KR102459844B1 - 알루미늄 단조휠의 제조 방법 - Google Patents

알루미늄 단조휠의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102459844B1
KR102459844B1 KR1020220008963A KR20220008963A KR102459844B1 KR 102459844 B1 KR102459844 B1 KR 102459844B1 KR 1020220008963 A KR1020220008963 A KR 1020220008963A KR 20220008963 A KR20220008963 A KR 20220008963A KR 102459844 B1 KR102459844 B1 KR 102459844B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aluminum
wheel
manufacturing
preheating
billet
Prior art date
Application number
KR1020220008963A
Other languages
English (en)
Inventor
김관묵
윤성
Original Assignee
주식회사 에스티엔터
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에스티엔터 filed Critical 주식회사 에스티엔터
Priority to KR1020220008963A priority Critical patent/KR102459844B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102459844B1 publication Critical patent/KR102459844B1/ko
Priority to US17/994,373 priority patent/US20230234120A1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J1/00Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
    • B21J1/06Heating or cooling methods or arrangements specially adapted for performing forging or pressing operations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J1/00Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J1/00Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
    • B21J1/04Shaping in the rough solely by forging or pressing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/02Die forging; Trimming by making use of special dies ; Punching during forging
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/12Forming profiles on internal or external surfaces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/28Making machine elements wheels; discs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/28Making machine elements wheels; discs
    • B21K1/38Making machine elements wheels; discs rims; tyres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/14Spinning
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/26Making other particular articles wheels or the like
    • B21D53/30Making other particular articles wheels or the like wheel rims

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)

Abstract

본 발명은 알루미늄 단조휠의 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 소재의 균질화 및 유동 능력을 최적화하고, 휠 내부의 뜯김 현상을 방지하고, 알루미늄 단조휠의 내부 조직을 치밀하게 할 수 있는 알루미늄 단조휠의 제조 방법에 관한 것으로, 알루미늄 단조휠을 제조하기 위하여 알루미늄 Billet을 준비하는, Billet 준비 단계(S1); 상기 Billet 준비 단계(S1)에서 준비된 Billet을 열간 단조하여 1차 성형품을 제조하는 성형 1 단계(S2); 상기 성형 1 단계(S2)에서 제조된 1차 성형품을 열간 단조하여 2차 성형품인 알루미늄 단조휠을 제조하는 성형 2 단계(S3); 상기 성형 2 단계(S3)에서 제조된 알루미늄 단조휠을 예열하고, F/F 가공하는 가공 2 단계(S5)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 단조휠의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

알루미늄 단조휠의 제조 방법{Manufacturing method of a aluminum forging wheel}
본 발명은 알루미늄 단조휠의 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 소재의 균질화 및 유동 능력을 최적화하고, 휠 내부의 뜯김 현상을 방지하고, 알루미늄 단조휠의 내부 조직을 치밀하게 할 수 있는 알루미늄 단조휠의 제조 방법에 관한 것이다.
알루미늄 단조휠을 제조하는 방법에 관한 종래기술을 살펴보면, 등록특허공보 10-0748757호(2007. 08. 06. 등록)에는, 반응고 단조 공법으로 제조된 알루미늄 휠의 열처리 방법에 관한 것으로서, 반응고 단조 후 실시되는 열처리의 공정조건을 최적화하여 개선하되, 개선된 열처리 공정으로서, 510℃ ~ 520℃에서 4.5 ~ 6시간 유지하는 용체화 처리를 실시한 뒤, 통상적인 방법으로 퀀칭(quenching)을 실시하고, 이어 150℃ ~ 160℃에서 5.5시간 시효 처리한 후, 공냉시키는 과정을 진행하도록 함으로써, 항복강도, 인장강도 및 연신율 등 더욱 향상된 기계적 물성을 가지는 반응고 단조 알루미늄 휠을 제조할 수 있게 되는 열처리 방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
또한, 등록특허공보 10-1303854호(2013. 08. 29. 등록)에는, 열간 단조 및 콜드 방식의 플로우 포밍 공정을 이용하여, 공정 단순화 및 원가 절감을 도모할 수 있도록 한 열간 단조를 이용한 알루미늄휠 제조 방법에 관한 것으로, 알루미늄 소재를 대략적인 알루미늄 휠 형상으로 만드는 열간 단조 단계후, 별도의 2차 예열없이 바로 알루미늄 휠의 림부를 성형하는 콜드 방식의 플로우 포밍 단계로 진행함으로써, 공정 단순화 및 원가 절감을 도모할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 열간 단조를 이용한 알루미늄 휠 제조 방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
또한, 등록특허공보 10-1444934호(2014. 09. 19. 등록)에는, 열간 단조 및 콜드 방식의 플로우 포밍 공정을 진행할 수 있도록 구비되어, 공정 단순화 및 원가 절감을 도모할 수 있도록 한 열간 단조된 상용차용 알루미늄 휠 제조 장치에 관한 것으로, 알루미늄 소재를 대략적인 알루미늄 휠 형상으로 만드는 열간 단조 단계 후, 별도의 2차 예열없이 바로 알루미늄 휠의 림부를 성형하는 콜드 방식의 플로우 포밍 단계로 진행할 수 있도록 제조 설비를 새롭게 개선함으로써, 공정 단순화 및 원가 절감을 도모할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 열간 단조된 상용차용 알루미늄 휠 제조 장치에 관한 기술이 개시되어 있다.
또한, 공개특허공보 10-2021-0044545호(2021. 04. 23. 공개)에는, 상용차용 휠을 제조하는 플로우 포밍을 적용한 고강도 반응고 단조 경량휠의 제조 방법에 관한 것으로, 소재를 가열하는 단계; 가열된 소재를 반응고 단조금형에 투입하고, 투입된 소재를 반응고 단조하여 프리폼을 가공하는 단계; 및 프리폼을 플로우 포밍하여 경량 휠을 제조하는 단계;를 포함하도록 하여, 휠의 림 폭을 낮게 생산하고 예비 가공을 함으로써 생산 주기를 줄이고 림부의 기계적 강도를 향상시킴과 동시에 기존 금형에서 제품 취출을 위한 최소 빼기 각도 부여로 인해 불필요하게 투입하였던 재료의 소모를 감소시킬 수 있는 단조 경량휠의 제조 방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
또한, 등록특허공보 10-1511544호(2015. 04. 07. 등록)에는, 알루미늄 합금의 잉곳(ingot)을 용해한 후 탈가스 처리 및 플럭스 처리를 실시하여 청정한 용탕을 만드는 제1단계; 상기 용탕을 예열된 연속주조 몰드(mold)에 삽입하여 원형 빌렛을 제조하는 제2단계; 상기 제조된 원형 빌렛을 예열 후, 직접 압출기를 이용하여 프리폼(preform)을 제조하는 제3단계; 상기 제조된 프리폼을 일정한 길이로 절단 후, 양측면 가공 및 모서리 R가공하는 제4단계; 상기 가공된 프리폼을 예열 후, 미리 예열된 금형에 안착하는 제5단계; 상기 금형에 안착된 프리폼을 단조기 등을 통해 열간단조하여 단조품을 제조하는 제6단계; 상기 제조된 단조품을 트리밍(trimming) 후 세척하는 제7단계; 및 상기 세척된 단조품을 열처리하여 단조품을 완성하는 제8단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
: 등록특허공보 10-0748757호(2007. 08. 06. 등록) : 등록특허공보 10-1303854호(2013. 08. 29. 등록) : 등록특허공보 10-1444934호(2014. 09. 19. 등록) : 공개특허공보 10-2021-0044545호(2021. 04. 23. 공개) : 등록특허공보 10-1511544호(2015. 04. 07. 등록)
본 발명은 알루미늄휠의 제조시에 소재를 일정 온도로 예열하는 것에 의하여, 알루미늄휠을 균질화하고 유동 능력을 최적화하여 알루미늄휠을 제조하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 단조 작업시에 금형 온도를 일정하게 유지하는 것에 의하여 소재가 금형에 소착되는 등의 문제를 해결하여 성형성을 높이고자 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 2회 열간 단조를 하는 것에 의하여, 알루미늄휠 내부의 함금 조직이 치밀하게 생성될 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 Flow Forming 단계에서, 림 부위에 강제 Rolling 공법을 적용하여 조직 입자를 미세화, 치밀화하여 높은 강성, 강도 및 내충격성을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하고자 하는 것으로, 아래와 같은 구성으로 이루어진다.
본 발명은, [1] 알루미늄 단조휠을 제조하기 위하여 알루미늄 Billet을 준비하는, Billet 준비 단계(S1); 상기 Billet 준비 단계(S1)에서 준비된 Billet을 열간 단조하여 1차 성형품을 제조하는 성형 1 단계(S2); 상기 성형 1 단계(S2)에서 제조된 1차 성형품을 열간 단조하여 2차 성형품인 알루미늄 단조휠을 제조하는 성형 2 단계(S3); 상기 성형 2 단계(S3)에서 제조된 알루미늄 단조휠을 예열하고, Flow Forming 가공하는 가공 2 단계(S5)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 단조휠의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [2] 상기 [1]에 있어서, 상기 성형 2 단계(S3) 후에, 상기 성형 2 단계(S3)에서 제조된 알루미늄 단조휠을 트리밍 및 확관하고, Pre-NC 가공하는 가공 1 단계(S4)를 더 포함하고, 상기 가공 1 단계(S4) 후에, 상기 가공 2 단계(S5)가 이루어지는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 단조휠의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [3] 상기 [1]에 있어서, 상기 Billet 준비 단계(S1)는, 알루미늄 Billet이 입고된 상태에서(S1-1), Billet을 제조하고자 하는 알루미늄휠의 체적에 대응되도록 절단하고(S1-2), Billet을 예열하기 위하여 예열로에 투입하는 단계(S1-3)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 단조휠의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [4] 상기 [1]에 있어서, 상기 성형 1 단계(S2)는, 알루미늄 단조휠을 제조하기 위하여 준비된 Billet을 예열로에서 예열하고(S2-1), 알루미늄 단조휠을 제조하기 위한 금형을 예열하고(S2-2), 단조기로 4,000톤 이상 6,000톤 이하의 압력으로 1회 열간 단조하여 1차 성형품을 제조(S2-3)하는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 단조휠의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [5] 상기 [1]에 있어서, 상기 성형 2 단계(S3)는, 상기 성형 1 단계(S2)에서 제조된 1차 성형품을 예열로에서 예열하고(S3-1), 상기 알루미늄 단조휠을 제조하기 위한 금형을 예열하고(S3-2), 단조기로 6,000톤 이상 10,000톤 이하의 압력으로 1회 열간 단조하여 2차 성형품을 제조(S3-3)하는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 단조휠의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [6] 상기 [4]에 있어서, 상기 알루미늄 단조휠을 제조하기 위하여 준비된 Billet을 예열로에서 예열하는(S2-1) 단계에서의 예열 온도는 400-510℃ 내에서 이루어지며, 상기 알루미늄 단조휠을 제조하기 위한 금형을 예열하는(S2-2) 단계에서의 예열 온도는 300-430℃ 내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 단조휠의 제조 방법에 관한 것이다.
또한 본 발명은 [7] 상기 [5]에 있어서, 상기 성형 1 단계(S2)에서 제조된 1차 성형품을 예열로에서 예열하는(S3-1) 단계에서의 예열 온도는 400-510℃ 내에서 이루어지며, 상기 알루미늄 단조휠을 제조하기 위한 금형을 예열하는(S3-2) 단계에서의 예열 온도는 300-430℃ 내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 단조휠의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 알루미늄휠의 제조시에 소재를 일정 온도로 예열하는 것에 의하여, 알루미늄휠을 균질화하고 유동 능력을 최적화하여 알루미늄휠을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 단조 작업시에 금형 온도를 일정하게 유지하는 것에 의하여 소재가 금형에 소착되는 등의 문제를 해결하여 성형성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 2회 열간 단조를 하는 것에 의하여, 알루미늄휠 내부의 함금 조직이 치밀하게 생성될 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 Flow Forming 단계에서, 림 부위에 강제 Rolling 공법을 적용하여 조직 입자를 미세화, 치밀화하여 높은 강성, 강도 및 내충격성을 제공하는 알루미늄 단조휠을 제조할 수 있다.
도 1은 Billet을 알루미늄휠의 체적보다 작게 절단하여 단조한 경우의 사진
도 2는 Billet의 예열 온도 범위를 벗어나게 예열하여 단조한 경우의 사진
도 3은 금형의 예열 온도 범위를 벗어나게 예열하여 단조한 경우의 사진
도 4는 1차 성형시 단조 압력을 기준 이하로 하여 단조한 경우의 사진
도 5는 2차 성형시 단조 압력을 기준 이하로 하여 단조한 경우의 사진
도 6은 Pre-NC 가공 전의 알루미늄휠의 사진
도 7은 Pre-NC 가공 후의 알루미늄휠의 사진
도 8은 S5단계의 예열 온도를 벗어난 온도로 예열하고 Flow Forming 가공한 경우의 사진
도 9는 S5단계의 예열 온도 범위로 예열하고 Flow Forming 가공한 경우의 사진
도 10은 Flow Forming 가공의 실시예 사진
도 11은 본 발명의 제조 방법의 흐름도
본 발명은, 알루미늄 단조휠을 제조하기 위하여 알루미늄 Billet을 준비하는, Billet 준비 단계(S1); 상기 Billet 준비 단계(S1)에서 준비된 Billet을 열간 단조하여 1차 성형품을 제조하는 성형 1 단계(S2); 상기 성형 1 단계(S2)에서 제조된 1차 성형품을 열간 단조하여 2차 성형품인 알루미늄 단조휠을 제조하는 성형 2 단계(S3); 성형 2 단계(S3)에서 제조된 알루미늄 단조휠을 트리밍 및 확관하고, Pre-NC 가공하는 가공 1 단계(S4); 상기 성형 2 단계(S3)에서 제조된 알루미늄 단조휠을 예열하고, Flow Forming 가공하는 가공 2 단계(S5)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 단조휠의 제조 방법에 관한 것으로, 아래에서는 상기 각각의 구성들에 대해서 도면을 살펴보면서 구체적으로 설명한다.
[Billet 준비 단계(S1)]
본 발명의 Billet 준비 단계(S1)는, 도 11의 S1-1 내지 S1-3을 나타내는 것으로, 입고된 Billet(S1-1))을 제조하고자 하는 알루미늄휠의 크기에 맞게 절단하고(S1-2), 예열하기 위하여 예열로에 투입하는 단계(S1-3)이다.
이때, 상기 Billet의 절단(S1-2)은, 제조하고자 하는 알루미늄휠의 체적을 계산 한 후에 그 체적에 대응되도록 절단하게 된다.
상기 Billet을 제조하고자 하는 알루미늄휠의 체적보다 작게 절단하게 되면, 소재 부족에 따른 미성형이 발생하므로, 도 1에 나타나 있는 것과 같이, 림부의 단부가 모두 채워지지 않아, 알루미늄휠의 형상이 완전하게 만들어지지 않는다.
다음으로, 상기와 같이 절단된 Billet은, 단조 가공을 위하여 예열로로 투입된된다(S1-3).
[성형 1 단계(S2)]
본 발명의 성형 1 단계(S2)는, 도 11의 S2-1 내지 S2-3을 나타내는 것으로, 상기 Billet 준비 단계(S1)에서 준비된 Billet을 단조하는 것이다.
먼저, 상기 Billet 준비 단계(S1)에서 예열로에 투입된 Billet의 온도를 400-510℃가 되도록 예열한다(S2-1).
상기와 같이 Billet을 가열하는 것은, 소재를 균질화하고, 유동 응력을 최적화하기 위한 것이다. 상기 Billet의 예열 온도범위(400-510℃)를 벗어나게 되면, 도 2에 나타내고 있는 것과 같이, 성형 작업시에 소재 유동성의 부족으로 제품이 제대로 성형되지 않게 된다.
다음으로, 단조하기 전에 먼저 금형을 300-430℃가 되도록 예열한다(S2-2).
금형을 상기와 같은 온도 범위로 가열하는 것은, 상기 온도 범위를 초과하거나 미치지 못하게 되면, Billet이 400-510℃의 온도 범위에 있는 것으로, 도 3에 나타나 있는 것과 같이, Billet이 금형에 소착되어 취출되지 않거나, 소재 흐름의 불균일로 성형이 완전하게 이루어지지 않게 된다.
다음으로, Billet의 예열과 금형의 예열이 이루어진 후에, 1차 성형이 이루어지게 된다(S2-3).
1차 성형은, 4,000톤 이상 6,000톤 이하의 단조기로 1회 열간 단조를 하는 것으로 이루어진다. 이와 같은 1차 성형의 목적은 2차 성형 전에 Billet을 고르게 분포시키고자 하는 것이다. 이때, 압력을 4,000톤 이하로 하게 되면, 압력 부족으로 메탈 FLOW가 중단되어 미성형이 발생하며, 도 4에 나타나 있는 것과 같이, 알루미늄합금 내부의 조직이 치밀하게 생성되지 않는다.
[성형 2 단계(S3)]
본 발명의 성형 2 단계(S3)는, 도 11의 S3-1 내지 S3-3을 나타내는 것으로, 상기 성형 1 단계(S2)와 동일한 조건으로 이루어진다.
즉, 성형 1 단계(S2)에 의하여 1차 성형된 제품을 예열로에서 예열 온도를 400-510℃으로 하여 예열하고(S3-1), 2차 성형을 위한 금형을 300-430℃가 되도록 예열한다(S3-2). 그리고, 6,000톤 이상 10,000톤 이하의 단조기로 1회 열간 단조를 하는 것으로 이루어진다(S3-3).
이와 같은 2차 성형의 목적은 최종 알루미늄휠의 형상으로 단조하기 위한 것이다. 이때, 압력을 6,000톤 이하로 하게 되면, 압력 부족으로 알루미늄 합금 내주의 조직이 치밀하게 생성되지 않아, 도 5에 나타나 있는 것과 같이, 좁고 밀집된 부부분의 형상이 제대로 만들어지지 않으며, 스포크부가 미성형될 수 있다.
[가공 1 단계(S4)]
본 발명의 가공 1 단계(S4)는, 도 11의 S4-1 내지 S4-2를 나타내는 것으로, 성형 2 단계에서 제조된 알루미늄휠을 가공하는 단계이다.
본 발명에서 상기 가공 1 단계(S4)는, 반드시 필요한 것이 아니며, 가공 2 단계만을 실시하는 것으로 발명의 목적을 달성할 수도 있다.
상기 가공 1 단계(S4)는, 먼저 상기 성형 2 단계(S3)에 의하여 제조된 알루미늄휠에서 불필요한 소재를 제거하는 트리밍과 다음 단계에서의 원활한 F/F(Flow Forming)을 위하여 림부를 확관한다(S4-1).
다음으로, 트리밍과 확관이 이루어진 알루미늄휠을 F/F(Flow Forming)시 제품의 안착성과 균일한 림 두께를 형성하기 위하여 Pre-NC 가공을 한다(S4-2).
상기와 같은 Pre-NC 가공을 하는 이유는, 상기 성형 1 단계(S2) 및 성형 2 단계(S3)에서는 열간 단조만을 하는 것으로, 상기와 같이 열간 단조만을 하여 완성된 알루미늄휠은 표면이 거칠어 장착성이 좋지 못하며, 림의 두께가 동일하지 않게 만들어질 수 있기 때문에, 장착성의 향상과 림의 두께를 동일하게 하기 위하여 하는 것이다.
도 6은 상기 Pre-NC 가공 전의 알루미늄휠의 사진이며, 도 7은 상기 Pre-NC 가공 후의 알루미늄휠의 사진이다.
[가공 2 단계(S5)]
본 발명의 가공 2 단계(S5)는, 도 11의 S5-1 내지 S5-2를 나타내는 것으로, 상기 가공 1 단계(S4) 후에 이루어질 수도 있으며, 상기 성형 2 단계(S3) 후에 상기 가공 1 단계(S4)를 거치지 않고 실시할 수도 있다.
상기 가공 2 단계(S5)는, 성형 2 단계(S3)에서 성형된 알루미늄휠을 예열(S5-1)하는 것으로부터 시작한다. 이때 예열 조건은 성형 1 단계(S2) 및 성형 2 단계(S3) 때의 예열 온도보다 조금 낮은 360-380℃까지 예열하는 것이다(S5-1).
또한, 가공 2 단계(S5)를, 가공 1 단계(S4) 후에 실시하는 경우에는, 상기 가공 1 단계(S4)에 의하여 가공된 알루미늄휠 예열(S5-1)하는 것으로 한다.
상기 범위의 온도로 예열하는 것에 의하여, 다음 단계(S5-2)인 F/F(Flow Forming)시에 소재의 유동성이 최적으로 유지할 수 있기 때문이다.
도 8에 나타나 있는 것과 같이, 상기 온도범위를 벗어나서, 상기 온도의 하한 미만이 되면, 미성형이 발생될 수 있으며, 상기 온도범위를 초과하게 되면, 휠에 뒤틀림 현상이 발생된다.
도 9는 상기 온도범위에서 예열한 상태에서 F/F(Flow Forming) 가공을 한 상태의 알루미늄휠을 나타내는 사진이다.
상기와 같은 예열 단계(S5-1) 후에는, F/F(Flow Forming) 가공(S5-2)이 이루어진다. 상기 F/F(Flow Forming) 가공은 도 10에 나타나 있는 것과 같이, 림 부위에 강제 롤링 공법을 적용하여, 조직의 입자를 미세화, 치밀화하는 것으로, 더 높은 강성, 강도 및 내충격성을 갖게 된다.
[후 처리 단계]
본 발명은 상기와 같은 Billet 준비 단계(S1)로부터 가공 2 단계(S5)로 이루어지는 것에 의하여 알루미늄 단조휠을 제조하게 된다.
그리고, 상기와 같은 가공 2 단계(S5) 후에는, 후처리 단계로, 검사, 열처리, 가공 및 도장이 이루어질 수 있다.
이때, 상기 검사 단계는, 단조가 완료된 알루미늄휠의 표면에 존재할 수 있는 크랙 및 결함 등을 확인하기 위한 것으로, 통상의 형광 침투 검사(형광침투, Penentration test)로 이루어질 수 있다.
또한, 열처리 단계는, 상기 단계들에 의하여 제조된 알루미늄휠을 열처리하는 것이다. 이때 열처리는 고용화 열처리 후 인공시효를 진행하는 T6 방식으로 진행하는 것이 바람직하다.
또한, 가공 단계는 림부에 타이어가 장착될 부분 및 차량 허브에 장착되는 부분을 가공하게 된다.
끝으로, 도장 단계는, 다양한 통상의 도장 방법 중에서 선택하여 실시할 수 있다.
앞에서 설명한 것과 같이, 본 발명에 대한 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의하여 이루어졌지만, 상기 실시예는 바람직한 실시예를 설명한 것으로, 상기 실시예만으로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 보호범위는 아래 청구범위 및 균등 개념으로 이해되어야 한다

Claims (7)

  1. 알루미늄 단조휠을 제조하기 위하여 알루미늄 Billet을 준비하는, Billet 준비 단계(S1);
    상기 Billet 준비 단계(S1)에서 준비된 Billet을 열간 단조하여 1차 성형품을 제조하는 성형 1 단계(S2);
    상기 성형 1 단계(S2)에서 제조된 1차 성형품을 열간 단조하여 2차 성형품인 알루미늄 단조휠을 제조하는 성형 2 단계(S3);
    상기 성형 2 단계(S3)에서 제조된 알루미늄 단조휠을 예열하고, Flow Forming 가공하는 가공 2 단계(S5)로 이루어지며,
    상기 성형 1 단계(S2)는,
    알루미늄 단조휠을 제조하기 위하여 준비된 Billet을 예열로에서 예열하고(S2-1),
    알루미늄 단조휠을 제조하기 위한 금형을 예열하고(S2-2),
    단조기로 4,000톤 이상 6,000톤 이하의 압력으로 1회 열간 단조하여 1차 성형품을 제조(S2-3)하는 것을 특징으로 하는,
    알루미늄 단조휠의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 성형 2 단계(S3) 후에,
    상기 성형 2 단계(S3)에서 제조된 알루미늄 단조휠을 트리밍 및 확관하고, Pre-NC 가공하는 가공 1 단계(S4)를 더 포함하고,
    상기 가공 1 단계(S4) 후에,
    상기 가공 2 단계(S5)가 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    알루미늄 단조휠의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Billet 준비 단계(S1)는,
    알루미늄 Billet이 입고된 상태에서(S1-1),
    Billet을 제조하고자 하는 알루미늄휠의 체적에 대응되도록 절단하고(S1-2),
    Billet을 예열하기 위하여 예열로에 투입하는 단계(S1-3)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    알루미늄 단조휠의 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 성형 2 단계(S3)는,
    상기 성형 1 단계(S2)에서 제조된 1차 성형품을 예열로에서 예열하고(S3-1),
    상기 알루미늄 단조휠을 제조하기 위한 금형을 예열하고(S3-2),
    단조기로 6,000톤 이상 10,000톤 이하의 압력으로 1회 열간 단조하여 2차 성형품을 제조(S3-3)하는 것을 특징으로 하는,
    알루미늄 단조휠의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄 단조휠을 제조하기 위하여 준비된 Billet을 예열로에서 예열하는(S2-1) 단계에서의 예열 온도는 400-510℃ 내에서 이루어지며,
    상기 알루미늄 단조휠을 제조하기 위한 금형을 예열하는(S2-2) 단계에서의 예열 온도는 300-430℃ 내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    알루미늄 단조휠의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 성형 1 단계(S2)에서 제조된 1차 성형품을 예열로에서 예열하(S3-1) 단계에서의 예열 온도는 400-510℃ 내에서 이루어지며,
    상기 알루미늄 단조휠을 제조하기 위한 금형을 예열하는(S3-2) 단계에서의 예열 온도는 300-430℃ 내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    알루미늄 단조휠의 제조 방법.
KR1020220008963A 2022-01-21 2022-01-21 알루미늄 단조휠의 제조 방법 KR102459844B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220008963A KR102459844B1 (ko) 2022-01-21 2022-01-21 알루미늄 단조휠의 제조 방법
US17/994,373 US20230234120A1 (en) 2022-01-21 2022-11-27 Method of manufacturing of forged aluminum wheel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220008963A KR102459844B1 (ko) 2022-01-21 2022-01-21 알루미늄 단조휠의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102459844B1 true KR102459844B1 (ko) 2022-10-28

Family

ID=83835515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220008963A KR102459844B1 (ko) 2022-01-21 2022-01-21 알루미늄 단조휠의 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230234120A1 (ko)
KR (1) KR102459844B1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100748757B1 (ko) 2006-06-16 2007-08-13 현대자동차주식회사 반응고 단조 공법으로 제조된 알루미늄 휠의 열처리 방법
KR101303854B1 (ko) 2013-02-27 2013-09-04 (주)알파인 열간단조를 이용한 알루미늄 휠 제조 방법
KR101444934B1 (ko) 2013-02-27 2014-09-26 하태수 열간단조된 상용차용 알루미늄 휠 제조 장치
KR101511544B1 (ko) 2013-11-15 2015-04-13 현대자동차주식회사 열간단조용 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법
KR20190012728A (ko) * 2017-07-28 2019-02-11 주식회사 알루포스 특수 수송기기용 알루미늄 차륜 제조방법
KR20210044545A (ko) 2019-10-15 2021-04-23 주식회사 알룩스 플로우 포밍을 적용한 고강도 반응고 단조 경량휠의 제조 방법

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3478560A (en) * 1962-10-24 1969-11-18 Reynolds Metals Co Metal forming system
US3263315A (en) * 1962-10-24 1966-08-02 Reynolds Metals Co Metal forming system
SE414592B (sv) * 1975-04-09 1980-08-11 Forgeal Sett att framstella i ett stycke utforda hjul av metall for fordon, serskilt tunglastfordon, vilka hjul er avsedda att forses med deck, serskilt slanglosa deck
IT1169586B (it) * 1983-10-18 1987-06-03 Giovannetti F Dispositivo di fissaggio per unire tra loro pannelli in modo sbloccabile
US5446962A (en) * 1992-11-04 1995-09-05 Norris Industries, Inc. Process of manufacturing one-piece forged wheels
US6757976B2 (en) * 2002-02-04 2004-07-06 Asa Co. Ltd. Method for manufacturing alloy wheel for automobile
EP2371579A1 (en) * 2008-12-11 2011-10-05 Washi Beam Co., Ltd. Wheel and method of manufaturing thereof
KR100950974B1 (ko) * 2009-08-25 2010-04-02 (주)레오포즈 반응고 성형을 위한 단조장치 및 그 단조방법
JP2011115812A (ja) * 2009-12-02 2011-06-16 Reizu Eng:Kk 軽合金製車両ホイールの製造方法
DE112013005925B4 (de) * 2012-12-11 2023-11-16 Topy Kogyo Kabushiki Kaisha Verfahren zum Herstellen einer grossen oder mittelgrossen Radscheibe und dadurch hergestelltes Erzeugnis
US10646914B2 (en) * 2018-01-12 2020-05-12 Accuride Corporation Aluminum alloys for applications such as wheels and methods of manufacture

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100748757B1 (ko) 2006-06-16 2007-08-13 현대자동차주식회사 반응고 단조 공법으로 제조된 알루미늄 휠의 열처리 방법
KR101303854B1 (ko) 2013-02-27 2013-09-04 (주)알파인 열간단조를 이용한 알루미늄 휠 제조 방법
KR101444934B1 (ko) 2013-02-27 2014-09-26 하태수 열간단조된 상용차용 알루미늄 휠 제조 장치
KR101511544B1 (ko) 2013-11-15 2015-04-13 현대자동차주식회사 열간단조용 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법
KR20190012728A (ko) * 2017-07-28 2019-02-11 주식회사 알루포스 특수 수송기기용 알루미늄 차륜 제조방법
KR20210044545A (ko) 2019-10-15 2021-04-23 주식회사 알룩스 플로우 포밍을 적용한 고강도 반응고 단조 경량휠의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20230234120A1 (en) 2023-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103341744B (zh) 汽车轮毂加工方法
WO2008095446A1 (fr) Procédé de fabrication d'un composant de forgeage de bague
CN104148428B (zh) 一种轴对称拉杆接头零件的冷挤压成形方法
KR100661199B1 (ko) 알루미늄 휠의 제조 방법
WO2016192040A1 (en) Aluminum alloy for forming an axisymmetric article
CN105798560A (zh) 一种盲孔法兰式万向节的整体锻造加工工艺
CN104131202A (zh) 6061铝合金模锻件的短流程制备方法
CN101603163B (zh) 钛合金局部加载成形等轴α含量控制方法
CN104015012A (zh) Al-Mg-Si合金轮毂的制造方法
CN115852119A (zh) 一种h13铸锭锻造热作模具钢及其生产方法
CN107199443A (zh) 一种非调质钢连杆毛坯的铸锻成形复合工艺方法
KR102459844B1 (ko) 알루미늄 단조휠의 제조 방법
KR20060021965A (ko) 자동차용 알루미늄 로워암 제조 방법
CN108237197A (zh) 一种改善结构钢大型环形件探伤的锻造方法
CN108165831A (zh) 一种高温合金挤压垫及其制备方法
KR102663089B1 (ko) 용이한 금형 교체에 의한 알루미늄 단조휠의 제조 방법
KR20170112845A (ko) 주조용 합금을 이용한 알루미늄 휠 제조방법
CN109822074A (zh) 一种铝合金轮毂热室挤压铸造工艺
CN110814249B (zh) 一种不锈钢长管类锻件的成形方法
CN107186157A (zh) 非调质钢曲轴坯的铸锻复合工艺方法
CN112719176A (zh) 一种小内径gh141合金异形环件锻造方法
CN114082873A (zh) 一种超塑性等温锻造成形方法
WO2016027208A1 (en) A method of forging complex parts from continuous cast billets
WO2016027209A1 (en) A forging process for manufacture of aluminium alloy wheel disc
CN111283125A (zh) 一种连铸坯直锻生产芯棒的工艺方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant