KR102490809B1 - 저더 저감용 브레이크 디스크 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

브레이크 디스크의 두께 불균일로 인한 저더 현상을 최소화할 수 있는 브레이크 디스크 및 그 제조방법이 제공된다. 이 브레이크 디스크의 제조방법은, 주형에 주입된 용탕의 응고속도를 균일하게 제어하기 위하여, 상기 브레이크 디스크의 인보드 및 아웃보드에 대응하는 한 쌍의 금형 중 어느 하나에만 게이트를 형성하여 이를 통해 용탕을 주형에 주입하고, 상기 브레이크 디스크 중 임의의 영역의 조대흑연분포율이 평균 조대흑연분포율에 대해 5% 이하의 차이를 가지도록 조대흑연분포율을 제어한다.

Description

저더 저감용 브레이크 디스크 및 그 제조방법{Brake disc for reducing brake judder and method for manufacturing the same}
본 발명은 저더 저감용 브레이크 디스크 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 브레이크 디스크의 두께 불균일로 인한 저더 현상을 최소화할 수 있는 브레이크 디스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
근래 자동차 산업의 발달과 자동차의 높은 보급률로 인하여, 소비자는 높은 수준의 NVH(Noise, Vibration & Harshness) 성능을 요구하고 있다. 따라서 차량 제동 시의 진동 저감을 위한 제동장치 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 일반적으로 차량 제동장치는 브레이크 디스크와 캘리퍼로 구성되는데, 차량 제동 시 디스크와 패드 간에 진동이 발생하고 이는 전달계통인 현가계와 조향계를 통해 핸들 및 페달 등의 부품떨림으로 나타난다. 이를 브레이크 저더(brake judder) 현상이라 한다.
브레이크 저더의 원인은 크게 제동 토크의 불균일(Brake Torque Variation: BTV)과 디스크 두께 불균일(Disk Thickness Variation: DTV)로 나뉠 수 있으며, 이 중 디스크 두께 불균일(DTV)에 의한 브레이크 저더 현상은 제동 시 발생하는 진동뿐만 아니라 소음까지도 야기하는 문제가 있다. 특히 디스크 내부의 미세구조나 균질도에 차이가 있는 경우, 차량의 사용 연한이 길어짐에 따라 디스크 표면부에 요철이 발생하고 이로 인해 디스크 두께 불균일(DTV)로 인한 저더 현상이 심화되는 경향이 있다.
한편, 브레이크 디스크는 통상 주조 공정으로 제조되는데, 주형 분할 방식에 따라 수직 조형기 또는 수평 조형기가 구분되어 사용된다. 수평 조형기의 경우, 주형이 상하로 구분되어 브레이크 디스크가 수평방향으로 형성되기 때문에 브레이크 디스크가 응고하는 동안 수직방향으로 온도차이나 중력에 영향을 거의 받지 않아서 브레이크 디스크 전반에 걸쳐 균일한 미세조직을 얻을 수 있다. 따라서 수평 조형기를 이용하여 브레이크 디스크를 제조하는 경우, 디스크 두께 불균일(DTV)에 따른 저더 현상이 거의 발견되지 않는다.
상용화 관점에서는 수직 조형기를 이용한 공정이 비용 및 생산성 측면에서 수평 조형기보다 우수하다. 하지만 수직 조형기의 경우, 주형이 좌우로 구분되어 브레이크 디스크가 수직방향으로 형성되기 때문에 수직방향으로 온도차이나 중력에 영향을 받게 되고, 특히 주형에 용탕이 주입되는 게이트(gate)나 주형 내 가스를 배출하는 라이저(riser) 부근에서는 다른 영역과의 열용량, 열구배 차이로 인하여 균일한 미세조직을 얻기 어렵다. 이는 곧 디스크 두께 불균일(DTV)에 따른 저더 현상을 유발하게 된다.
따라서 생산성이 우수한 수직 조형기로 브레이크 디스크를 주조할 때, 디스크 두께 불균일(DTV)에 의한 저더 현상을 개선하기 위한 연구 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 수직 조형기로 브레이크 디스크를 제조할 때 주형에 주입된 용탕의 응고속도를 균일하게 제어할 수 있는 저더 저감용 브레이크 디스크의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 이러한 방법으로 제조된 저더 저감용 브레이크 디스크를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 저더 저감용 브레이크 디스크의 제조방법은 용탕이 주입되는 게이트가 형성된 금형을 이용한 수직 조형기로 저더 저감용 브레이크 디스크를 제조하는 방법으로서, 상기 브레이크 디스크의 조성은 탄소(C) 3.2-3.8 중량%, 실리콘(Si) 1.7-2.7 중량%, 망간(Mn) 0.4-1.1 중량%, 인(P) 0.3 중량% 이하, 황(S) 0.3 중량% 이하, 크롬(Cr) 0.3 중량% 이하, 잔량의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고, 주형에 주입된 용탕의 응고속도를 균일하게 제어하기 위하여, 상기 브레이크 디스크의 인보드 및 아웃보드에 대응하는 한 쌍의 금형 중 어느 하나에만 게이트를 형성하여 이를 통해 용탕을 주형에 주입하고, 상기 브레이크 디스크 중 임의의 영역의 조대흑연분포율이 평균 조대흑연분포율에 대해 5% 이하의 차이를 가지도록 조대흑연분포율을 제어한다.
상기 용탕의 온도를 1350-1500도로 유지하면서 그 주입속도를 3-5kg/s로 주입하고, 탄소당량을 4.1-4.4로 유지할 수 있다.
상기 브레이크 디스크의 미세조직은 ISO 945-1을 기준으로 A형 편상흑연이 80% 이상일 수 있다.
다이나모미터를 이용하여 상기 브레이크 디스크에 대한 마모시험을 실시한 경우, 상기 브레이크 디스크의 디스크 두께 불균일(DTV)은 전영역에 걸쳐 10um이하일 수 있다.
다이나모미터를 이용하여 상기 브레이크 디스크에 대한 마모시험을 실시함에 있어, 하기 제동패턴 (1) 내지 제동패턴 (7)을 하나의 사이클로 정의하고 상기 브레이크 디스크에 대해 복수의 사이클로 마모시험을 실시할 때 상기 브레이크 디스크의 디스크 두께 불균일(DTV)이 전영역에 걸쳐 10um이하일 수 있다.
제동패턴 (1): 초속도=100kph, 종속도=70kph, 감속도=2m/s2 및 빈도=5%;
제동패턴 (2): 초속도=50kph, 종속도=0kph, 감속도=2.5m/s2 및 빈도=22%;
제동패턴 (3): 초속도=45kph, 종속도=0kph, 감속도=2m/s2 및 빈도=60%;
제동패턴 (4): 초속도=40kph, 종속도=0kph, 감속도=2.5m/s2 및 빈도=3%;
제동패턴 (5): 초속도=40kph, 종속도=0kph, 감속도=2m/s2 및 빈도=8%;
제동패턴 (6): 초속도=45kph, 종속도=45kph, 감속도=0m/s2 및 빈도=1%(360초 유지); 및
제동패턴 (7): 초속도=0kph, 종속도=0kph, 감속도=0m/s2 및 빈도=1%(360초 유지).
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 저더 저감용 브레이크 디스크는 상기 제조방법에 의해 제조된다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 구체적인 내용 및 도면들에 포함되어 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 저더 저감용 브레이크 디스크 및 그 제조방법에 의하면, 수직 조형기를 사용하더라도 브레이크 디스크의 인보드 및 아웃보드에 대응하는 한 쌍의 금형 중 어느 하나에만 게이트를 형성하고 이를 통해 용탕을 주형에 주입함으로써 게이트 부근의 열용량 증가분을 최소화하고 따라서 주형 내의 용탕의 응고속도를 전체적으로 균일하게 제어하여 균일한 미세조직을 얻을 수 있다. 나아가 브레이크 디스크 내의 조대흑연분포율을 일정한 범위 내로 제어함으로써 균일한 미세조직을 얻을 수 있다. 이와 같이 균일한 미세조직을 얻을 결과, 브레이크 디스크를 오랜 기간 사용하더라도 디스크 두께 불균일(DTV)에 따른 저더 현상을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 브레이크 디스크의 이미지를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 브레이크 디스크의 제조방법에 사용된 금형의 이미지를 나타낸 것이다.
도 3은 브레이크 작동 시를 모사한 마모내구시험에 사용된 다이나모미터를 나타낸 것이다.
도 4는 마모시험 전후의 DTV를 측정하기 위한 Static DTV 장치를 나타낸 것이다.
도 5는 미세조직분석을 위한 브레이크 디스크의 조직검사 위치를 나타낸 것이다.
도 6는 실시예(a)와 비교예(b)의 미세조직사진을 나타낸 것이다.
도 7은 실시예(a)와 비교예(b)의 조대흑연분포율을 나타낸 것이다.
도 8은 다이나모미터를 이용해 마모시험을 수행한 브레이크 디스크의 DTV 프로파일을 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 브레이크 디스크는, 회주철을 소재로 제조될 수 있다. 회주철은 다른 소재에 비해 높은 내마모성, 열전도성을 지니면서도 가격 경쟁력이 우수하다. 특히, 디스크 두께 불균일(이하, 'DTV'라 함)에 의한 저더 현상을 최소화하기 위한 본 발명의 브레이크 디스크의 조성은, 탄소(C) 3.2-3.8 중량%, 실리콘(Si) 1.7-2.7 중량%, 망간(Mn) 0.4-1.1 중량%, 인(P) 0.3 중량% 이하, 황(S) 0.3 중량% 이하, 크롬(Cr) 0.3 중량% 이하, 잔량의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다. 또한, 브레이크 디스트의 탄소당량은 4.1-4.4로 유지되는 것이 바람직하다. 나아가, 브레이크 디스크의 미세조직은 ISO 945-1을 기준으로 A형 편상흑연이 80% 이상인 것이 바람직하다.
여기서, 탄소(C) 함량은 3.2-3.8 중량%인 것이 바람직하다. 탄소 함량이 3.2 중량%보다 낮을 경우 A형 편상흑연이 생성되기 어렵고, 3.8 중량%보다 높을 경우 흑연조직의 조대화가 지나치게 높아서 디스크의 기계적 성능을 저하시킨다.
실리콘(Si)은 철에 고용되어 있는 흑연의 정출을 촉진시키는데, 실리콘 함량은 1.7-2.7 중량%인 것이 바람직하다. 실리콘 함량이 1.7 중량%보다 낮을 경우, 흑연의 핵 생성이 어렵고 탄소당량이 낮아져서 균일한 분포의 A형 편상흑연이 생성되기 어렵다. 실리콘 함량이 2.7 중량%보다 높을 경우, 정출된 흑연조직에 열화반응이 일어나 디스크 전체의 기계적 강도를 저하시킬 수 있다.
망간(Mn)은 황(S)과 반응하여 황화망간(MnS) 화합물을 형성함으로써 흑연의 정출을 저해하는 황의 유해작용을 중화시킨다. 이러한 망간 함량은 0.4-1.1 중량%인 것이 바람직하다. 망간 함량이 0.4 중량%보다 낮을 경우 FeS가 형성되어 취성이 커지고, 1.1 중량%보다 높을 경우 과도한 MnS가 형성하여 경도가 저해된다.
인(P)은 가공성을 저해하고 입계에 석출하여 충돌강도를 떨어뜨리므로 0.3 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 황(S)은 강 중에 존재 시 취성을 일으키므로, 0.3 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 크롬(Cr)은 흑연의 성장을 저해하는 원소로서 0.3 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명의 브레이크 디스크 조성에 있어서, 탄소(C), 실리콘(Si) 및 인(P)의 함량은 아래 수식 1을 만족하는 탄소당량(CE)을 4.1-4.4 수준으로 유지하여야 A형 편상흑연이 80% 이상인 브레이크 디스크를 얻을 수 있다.
[수식 1]
CE = C + (Si + P)/3
이하, 위 조성으로 이루어진 본 발명의 브레이크 디스크의 제조방법에 대하여 자세히 설명한다.
먼저 용해로에 주물용 선철, 고철 등을 배합하고 1500도에서 용해하여 용탕을 준비한다. 흑연 성장을 위한 충분한 온도로서 용탕 온도를 1350-1500도로 유지한다.
이어서 브레이크 디스크의 인보드 및 아웃보드에 대응하는 한 쌍의 금형이 설치된 수직 조형기(DISA230-C™)를 이용하여 주물사로 주형을 생성하고, 래진 피복 모래(resin coated sand)로 이루어진 중자를 주형에 삽입한다.
이어서 자동주입기(OCG-50™)를 사용하여 용탕을 3-5kg/s의 주입속도로 주형에 주입한다. 용탕 주입 시 주입온도는 1350-1450도로 유지한다. 이후 냉각하고 주형을 분리한 후, 쇼트공정(shot blast), 사상공정을 통해 브레이크 디스크를 완성한다.
이하, 본 발명에 사용된 금형에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 자세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 브레이크 디스크의 이미지를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 브레이크 디스크의 제조방법에 사용된 금형의 이미지를 나타낸 것이다. 브레이크 디스크는 차량에 장착되었을 때 바깥쪽을 향하는 아웃보드와 이에 반대되는 인보드(미도시)로 구성된다. 이러한 브레이크 디스크를 위한 금형은 아웃보드에 대응하는 제1 금형과 인보드에 대응하는 제2 금형이 쌍을 이루어 주형을 생성하게 된다. 금형에는 용탕이 주입되는 게이트(gate)와, 주형 내 가스를 배출하는 라이저(riser)가 형성되어 있는데, 본 발명에서는 주형 내 용탕의 응고속도를 균일하게 제어하기 위하여 제1 금형 및 제2 금형 중 어느 하나에만 게이트를 형성한다. 예컨대 제1 금형에만 게이트를 형성할 수 있다. 그 이유는 다음과 같다. 주형 내에서 용탕이 응고하는 동안 디스크 성형부뿐만 아니라 게이트에서도 응고가 일어나는데 다른 영역과 비교하여 게이트와 인접한 디스크에서는 게이트에 채워진 용탕에 의해 열용량이 늘어나서 응고속도가 상대적으로 늦고 따라서 조대흑연의 분포율이 상대적으로 높다. 이는 곧 미세조직의 불균일과 DTV에 의한 저더를 유발시킨다. 이러한 문제를 최소화하기 위해 제1 및 제2 금형 중 어느 하나에만 게이트를 형성하게 되면 게이트의 두께가 실질적으로 절반으로 줄어들게 되어 응고속도에 영향을 미치는 열용량을 최소화할 수 있다. 마찬가지로 금형 중 라이저에도 이러한 원리를 동일하게 적용할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 금형 중 어느 하나에만 라이저를 형성하는 경우 라이저에 인접한 디스크의 열용량이 늘어나는 것을 최소화하여 디스크 전반에 걸쳐 균일한 응고속도를 얻을 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 디스크의 아웃보드에 대응하는 제1 금형에만 게이트와 라이저를 형성함으로써, 디스크 전반에 걸쳐 균일한 응고속도와 미세조직을 얻을 수 있었다.
이하, 본 발명을 실시예와 비교예를 이용하여 더욱 상세히 설명한다.
<실시예>
탄소(C) 3.56 중량%, 실리콘(Si) 1.99 중량%, 망간(Mn) 0.68 중량%, 인(P) 0.029 중량%, 황(S) 0.076 중량%, 크롬(Cr) 0.192 중량%, 잔량의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 브레리크 디스크 조성을 이용하여 탄소당량을 4.1-4.4로, 용탕 온도를 1350-1500도로 유지하면서 주입속도를 3-5kg/s로 하여 브레이크 디스크를 제작하였다. 이 때 아웃보드에 대응하는 제1 금형에만 게이트 및 라이저가 형성된 수직 조형기를 사용하였다.
<비교예>
위 실시예와 비교하여, 양쪽 금형 모두에 게이트와 라이저가 형성되어 있는 통상의 수직 조형기를 사용하여 브레이크 디스크를 제작하였다.
<실험예 1: 다이나모미터 시험 및 DTV 프로파일>
본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 브레이크 디스크에 대한 DTV 저더 개선효과를 조사하기 위해 마모특성을 분석하였다. 도 3은 브레이크 작동 시를 모사한 마모내구시험에 사용된 다이나모미터를 나타낸 것이다. 다이나모미터는 최대 160 kg·m2의 관성모멘트와 2800 rpm의 회전속도를 가지며, 직경 320mm인 Ventilated type의 디스크와 직경 45mm 트윈 피스톤의 캘리퍼가 사용되었다. 이러한 다이나모미터를 이용하여 각 브레이크 디스크에 대한 마모시험을 실시하였다. 구체적으로, 아래 표 1에 나타난 제동패턴 (1) 내지 제동패턴 (7)을 하나의 사이클로 정의하고, 10 사이클 이상 마모시험을 수행하여 DTV 성장을 유도하였다.
제동패턴 No. 초속도(kph) 종속도(kph) 감속도(m/s2) 빈도(ratio)
1 100 70 2 5%
2 50 0 2.5 22%
3 45 0 2 60%
4 40 0 2.5 3%
5 40 0 2 8%
6 45 45 0 1% (360초 유지)
7 0 0 0 1% (360초 유지)
이어서 도 4에 도시된 Static DTV 장치를 이용하여 마모시험 전후의 DTV를 측정하였다.
<실험예 2: 미세조직분석>
다이나모미터를 이용한 마모시험을 진행한 각 브레이크 디스크에 대하여 미세조직을 검사하였다. 도 5는 미세조직분석을 위한 브레이크 디스크의 조직검사 위치를 나타낸 것이다. 조직 검사 샘플은 라이저에 대응하는 A부, 게이트에 대응하는 C부, 그 외 B부 및 D부에서 추출하였고, 각 영역에서 채취한 샘플에 대하여 6개 구역(#1 내지 #6)에 대하여 조직검사를 실시하였다. 미세조직검사에는 100배 비율의 광학현미경을 사용하였다. 관찰한 브레이크 디스크의 미세조직에 대하여 회주철 내 흑연의 분포상태 및 길이를 판정하였다. 흑연의 분포상태(distribution of graphite)는 아래 표 2의 ISO 945-1의 기준을 따르고, 길이는 0.015mm이하부터 1.0mm 이상까지 8개 구간의 길이에 따라 판정하였다.
Mark Distribution Orientation
A형 (Type A) Uniform distribution Random
B형 (Type B) Rossette groupings Random
C형 (Type C) Superimposed flake size Random
D형 (Type D) Inter-dendritic segregation Random
E형 (Type E) Inter-dendritic segregation Preferred
<실험결과 1: 응고속도 제어에 따른 미세조직의 변화>
도 6는 실시예(a)와 비교예(b)의 미세조직사진을 나타낸 것이다. 도 7은 실시예(a)와 비교예(b)의 조대흑연분포율을 나타낸 것이다. 미세조직은 회주철(gray cast iron), 편상흑연(lamellar graphite), A형(Type A, uniform distribution) 80% 이상, 길이는 0.12-0.5mm로 판정되었다. 또한, 미세조직을 광학현미경의 화상분석기능을 이용하여 조대흑연분포율을 분석하였다.
실시예의 경우, 평균 조대흑연분포율은 1.387%로 나타났으며, 금형의 라이저와 게이크의 크기를 조절하여 브라이크 디스크의 모든 영역(A부 내지 D부)의 조대흑연분포율이 균일한 값을 가지도록, 바람직하게는 평균 조대흑연분포율에 대해 5% 이하의 차이를 가지도록 조대흑연분포율을 제어하였다. 구체적으로, 평균 조대흑연분포율 대비, A부는 3.0% 크게, B부는 1.7% 작게, C부는 1.8% 크게, D부는 1.3% 작게 나타났다. 수직 조형기 내의 용탕의 응고속도를 제어하기 위해 라이저의 크기를 줄이고 게이트의 폭을 줄이고 위치 및 너비를 변경함으로써 주형 내 열구배를 분산시킨 결과 균일한 조대흑연분포율을 얻을 수 있었다.
반면, 비교예의 경우, 평균 조대흑연분포율은 1.735%로 실시예보다 높게 측정되었다. 구체적으로, 평균 조대흑연분포율 대비, A부는 33.2% 크게, B부는 37.9% 작게 측정되어, 조대흑연분포율이 균일하지 않게 나타났다.
<실험결과 2: DTV 프로파일 평가>
도 8은 다이나모미터를 이용해 마모시험을 수행한 브레이크 디스크의 DTV 프로파일을 나타낸 것인데, (a)는 마모시험 전 DTV 프로파일이고, (b)는 마모시험 후 실시예의 DTV 프로파일이고, (c)는 마모시험 후 비교예의 DTV 프로파일이다.
실시예의 브레이크 디스크에 대하여 다이나모미터를 이용해 DTV 성장을 유도하였으나, 브레이크 디스크의 DTV는 전영역에 걸쳐 10um이하로 측정되었다. DTV 프로파일에서도 특정한 피크가 발견되지 않고 전체적으로 균일한 디스크 마모특성을 가지는 것으로 확인되었다.
비교예의 브레이크 디스크의 경우, 마모시험 후 DTV가 증가하면서 특정한 간격의 피크가 발견되었다. 이러한 피크는 금형의 라이저와 게이트에 대응하는 위치에 발견되었는데, 해당 부분에 미세조직 또는 조대흑연분포율의 분균일에 기인하여 DTV 프로파일에서 피크가 나타났다.
이와 같이 DTV 프로파일을 확인한 결과, 본 발명의 수직 조형기로 브레이크 디스크를 제조할 경우 금형의 게이트 및 라이저가 미세조직에 미치는 영향을 최소화함으로써 전체적으로 균일한 조대흑연분포를 얻을 수 있었고, 나아가 균일한 DTV 마모특성을 얻을 수 있었다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (6)

  1. 용탕이 주입되는 게이트와, 주형 내 가스를 배출하는 라이저가 형성된 금형을 이용한 수직 조형기로 저더 저감용 브레이크 디스크를 제조함에 있어서,
    상기 브레이크 디스크의 조성은 탄소(C) 3.2-3.8 중량%, 실리콘(Si) 1.7-2.7 중량%, 망간(Mn) 0.4-1.1 중량%, 인(P) 0.3 중량% 이하, 황(S) 0.3 중량% 이하, 크롬(Cr) 0.3 중량% 이하, 잔량의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고,
    주형에 주입된 용탕의 응고속도를 균일하게 제어하기 위하여, 상기 브레이크 디스크의 인보드 및 아웃보드에 대응하는 한 쌍의 금형 중 어느 하나에만 게이트를 형성하여 이를 통해 용탕을 주형에 주입하고, 상기 한 쌍의 금형 중 어느 하나에만 상기 라이저를 형성하여 이를 통해 주형 내 가스를 배출함으로써, 상기 브레이크 디스크 중 임의의 영역의 조대흑연분포율이 평균 조대흑연분포율에 대해 5% 이하의 차이를 가지도록 조대흑연분포율을 제어하는 것을 특징으로 하는 저더 저감용 브레이크 디스크의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용탕의 온도를 1350-1500도로 유지하면서 그 주입속도를 3-5kg/s로 주입하고, 탄소당량을 4.1-4.4로 유지하는 것을 특징으로 하는 저더 저감용 브레이크 디스크의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 브레이크 디스크의 미세조직은 ISO 945-1을 기준으로 A형 편상흑연이 80% 이상인 것을 특징으로 하는 저더 저감용 브레이크 디스크의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    다이나모미터를 이용하여 상기 브레이크 디스크에 대한 마모시험을 실시한 경우, 상기 브레이크 디스크의 디스크 두께 불균일(DTV)은 전영역에 걸쳐 10um이하인 것을 특징으로 하는 저더 저감용 브레이크 디스크의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    다이나모미터를 이용하여 상기 브레이크 디스크에 대한 마모시험을 실시함에 있어, 하기 제동패턴 (1) 내지 제동패턴 (7)을 하나의 사이클로 정의하고 상기 브레이크 디스크에 대해 복수의 사이클로 마모시험을 실시할 때 상기 브레이크 디스크의 디스크 두께 불균일(DTV)이 전영역에 걸쳐 10um이하인 것을 특징으로 하는 저더 저감용 브레이크 디스크의 제조방법,
    제동패턴 (1): 초속도=100kph, 종속도=70kph, 감속도=2m/s2 및 빈도=5%;
    제동패턴 (2): 초속도=50kph, 종속도=0kph, 감속도=2.5m/s2 및 빈도=22%;
    제동패턴 (3): 초속도=45kph, 종속도=0kph, 감속도=2m/s2 및 빈도=60%;
    제동패턴 (4): 초속도=40kph, 종속도=0kph, 감속도=2.5m/s2 및 빈도=3%;
    제동패턴 (5): 초속도=40kph, 종속도=0kph, 감속도=2m/s2 및 빈도=8%;
    제동패턴 (6): 초속도=45kph, 종속도=45kph, 감속도=0m/s2 및 빈도=1%(360초 유지); 및
    제동패턴 (7): 초속도=0kph, 종속도=0kph, 감속도=0m/s2 및 빈도=1%(360초 유지).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 제조방법에 의해 제조된 저더 저감용 브레이크 디스크.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000246419A (ja) 1999-02-25 2000-09-12 Hitachi Ltd 成形金型及び成形方法
JP2002059243A (ja) * 2000-08-08 2002-02-26 Honda Motor Co Ltd ディスクブレーキの鋳造装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100391944B1 (ko) * 2001-06-08 2003-07-16 설기분 주철제용 브레이크 디스크 및 그 제조방법
KR100716343B1 (ko) * 2005-07-27 2007-05-11 현대자동차주식회사 져더 저감을 위한 금속성 마찰재용 브레이크 디스크 및 그제조 방법
KR101646358B1 (ko) * 2014-10-20 2016-08-08 현대자동차주식회사 다이캐스팅 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000246419A (ja) 1999-02-25 2000-09-12 Hitachi Ltd 成形金型及び成形方法
JP2002059243A (ja) * 2000-08-08 2002-02-26 Honda Motor Co Ltd ディスクブレーキの鋳造装置

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