다.In addition, it was confirmed that an AlFeSi-based compound was formed at the bonding interface. Therefore, by the first heat treatment according to the present invention, a compound containing oxygen is generated at the interface between the cast iron bearing cap and the aluminum die-casting material, and thereafter, the AlFeSi-based compound is generated at the interface between the cast iron bearing cap and the aluminum die-casting material by the second heat treatment. It can be seen that the heterogeneity gap is reduced.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is merely exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (7)

자동차용 엔진에 적용되는 다이캐스팅재의 이종간극을 최소화하는 열처리 방법으로서,
금형에 삽입하기 전에 주철로 제조된 제 1 부재를 가열하여 상기 제 1 부재의 표면의 적어도 일부에 산소를 함유하는 화합물을 생성하는 제 1 열처리 단계; 및
상기 제 1 부재를 상기 금형에 삽입한 후 알루미늄 다이캐스팅을 수행함으로써, 상기 제 1 부재의 적어도 어느 일부에 접하며 상기 제 1 부재를 고정하는 제 2 부재를 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 제 1 열처리 단계 이후에, 상기 제 1 부재를 상온으로 냉각하는 단계; 및 상기 제 1 열처리 단계와 상기 냉각하는 단계를 수행하는 과정에서 발생하는 응력을 제거하기 위해서 상기 제 1 부재를 재가열하는 제 2 열처리 단계;를 더 수행하며,
상기 제 1 부재 및 상기 제 2 부재의 계면 사이의 이격거리가 10㎛ 내지 35㎛인,
다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법.
As a heat treatment method for minimizing the heterogeneous gap of a die-casting material applied to an automobile engine,
a first heat treatment step of heating a first member made of cast iron before insertion into a mold to generate a compound containing oxygen on at least a portion of a surface of the first member; and
By performing aluminum die-casting after inserting the first member into the mold, forming a second member in contact with at least a portion of the first member and fixing the first member;
after the first heat treatment step, cooling the first member to room temperature; and a second heat treatment step of reheating the first member in order to remove the stress generated in the process of performing the first heat treatment step and the cooling step;
The separation distance between the interface of the first member and the second member is 10㎛ to 35㎛,
Heat treatment method to minimize the gap between the die casting materials.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 열처리는 200℃ 내지 800℃의 온도범위에서 수행하는,
다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법.
The method of claim 1,
The first heat treatment is carried out in a temperature range of 200 ℃ to 800 ℃,
Heat treatment method to minimize the gap between the die casting materials.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 열처리는 0.5시간 내지 1.5시간동안 수행하는,
다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법.
The method of claim 1,
The first heat treatment is performed for 0.5 hours to 1.5 hours,
Heat treatment method to minimize the gap between the die casting materials.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 열처리는 100℃ 내지 250℃의 온도범위에서 수행하는,
다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법.
The method of claim 1,
The second heat treatment is performed in a temperature range of 100 ℃ to 250 ℃,
Heat treatment method to minimize the gap between the die casting materials.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 열처리는 0.5시간 내지 1.5시간동안 수행하는,
다이캐스팅재 이종간극 최소화를 위한 열처리 방법.
The method of claim 1,
The second heat treatment is performed for 0.5 hours to 1.5 hours,
Heat treatment method to minimize the gap between the die casting materials.
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