KR20030073128A - 이중관 스테인레스 배기매니폴드 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이중관 스테인레스 배기매니폴드 제조방법에 관한 것으로서, 2개의 튜브를 동심원상으로 적층 조합하는 동시에 갭 유지를 위한 수단으로 모래층을 구비한 소재를 이용하여 1회 하이드로포밍 공법만으로 이중관 스테인레스 배기매니폴드를 제조할 수 있는 제조방법을 제공함으로써, 공정의 단순화에 따른 생산성 향상 및 원가 절감의 효과를 기대할 수 있도록 하고, 또 내관과 외관 사이의 일정한 갭 유지에 따라 이중관 효과를 최대한 활용할 수 있으므로, 배기매니폴드 내의 촉매 라이트 오프 타임을 단축하여 배기가스 배출을 억제할 수 있도록 한 것이다.

Description

이중관 스테인레스 배기매니폴드 제조방법{Manufacting method for double pipe type stainless exhaust manifold}
본 발명은 이중관 스테인레스 배기매니폴드 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직경이 다른 2개의 튜브를 동심원상으로 배치하고, 그 사이의 갭 유지를 위한 모래층을 구비한 후, 이것을 1회 하이드로포밍 공법만으로 성형하여 완전한 형태의 배기매니폴드를 제조할 수 있는 배기매니폴드 제조방법을 제공함으로써, 공정의 단순화에 따른 생산성 향상 및 원가 절감의 효과를 기대할 수 있으며, 내외관 사이의 갭을 일정하게 유지할 수 있어 배기매니폴드 내의 촉매 라이트 오프 타임을 단축할 수 있는 이중관 스테인레스 배기매니폴드 제조방법에 관한 것이다.
최근 엔진의 출력증가와 연비향상으로 배기가스 온도는 상승하는 추세에 있으며, 이러한 추세에 따라 배기매니폴드의 재질은 기존의 주철 재질에서 내구성이 우수한 스테인레스 재질로 대부분 대체되고 있다.
상기 스테인레스 재질의 배기매니폴드는 내구성이 우수할 뿐만 아니라 촉매 라이트 오프 타임(light off time), 즉 촉매 활성화 도달시간을 단축시켜 배기가스의 배출을 효과적으로 줄이는 역할을 한다.
이와 같은 스테인레스 재질의 배기매니폴드는 단일관 구조와 이중관 구조가 주로 사용되고 있으며, 특히 이중관 구조는 촉매 활성화 도달시간을 더욱 단축시킬 수 있는 장점을 갖고 있기 때문에 최근 스테인레스 재질의 배기매니폴드를 적용하고 있는 차량이 점차 증가하고 있다.
이러한 이중관 스테인레스 배기매니폴드의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 0.6∼0.8t 정도의 작은 두께를 갖는 내관은 벤딩 공법 또는 하이드로포밍 공법으로 제조하고, 계속해서 1.5t 이상의 큰 두께를 갖는 외관은 2개의 판재를 스탬핑(Stamping)하여 내관을 덮는 방식으로 이중관 효과를 얻고 있다.
즉, 내관은 하이드로포밍 공법을 이용하여 튜브형태로 성형하고, 외관은 판재를 스탬핑한 후 용접하는 방법으로 이중관 스테인레스 배기매니폴드를 제조한다.
그러나, 위와 같은 기존의 이중관 스테인레스 배기매니폴드 제조방법은 튜브 하이드로포밍과 판재 스탬핑을 복합적으로 이용함으로 인해 공정이 매우 복잡하고, 또 외관과 내관 사이의 일정한 갭을 유지하기 어려워 충분한 이중관 효과를 얻을 수 없는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 2개의 튜브를 동심원상으로 적층 조합하는 동시에 갭 유지를 위한 수단으로 모래층을 구비한 소재를 이용하여 1회 하이드로포밍 공법만으로 이중관 스테인레스 배기매니폴드를 제조할 수 있는 제조방법을 제공함으로써, 공정의 단순화에 따른 생산성 향상 및 원가 절감의 효과를 기대할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 내관과 외관 사이의 일정한 갭 유지에 따라 이중관 효과를 최대한 활용할 수 있으므로, 배기매니폴드 내의 촉매 라이트 오프 타임을 단축하여 배기가스 배출을 억제할 수 있도록 한 이중관 스테인레스 배기매니폴드 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 직경이 다른 2개의 튜브소재를 동심원상으로 적층 조합한 후, 각 튜브소재 사이의 갭에 모래층을 조성하는 단계와, 모래층을 사이에 두고 동심원상으로 적층 조합된 2개의 튜브소재를 상금형과 하금형의 내부 성형공간 내에 배치한 후, 금형 내의 내측 튜브소재에 펀치의 작동과 함께 유압을 가하는 1회 하이드로포밍의 수행으로 소정의 배기매니폴드 형상을 성형한 다음, 튜브소재 사이의 모래층을 제거하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금형과 튜브소재 사이의 실링방식은 금형 외곽을 고무실링으로 둘러싼 후, 하이드로포밍시 발생하는 튜브소재와 금형 사이의 가압력에 의해 실링이 이루어지도록 하는 방식인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하이드로포밍시 튜브소재와 금형 사이에는 튜브소재의 성형성을 높이기 위한 진공으로 조성되는 공간부를 마련하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 튜브소재 사이의 모래층을 제거하는 방식은 에어로 불어내는 방식이거나, 또는 진동기를 이용하여 흔들어 털어내는 방식인 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 이중관 스테인레스 배기매니폴드 제조방법을 개략적으로 보여주는 공정도
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 내관 20 : 외관
30 : 모래층 40 : 상금형
50 : 하금형 60 : 펀치
70 : 고무실링
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 1회의 하이드로포밍만으로 이중관 스테인레스 배기매니폴드를 제조하는 방법을 제공한다.
이를 위하여, 도 1에 도시한 바와 같이, 직경이 서로 다른 2개의 튜브소재를 준비한다.
2개의 튜브소재 중 직경이 작은 1개는 내관(10)으로 성형될 수 있고, 직경이 큰 나머지 1개는 외관(20)으로 성형될 수 있다.
직경이 큰 튜브소재, 즉 외관(20)의 내측으로 직경이 작은 튜브소재, 즉 내관(10)을 동심원상으로 삽입한 후, 내관(10)과 외관(20) 사이에 모래를 채워넣어 관 사이의 갭이 모래층(30)에 의해 일정하게 유지되도록 한다.
상기 모래층(30)을 포함하면서 동심원상으로 적층 조합되어 있는 내관(10) 및 외관(20)을 하이드로포밍을 위한 금형인 상금형(40)과 하금형(50)의 성형공간 내에 배치한다.
하이드로포밍을 위한 금형에는 내관(10), 모래층(30) 및 외관(20)으로 이루어진 튜브소재와 금형 사이에 빈 공간부를 마련하고, 이곳을 진공분위기로 조성하여 하이드로포밍시 튜브소재의 성형이 보다 수월하게 이루어질 수 있도록 한다.
위의 공간부는 상금형(40) 또는 하금형(50) 중 어느 1곳에 마련할 수 있으며, 필요에 따라 2곳 모두 마련할 수 있다.
하이드로포밍시 금형과 튜브소재 사이의 실링은 매우 중요한 문제이다.
이를 위하여, 튜브소재의 양단이 위치되는 금형외곽을 고무실링(70)으로 둘러싼 후, 하이드로포밍시 발생하는 튜브소재와 금형 사이의 가압력으로 인해 실링이 이루어지도록 함으로써, 최적의 실링효과를 얻을 수 있고, 이에 따라 튜브소재의 성형성을 높일 수 있다.
금형의 합형 후, 금형 내에 배치되어 있는 튜브소재에 대한 성형, 즉 하이드로포밍은 펀치(60)의 가압작동과 유압의 가압력을 이용하여 소정의 형상을 갖는 이중관 스테인레스 배기매니폴드를 제조한다.
하이드로포밍 후, 이중관 스테인레스 배기매니폴드 제품 내의 모래층은 에어로 불어서 제거할 수 있으며, 또는 진동기에 올려놓고 흔들어 제거할 수 있다.
모래층 제거처리와 동시에 이중관 스테인레스 배기매니폴드 제조를 위한 모든 공정을 완료할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서 제시하고 있는 제조방법은 다음과 같은 특징들을 제공한다.
1) 성능향상 측면
이중관 스테인레스 배기매니폴드는 갭 유지가 일정하여 촉매의 성능발휘를 최적으로 조건으로 유도할 수 있는 등 결국 촉매의 라이트 오프 타임을 줄여 배기가스 배출을 현저하게 감소시킬 수 있다.
2) 공정축소 측면
기존 튜브 벤딩 또는 하이드로포밍 공정과 스탬핑 공정에 의해 제조하는 것에 비해 1회의 하이드로포밍만으로 성형이 가능하므로, 공정수를 대폭 축소할 수 있다.
3) 원가절감 측면
2개의 공정을 1개의 공정으로 단순화시킴으로써, 생산성 향상 및 원가절감을 기대할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명은 모래층으로 갭을 유지하는 2개의 튜브소재를 이용하여 1회 하이드로포밍 공법만으로 이중관 스테인레스 배기매니폴드를 제조할 수 있는 배기매니폴드 제조방법을 제공함으로써, 공정의 단순화에 따른 생산성 향상 및 원가 절감의 효과를 기대할 수 있는 장점이 있고, 또 일정한 갭 유지가 가능함에 따라 촉매 라이트 오프 타임을 단축하여 배기가스 배출을 억제할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 직경이 다른 2개의 튜브소재를 동심원상으로 적층 조합한 후, 각 튜브소재 사이의 갭에 모래층을 조성하는 단계;
    모래층을 사이에 두고 동심원상으로 적층 조합된 2개의 튜브소재를 상금형과 하금형의 내부 성형공간 내에 배치한 후, 금형 내의 내측 튜브소재에 펀치의 작동과 함께 유압을 가하는 1회 하이드로포밍의 수행으로 소정의 배기매니폴드 형상을 성형한 다음, 튜브소재 사이의 모래층을 제거하는 단계;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이중관 스테인레스 배기매니폴드 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 금형과 튜브소재 사이의 실링방식은 금형 외곽을 고무실링으로 둘러싼 후, 하이드로포밍시 발생하는 튜브소재와 금형 사이의 가압력에 의해 실링이 이루어지도록 하는 방식인 것을 특징으로 하는 이중관 스테인레스 배기매니폴드 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 하이드로포밍시 튜브소재와 금형 사이에는 튜브소재의 성형성을 높이기 위한 진공으로 조성되는 공간부를 마련하는 것을 특징으로 하는 이중관 스테인레스 배기매니폴드 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 튜브소재 사이의 모래층을 제거하는 방식은 에어로 불어내는 방식이거나, 또는 진동기를 이용하여 흔들어 털어내는 방식인 것을 특징으로 하는 이중관 스테인레스 배기매니폴드 제조방법.
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