KR102548920B1 - 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법 - Google Patents

차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는, 중자제작금형의 일측에 형성된 삽입홀에 제1인서트를 체결하는 단계; 상기 중자제작금형의 내부에 모재를 공급하는 단계; 상기 모재를 경화시켜 중자를 완성하는 단계; 상기 중자에서 상기 제1인서트를 제거하여 중량감축부를 형성하는 단계; 상기 중량감축부에 제2인서트를 체결하는 단계; 상기 중자를 중공너클제작금형의 내부에 배치시키고, 상기 중공너클제작금형의 내부에 용탕을 공급하는 단계; 상기 용탕을 경화시킨 후, 상기 중자를 탈락시켜 중공너클을 완성하는 단계;를 포함하되, 상기 제2인서트는, 고열전도도 소재로 제작되어 상기 중공너클에 형성된 후육부를 냉각하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법{Method of manufacturing a hollow aluminum knuckle for the vehicle using the chiller}
본 발명은 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고열전도도 소재로 제작되는 제2인서트(냉금)를 통해 중공너클에 형성된 후육부에 발생되는 기공 및 수축 등의 결함을 방지함과 동시에 중공너클의 후육부를 경량화하여 양질의 중공너클을 제공하기 위한 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법에 관한 것이다.
자동차에서 주조품(Knuckle)은 동력전달과 조향 및 제동 그리고 차량의 하중지지에 관계된 역할을 수행한다.
너클은 연관된 여러 가지 부품의 작동에 의하여 다양한 방향의 힘을 받으므로 이에 대응할 수 있는 충분한 강성을 갖추어야 하며, 여러 부품을 장착하기 위해 복잡한 형상을 가지므로 쇳물을 금형에 붓고 냉각 응고시켜 제작하는 주조를 통해 제작되는 것이 일반적이다.
또한, 주조(Casting)는 용융된 금속재료를 공동(Cavity) 또는 응고시 원하는 형상을 가지고 있는 주형(Mold)에 주입하는 방법으로서, 한 단계의 작업만으로 단순하거나 복잡한 형상을 만들 수 있다는 장점이 있다.
최근에는 차량의 연비 향상 요구와 더불어 차량으로 인한 환경오염 문제가 이슈가 되면서 차량은 경량화를 추구하고 있고, 차량을 구성하는 부품들에게도 경량화가 요구되는 추세에 있으며, 차량 부품의 경량화를 위한 방법의 일환으로, 중공 주조에 의한 차량 부품 제조가 이루어지고 있다.
여기서, 중자(Core)를 사용하는 주조의 프로세스를 살펴보면, 금형과 접촉하는 부위는 냉각이 빠르고, 모래 중자(Core)와 접촉하는 부위는 냉각이 느려서, 기포, 수축공 등의 발생부위가 모래 중자(Core) 쪽으로 치우치기 쉽다.
또한, 주조품(Knuckle)의 후육부에서 기공이 발생되거나 수축이 발생함에 따라 주조품(Knuckle)을 폐기해야 하는 문제점이 대두되고 있는 실정이다.
대한민국 특허등록공보 제10-1973491호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 고열전도도 소재로 제작되는 제2인서트(냉금)를 통해 중공너클에 형성된 후육부에 발생되는 기공 및 수축 등의 결함을 방지함과 동시에 중공너클의 후육부를 경량화하여 양질의 중공너클을 제공하기 위한 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 중공너클을 제작하기 위하여 중자를 중공너클제작금형으로 이동할 경우, 제2돌출부와 중량감축부 간의 형상 조합을 통해 제2돌출부가 중량감축부에서 탈락되는 것을 방지하기 위한 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 특징에 따르면, 본 발명은 중자제작금형의 일측에 형성된 삽입홀에 제1인서트를 체결하는 단계;
상기 중자제작금형의 내부에 모재를 공급하는 단계;
상기 모재를 경화시켜 중자를 완성하는 단계;
상기 중자에서 상기 제1인서트를 제거하여 중량감축부를 형성하는 단계;
상기 중량감축부에 제2인서트를 체결하는 단계;
상기 중자를 중공너클제작금형의 내부에 배치시키고, 상기 중공너클제작금형의 내부에 알루미늄 합금의 용탕을 공급하는 단계;
상기 용탕을 경화시킨 후, 상기 중자를 탈락시켜 중공너클을 완성하는 단계;를 포함하되,
상기 제2인서트는,
고열전도도 소재로 제작되어 상기 중공너클에 형성된 후육부를 냉각하는 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1인서트는,
일측면은 일정각도 테이퍼진 제1돌출부가 형성되어 상기 삽입홀에 삽입되고, 타측면은 단차가 구비되는 체결부가 형성되어 상기 중자제작금형의 외측에 형성되는 단턱부와 체결되는 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1돌출부의 정면 둘레는 일정각도 곡률지도록 형성되는 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1돌출부의 전면에는 일정길이 더 돌출되는 제1돌기가 형성되는 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2인서트는,
일측면은 일정각도 테이퍼진 제2돌출부가 형성되어 상기 중량감축부에 삽입되고, 타측면은 일정각도 테이퍼진 성형부가 형성되어 상기 중공너클의 경량화를 위한 천공의 성형을 유도하는 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2돌출부의 정면 둘레는 일정각도 곡률지도록 형성되는 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 고열전도도 소재는,
티타늄, 철, 니켈, 아연, 텅스텐, 마그네슘, 구리 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법에 따르면, 고열전도도 소재로 제작되는 제2인서트(냉금)를 통해 중공너클에 형성된 후육부에 발생되는 기공 및 수축 등의 결함을 방지함과 동시에 중공너클의 후육부를 경량화하여 양질의 중공너클을 제공하는 효과가 있다.
또한, 중공너클을 제작하기 위하여 중자를 중공너클제작금형으로 이동할 경우, 제2돌출부와 중량감축부 간의 형상 조합을 통해 제2돌출부가 중량감축부에서 탈락되는 것을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법을 도시한 순서도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중자제작금형에 제1인서트가 체결된 상태를 도시한 도면,
도 3 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1인서트를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 중자에 제1인서트가 체결된 상태를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 중자에 제1인서트가 탈락되어 중량감축부가 형성된 상태를 도시한 도면,
도 8 내지 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2인서트를 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 중자에 제2인서트가 체결된 상태를 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공너클제작금형에 제2인서트가 체결된 중자가 설치된 상태를 도시한 도면,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공너클이 형성된 상태를 도시한 도면이다.
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.
오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
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.
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 자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법을 도시한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중자제작금형에 제1인서트가 체결된 상태를 도시한 도면이며, 도 3 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1인서트를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 중자에 제1인서트가 체결된 상태를 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 중자에 제1인서트가 탈락되어 중량감축부가 형성된 상태를 도시한 도면이고, 도 8 내지 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2인서트를 도시한 도면이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 중자에 제2인서트가 체결된 상태를 도시한 도면이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공너클제작금형에 제2인서트가 체결된 중자가 설치된 상태를 도시한 도면이며, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공너클이 형성된 상태를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명인 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법은 크게, 제1인서트를 체결하는 단계(S10)와, 모재를 공급하는 단계(S20)와, 중자를 완성하는 단계(S30)와, 중량감축부를 형성하는 단계(S40)와, 제2인서트를 체결하는 단계(S50)와, 용탕을 공급하는 단계(S60)와, 중공너클을 완성하는 단계(S70)를 포함하는 구성이다.
더욱 상세하게는, 중자제작금형(10)의 일측에 형성된 삽입홀(11)에 제1인서트(100)를 체결하는 단계(S10)와, 상기 중자제작금형(10)의 내부에 모재를 공급하는 단계(S20)와, 상기 모재를 경화시켜 중자(20)를 완성하는 단계(S30)와, 상기 중자(20)에서 상기 제1인서트(100)를 제거하여 중량감축부(21)를 형성하는 단계(S40)와, 상기 중량감축부(21)에 제2인서트(200)를 체결하는 단계(S50)와, 상기 중자(20)를 중공너클제작금형(30)의 내부에 배치시키고, 상기 중공너클제작금형(30)의 내부에 용탕을 공급하는 단계(S60) 및 상기 용탕을 경화시킨 후, 상기 중자를 탈락시켜 중공너클(40)을 완성하는 단계(S70)를 포함하는 구성이다.
먼저, 제1인서트(100)를 체결하는 단계(S10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 중자제작금형(10)의 일측에 형성된 삽입홀(11)에 제1인서트(100)를 체결하는 단계이다.
여기서, 상기 중자제작금형(10)은, 중공너클(40)을 제작하기 위하여 중공너클제작금형(30)의 내부에 배치하기 위한 중자(20)가 제작되는 금형이다.
상기 중자제작금형(10)은, 하부금형(미도시)과, 하부금형(미도시)과의 상부에 포개어지는 상부금형(미도시)을 더 포함할 수 있다.
이러한, 상기 중자제작금형(10)은 이미 공지된 기술이므로 이하 상세한 설명을 생략하도록 한다.
도 3 내지 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1인서트(100)는, 일측면은 일정각도 테이퍼진 제1돌출부(110)가 형성되어 상기 삽입홀(11)에 삽입되고, 타측면은 단차가 구비되는 체결부(120)가 형성되어 상기 중자제작금형(10)의 외측에 형성되는 단턱부(12)와 체결되는 구성이다.
특히, 도 5를 참조하여 살펴보면, 상기 제1돌출부(110)는, 상기 제1인서트(100)의 중앙에 형성된 제1수직단부(140)와, 상기 제1수직단부(140)의 일측을 향해 두께가 점차 감소하는 제1점감부(150)와, 상기 제1점감부(150)의 끝단에 구비되는 제1연단부(160)를 포함하는 구성이다.
이때, 상기 제1점감부(150)의 기울기는 상기 제1수직단부(140)의 상부와 하부의 끝단으로 부터 수직으로 연장되는 가상의 제1수평선(170)과 제2수평선(180)에 대하여 45도 이하의 기울기(θ1)를 갖게 되고, 상기 제1연단부(160)는 가상의 상기 제1수평선(170)과 제2수평선(180)에 대하여 45도 이상의 기울기(θ2)를 갖을 수도 있지만, 본 발명에서는 90도의 기울기(θ2)를 갖는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제1점감부(150)의 기울기가 45도 이상 일 경우, 상기 제1돌출부(110)가 이하 설명될 중량감축부(21)에 형성된 제1단면(22)과 제2단면(23)과의 접촉 단면적이 작아 상기 제1인서트(100)가 중력에 의해 탈락되는 문제점이 발생되므로 상기 제1점감부(150)의 기울기는 상기 제1수평선(170)과 상기 제2수평선(180)에 대하여 45도 이하의 기울기(θ1)를 갖는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제1연단부(160)의 두께(T1)는 상기 제1수직단부(140)의 두께(T2) 보다 0.4배 이상 0.8배 이하의 두께를 갖게 된다.
여기서, 상기 제1연단부(160)의 두께(T1)가 상기 제1수직단부(140)의 두께(T2) 보다 0.4배 미만이거나 0.8배 초과일 경우, 상기 제1돌출부(110)가 이하 설명될 중량감축부(21)에 형성된 제1단면(22)과 제2단면(23)과의 접촉 단면적이 작아 상기 제1인서트(100)가 중력에 의해 탈락되는 문제점이 발생되므로 상기 제1연단부(160)의 두께(T1)는 상기 제1수직단부(140)의 두께(T2) 보다 0.4배 이상 0.8배 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
결론적으로, 본 발명에서 θ1은 45도 이하의 기울기를 갖게 되고, θ2는 90도의 기울기(θ2)를 갖는 것이 바람직하고, T1은 T2 보다 0.4배 이상 0.8배 이하의 두께를 갖는 것이 바람직함을 밝혀둔다.
한편, 상기 제1인서트(100)를 측면에서 바라보았을 때, 상기 제1돌출부(110)는 일정각도 상향되도록 형성됨으로서 상기 제1돌출부(110)가 상기 삽입홀(11)에 안정적으로 삽입되고 중력에 의해 탈락되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제1돌출부(110)의 정면 둘레는 라운드 형상으로 제작되는데, 이러한 라운드 형상은 이하 설명될 중량감축부(21)에 형성된 제1단면(22)과 제2단면(23)이 접하는 경계에 위치됨으로서 접촉면적을 감소시켜 상기 제1돌출부(110)가 상기 중량감축부(21)에 삽입된 후, 일정 가압력에 의해 손쉬운 탈락을 유도할 수 있다.
아울러, 상기 제1돌출부(110)의 전면에는 일정길이 더 돌출되는 제1돌기(130)가 형성되는데, 상기 제1돌기(130)는 상기 제1돌출부(110)의 전면에서 단차지도록 형성되어 이하 설명될 중량감축부(21)에 오목부(24)를 형성시킬 수 있다.
또한, 상기 제1인서트(100)의 타측면은 단차가 구비되는 체결부(120)가 형성되는데, 상기 체결부(120)는 복수의 단차가 구비되어 상기 중자제작금형(10)의 외측에 형성되는 단턱부(12)와 체결되도록 구성된다.
여기서, 상기 체결부(120)의 일측에는 복수의 체결구(121)가 형성되고, 상기 체결구(121)는 상기 단턱부(12)의 일측에 복수개 구비되는 체결돌기(미도시)와 견고하게 결합될 수 있다.
상기 모재를 공급하는 단계(S20)는, 상기 중자제작금형(10)의 내부에 모재를 공급하는 단계이다.
여기서, 상기 중자(20)의 주조과정에서 용융 금속의 열과 압력에 대해 그 형상을 유지하기에 충분한 기계적 강도를 가져야 하는 반면에, 이하 설명될 중공너클(40)을 완성하는 단계(S70)에서 주조 대상품인 상기 중공너클(40)로부터 용이하게 제거될 수 있도록 비교적 쉽게 파손되어야 한다.
따라서, 상기 모재의 종류는 모래, 열경화성 수지(예: foam) 및 솔트(salt)등이 사용되는 것이 바람직하다.
상기 모재를 공급하는 단계(S20) 이후, 상기 모재를 경화시켜 중자(20)를 완성하는 단계(S30)가 수행된다.
상기 중자(20)를 완성하는 단계(S30)에서 상기 중자(20)는 소정의 프레스 공정을 수행하여 제작되는 것이 바람직하다.
도 6에 도시된 바와 같이, 완성된 상기 중자(20)에서 상기 제1인서트(100)를 제거하여 중량감축부(21)를 형성하는 단계(S40)가 수행된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 중량감축부(21)는 일정형태의 상기 중자(20)를 완성하는 단계에서 상기 제1인서트(100)의 삽입되었다가 탈락되는 과정에서 형성되는 구성이다.
이때, 상기 중량감축부(21)는 제1단면(22)과 제2단면(23)이 형성되어 이하 설명될 제2돌출부(210)를 수용하게 된다.
또한, 상기 제1단면(22)의 중앙에는 이하 설명될 제2연단부(250)의 단면을 진공상태로 접촉하기 위한 오목부(24)가 형성된다.
상기 오목부(24)는 상기 제2인서트(200)가 상기 중량감축부(21)에 체결되는 과정에서 상기 오목부(24)에 공기가 유입되고. 이하 설명될 상기 제2인서트(200)에 형성된 제2연단부(250)가 상기 제1단면(22)에 맞닿게 되면, 상기 오목부(24)에 공기가 유입되지 않는 진공상태 즉, 저압의 상태로 전환하게 되고 상기 제2연단부(250)와의 접촉력을 증대시킴으로서 상기 제2인서트(200)가 탈락되지 않도록 유도하는 수단으로 활용될 수 있다.
여기서, 상기 오목부(24)는 상기 제1단면(22)의 중앙에만 국한되는 것이 아니라, 당업자에 의해 상기 제1단면(22)과 상기 제2단면(23)의 복수의 위치에 상기 오목부(24)가 형성될 수 있음을 밝혀둔다.
상기 중량감축부(21)를 형성하는 단계(S40) 이후, 도 11과 같이 제2인서트(S50)를 체결하는 단계(S50)가 수행된다.
도 8 내지 10을 참조하여 살펴보면, 상기 제2인서트(200)의 일측면은 일정각도 테이퍼진 제2돌출부(210)가 형성되어 상기 중량감축부(21)에 삽입되고, 타측면은 일정각도 테이퍼진 성형부(220)가 형성되어 상기 중공너클(40)의 경량화를 위한 천공의 성형을 유도하는 구성이다.
여기서, 상기 제2인서트(200)는, 고열전도도 소재로 제작되는 냉금(chiller)으로 제작되어 상기 중공너클에 형성된 후육부(42)를 냉각시키고 냉각 촉진에 따른 상기 후육부(42)의 결함을 최소화할 수 있다.
즉, 상기 후육부(42)의 두께는 상기 중공너클(40)의 다른 부위의 두께보다 두꺼워 자연 냉각의 경우, 더디게 응고될 수 밖에 없고, 이를 통해, 상기 후육부(42)의 내부에서 기포에 의한 복수의 기공이 발생되어 상기 중공너클(40)의 결함이 발생되는 문제점이 있었다.
따라서, 고열전도도 소재로 제작되는 상기 제2인서트(200)를 통해, 상기 후육부(42)의 냉각을 촉진시키고, 상기 후육부(42)에 발생되는 기공 생성을 최소화시켜 상기 중공너클(40)의 결함을 방지할 수 있다.
여기서, 제2인서트는 상온에서 열전도도가 15W/(m·K) 이상인 고열전도도 소재로 제작될 수 있다.
상기 고열전도도 소재는, 티타늄, 철, 니켈, 아연, 텅스텐, 마그네슘, 구리, 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
특히, 스테인리스강, 티타늄, 티타늄 합금, 구리 또는 구리합금이 바람직하고, 구리 또는 구리합금이 더 바람직하다.
또한, 도 10을 참조하여 살펴보면, 상기 제2돌출부(210)는 상기 제2인서트(200)의 중앙에 형성되는 제2수직단부(230)와, 상기 제2수직단부(230)의 일측을 향해 두께가 점차 감소하는 제2점감부(240)와, 상기 제2점감부(240)의 끝단에 구비되는 제2연단부(250)를 포함하는 구성이다.
이때, 상기 제2점감부(240)의 기울기는 상기 제2수직단부(230)의 상부와 하부의 끝단으로 부터 수직으로 연장되는 가상의 제3수평선(260)과 제4수평선(270)에 대하여 45도 이하의 기울기(θ3)를 갖게 되고, 상기 제2연단부(250)는 가상의 상기 제3수평선(260)과 제4수평선(270)에 대하여 45도 이상의 기울기(θ4)를 갖을 수도 있지만, 본 발명에서는 90도의 기울기(θ4)를 갖는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제2점감부(240)의 기울기가 45도 이상 일 경우, 상기 제2돌출부(210)가 상기 중량감축부(21)에 형성된 제1단면(22)과 제2단면(23)과의 접촉 단면적이 작아 상기 제2인서트(200)가 중력에 의해 탈락되는 문제점이 발생되므로 상기 제2점감부(240)의 기울기는 상기 제3수평선(260)과 상기 제4수평선(270)에 대하여 45도 이하의 기울기(θ3)를 갖는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제2연단부(250)의 두께(T3)는 상기 제2수직단부(230)의 두께(T4) 보다 0.4배 이상 0.8배 이하의 두께를 갖게 된다.
여기서, 상기 제2연단부(250)의 두께(T3)가 상기 제2수직단부(230)의 두께(T4) 보다 0.4배 미만이거나 0.8배 초과일 경우, 상기 제2돌출부(210)가 상기 중량감축부(21)에 형성된 제1단면(22)과 제2단면(23)과의 접촉 단면적이 작아 상기 제2인서트(200)가 중력에 의해 탈락되는 문제점이 발생되므로 상기 제2연단부(250)의 두께(T3)는 상기 제2수직단부(230)의 두께(T4) 보다 0.4배 이상 0.8배 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
결론적으로, 본 발명에서 θ3은 45도 이하의 기울기를 갖게 되고, θ4는 90도의 기울기(θ2)를 갖는 것이 바람직하고, T3은 T4 보다 0.4배 이상 0.8배 이하의 두께를 갖는 것이 바람직함을 밝혀둔다.
또한, 상기 제2돌출부(210)의 정면 둘레는 라운드 형상으로 제작되는데, 이러한 라운드 형상은 상기 중량감축부(21)에 형성된 제1단면(22)과 제2단면(23)이 접하는 경계에 위치됨으로서 접촉면적을 감소시켜 상기 제2돌출부(210)가 상기 중량감축부(21)에 삽입된 후, 일정 가압력에 의해 손쉬운 탈락을 유도할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 상기 용탕을 공급하는 단계(S60)는, 상기 중자(20)를 중공너클제작금형(30)의 내부에 배치시키고, 상기 중공너클제작금형(30)의 내부에 용탕을 공급하는 구성이다.
여기서, 상기 중공너클제작금형(30)은, 하부금형(미도시)과, 하부금형(미도시)과의 상부에 포개어지는 상부금형(미도시)을 더 포함할 수 있고, 상기 하부금형(미도시)의 내부에 상기 중자(20) 배치시킨 후, 상기 중자(20)의 주변에 용탕을 공급시켜 상기 중공너클(40)이 제작되는 것이다.
이러한, 상기 중공너클제작금형(30)은 이미 공지된 기술이므로 이하 상세한 설명을 생략하도록 한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 상기 중공너클(40)을 완성하는 단계(S70)는, 상기 용탕을 경화시킨 후, 상기 중자(20)를 탈락시켜 상기 중공너클(40)을 완성하는 단계이다.
여기서, 상기 용탕의 재질은 사용자가 필요로 하는 제품의 재질로서, 주철, FRP(Fiber reinforced plastics), 마그네슘 및 알루미늄(Al) 등을 포함할 수 있다.
특히, 상기 중공너클(40)은 알루미늄 합금과 같은 알루미늄 함유 소재로 제조될 수 있다.
이러한, 상기 중공너클(40)을 완성하는 단계(S70)에서 상기 중공너클(40)은 소정의 프레스 공정을 수행하여 중공의 형태 즉, 상기 중자(20)가 탈락시켜 형성되는 중공의 형태로 제작되는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법에 따르면, 고열전도도 소재로 제작되는 제2인서트(냉금)를 통해 중공너클에 형성된 후육부에 발생되는 기공 및 수축 등의 결함을 방지함과 동시에 중공너클의 후육부를 경량화하여 양질의 중공너클을 제공하는 효과가 있다.
또한, 중공너클을 제작하기 위하여 중자를 중공너클제작금형으로 이동할 경우, 제2돌출부와 중량감축부 간의 형상 조합을 통해 제2돌출부가 중량감축부에서 탈락되는 것을 방지하는 효과가 있다.
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.
10 : 중자제작금형 11 : 삽입홀
12 : 단턱부 20 : 중자
21 : 중량감축부 22 : 제1단면
23 : 제2단면 24 : 오목부
30 : 중공너클제작금형 40 : 중공너클
41 : 천공 42 : 후육부
100 : 제1인서트 110 : 제1돌출부
120 : 체결부 121 : 체결구
130 : 제1돌기 140 : 제1수직단부
150 : 제1점감부 160 : 제1연단부
170 : 제1수평선 180 : 제2수평선
200 : 제2인서트 210 : 제2돌출부
220 : 성형부 230 : 제2수직단부
240 : 제2점감부 250 : 제2연단부
260 : 제3수평선 270 : 제4수평선

Claims (7)

  1. 중자제작금형의 일측에 형성된 삽입홀에 제1인서트를 체결하는 단계;
    상기 중자제작금형의 내부에 모재를 공급하는 단계;
    상기 모재를 경화시켜 중자를 완성하는 단계;
    상기 중자에서 상기 제1인서트를 제거하여 중량감축부를 형성하는 단계;
    상기 중량감축부에 제2인서트를 체결하는 단계;
    상기 중자를 중공너클제작금형의 내부에 배치시키고, 상기 중공너클제작금형의 내부에 알루미늄 합금의 용탕을 공급하는 단계;
    상기 용탕을 경화시킨 후, 상기 중자를 탈락시켜 중공너클을 완성하는 단계;를 포함하되,
    상기 제2인서트는,
    고열전도도 소재로 제작되어 상기 중공너클에 형성된 후육부를 냉각하며,
    상기 제1인서트는,
    일측면은 일정각도 테이퍼진 제1돌출부가 형성되어 상기 삽입홀에 삽입되고, 타측면은 단차가 구비되는 체결부가 형성되어 상기 중자제작금형의 외측에 형성되는 단턱부와 체결되고,
    상기 제2인서트는,
    일측면은 일정각도 테이퍼진 제2돌출부가 형성되어 상기 중량감축부에 삽입되고, 타측면은 일정각도 테이퍼진 성형부가 형성되어 상기 중공너클의 경량화를 위한 천공의 성형을 유도하는 것을 특징으로 하는 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1돌출부의 정면 둘레는 일정각도 곡률지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1돌출부의 전면에는 일정길이 더 돌출되는 제1돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2돌출부의 정면 둘레는 일정각도 곡률지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 고열전도도 소재는,
    티타늄, 철, 니켈, 아연, 텅스텐, 마그네슘, 구리 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 알루미늄 중공너클의 주조방법.
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