KR20060040391A

KR20060040391A - 자동차용 브레이크 디스크의 제조방법

Info

Publication number: KR20060040391A
Application number: KR1020040089967A
Authority: KR
Inventors: 이재영; 배창근; 박현달
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-11-05
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2006-05-10

Abstract

본 발명은 자동차용 브레이크 디스크의 제조방법에 관한 것으로서, 자동차의 제동시 발생하는 브레이크 디스크의 저더를 저감시킬 수 있도록 디스크의 미세조직 및 경도 편차의 개선을 통해 저더를 저감시키는 바, 용탕온도 1350 ~ 1450℃의 조건에서 탄소당량 및 Cr, Mo, Cu 등의 함량을 조절하여 길이가 길면서 균일한 조직을 갖는 흑연 조직을 제조하여 열방출 능력을 향상시키는 동시에, 종래의 주철재의 스트림 접종법과 차별화하여 매공정별 스트림 접종을 3회 실시하여 경도 편차 및 미세 조직의 차이를 축소시킬 수 있는 자동차용 브레이크 디스크의 제조방법에 관한 것이다.

브레이크 디스크, 저더, 편마모, 방열성, 미세조직, 흑연

Description

자동차용 브레이크 디스크의 제조방법{Method for manufacturing of brake disc for automobile}

도 1은 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 미세조직을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 따른 브레이크 디스크를 제조하기 위한 공정을 나타내는 공정도,

도 3은 종래의 브레이크 디스크의 미세조직을 나타내는 도면,

본 발명은 자동차용 브레이크 디스크의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차의 제동시 발생하는 휠과 패달의 떨림을 일컫는 저더(judder) 현상을 개선하기 위한 자동차용 브레이크 디스크의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차용 브레이크 장치는 움직이는 자동차가 가지고 있는 운동에너지를 디스크와 마찰재의 마찰에 의해 열에너지로 전환시켜 자동차를 정지시키는 장치이다.

그런데, 자동차의 무게와 크기에 비해 상기 브레이크 장치는 매우 가볍고 작기 때문에 자동차가 가지고 있는 상당량의 운동에너지를 열에너지로 변환하면, 디스크와 마찰재의 표면온도는 1000℃에 이르게 된다.

따라서, 자동차용 브레이크 장치의 브레이크 디스크는 매우 효율적인 열방출 능력을 필요로 하게 된다.

이러한 요구조건을 만족시키기 위해 일반적으로 브레이크 디스크는 저렴하면서도 열방출성이 좋은 회주철로 제작된다.

상기 회주철의 열방출능력은 미세조직 내의 기지조직에 석출된 흑연이며, 흑연의 길이와 형상에 따라 열방출능력은 차이가 발생하는 것으로 알려져 있다.

흑연 조직은 디스크 내에 네트워크 구조를 이루며 3차원으로 배열되어 있는데, 열방출 능력이 우수한 흑연조직은 길이가 길며 방향성이 없는 선형 형상의 A-TYPE으로서, 1 ~ 3 SIZE정도로 고르게 퍼져 있어야만 한다.

현재, 국내외에서 사용되는 일반적인 자동차용 브레이크 디스크는 흑연의 사이즈가 작거나 장미형(B-TYPE) 혹은 덴드라이트(dendrite)조직을 이루고 있다.

한편, 자동차의 브레이크 디스크는 운전자가 제동하지 않는 조건(OFF-BRAKE)에서도 일부 혹은 전체 마찰면에서 마찰재와 지속적인 마찰을 하고 있다.

이때, 상기 브레이크 디스크가 본래 가지고 있는 원주방향의 두께 변화량(DTV)이 클수록 브레이크 디스크가 부분적으로 마모되는 편마모 현상이 발생하게 되며, 이러한 요인에 의해 디스크 두께의 변화가 발생한 후 운전자가 제동하게 되면 토크의 불균형을 유발하여 결국 운전자가 감지할 수 있는 저더(judder) 현상으 로 나타나게 된다.

따라서, 이와 같은 저더 현상을 방지할 수 있는 브레이크 디스크의 제조방법을 제시하고자 한다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 자동차의 제동시 발생하는 브레이크 디스크의 저더를 저감시킬 수 있도록 디스크의 미세조직 및 경도 편차의 개선을 통해 저더를 저감시키는 바, 용탕온도 1350 ~ 1450℃의 조건에서 탄소당량 및 Cr, Mo, Cu 등의 함량을 조절하여 길이가 길면서 균일한 조직을 갖는 흑연 조직을 제조하여 열방출 능력을 향상시키는 동시에, 종래의 주철재의 스트림 접종법과 차별화하여 매공정별 스트림 접종을 3회 실시하여 경도 편차 및 미세 조직의 차이를 축소시킬 수 있는 자동차용 브레이크 디스크의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 브레이크 디스크를 제조함에 있어서,

용탕온도 1350 ~ 1450℃ 조건에서 탄소당량을 4.2 ~ 4.6로 증가시키고, 크롬(Cr)함량을 0.1 ~ 0.2중량%로 유지하며, 구리(Cu) 0.30 ~ 0.40중량%와 몰리브덴 (Mo) 0.02 ~ 0.08중량%, 그리고 주석(Sn) 0.03 ~ 0.09중량%를 첨가하되, 매공정별 스트림 접종을 총 3회 실시하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 미세조직을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 브레이크 디스크를 제조하기 위한 공정을 나타내는 공정도이다.

자동차용 브레이크 디스크를 제조함에 있어서, 본 발명은 길이가 길며 방향성이 없는 선형 형상의 A-TYPE의 방향성이 없는 조대한 흑연 조직이며, 기지 조직은 잔류 페라이트 및 시멘타이트가 없는, SIZE 1 ~ 3수준의 고방열성 흑연 조직을 고르게 갖는 브레이크 디스크를 제조하는데 있다.

이를 위하여 흑연 조직의 조대화를 위해 용탕온도는 1350 ~ 1450℃ 조건에서 탄소당량을 4.2 ~ 4.6 수준으로 설정하였으며, 크롬(Cr)의 함량을 줄여 카바이드의 생성을 억제하게 된다.

이로 인해 발생한 경도 저하를 보정하기 위하여 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 주석(Sn) 등의 성분을 적정한 수준으로 첨가하게 된다.

한편, 디스크의 균일한 경도 분포를 형성하기 위하여 주조 공정중에 스트림접종을 매 용탕 이동시에 추가하여, 브레이크 디스크의 수평 주조방식의 주물 공정에서도 상기 브레이크 디스크 상,하면의 경도 차이가 15이하가 될 수 있도록 하여 브레이크 디스크의 편마모 현상을 줄일 수 있게 된다.

더욱 상세하게는, 용탕온도 1350 ~ 1450℃ 조건에서 탄소당량을 4.2 ~ 4.6로 증가시키고, 크롬(Cr)함량을 스크랩 수준인 0.1 ~ 0.2중량%로 유지하며, 이로 인해 HB 150수준의 경도 저하를 보정하기 위하여 구리(Cu) 0.30 ~ 0.40중량%와 몰리브덴(Mo) 0.02 ~ 0.08중량%, 그리고 주석(Sn) 0.03 ~ 0.09중량%를 첨가하여 HB 200수준으로 상승시키게 된다.

이때, 상기 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo)의 함량이 상기 기준함량을 초과하게 되면, 유리 셀라이트(free celite)가 과도하게 형성되며, 상기 기준함량 미만일 경우, 경도가 저하되는 문제점이 있다.

그리고, 상기 주석(Sn)의 함량이 0.03중량% 미만일 경우, 이 또한 경도가 저하되는 문제점이 있다.

이를 통해, 길이가 긴 흑연조직을 만드는 동시에 균일한 조직을 만들어 내어 열방출 능력을 향상시키게 된다.

이때, 표 1은 비교예 및 실시예의 브레이크 디스크의 경도 편차를 나타내는 것으로서, 상기 브레이크 디스크 상면 및 하면의 경도차가 작을수록 브레이크 디스크의 편마모 현상을 저감시키게 된다.

또한, 균일 경도를 갖는 브레이크 디스크를 제조하기 위하여, 기존 주철재의 스트림 접종법과 차별화하여 매공정별 스트림 접종을 대차, 주입기, 래들 등에서 총 3회 실시하여 경도 편차 및 미세조직의 차이를 축소시키게 된다.

이를 통해, 경도가 균일한 조직을 갖는 브레이크 디스크를 제조하게 된다.

따라서, 상기와 같은 제조공정을 통해 제조된 브레이크 디스크를 대상으로 브레이크 다이나모 시험시 일반적인 브레이크 디스크에 비해 최고 온도가 20 ~ 100℃ 까지 저감되며, 또한 경도 편차를 줄여 상기 브레이크 디스크의 편마모 현상을 저감시키게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 브레이크 디스크의 제조방법에 의하면, 기존 주철재 대비 제동조건에 대한 온도를 20 ~ 100℃ 정도 온도를 낮출 수 있는 동시에, 브레이크 디스크 양면의 경도 차이를 축소할 수 있어 브레이크 디스크의 저더 현상을 방지할 수 있다.

또한, 내페이드(fade)성 등이 향상되고, 브레이크 디스크의 편마모 현상이 개선되며, 이로 인해 상기 브레이크 디스크에서 발생하는 저더 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

브레이크 디스크를 제조함에 있어서,

용탕온도 1350 ~ 1450℃ 조건에서 탄소당량을 4.2 ~ 4.6로 증가시키고, 크롬(Cr)함량을 0.1 ~ 0,2중량%로 유지하며, 구리(Cu) 0.30 ~ 0.40중량%와 몰리브덴(Mo) 0.02 ~ 0.08중량%, 그리고 주석(Sn) 0.03 ~ 0.09중량%를 첨가하되, 매공정별 스트림 접종을 총 3회 실시하는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이크 디스크의 제조방법