KR20010057899A - 차량용 액슬 샤프트 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 액슬 샤프트 제조방법에 관한 것으로서, 차량용 액슬 샤프트를 구성하는 샤프트 부위와 플랜지 부위를 분리한 후, 플랜지 부위만 가열 단조한 다음 마찰 용접방식으로 샤프트 부위와 플랜지 부위를 일체 접합시키는 방법으로 차량용 액슬 샤프트를 제조함으로써, 소재에 대한 담금질 및 뜨임의 열처리 공정을 삭제할 수 있으므로 열처리 비용을 대폭 절감할 수 있을 뿐만 아니라 그 후속공정도 완전히 배제할 수 있으며, 열처리에 따른 제품의 변형을 방지하여 그 품질을 높일 수 있고, 무엇보다도 에너지 절감 및 비용 절감에 따른 생산성 향상의 효과를 도모할 수 있도록 한 차량용 액슬 샤프트 제조방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

차량용 액슬 샤프트 제조방법{Manufacturing method of axle shaft for automobile}

본 발명은 차량용 액슬 샤프트 제조방법에 관한 것으로서, 특히 샤프트 부위와 플랜지 부위를 각각 제조 및 열처리 한 후 마찰 용접방식으로 일체 제조함으로써, 열처리 공정의 효율화 및 생산성 향상을 도모할 수 있도록 한 차량용 액슬 샤프트 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 액슬 샤프트의 제조공정은, 첨부한 도 2에 도시한 바와 같이, 탄소강(S45C)이나 합금강(SCM435)의 바 소재를 준비한 다음, 바 소재의 플랜지 성형부위를 고주파로 국부 가열한 후 단조를 실시하여 플랜지(10)를 성형하는 공정(Ⅰ∼Ⅲ)과, 단조처리를 거친 플랜지(10)를 포함하는 샤프트(20) 전체를 담금질(Quenching) 및 뜨임(Tempering)의 열처리를 실시하여 소재를 강화하는 공정(Ⅳ)과, 소재의 라운드 부위 및 평행 부위의 전체 표면에 걸쳐 고주파 소입처리를 실시하여 표면을 경화시키는 공정(Ⅴ)과, 최종적으로 연삭 등의 기계가공 및 열처리 변형 등을 교정하는 공정(Ⅵ)으로 이루어진다.

그러나, 이와 같은 종래의 액슬 샤프트 제조공정은 플랜지를 성형하기 위해 바 소재의 한쪽 단부를 국부적으로 가열해야 하므로 고주파 유도 가열장치 등이 필요로 할 뿐만 아니라 생산성도 떨어지는 단점을 갖고 있었다.

또한, 플랜지 성형을 위해 단조처리한 소재 전체를 담금질 및 뜨임의 열처리를 실시해야 하므로 상당한 열처리 비용이 소요됨은 물론 이로 인한 후 가공, 즉 열처리 변형에 따른 교정 등의 후속 공정이 필요하며, 열처리로 인한 에너지 소모 및 냉각수에 의한 환경오염을 유발시킬 우려가 높은 등 많은 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 차량용 액슬 샤프트를 구성하는 샤프트 부위와 플랜지 부위를 분리한 후, 플랜지 부위만 가열 단조한 다음 마찰 용접방식으로 샤프트 부위와 플랜지 부위를 일체 접합시키는 방법으로 차량용 액슬 샤프트를 제조함으로써, 소재에 대한 담금질 및 뜨임의 열처리 공정을 삭제할 수 있으므로 열처리 비용을 대폭 절감할 수 있을 뿐만 아니라 그 후속공정도 완전히 배제할 수 있으며, 열처리에 따른 제품의 변형을 방지하여 그 품질을 높일 수 있고, 무엇보다도 에너지 절감 및 비용 절감에 따른 생산성 향상의 효과를 도모할 수 있도록 한 차량용 액슬 샤프트 제조방법을 제공하는데 그 안출의 목적이 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 액슬 샤프트 제조방법을 보여주는 개략도

도 2는 종래의 액슬 샤프트 제조방법을 보여주는 개략도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 플랜지 20 : 샤프트

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 액슬 샤프트의 플랜지용 바 소재 및 샤프트용 바 소재를 각각 준비한 다음, 플랜지용 바 소재를 가열 및 단조를 실시하여 플랜지를 성형하는 공정(Ⅶ)과, 이렇게 단조처리를 마친 플랜지와 상기 샤프트용 바 소재를 마찰 용접으로 접합시키는 공정(Ⅷ)과, 플랜지 및 샤프트용 바 소재의 라운드 부위 및 평행 부위에 대한 가공처리를 하여 최종적인 액슬 샤프트의 형상을 갖게 한 후, 이것들의 전체 표면에 걸쳐 고주파 소입처리를 실시하여 표면을 경화시키는 공정(Ⅸ)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 플랜지는 플랜지용 바 소재를 단조한 후 공랭시킨 상태에 베이나이트계 조직을 가질 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 샤프트용 바 소재는 열간 압연 후 공랭시킨 상태에서 베이나이트계 조직을 가질 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플랜지용 바 소재 및 샤프트용 바 소재의 재질은 중탄소 고인성·고강도 베이나이트계 비조질강인 것을 특징으로 한다.

이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 차량용 액슬 샤프트의 제조공정을 개략적으로 보여주고 있다.

본 발명의 차량용 액슬 샤프트 제조공정은 플랜지용 바 소재 및 샤프트용 바 소재를 각각 준비하는 전처리 단계와, 플랜지를 성형하는 공정(Ⅶ)과, 플랜지와 샤프트용 바 소재를 마찰 용접으로 접합시키는 공정(Ⅷ)과, 플랜지 및 샤프트에 대한 가공처리를 하는 중간 단계와, 플랜지 및 샤프트의 전체 표면을 경화시키는 공정(Ⅸ)으로 크게 이루어져 있다.

액슬 샤프트의 플랜지용 바 소재 및 샤프트용 바 소재를 준비하는 전처리 단계는 중탄소 고인성·고강도 베이나이트계 비조질강의 재질을 갖는 각각의 바 소재를 준비하는 단계이다.

이렇게 전처리 단계에서 각 바 소재에 대한 준비가 완료되면, 공정 Ⅶ에서는 플랜지용 바 소재를 가열한 후 단조처리를 거쳐 공랭시켜 대략적으로 완성된 액슬 샤프트의 플랜지를 성형한다.

이와 같이 플랜지의 성형이 완성되면, 공정 Ⅷ에서는 완성된 플랜지와 상기 전처리 단계에서 준비한 샤프트용 바 소재를 마찰 용접으로 접합시켜 일체형의 플랜지 및 샤프트를 대략적으로 성형한다.

즉, 플랜지 및 샤프트용 바 소재의 어느 한쪽을 회전시키면서 마찰·가압하여 그 플랜지 및 샤프트용 바 소재 간의 접촉부에 생기는 마찰열을 이용하여 접합시킨다.

위의 공정 Ⅷ을 거쳐 플랜지와 샤프트용 바 소재 간의 접합이 완료되면, 플랜지 및 샤프트의 라운드 부위 및 평행 부위 등에 대한 가공처리를 하여 최종적인 액슬 샤프트의 형상을 갖게 하는 중간 단계를 거친다.

계속해서, 공정 Ⅸ에서는 플랜지 및 샤프트의 전체 표면에 걸쳐 고주파 소입처리를 실시하여 표면을 경화시킨다.

이와 같이 중간 단계를 포함하여 위의 공정 Ⅶ, Ⅷ, Ⅸ를 순차적으로 거치게 되면, 별도의 후가공 처리없이도 하나의 완성된 액슬 샤프트를 제조할 수 있게 된다.

본 발명의 차량용 액슬 샤프트 제조방법에서는 플랜지용 바 소재만을 별도로 가열 및 단조처리하고 공랭시킴으로써, 단조 공정에서의 금형 단순화 및 취급의 용이함에 따른 작업성 및 생산성 향상을 기대할 수 있고, 또 에너지 손실을 최대한 줄일 수 있다.

또한, 소재 전체에 대한 담금질 및 뜨임 등의 열처리 공정이 삭제되므로서, 역시 에너지 손실을 줄일 수 있고, 환경 오염방지 뿐만 아니라 특히 열처리에 따른 변형을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 액슬 샤프트를 완성한 후 최종적으로 전체 표면에 걸쳐 고주파 소입처리가 진행되므로 균일한 표면의 품질을 얻을 수 있는 잇점이 있다.

본 발명에서 액슬 샤프트의 플랜지 및 샤프트의 각 소재로 사용되는 재질은 중탄소 고인성·고강도 베이나이트계 비조질강으로 열간 압연 후 공냉 상태에서 베이나이트 조직을 갖게 되므로서, 소재의 강도와 충분한 인성의 확보가 가능하게 되며, 따라서 단조 후 공냉시킨 플랜지나 열간 압연 상태의 샤프트가 거의 동등한 특성을 나타내게 되고, 또한 마찰 용접부도 용접 후 공냉 상태에서 서냉되므로 비록 2개의 소재를 접합시키는 방법으로 본 발명의 액슬 샤프트가 제조되지만 균일한 물성을 갖게 하는데에는 아무런 문제가 없게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 소재의 열처리 공정을 삭제함으로써 에너지 절감 및 환경 오염을 방지할 수 있고, 열처리에 따른 변형을 방지할 수 있는 동시에 후처리 가공의 필요성도 완전히 없앨 수 있으므로 비용절감의 효과를 얻을 수 있는 장점이 있는 것이다.

Claims (4)

1. 액슬 샤프트의 플랜지용 바 소재 및 샤프트용 바 소재를 각각 준비한 다음, 플랜지용 바 소재를 가열 및 단조를 실시하여 플랜지를 성형하는 공정(Ⅶ)과,

   이렇게 단조처리를 마친 플랜지와 상기 샤프트용 바 소재를 마찰 용접으로 접합시키는 공정(Ⅷ)과,

   플랜지 및 샤프트용 바 소재의 라운드 부위 및 평행 부위에 대한 가공처리를 하여 최종적인 액슬 샤프트의 형상을 갖게 한 후, 이것들의 전체 표면에 걸쳐 고주파 소입처리를 실시하여 표면을 경화시키는 공정(Ⅸ)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 액슬 샤프트 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 플랜지는 플랜지용 바 소재를 단조한 후 공랭시킨 상태에 베이나이트계 조직을 가질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 액슬 샤프트 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 샤프트용 바 소재는 열간 압연 후 공랭시킨 상태에서 베이나이트계 조직을 가질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 액슬 샤프트 제조방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중에서 어느 한 항에 있어서, 상기 플랜지용 바 소재 및 샤프트용 바 소재의 재질은 중탄소 고인성·고강도 베이나이트계 비조질강인 것을 특징으로 하는 차량용 액슬 샤프트 제조방법.