KR20030018870A - 실린더 헤드의 제조방법 - Google Patents

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KR20030018870A
KR20030018870A KR1020010053471A KR20010053471A KR20030018870A KR 20030018870 A KR20030018870 A KR 20030018870A KR 1020010053471 A KR1020010053471 A KR 1020010053471A KR 20010053471 A KR20010053471 A KR 20010053471A KR 20030018870 A KR20030018870 A KR 20030018870A
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cylinder head
valve seat
casting
seat ring
manufacturing
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KR1020010053471A
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김중한
최찬호
원중희
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현대자동차주식회사
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D15/00—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
    • B22D15/02—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor of cylinders, pistons, bearing shells or like thin-walled objects
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads

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Abstract

본 발명은 실린더 헤드의 저압 주조시 소재상태의 실린더 헤드에서 밸브 시이트 링을 압입하여 주조함으로써 밸브 시이트 가공공정을 감소시킬 수 있는 실린더 헤드의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 실린더 헤드를 제조하는 방법에 있어서, 상기 실린더 헤드의 하형 금형에 형성되는 연소실 인서트 내의 코어 프린트에 밸브 시이트 링을 세팅하는 단계와; 실린더 헤드의 하형 금형에 밸브 시이트 및 흡기/배기 포트, 워터 재킷, 오일 통로 코어 형상을 조립하는 단계와; 상기 실린더 헤드를 주조하는 단계와; 상기 실린더 헤드의 주조후 열처리와 후처리를 하는 단계와; 상기 실린더 헤드의 밸브 시이트 내주면을 가공하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

실린더 헤드의 제조방법{CAST IN VALVE SEAT RING MANUFACTURING METHOD OF CYLINDER HEAD}
본 발명은 실린더 헤드에 관한 것으로서, 특히 실린더 헤드의 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로, 차량의 실린더 헤드에는 내마모성 및 내식성을 갖는 흡기 밸브와 배기 밸브를 구비하며, 실린더 내의 각 밸브는 고온과 큰 충격을 완화하기 위해밸브 시이트 링을 끼워 넣어 시이트부의 마모방지를 완화시키도록 사용되고 있다.
도 1과 도 2를 참조하여 소재라인에서 생산되는 실린더 헤드 소재와 가공라인에서 가공되는 실린더 헤드의 밸브 시이트 링 제조과정을 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 실린더 헤드는 소재라인에서 소재가 형성되고, 가공라인에서 밸브 시이트 링이 가공되는 것을 알 수 있다.
소재라인에서는 알루미늄을 용해하는 단계와, 코어를 금형에 설치하는 단계와, 용해된 알루미늄을 금형에 주입하는 단계와, 열처리하는 단계와, 후처리하는 단계로 이루어진다(①~⑤단계).
이후 가공라인에서는 밸브 시이트 링 좌면을 가공하고, 밸브 시이트 링을 압입한 후 밸브 시이트 링을 가공하고 조립한다(⑥~⑨단계).
즉, 소재라인에서 실린더 헤드 소재를 주조하고, 열처리한 후 가공라인으로 소재를 공급하여 밸브 시이트 링을 가공한다.
도 2는 엔진 가공라인에서 실린더 헤드 상, 하면 가공 후 흡/배기 밸브 시이트 링(In/ Ex Valve Seat Ring) 안착부를 가공한 상태의 실린더 헤드 소재 형상을 도시한 것이다.
도 2의 ①단계는 소재라인에서 주입, 열처리 후 가공라인으로 소재가 공급되는 단계이다.
②단계는 밸브 시이트부 안착부를 가공하는 단계이다.
③단계는 가공라인에서 흡/배기 밸브 시이트 링 안착부에 시이트 링을 조립하는 단계이다.
④단계는 가공라인에서 흡/배기 밸브 시이트 링 안착부에 시이트 링을 조립후 시이트 링 면을 가공하는 단계이다.
위와 같은 방법을 사용할 때 종래에는 실린더 헤드 저압 주조시 밸브 시이트 링 시이트면 가공여유를 포함하여 소재라인에서 주조하여 가공라인에 공급하면, 가공라인에서 밸브 시이트면을 가공하고, 밸브 시이트 링 가공을 실시하였다.
본 발명의 목적은 실린더 헤드의 저압 주조시 소재상태의 실린더 헤드에서 밸브 시이트 링을 압입하여 주조함으로써 밸브 시이트 가공공정을 감소시킬 수 있는 실린더 헤드의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 실린더 헤드를 제조하는 방법에 있어서, 상기 실린더 헤드의 하형 금형에 형성되는 연소실 인서트 내의 코어 프린트에 밸브 시이트 링을 세팅하는 단계와; 실린더 헤드의 하형 금형에 밸브 시이트 및 흡기/배기 포트, 워터 재킷, 오일 통로 코어 형상을 조립하는 단계와; 상기 실린더 헤드를 주조하는 단계와; 상기 실린더 헤드의 주조후 열처리와 후처리를 하는 단계와; 상기 실린더 헤드의 밸브 시이트 내주면을 가공하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 실린더 헤드의 제조방법을 도시한 공정도.
도 2는 종래 기술에 따른 실린더 헤드의 밸브 시이트 가공공정을 도시한 공정도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 제조방법을 도시한 공정도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드 소재의 제조방법을 도시한 공정도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드 주조시 밸브 시이트 링 세팅과정을 도시한 공정도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 3과 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 제조방법을 설명한다. 참고적으로 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 제조방법을 도시한 공정도이며, 도 4는 도 3에서 실린더 헤드 소재의 제조방법을 도시한 공정도이고, 도 5는 도 3에서 실린더 헤드 주조시 밸브 시이트 링 세팅과정을 도시한 공정도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예는 저압 주조 방식으로 실린더 헤드를 제조하는 방법에 있어서, 소재라인에서는 알루미늄을 용해하는 단계와, 상기 실린더 헤드의 하형 금형에 형성되는 연소실 인서트 내의 코어 프린트(Core Print)에 밸브 시이트 링을 세팅하는 단계와; 실린더 헤드의 하형 금형에 밸브 시이트 및 흡기/배기 포트, 워터 재킷, 오일 통로 코어 형상을 조립하는 단계와; 상기 용해된 알루미늄을 금형에 주입하는 실린더 헤드를 주조하는 단계와; 상기 실린더 헤드의 주조후 열처리와 후처리를 하는 단계로 이루어진다(①~⑥단계).
상기 실린더 헤드의 주조단계(④단계)에서 실린더 헤드의 밸브 시이트 외주면은 알루미늄 모재와 접착성을 높이기 위하여 쇼트(Shot)를 친 후 주조한다.
상기한 바와 같이 실린더 헤드 주입시 하형 금형에 밸브 시이트 및 흡기/배기 포트, 워터 재킷, 오일 통로 코어 형상을 조립한 후 알루미늄을 주입하여 실린더 헤드를 주조한 후 열처리, 후처리 단계를 거치고, 가공라인으로 출고된다.
이후 가공라인에서는 실린더 헤드의 밸브 시이트 내주면을 가공하고, 조립한다(⑦, ⑧단계).
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예는 저압 주조 방식으로 실린더 헤드를 주조시 하형 금형의 연소실 인서트 내의 코어 프린트에 밸브 시이트를 세팅(Setting)한 후 주조하여 소재를 생산하는 방식이다.
도 4를 참조하면, 실린더 헤드는 소재라인에서 하형 금형이 준비된 상태에서 흡/배기 밸브 시이트 링 안착부에 밸브 시이트 링을 조립한다(①, ②단계).
이어서, 하형 금형에 코어를 조립하고, 용해된 알루미늄을 금형에 주입한다(③, ④단계). 그리고, 주조된 실린더 헤드 소재를 취출하여 열처리 및 후처리한다(⑤, ⑥단계).
도 5에 도시된 바와 같이 하형 금형의 연소실 인서트에 흡/배기 밸브 시이트 링(10, 12)이 결합된다.
연소실 인서트 형상은 도 5의 ① 단계에 도시된 바와 같으며, 그 크기는 흡기측과 배기측 밸브 시이트 링(10, 12) 크기와 대응된다.
참고적으로 도 5의 ②단계에서와 같이 흡기측 밸브 시이트 링(10)이 배기측 밸브 시이트 링(12)보다 더 크다.
도 5의 ①단계에 도시된 도면은 하형 금형의 연소실 인서트 단면 형상을 도시한 것이며, ②단계에 도시된 도면은 하형 금형의 연소실 인서트에 흡/배기 밸브 시이트 링(10, 12)을 조립한 상태를 도시한 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 실린더 헤드의 제조방법은 실린더 헤드의 저압 주조시 소재상태에서 밸브 시이트 링을 압입하여 주조함으로써 밸브 시이트의 가공공정을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 실린더 헤드를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 실린더 헤드의 하형 금형에 형성되는 연소실 인서트 내의 코어 프린트에 밸브 시이트 링을 세팅하는 단계와;
    실린더 헤드의 하형 금형에 밸브 시이트 및 흡기/배기 포트, 워터 재킷, 오일 통로 코어 형상을 조립하는 단계와;
    상기 실린더 헤드를 주조하는 단계와;
    상기 실린더 헤드의 주조후 열처리와 후처리를 하는 단계와;
    상기 실린더 헤드의 밸브 시이트 내주면을 가공하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실린더 헤드의 주조시 실린더 헤드의 밸브 시이트 외주면은 알루미늄 모재와 접착성을 높이기 위하여 쇼트(Shot)를 친 후 주조하는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드의 제조방법.
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