KR20050100411A

KR20050100411A - Casting method for aluminium alloy brake disc

Info

Publication number: KR20050100411A
Application number: KR1020040025570A
Authority: KR
Inventors: 손현수; 이종형; 정유동
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2004-04-14
Publication date: 2005-10-19

Abstract

본 발명은 알루미늄 복합재료 브레이크 디스크의 주조방법에 관한 것으로서, 금형의 주입구에 용탕을 주입한 후 스토퍼를 들어 용탕이 금형 내 캐비티로 들어가기 전까지의 안정화 시간동안 상기 스토퍼 위의 주입구 하부에 아르곤 가스를 주입하여 이 아르곤 가스가 주입구 내 용탕 하부에서 상부로 올라가면서 SiC 입자를 교반시킬 수 있도록 하고, 이를 통해 안정화 시간동안 SiC 입자의 침전을 방지할 수 있게 되는 알루미늄 복합재료 브레이크 디스크의 주조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for casting an aluminum composite brake disc, in which molten gas is injected into an inlet of a mold, and then argon gas is injected into a lower portion of the inlet above the stopper for a stabilization time until the molten metal enters the cavity in the mold. The present invention relates to a method for casting an aluminum composite brake disc in which the argon gas is allowed to stir as the SiC particles rise from the lower side of the inlet to the upper side thereof, thereby preventing the precipitation of the SiC particles during the stabilization time.

이러한 본 발명의 방법에 의하면, 종래의 방법에 비해 조직 내 SiC 입자가 고르게 분포하는 제품을 얻을 수 있게 되고, 결국 제품의 부위에 따라 경도 및 강도 차가 발생하는 문제를 해소할 수 있게 된다. 또한, 아르곤 가스는 용탕을 통과하여 용탕과 대기가 맞닿는 부분에서 가스층을 형성하므로 기포가 용탕 내부로 혼입되는 것을 막아주게 되고, 결국 기포에 의한 제품의 결함을 줄일 수 있는 효과도 있게 된다.According to the method of the present invention, it is possible to obtain a product in which the SiC particles in the tissue evenly distributed as compared to the conventional method, it is possible to solve the problem that the difference in hardness and strength depending on the site of the product. In addition, the argon gas passes through the molten metal to form a gas layer in the contact portion between the molten metal and the atmosphere, thereby preventing bubbles from being mixed into the molten metal, thereby reducing the defect of the product due to the bubbles.

Description

Casting method for aluminum alloy brake disc

본 발명은 알루미늄 복합재료 브레이크 디스크의 주조방법에 관한 것으로서, 금형의 주입구에 용탕을 주입한 후 스토퍼를 들어 용탕이 금형 내 캐비티로 들어가기 전까지의 안정화 시간동안 상기 스토퍼 위의 주입구 하부에 아르곤 가스를 주입하여 이 아르곤 가스가 주입구 내 용탕 하부에서 상부로 올라가면서 SiC 입자를 교반시킬 수 있도록 하고, 이를 통해 안정화 시간동안 SiC 입자의 침전을 방지할 수 있게 되는 알루미늄 복합재료 브레이크 디스크의 주조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for casting an aluminum composite brake disc, in which molten gas is injected into an inlet of a mold, and then argon gas is injected into a lower portion of the inlet above the stopper for a stabilization time until the molten metal enters the cavity in the mold. The present invention relates to a method for casting an aluminum composite brake disc in which the argon gas is allowed to stir as the SiC particles rise from the lower side of the inlet to the upper side thereof, thereby preventing the precipitation of the SiC particles during the stabilization time.

일반적으로 차량 경량화 및 브레이크 성능 향상을 목적으로 기존 주철재로 되어 있는 브레이크 디스크를 알루미늄 복합재료로 대체하고자 하는 노력이 90년대 들어 많은 선진업체들을 중심으로 이루어지고 있다. In general, in the 1990s, many advanced companies have made efforts to replace brake discs made of cast iron with aluminum composite materials to reduce vehicle weight and improve brake performance.

브레이크 디스크를 알루미늄 복합재료로 대체할 경우 경량화율은 50% 이상으로 그 효과가 크며, 특히 디스크의 경우 회전부품으로 그 파급효과는 더욱 크다고 할 수 있다. If the brake disc is replaced with aluminum composite material, the weight reduction rate is more than 50%, and the effect is large. Especially, in the case of the disc, the ripple effect is greater.

또한, 디스크는 샤시부품 중 언스프렁 웨이트(Unsprung weight)로서 경량화되었을 때 핸들링(Handling) 성능, 라이더빌리티(Ridability) 개선 등의 효과도 있으며, 마찰계수 안정, NVH(소음/진동) 향상 등 전체적인 브레이크 성능을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다. In addition, when the disk is lightweight as the unsprung weight of the chassis parts, the disk also has the effect of improving handling performance and riderability, and improving the overall coefficient of friction and improving NVH (noise / vibration). The effect of improving brake performance can be obtained.

브레이크 디스크의 재질로 알루미늄 복합재료를 적용하기 위해서는 다음과 같은 기본적인 사항을 고려해야 한다. To apply aluminum composite material to brake discs, the following basic considerations should be considered.

제동시 운동에너지가 열에너지로 전환될 때 발생하는 열에 견뎌야 한다.When braking, it must withstand the heat generated when the kinetic energy is converted into thermal energy.

또한, 회전시의 원심력과 제동시 가해지는 압력에 견딜 수 있는 강도, 마찰재와 조합되어 안정된 마찰계수, 수명과 관련한 마모성능, NVH 성능 등이 요구된다. In addition, the strength to withstand the centrifugal force during rotation and the pressure applied during braking, stable friction coefficient in combination with the friction material, wear-related performance, NVH performance and the like are required.

이러한 기본사항들을 고려하여 외국의 선진업체들을 중심으로 90년대 이후 많은 연구가 진행되어 왔으며, 그 결과 현재까지 가장 양산에 근접해있는 재질은 알루미늄 합금에 SiC를 20% 분산시킨 Duralcan 복합재료를 사용하는 방법이다.Considering these basics, many studies have been conducted since the 1990s, especially among advanced companies in foreign countries. As a result, the closest mass production material to date is the method of using Duralcan composite material in which 20% of SiC is dispersed in aluminum alloy. to be.

Duralcan 소재는 주철 대비 열전도율이 3배 이상, Lanxide 소재 대비 약 1.7배로서 열전도율이 매우 좋아 브레이크에서 중요한 성능인 냉각성능이 비교적 우수한 장점이 있다. Duralcan material has more than three times the thermal conductivity of cast iron and about 1.7 times that of Lanxide material, so it has a very good thermal conductivity, which has the advantage of relatively good cooling performance.

이러한 Duralcan 소재는 소재형태(Ingot)로 판매되며, 이것을 용융 주조하는 방법으로 브레이크 디스크를 제조한다. These Duralcan materials are sold in the form of ingots and are manufactured by melt casting the brake discs.

복합재료에서 가장 중요한 요소 중의 하나인 강화입자의 분산은 기계적 교반(Mechanical stirring)을 실시하여 수행하며, 이후의 주조공정은 기존 알루미늄 합금의 경우와 매우 유사하다. Dispersion of reinforcing particles, one of the most important elements in the composite material, is carried out by mechanical stirring, and the subsequent casting process is very similar to that of the existing aluminum alloy.

다만, 용탕상태에서 알루미늄보다 밀도가 높은 SiC 입자가 가라앉게 되므로 계속해서 용탕을 교반하여 SiC 입자를 분산시켜야 하며, 점도가 높아 가스나 불순물이 용탕 안에 혼입되면 제거가 곤란하므로 별도의 방법을 이용하여 용탕의 산화를 최대한 억제하여야 한다.However, since the SiC particles having a higher density than aluminum sink in the molten state, the molten metal should be continuously stirred to disperse the SiC particles. Since the viscosity is high, it is difficult to remove when gas or impurities are mixed in the molten metal. The oxidation of the molten metal should be suppressed as much as possible.

주조공정이 기존의 알루미늄 합금의 주조와 거의 유사하여 약간의 부대설비를 추가함으로써 기존의 설비를 이용할 수 있는 장점이 있다. The casting process is almost similar to the casting of the existing aluminum alloy, there is an advantage that can use the existing equipment by adding a few additional equipment.

도 1은 종래의 알루미늄 복합재료 브레이크 디스크의 주조방법을 보여주는 개략도이다. 1 is a schematic view showing a casting method of a conventional aluminum composite brake disk.

이에 도시한 바와 같이, 브레이크 디스크의 성형을 위한 캐비티(13)를 가지는 상형(14) 및 하형(15)을 이용하여 주조공정을 통해 알루미늄 복합재료의 브레이크 디스크를 제조할 수 있다.As shown in the figure, the brake disc of the aluminum composite material can be manufactured through a casting process using the upper die 14 and the lower die 15 having the cavity 13 for forming the brake disc.

예를 들면, 상형(14)의 윗쪽으로 주입구(10)를 길게 설치한 다음 주입구(10)의 하단부에는 도 3에 도시한 바와 같은 필터(12)를 설치하고, 상기 필터(12)의 바로 위에는 도 4에 도시한 바와 같은 스토퍼(11)를 설치한다. For example, after the injection hole 10 is installed long above the upper die 14, a filter 12 as shown in FIG. 3 is installed at the lower end of the injection hole 10, and immediately above the filter 12. A stopper 11 as shown in FIG. 4 is provided.

상기 스토퍼(11)는 주입구(10)에 용탕이 모두 차 오르면 긴 철사를 약간 위로 들어줌으로써 와류의 생성없이 용탕이 캐비티 내부로 들어가게 하는 역할을 한다.The stopper 11 serves to allow the molten metal to enter the cavity without generating the vortex by lifting the long wire slightly upward when the molten metal fills up the inlet 10.

상기 필터(12)는 슬래그 및 기포의 혼입을 방지하는 역할을 한다. The filter 12 serves to prevent mixing of slag and bubbles.

한편, 알루미늄 복합재료를 주조할 때 가장 주의해야 할 사항 중의 하나가 기포관리이다. On the other hand, one of the most cautions when casting aluminum composite material is bubble management.

위에서 설명한 바와 같이 알루미늄 복합재료 용탕은 점도가 높아 가스나 불순물이 용탕 안에 혼입되면 제거하기가 상당히 어렵다.As described above, the molten aluminum composite material has a high viscosity and is difficult to remove when gas or impurities are mixed in the molten metal.

따라서, 일반적으로 기포의 혼입을 막기 위해 알루미늄 복합재료의 주조시 필터와 스토퍼를 동시에 사용한다. Therefore, in general, a filter and a stopper are used simultaneously when casting the aluminum composite material in order to prevent mixing of bubbles.

그러나, 스토퍼(11)와 필터(13)를 사용하는 기존의 주조방법은, 인곳(Ingot)을 녹인 후 교반을 통해 SiC 입자를 잘 분산시켰다 하더라도, 주입구에 용탕을 붓고 안정화 시킨 후 스토퍼를 들어올릴 때까지 걸리는 시간(약 30초)동안 교반되었던 SiC 입자들이 침전되는 문제가 발생한다.However, in the conventional casting method using the stopper 11 and the filter 13, even though the SiC particles are well dispersed by stirring after melting the ingot, the molten metal is poured into the inlet and stabilized to lift the stopper. The problem arises in that the SiC particles which have been stirred for the time required (about 30 seconds) are precipitated.

이렇게 되면 가라앉은 SiC 입자들은 스토퍼(11)를 들어올릴 때 가장 먼저 캐비티(13) 안으로 들어가게 되며, 결국은 디스크의 가장 끝부분(도 2의 원 'A'부분으로서 가장 먼저 들어온 용탕이 자리하는 부분), 즉 브레이크 패드와 마찰되는 부분에 비정상적으로 많은 SiC 입자들이 분포하게 되는 문제가 발생한다. In this case, the sinking SiC particles enter the cavity 13 first when the stopper 11 is lifted up, and eventually the end of the disk (the circle 'A' in FIG. 2 where the first molten metal is located). ), I.e., an abnormally large number of SiC particles are distributed in the friction portion with the brake pad.

결국, 패드와 마찰되는 부분은 지나친 SiC 입자로 인해 경도가 비약적으로 높아져 초경공구(Diamond tool)로 정밀 가공을 할 때 가공이 더욱 어려워지게 된다.As a result, the part rubbed with the pad is significantly harder due to excessive SiC particles, which makes the machining more difficult when precision machining is performed with a diamond tool.

또한, 상대적으로 SiC 입자가 없는 부분(도 2의 원 'B'부분으로서 가장 나중에 들어온 용탕이 응고되는 부분), 즉 체결부는 경도가 부족하게 되어 내구성에 문제가 생기게 된다.In addition, a relatively free portion of SiC particles (the portion at which the molten metal is solidified as the original 'B' portion of FIG. 2), that is, the fastening portion lacks hardness, which causes problems in durability.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 금형의 주입구에 용탕을 주입한 후 스토퍼를 들어 용탕이 금형 내 캐비티로 들어가기 전까지의 안정화 시간동안 상기 스토퍼 위의 주입구 하부에 아르곤 가스를 주입하여 이 아르곤 가스가 주입구 내 용탕 하부에서 상부로 올라가면서 SiC 입자를 교반시킬 수 있도록 하고, 이를 통해 안정화 시간동안 SiC 입자의 침전이 방지되도록 함으로써, 제품의 특정부위에 SiC 입자가 과도하게 분포되는 것을 방지할 수 있고, 제품의 부위에 따라 경도 및 강도 차가 발생하는 문제를 해소할 수 있는 알루미늄 복합재료 브레이크 디스크의 주조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, after injecting molten metal into the inlet of the mold, the argon gas in the lower portion of the inlet above the stopper during the stabilization time until the molten metal enters the cavity in the mold. The Argon gas is allowed to stir the SiC particles as it rises from the bottom of the molten metal in the inlet to the upper part, thereby preventing the precipitation of the SiC particles during the stabilization time, thereby excessively distributing the SiC particles in a specific part of the product. It is an object of the present invention to provide a method for casting an aluminum composite brake disc that can prevent the problem, and can solve the problem of hardness and strength difference according to the part of the product.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은, SiC 입자를 분산시킨 알루미늄 복합재료 용탕을 금형의 주입구에 주입한 후 안정화 시킨 뒤 주입구 하단부의 스토퍼를 들어올려 상기 용탕을 스토퍼 바로 밑 필터를 통해 금형 내 캐비티로 주입하는 방법으로 주조하는 알루미늄 복합재료 브레이크 디스크의 주조방법에 있어서,In the present invention, the molten aluminum composite material in which the SiC particles are dispersed is injected into the inlet of the mold, stabilized, and then lifted by the stopper at the lower end of the inlet, thereby casting the molten metal into the cavity within the mold through a filter just below the stopper. In the method of casting an aluminum composite brake disc,

상기 금형 내에 가스관을 설치하되 그 출구가 스토퍼 바로 위 주입구 하부에 연결되도록 설치하고, 상기 주입구 내에 용탕을 주입하는 시점부터 안정화 시간을 거쳐 용탕이 금형 내 캐비티에 주입되기 전 시점까지 상기 가스관을 통해 주입구 하부의 용탕 내로 아르곤을 주입하는 것을 특징으로 한다.Install a gas pipe in the mold, the outlet is installed so that the outlet is connected to the lower portion of the inlet just above the stopper, and the injection hole through the gas pipe from the time of injecting the molten metal into the inlet through the stabilization time before the molten metal is injected into the cavity in the mold Argon is injected into the lower melt.

특히, 상기 아르곤 가스의 분출속도는 주입구 하부의 가스관 출구에서 아르곤 가스가 방울로 나올 정도의 속도로 하는 것을 특징으로 한다.In particular, the ejection rate of the argon gas is characterized in that the rate of the argon gas comes out as a drop from the gas pipe outlet in the lower portion of the inlet.

또한, 상기 가스관으로서 스테인레스 스틸로 제작된 가스관을 사용하는 것을 특징으로 한다.In addition, a gas pipe made of stainless steel is used as the gas pipe.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

첨부한 도 5는 본 발명의 주조방법을 보여주는 개략도로서, 이는 용탕 주입시 주입구 하부로 연결된 가스관을 통해 아르곤 가스를 주입하여 SiC 입자의 침전을 최소화 하는 예를 보여준다.5 is a schematic view showing a casting method of the present invention, which shows an example of minimizing precipitation of SiC particles by injecting argon gas through a gas pipe connected to a lower portion of an injection hole during molten metal injection.

이에 도시한 바와 같이, 알루미늄 복합재료 용탕의 주입을 위한 주입구(10)는 브레이크 디스크의 실제품을 성형하는 캐비티(13)의 중앙에 위치되며, 따라서 이러한 주입구(10)를 통해 수직하방으로 캐비티(13) 내에 용탕이 주입될 수 있게 된다.As shown here, the inlet 10 for injecting the molten aluminum composite material is located in the center of the cavity 13 for forming the actual product of the brake disc, and thus the cavity 13 vertically downwards through the inlet 10. The molten metal can be injected into).

상기 주입구(10)의 하단부, 즉 상형(14)과 하형(15)이 갖는 캐비티(13)의 유입측에는 필터가(12)가 설치되어 있어서 용탕 속에 포함되어 있는 불순물 제거 및 기포 유입을 막을 수 있게 된다.A filter 12 is installed at the lower end of the injection hole 10, that is, the inlet side of the cavity 13 of the upper mold 14 and the lower mold 15 to remove impurities contained in the molten metal and prevent inflow of bubbles. do.

특히, 본 발명의 주조방법은 용탕 주입시 주입구(10) 하부에 아르곤 가스를 주입하여 이 아르곤 가스가 주입구(10) 내 용탕 하부에서 상부로 올라가는 힘을 이용해 SiC 입자를 교반시키고, 용탕을 통과해 밖으로 나간 아르곤 가스는 주입구(10) 내 용탕의 윗부분에서 가스층을 형성하여 대기와 용탕의 접촉을 차단하면서 기포 및 산화물의 생성을 방지하는 역할을 하도록 한 점에 주안점이 있다.Particularly, in the casting method of the present invention, argon gas is injected into the lower portion of the inlet 10 during the injection of the molten metal, and the SiC particles are stirred by using a force that rises from the lower side of the molten metal in the inlet 10 to the upper portion, and passes through the molten metal. The outgoing argon gas has a main point in that it forms a gas layer on the upper portion of the molten metal in the injection hole 10 to block the contact between the air and the molten metal and prevent the formation of bubbles and oxides.

이를 좀더 상세히 설명하면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상형(14)에 스테인레스 스틸 가스관(20)을 심어 한쪽 끝부분이 주입구(10) 맨 아래쪽의 스토퍼(11) 바로 위에 오도록 하고, 다른 쪽 끝부분을 호스(21)를 통해 가스탱크(22)와 연결시킨다.More specifically, as shown in FIG. 5, a stainless steel gas pipe 20 is planted in the upper die 14 so that one end thereof is directly above the stopper 11 at the bottom of the inlet 10, and the other end thereof. Is connected to the gas tank 22 through the hose (21).

이때, 가스관(20)은 반드시 알루미늄보다 융점이 높으면서 충분한 내식성을 가진 소재로 제작된 것을 사용하여야 하는 바, 바람직한 예로서, 스테인레스 스틸 가스관으로 실시가 가능하다.At this time, the gas pipe 20 must be made of a material having a sufficient corrosion resistance while having a higher melting point than aluminum, it can be implemented as a stainless steel gas pipe as a preferred example.

가스관(20)의 지름은 5mm 이하로, 더욱 바람직하게는 2mm 내외로 하는 것이 좋으며, 너무 클 경우 용탕이 가스관(20)을 통해 역류하는 문제가 발생한다.The diameter of the gas pipe 20 is 5mm or less, more preferably 2mm or less, if too large, the problem that the molten metal flows back through the gas pipe 20 occurs.

또한, 주입구(10)로 용탕을 주입하기 시작할 때 가스탱크(22)를 열어 아르곤 가스가 가스관(20)을 통해 주입구(10) 하부로 나오도록 하며, 이때 아르곤 가스의 분출속도는 호스(21) 도중에 설치한 유량조정기(23)를 조절하여 반드시 아르곤 가스가 방울로 나올 정도의 속도로 해야 하고, 분출속도가 너무 클 경우 용탕이 대기와 맞닿는 부분에서 아르곤 가스가 분출하면서 와류가 발생하게 되어 용탕 내부로 기포의 혼입이 일어나므로 반드시 유의해야 한다.In addition, when injecting the molten metal into the inlet 10, the gas tank 22 is opened to allow the argon gas to come out of the inlet 10 through the gas pipe 20, and the ejection speed of the argon gas is the hose 21. Argon gas should come out as drops by adjusting the flow regulator 23 installed on the way. If the blowing speed is too high, vortex is generated while argon gas is ejected from the part where the molten metal is in contact with the atmosphere. As mixing of air bubbles occurs, you must be careful.

주입구(10)의 용탕이 안정이 되면 스토퍼(11)를 들어주어 용탕이 캐비티(13) 내부로 들어가도록 함과 동시에 아르곤 가스탱크(22)를 닫아 더 이상의 아르곤 가스가 분출되지 않도록 한다.When the molten metal of the inlet 10 is stabilized, the stopper 11 is lifted so that the molten metal enters the cavity 13 and the argon gas tank 22 is closed to prevent any further argon gas from being ejected.

상기와 같이 용탕 주입시 주입구(10) 하부에 아르곤 가스를 주입하게 되면, 아르곤 가스가 주입구 내 용탕 하부에서 상부로 올라가는 힘으로 용탕을 교반시키게 되고, 결국 SiC 입자는 고르게 분산되어진다. As described above, when argon gas is injected into the lower portion of the inlet 10 during the injection of the molten metal, the molten metal is stirred by a force rising from the lower side of the lower portion of the inlet to the upper portion, and the SiC particles are uniformly dispersed.

또한, 용탕을 통과해 밖으로 나간 아르곤 가스는 주입구(10) 내 용탕의 윗부분에서 가스층을 형성하여 대기와 용탕의 접촉을 차단하면서 기포 및 산화물의 생성을 방지하는 역할을 하게 된다.In addition, the argon gas passing through the molten metal forms a gas layer at the upper portion of the molten metal in the inlet 10 to block the contact between the air and the molten metal and prevent the formation of bubbles and oxides.

한편, 본 발명의 효과를 확인하기 위하여, 본 발명의 방법과 종래의 방법에 의거 각각 디스크를 주조한 후 그 단면조직을 현미경으로 관찰해 보았으며, 그 결과를 설명하면 다음과 같다.On the other hand, in order to confirm the effects of the present invention, after casting the disk according to the method of the present invention and the conventional method, the cross-sectional structure was observed under a microscope, and the results are as follows.

첨부한 도 6은 본 발명의 방법으로 주조한 디스크에서 마찰부의 단면조직을, 도 7은 체결부의 단면조직을 보여주는 사진이다.6 is a photograph showing the cross-sectional structure of the friction portion in the disk cast by the method of the present invention, Figure 7 is a cross-sectional structure of the fastening portion.

여기서, 마찰부는 도 2에서 원 'A'로 나타낸 브레이크 끝부분이며, 스토퍼를 들어 용탕이 캐비티 내부로 들어올 때 가장 먼저 들어온 용탕이 자리하는 부분이다.Here, the friction part is a brake end portion indicated by circle 'A' in FIG. 2, and is a portion where the first molten metal is located when the molten metal enters the cavity by lifting the stopper.

또한, 체결부는 도 2에서 원 'B'로 나타낸 브레이크 중앙부분이며, 가장 나중에 들어온 용탕이 응고되는 부분이다.In addition, the fastening part is the brake center part shown as circle "B" in FIG. 2, and is the part where the molten metal which came in last is solidified.

한편, 첨부한 도 8은 종래의 방법으로 주조한 디스크에서 마찰부의 단면조직을, 도 9는 체결부의 단면조직을 보여주는 사진이다.On the other hand, Figure 8 attached is a cross-sectional structure of the friction portion in the disk cast by the conventional method, Figure 9 is a photograph showing the cross-sectional structure of the fastening portion.

도 8과 도 9를 비교해 보면, 마찰부에는 SiC 입자(검은 부분)가 과도하게 분포하고 있고, 이에 반해 체결부에서는 SiC 입자가 없는 흰 부분(알루미늄)이 많은 것을 알 수 있다.When comparing FIG. 8 and FIG. 9, it turns out that SiC particle | grains (black part) are excessively distributed in a friction part, whereas the fastening part has many white parts (aluminum) without SiC particle | grains.

이와 같이 종래 방법에 의하면, 주조시 SiC 입자가 안정화 시간동안 침전하여 용탕이 캐비티 내로 들어갈 때 SiC 입자가 마찰부에 과도하게 분포하게 되고, 상대적으로 체결부에는 SiC 입자가 충분치 못하게 되는 현상이 발생한다.As described above, according to the conventional method, SiC particles precipitate during the stabilization time during casting, so that the SiC particles are excessively distributed in the friction part when the molten metal enters the cavity, and the SiC particles are insufficient in the fastening part. .

도 6과 도 7의 사진을 도 8과 도 9의 사진과 비교해 보면, 본 발명의 방법으로 주조할 때 SiC 입자(검은 부분)가 마찰부와 체결부에 상관 없이 고르게 분포하는 것을 알 수 있다.Comparing the photographs of Figs. 6 and 7 with the photographs of Figs. 8 and 9, it can be seen that the SiC particles (black portions) are evenly distributed regardless of the friction portion and the fastening portion when casting by the method of the present invention.

아울러, 각각의 방법에 의한 브레이크 디스크의 경도를 측정하였는 바, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.In addition, the hardness of the brake disc by each method was measured, and the results are shown in Table 1 below.

그 결과를 살펴보면, 본 발명의 방법을 적용할 경우 마찰부와 체결부의 경도차이가 종래의 방법을 적용한 경우에 비해 현저히 줄어드는 것을 알 수 있다.Looking at the results, it can be seen that when the method of the present invention is applied, the hardness difference between the friction part and the fastening part is significantly reduced compared with the conventional method.

또한, 본 발명의 방법을 이용할 경우 용탕을 통과한 아르곤 가스가 용탕과 대기가 맞닿는 부분에서 가스층을 형성하여 기포(대기 중 공기가 용탕에 침투하여 형성됨)가 용탕 내부로 혼입되는 것을 막아주는 효과도 볼 수 있게 된다.In addition, when the method of the present invention is used, the argon gas passing through the molten metal forms a gas layer at the contact portion between the molten metal and the atmosphere to prevent air bubbles (formed by air from infiltrating the molten metal) into the molten metal. I can see it.

하기 표 2에서는 본 발명의 방법을 이용했을 때와 종래의 방법을 이용했을 때의 브레이크 디스크 표면에서 관찰되는 결함(기포에 의한 결함)의 수를 나타내고 있다.Table 2 below shows the number of defects (defects caused by bubbles) observed on the brake disc surface when using the method of the present invention and when using the conventional method.

표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 5개의 샘플에서 종래의 방법을 이용했을 경우 표면에서 발견되는 결함이 약 23개 정도 되었지만, 본 발명의 방법을 이용할 경우 약 18개로 5개 정도 줄어드는 효과가 있음을 확인할 수 있었다.As can be seen from Table 2, when using the conventional method in five samples of about 23 defects found on the surface, using the method of the present invention has the effect of reducing the number of about 18 to about 18 I could confirm it.

이상에서 설명한 바와 같이, 알루미늄 복합재료 브레이크 주조시 아르곤을 주입하는 본 발명의 방법을 적용할 경우 기존 방법에 비해 조직 내 SiC 입자가 고르게 분포하는 제품을 얻을 수 있게 되고, 결국 종래와 같이 SiC 입자가 마찰부에 과도하게 분포하여 마찰부의 가공을 어렵게 함은 물론 상대적으로 SiC 입자가 적게 분포하는 체결부의 강도가 저하되어 내구성이 떨어지는 문제점을 해소할 수 있게 된다.As described above, when applying the method of the present invention to inject the argon in the aluminum composite brake casting, it is possible to obtain a product in which the SiC particles in the tissue evenly distributed compared to the existing method, after all the SiC particles Excessive distribution on the friction part makes the machining of the friction part difficult, and the strength of the fastening part in which the SiC particles are relatively distributed is lowered, thereby solving the problem of poor durability.

또한, 주입구 하부에서 용탕을 통과한 아르곤 가스가 용탕과 대기가 맞닿는 부분에서 가스층을 형성하여 기포가 용탕 내부로 혼입되는 것을 막아주는 효과가 있고, 결국 제품의 표면 결함을 줄일 수 있는 효과가 있게 된다. In addition, the argon gas passing through the molten metal in the lower portion of the inlet to form a gas layer in the contact portion between the molten air and the air to prevent the bubbles from entering the inside of the molten metal, thereby reducing the surface defects of the product. .

도 1은 종래의 알루미늄 복합재료 브레이크 디스크의 주조방법을 보여주는 개략도,1 is a schematic view showing a casting method of a conventional aluminum composite brake disc,

도 2는 알루미늄 복합재료 브레이크 디스크의 단면도,2 is a cross-sectional view of an aluminum composite brake disc,

도 3은 알루미늄 복합재료 브레이크 디스크의 주조시에 사용되는 통상의 필터 사진, 3 is a conventional filter photograph used in the casting of an aluminum composite brake disc;

도 4는 알루미늄 복합재료 브레이크 디스크의 주조시에 사용되는 통상의 스토퍼 사진,4 is a conventional stopper photograph used in the casting of an aluminum composite brake disc;

도 5는 본 발명의 주조방법을 보여주는 개략도,5 is a schematic view showing a casting method of the present invention,

도 6 내지 도 9은 본 발명의 방법과 종래의 방법으로 주조한 디스크에서 각각 마찰부와 체결부의 단면조직을 보여주는 사진.6 to 9 are photographs showing the cross-sectional structure of the friction part and the fastening part, respectively, in the disk cast by the method of the present invention and the conventional method.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 주입구 11 : 스토퍼10: injection hole 11: the stopper

12 : 필터 13 : 캐비티12: filter 13: cavity

14 : 상형 15 : 하형14: upper mold 15: lower mold

16 : 가스관 17 : 아르곤 가스탱크16 gas pipe 17 argon gas tank

Claims

The aluminum composite brake in which SiC particles are dispersed is injected into the mold inlet, stabilized, and then lifted up the stopper at the bottom of the inlet to inject the molten metal into the cavity in the mold through a filter just below the stopper. In the casting method of the disk,

Install a gas pipe in the mold, the outlet is installed so that the outlet is connected to the lower portion of the inlet just above the stopper, and the injection hole through the gas pipe from the time of injecting the molten metal into the inlet through the stabilization time before the molten metal is injected into the cavity in the mold A method for casting an aluminum composite brake disc, characterized by injecting argon gas into a lower molten metal.

The method according to claim 1,

The blowing speed of the argon gas is a casting method of the aluminum composite brake disc, characterized in that at a rate such that the argon gas comes out as a drop from the gas pipe outlet in the lower portion of the injection port.

The method according to claim 1 or 2,

A method for casting an aluminum composite brake disc, characterized in that a gas pipe made of stainless steel is used as the gas pipe.