KR20070017779A - Method for manufacturing road wheel for automobile - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차용 로드 휠의 제조방법에 관한 것으로서, 성형성 및 강도 향상을 위하여 소재의 성분 및 함량을 일부 조정하여 조성한 로드 휠용 알루미늄 합금 주조재를 사용하여 제품을 제조하되, 알루미늄 합금 용탕을 금형 내에 주입한 후 고압으로 가압하는 리퀴드 포징(liquid forging) 공법을 이용하여 성형함으로써, 사이클 타임을 단축하는 효과를 얻을 수 있고, 생산성 향상 및 소재 수율 향상의 효과를 기대할 수 있으며, 고압 성형 및 급속 냉각에 의한 조직 미세화에 의해 강도 및 신율을 크게 향상시킬 수 있는 자동차용 로드 휠의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a road wheel for an automobile, wherein a product is manufactured by using an aluminum alloy casting material for a road wheel formed by partially adjusting a component and a content of a material in order to improve moldability and strength. By molding using a liquid forging method that is injected into the chamber and pressurized to a high pressure, it is possible to obtain an effect of shortening the cycle time, and to expect an effect of improving productivity and improving material yield, and forming a high pressure and rapid cooling. The present invention relates to a method for manufacturing a road wheel for an automobile capable of greatly improving strength and elongation by miniaturization of tissue.

이러한 본 발명에 의하면, 기존 저압금형주조공법 대비 제품의 품질 균일화 및 경량화를 이룰 수 있고, 이를 통해 주행성 및 승차감 향상의 효과를 기대할 수 있으며, 기존 공법 대비 형상 자유도(Net Shape 가능)가 우세하여 부품 가공 손실을 줄일 수 있는 장점이 있게 된다.According to the present invention, it is possible to achieve a uniform quality and light weight of the product compared to the existing low-pressure mold casting method, through which it is possible to expect the effect of improved driving and ride comfort, the degree of freedom (Net Shape possible) is superior to the existing method This has the advantage of reducing component machining losses.

자동차, 로드 휠, 알루미늄 합금, 주조, 리퀴드 포징, 저압주조 Automotive, Road Wheels, Aluminum Alloys, Casting, Liquid Forging, Low Pressure Casting

Description

자동차용 로드 휠의 제조방법{Method for manufacturing road wheel for automobile}Method for manufacturing road wheel for automobile}

도 1은 종래의 알루미늄 로드 휠을 제조하기 위한 저압금형주조 장치를 도시한 개략도,1 is a schematic view showing a low pressure die casting device for manufacturing a conventional aluminum rod wheel,

도 2는 본 발명의 로드 휠 제조과정에 이용되는 주조장치를 도시한 개략도,Figure 2 is a schematic diagram showing a casting apparatus used in the road wheel manufacturing process of the present invention,

도 3은 기존 저압금형주조공법과 본 발명의 제조방법에 따라 성형 제조된 제품의 조직을 촬영한 현미경 사진.Figure 3 is a photomicrograph of the structure of the existing molded product produced by the low pressure mold casting method and the present invention.

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

11 : 보온로 12 : 주입컵11: heating furnace 12: infusion cup

13 : 금형 14 : 캐비티13: mold 14: cavity

15 : 상하구동장치(유압 실린더) 16 : 상부 펀치15: up and down drive device (hydraulic cylinder) 16: upper punch

17 : 상하구동장치(유압 실린더) 18 : 하부 펀치17: Up and down drive device (hydraulic cylinder) 18: Lower punch

19 : 냉각수조19: cooling water tank

본 발명은 자동차용 로드 휠의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 성형성 및 강도 향상을 위하여 소재의 성분 및 함량을 일부 조정하여 조성한 로드 휠용 알루미늄 합금 주조재를 사용하여 제품을 제조하되, 알루미늄 합금 용탕을 금형 내에 주입한 후 고압으로 가압하는 리퀴드 포징(liquid forging) 공법을 이용하여 성형함으로써, 사이클 타임을 단축하는 효과를 얻을 수 있고, 생산성 향상 및 소재 수율 향상의 효과를 기대할 수 있으며, 고압 성형 및 급속 냉각에 의한 조직 미세화에 의해 강도 및 신율을 크게 향상시킬 수 있는 자동차용 로드 휠의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a road wheel for an automobile, and more particularly, to manufacture a product using an aluminum alloy casting material for a road wheel formed by adjusting a part and content of a material in order to improve moldability and strength. By injecting the molten alloy into a mold and molding using a liquid forging method, which is pressurized to a high pressure, the cycle time can be shortened, and productivity and material yield can be improved. The present invention relates to a method for manufacturing a road wheel for an automobile capable of greatly improving strength and elongation by forming a structure and minimizing it by rapid cooling.

일반적으로 자동차용 로드 휠은 알루미늄 합금 주조재를 용해하여 저압금형주조공법에 의해 제작하고 있다.In general, automotive road wheels are manufactured by melting an aluminum alloy casting material by a low pressure die casting process.

도 1은 종래의 알루미늄 로드 휠을 제조하기 위한 저압금형주조 장치를 도시한 개략도로서, 이를 이용하여 로드 휠을 제조하는 과정을 설명하면 다음과 같다.1 is a schematic view showing a low pressure die casting apparatus for manufacturing a conventional aluminum rod wheel, a process of manufacturing a road wheel using the same as follows.

우선, 알루미늄 합금을 용해시킨 뒤, 알루미늄 합금 용탕을 용탕 주입구(1)를 통해 주입하여 도가니로(2)에 채운다.First, after dissolving the aluminum alloy, the aluminum alloy molten metal is injected through the molten metal injection port 1 to fill the crucible furnace 2.

이어 금형을 닫은 상태에서 가스 주입구(3)를 통해 가압가스를 주입하면, 가스 압력에 의해 도가니로(2)의 용탕이 용탕 충전구(4)를 통해 상부 금형(5)과 하부 금형(6)이 형성하고 있는 제품 형상의 캐비티(7) 내부로 충전된다.Then, when pressurized gas is injected through the gas inlet 3 while the mold is closed, the molten metal of the crucible furnace 2 is driven by the gas pressure through the upper inlet 5 and the lower mold 6 through the inlet 4. The inside of the cavity 7 of the formed product shape is filled.

이어 캐비티(7) 내부로 주입된 알루미늄 합금이 어느 정도 경화되고 나면, 가동 플레이트(8)를 작동시켜 상부 금형(5)을 열어주고, 이후 제품을 탈형한다.Then, after the aluminum alloy injected into the cavity 7 is hardened to some extent, the movable plate 8 is operated to open the upper mold 5, and then the product is demolded.

이와 같이 알루미늄 합금 주조재를 사용한 경우, 로드 휠의 제조공법은 대부분 저압금형주조공법으로 양산되고 있다.Thus, when the aluminum alloy casting material is used, the manufacturing method of the road wheel is mostly mass-produced by the low pressure die casting method.

그러나, 상기와 같은 저압금형주조공법을 이용하는 경우, 주조시 내부 기공 발생에 의하여 품질에 있어서 문제가 될 수 있고, 또한 냉각속도가 느려서 사이클 타임이 통상 6분 정도가 소요되는 바, 제품의 생산성 저하 및 소재의 수율이 취약한 문제점이 있게 된다.However, in the case of using the above-mentioned low pressure mold casting method, it may be a problem in quality due to the generation of internal pores during casting, and also the cycle time is usually about 6 minutes due to the slow cooling rate, which reduces the productivity of the product. And there is a problem that the yield of the material is vulnerable.

이와 같이 저압금형주조공법을 이용하여 알루미늄 로드 휠을 제조하게 되면, 사이클 타임이 길어지고, 주조 품질의 불균일 및 제품의 높은 중량으로 인해 차량 주행시 승차감 및 조종 안정성을 저하시킬 수 있다.As described above, when the aluminum road wheel is manufactured using the low pressure die casting method, the cycle time may be longer, and the riding comfort and the steering stability may be reduced when the vehicle is driven due to uneven casting quality and high weight of the product.

따라서, 알루미늄 합금 주조재를 사용하여 용탕단조공법(squeeze casting)을 적용해 일부 양산 제조하고 있으나, 이러한 용탕단조공법은 기존 저압주조 부품 대비 경량의 부품을 생산할 수 있는 효과는 있지만, 장치비가 고가이고, 또한 수율이 약 50% 정도로 생산성 면에서 문제가 되고 있다.Therefore, the aluminum alloy casting material is used to produce some parts by applying the melt casting method (squeeze casting), but the molten casting method has the effect of producing light weight parts compared to the existing low pressure casting parts, but the equipment cost is high In addition, the yield is about 50%, which is a problem in terms of productivity.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 성형성 및 강도 향상을 위하여 소재의 성분 및 함량을 일부 조정하여 조성한 로드 휠용 알루미늄 합금 주조재를 사용하여 제품을 제조하되, 알루미늄 합금 용탕을 금형 내에 주입한 후 고압으로 가압하는 리퀴드 포징(liquid forging) 공법을 이용하여 성형함으로써, 사이클 타임을 단축하는 효과를 얻을 수 있고, 생산성 향상 및 소재 수율 향상의 효과를 기대할 수 있으며, 고압 성형 및 급속 냉각에 의한 조직 미세화에 의해 강도 및 신율을 크게 향상시킬 수 있는 자동차용 로드 휠의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was invented to solve the above problems, but to manufacture a product using an aluminum alloy casting material for the road wheel, which is formed by adjusting the composition and content of the material to improve the formability and strength, aluminum alloy By injecting the molten metal into the mold and molding using a liquid forging method, which is pressurized at high pressure, the cycle time can be shortened, and productivity and material yield can be improved. And to provide a method for manufacturing a road wheel for an automobile that can greatly improve the strength and elongation by the microstructure of the tissue by rapid cooling.

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, 자동차용 로드 휠의 제조방법에 있어서,The present invention is a manufacturing method of a road wheel for automobiles,

알루미늄(Al)을 주재로 하고, 여기에 규소(Si) 6.5 ~ 7.5 중량%, 마그네슘(Mg) 0.25 ~ 0.45 중량%, 철(Fe) 0.25 중량% 이하, 구리(Cu) 0.1 중량% 이하, 망간(Mn) 0.1 중량% 이하, 티타늄(Ti) 0.05 ~ 0.15 중량%, 및 베릴륨(Be) 0.15 ~ 0.25 중량%가 함유되어 있는 알루미늄 합금 주조재를 용해시키는 단계와;Mainly based on aluminum (Al), silicon (Si) 6.5 to 7.5 wt%, magnesium (Mg) 0.25 to 0.45 wt%, iron (Fe) 0.25 wt% or less, copper (Cu) 0.1 wt% or less, manganese Dissolving an aluminum alloy casting material containing (Mn) 0.1 wt% or less, titanium (Ti) 0.05-0.15 wt%, and beryllium (Be) 0.15-0.25 wt%;

상기 알루미늄 합금 주조재의 용탕을 제품 중량에 따라 계량한 후 주입컵으로 금형의 캐비티 내에 주입하는 단계와;Measuring the molten metal of the aluminum alloy casting material according to the weight of the product and then injecting the molten metal into the cavity of the mold using an injection cup;

유압 실린더에 의해 작동하는 상부 펀치를 하강시켜, 이 상부 펀치의 하강 작동을 제어하면서 상기 캐비티 내에 주입된 용탕을 가압하여 주는 단계와;Lowering the upper punch operated by the hydraulic cylinder to pressurize the molten metal injected into the cavity while controlling the lowering operation of the upper punch;

가압 후 일정 시간 동안 압력을 유지시킨 뒤 상부 펀치를 상승시켜 금형을 열고, 이어 제품을 취출하는 단계와;Maintaining the pressure for a predetermined time after the pressing and then raising the upper punch to open the mold, and then taking out the product;

취출된 제품을 냉각수조에 담가 급냉시키는 단계;Quenching the extracted product in a cooling water bath;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.Characterized in that it comprises a.

여기서, 상기 알루미늄 합금 용탕을 670℃로 캐비티 내에 주입한 후, 상기 유압 실린더의 하강 속도를 0.05m/sec로 제어하는 동시에 상부 펀치로 용탕을 100MPa의 압력으로 가압하고, 이후 압력을 20초 동안 일정하게 유지시킨 뒤 제품을 취출하는 것을 특징으로 한다.Here, after injecting the aluminum alloy molten metal into the cavity at 670 ℃, while controlling the descending speed of the hydraulic cylinder to 0.05m / sec and at the same time press the molten metal to a pressure of 100MPa with an upper punch, and then the pressure for 20 seconds It is characterized in that the product is taken out after maintaining.

또한, 상기 취출된 제품을 수온이 70℃인 냉각수조에서 담가서 10초간 급냉시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the extracted product is immersed in a cooling water tank having a water temperature of 70 ℃ quenched for 10 seconds.

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.

먼저, 본 발명은 성형성 및 강도 향상을 위하여 재질 성분을 일부 조정하여 조성한 자동차 로드 휠용 소재 조성물을 사용하며, 그 조성 및 함량을 다음의 표 1에 나타내었다.First, the present invention uses a material composition for automobile road wheels made by adjusting a part of the material component to improve the formability and strength, the composition and content thereof are shown in Table 1 below.

Figure 112005043667320-PAT00001
Figure 112005043667320-PAT00001

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 로드 휠용 알루미늄 합금 주조재는 알루미늄(Al)을 주재로 하고, 여기에 규소(Si) 6.5 ~ 7.5 중량%, 마그네슘(Mg) 0.25 ~ 0.45 중량%, 철(Fe) 0.25 중량% 이하, 구리(Cu) 0.1 중량% 이하, 망간(Mn) 0.1 중량% 이하, 티타늄(Ti) 0.05 ~ 0.15 중량%, 및 베릴륨(Be) 0.15 ~ 0.25 중량%를 함유시켜 조성한 것이다.As shown in Table 1, the aluminum alloy casting material for a road wheel according to the present invention is based on aluminum (Al), wherein silicon (Si) 6.5 ~ 7.5 wt%, magnesium (Mg) 0.25 ~ 0.45 wt%, iron (Fe) 0.25 wt% or less, copper (Cu) 0.1 wt% or less, manganese (Mn) 0.1 wt% or less, and titanium (Ti) 0.05 to 0.15 wt%, and beryllium (Be) 0.15 to 0.25 wt% will be.

우선, 규소의 경우, 주조성 개선 및 강도 향상의 효과를 주기 위하여 첨가하는 원소로서, 6.5 ~ 7.5 중량%로 첨가하며, 만약 6.5 중량% 미만으로 첨가하는 경우 주조성 및 강도가 저하하는 문제가 있고, 7.5 중량%를 초과하여 첨가하는 경우 일부 규소의 편석 현상이 발생하는 문제가 있어, 바람직하지 않다.First, in the case of silicon, as an element added to give an effect of improving castability and strength, it is added at 6.5 to 7.5% by weight, and if added to less than 6.5% by weight there is a problem that the castability and strength is lowered If the content is added in excess of 7.5% by weight, some silicon segregation may occur, which is not preferable.

다음으로, 마그네슘은 열처리시에 규소와 함께 석출물을 생성시켜 강도를 향상시키는 효과를 제공하며, 본 발명에서는 0.25 ~ 0.45 중량%로 첨가한다.Next, magnesium provides an effect of improving the strength by producing a precipitate with silicon at the time of heat treatment, in the present invention is added at 0.25 ~ 0.45% by weight.

여기서, 마그네슘의 첨가량을 0.25 중량% 미만으로 하는 경우에는 열처리시 규소와 반응하여 형성되는 금속간 화합물(Mg2Si)이 미흡하여 강도가 저하되는 문제가 있고, 0.45 중량%를 초과하여 첨가하는 경우에는 열처리시 과도한 금속간 화합물(Mg2Si)의 형성으로 신율이 저하되는 문제가 있으므로, 바람직하지 않다. Here, when the amount of magnesium added is less than 0.25% by weight, there is a problem that the intermetallic compound (Mg 2 Si) formed by reacting with silicon during heat treatment is insufficient and the strength is lowered. This is not preferable because the elongation is lowered due to excessive formation of an intermetallic compound (Mg 2 Si) during heat treatment.

다음으로, 철의 경우에는 첨가량을 0.25 중량% 이하로 억제하는데, 이는 철이 알루미늄 및 규소와 결합하여 취약한 석출물을 생성시키기 때문이다.Next, in the case of iron, the addition amount is suppressed to 0.25% by weight or less, because iron combines with aluminum and silicon to produce a weak precipitate.

또한, 구리 및 망간의 경우에도 알루미늄 및 규소와 결합하여 취약한 석출물을 생성시키므로 그 함량을 0.1 중량% 이하로 억제한다.In addition, copper and manganese also combine with aluminum and silicon to produce a weak precipitate, the content is suppressed to less than 0.1% by weight.

다음으로, 티타늄은 초기에 결정립 미세화를 통하여 주조성 개선 및 강도 향상의 효과를 제공하는 원소로서, 본 발명에서는 0.05 ~ 0.15 중량%로 첨가하며, 만약 0.05 중량% 미만으로 첨가하는 경우 결정립 미세화 효과가 적어 강도 및 주조성 개선 효과가 미흡한 문제가 있고, 0.15 중량%를 초과하여 첨가하는 경우 과도한 금속간 화합물의 형성으로 가공시에 문제가 있게 되므로, 바람직하지 않다.Next, titanium is an element that provides an effect of improving castability and strength through grain refinement at an initial stage. In the present invention, titanium is added in an amount of 0.05 to 0.15% by weight. There is a problem that the strength and castability improvement effect is small, and when added in excess of 0.15% by weight, there is a problem during processing due to the formation of excessive intermetallic compound, it is not preferable.

그리고, 베릴륨은 성형성 및 기지조직을 강화하여 강도를 향상시키는 원소로서, 0.15 ~ 0.25 중량%로 첨가한다.In addition, beryllium is an element that enhances formability and matrix structure and improves strength, and is added in an amount of 0.15 to 0.25 wt%.

만약, 베릴륨을 0.15 중량% 미만으로 첨가하는 경우 기지조직 강화 효과가 미흡한 문제가 있고, 0.25 중량%를 초과하여 첨가하는 경우에는 강도는 향상되나 신율이 저하되는 문제가 있어, 바람직하지 않다.If beryllium is added in less than 0.15% by weight, there is a problem that the matrix structure reinforcing effect is insufficient, and when added in excess of 0.25% by weight, the strength is improved but the elongation is lowered, which is not preferable.

한편, 본 발명은 종래의 저압금형주조공법으로 제조함에 따른 문제점을 해결하기 위해 리퀴드 포징(liquid forging) 공법을 이용하여 알루미늄 로드 휠을 일체화 성형 제조하는 방법을 제공한다.On the other hand, the present invention provides a method for integrally forming an aluminum rod wheel using a liquid forging method in order to solve the problems caused by the conventional low pressure mold casting method.

상기 리퀴드 포징 공법을 이용하여 로드 휠을 제조함에 있어서, 상기 표 1의 조성을 가지는 알루미늄 합금 주조재를 사용하며, 첨부한 도 2에 도시한 장치를 이용하게 된다. In manufacturing a road wheel using the liquid forging method, an aluminum alloy casting material having the composition shown in Table 1 is used, and the apparatus shown in FIG. 2 is used.

도 2는 본 발명의 로드 휠 제조과정에 이용되는 주조장치를 도시한 개략도로서, 도시한 바의 주조장치는 알루미늄 합금 용탕이 금형의 캐비티 내에 주입된 상태에서 용탕을 고압으로 가압하면서 제품을 성형하도록 되어 있다.Figure 2 is a schematic diagram showing a casting apparatus used in the manufacturing process of the road wheel of the present invention, the casting apparatus as shown to form a product while pressing the molten metal at a high pressure in the state in which the aluminum alloy molten metal is injected into the cavity of the mold It is.

그 구성을 살펴보면, 본 발명에서 사용되는 주조장치는, 용탕을 금형(13)의 캐비티(14) 내에 주입하기 위한 주입컵(12)과, 제품 형상의 캐비티를 가지는 금형(13)과, 상하구동장치(유압 실린더)(15)에 의해 금형(13) 상측에서 승, 하강 동작하도록 되어 있으면서 하강 동작시에 상기 캐비티(14) 내에 주입된 용탕을 상측에서 가압하여 주는 상부 펀치(16)와, 상하구동장치(유압 실린더)(17)에 의해 금형(13) 하측에서 승, 하강 동작하도록 되어 있으면서 상승 동작시에 성형 완료된 제품을 금형(13) 외부로 밀어주어 취출시키는 하부 펀치(18)를 포함한다.Looking at the configuration, the casting apparatus used in the present invention, the injection cup 12 for injecting the molten metal into the cavity 14 of the mold 13, the mold 13 having a cavity of the product shape, and up and down driving The upper punch 16 which pressurizes the molten metal injected into the said cavity 14 from the upper side at the time of a lowering operation, and is made to move up and down on the upper side of the metal mold | die 13 by the apparatus (hydraulic cylinder) 15, and the up-and-down And a lower punch 18 which pushes and lowers the mold 13 under the mold 13 by a driving device (hydraulic cylinder) 17 to push the molded product out of the mold 13 during the ascending operation. .

이러한 주조장치를 이용하여 로드 휠을 제조하는 과정을 순서대로 설명하면 다음과 같다.Referring to the process of manufacturing a road wheel using such a casting apparatus in order as follows.

우선, 상기 표 1의 조성을 가지는 알루미늄 합금 주조재를 용해하여 보온로(11) 내에서 700℃로 유지시킨다.First, the aluminum alloy cast material having the composition shown in Table 1 above is dissolved and maintained at 700 ° C. in the thermal furnace 11.

이후, 보온로(11) 내의 용탕을 제품 중량에 따라 계량한 후 주입컵(12)으로 이동시키고, 계량된 알루미늄 합금 용탕을 670℃에서 금형(13)의 캐비티(14)에 주입한다.Thereafter, the molten metal in the thermal furnace 11 is weighed according to the product weight, and then moved to the injection cup 12, and the weighed aluminum alloy molten metal is injected into the cavity 14 of the mold 13 at 670 ° C. FIG.

캐비티(14) 내에 용탕이 주입되고 나면, 유압 실린더(15)를 작동시켜 상부 펀치(16)를 하강시키며, 금형(13)에 밀착시킨다.After the molten metal is injected into the cavity 14, the hydraulic cylinder 15 is operated to lower the upper punch 16, and to be in close contact with the mold 13.

이어, 유압 실린더(15)의 하강 작동을 정밀하게 제어하면서 상부 펀치(16)로 금형(13)의 캐비티(14) 내에 주입된 용탕을 가압하여 준다.Next, the molten metal injected into the cavity 14 of the metal mold 13 is pressed by the upper punch 16 while precisely controlling the lowering operation of the hydraulic cylinder 15.

이때, 유압 실린더(상부 펀치)(15)의 하강 속도를 0.05m/sec로 제어함과 동시에 상부 펀치(16)가 용탕을 100MPa의 고압으로 가압해주도록 한다.At this time, the lowering speed of the hydraulic cylinder (upper punch) 15 is controlled to 0.05 m / sec and the upper punch 16 presses the molten metal to a high pressure of 100 MPa.

상기와 같이 가압이 이루어지고 나면, 이후 압력을 일정하게 하면서 약 20초간을 유지하고, 이후 상부 펀치(16)를 상승시켜 금형(13)을 열어준 뒤 하부 펀치(18)를 상방 작동시켜 제품을 취출한다.After the pressurization is performed as described above, the pressure is kept constant for about 20 seconds, and then the upper punch 16 is raised to open the mold 13, and then the lower punch 18 is operated upward to operate the product. Take out.

이어 제품이 취출되고 나면, 바로 수온이 70℃인 냉각수조(19)에 담가서 약 10초간 급냉시킨 후 꺼내게 된다(강도 향상 효과).Subsequently, after the product is taken out, it is immediately immersed in a cooling water tank 19 having a water temperature of 70 ° C. and quenched for about 10 seconds and then taken out (strength improvement effect).

이와 같이 하여, 본 발명에서는 상기 표 1의 조성을 가지는 알루미늄 합금 주조재를 사용하여 제품을 제조하되, 알루미늄 합금 용탕을 금형 내에 주입한 후 고압으로 가압하는 리퀴드 포징 공법을 이용하여 성형함으로써, 사이클 타임을 약 1/5로 단축(70초)하는 효과를 얻을 수 있고, 생산성 향상 및 소재 수율 향상의 효과를 기대할 수 있으며, 고압 성형 및 급속 냉각에 의한 조직 미세화에 의해 강도 및 신율을 크게 향상시킬 수 있게 된다.As described above, in the present invention, the product is manufactured using an aluminum alloy casting material having the composition shown in Table 1 above, and the cycle time is formed by injecting the aluminum alloy molten metal into the mold and then molding using a liquid forging method of pressurizing at high pressure. The effect of shortening (about 70 seconds) to about 1/5 can be obtained, and the effect of improving productivity and material yield can be expected, and the strength and elongation can be greatly improved by miniaturizing the tissue by high pressure molding and rapid cooling. do.

또한, 기존 저압금형주조공법 대비 제품의 품질 균일화 및 경량화를 이룰 수 있고(약 30%의 중량 감소), 이를 통해 주행성 및 승차감 향상의 효과를 기대할 수 있으며, 기존 공법 대비 형상 자유도(Net Shape 가능)가 우세하여 부품 가공 손실을 줄일 수 있는 장점이 있게 된다.In addition, it is possible to achieve uniform quality and light weight of the product compared to the existing low pressure mold casting method (about 30% weight reduction), and through this, it is possible to expect the effect of improved driving and riding comfort, and freedom of shape compared to the existing method (Net Shape is possible). ) Has the advantage of reducing the loss of machining parts.

이하, 다음의 실시예에 의거 본 발명을 더욱 상세히 설명하는 바, 본 발명이 다음의 실시예로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples.

실시예Example  And 비교예Comparative example

실시예로서, 하기 표 2의 조성을 가지는 알루미늄 합금 주조재를 사용하여 본 발명의 제조공정(liquid forging 공법)에 따라 알루미늄 로드 휠을 제조하였으며, 이때 도 2의 주조장치를 이용하되, 용탕 온도 및 가압조건, 제품 냉각조건 등의 각 공정조건은 앞서 설명한 공정조건과 동일하게 하여 제조하였다.As an example, an aluminum rod wheel was manufactured according to the manufacturing process of the present invention (liquid forging method) using the aluminum alloy casting material having the composition shown in Table 2, wherein the casting apparatus of FIG. Each process condition such as conditions, product cooling conditions, etc. were prepared in the same manner as the process conditions described above.

또한, 비교예로서, 하기 표 2의 조성을 가지는 알루미늄 합금 주조재(기존 소재:A356.0)를 사용하여 기존의 저압금형주조공법을 적용해 알루미늄 로드 휠(기존 양산 제품)을 제조하였으며, 실시예의 로드 휠과 동일 형상 및 크기로 제조하였다.In addition, as a comparative example, an aluminum rod wheel (existing mass production) was manufactured by applying the existing low pressure die casting method using an aluminum alloy casting material having the composition shown in Table 2 below (existing material: A356.0). Made to the same shape and size as the road wheel.

Figure 112005043667320-PAT00002
Figure 112005043667320-PAT00002

우선, 실시예와 비교예로 제작된 제품의 조직을 현미경으로 촬영하여 관찰하였으며, 도 3은 실시예와 비교예의 현미경 사진으로서, 200배 확대한 사진이다.First, the tissue of the product manufactured by the Example and the comparative example was observed by microscope, and FIG. 3 is a microscope picture of an Example and a comparative example, and is 200 times enlarged photograph.

두 사진을 비교하여 살펴보면, 비교예의 기존 제품에 비해 실시예의 제품에서 조직이 좀더 미세화되어 있음을 알 수 있다. Looking at the comparison of the two photos, it can be seen that the tissue in the product of the embodiment is more fine compared to the existing product of the comparative example.

한편, 본 발명을 적용할 경우 제품의 물성이 종래의 양산 제품에 비하여 보다 향상될 수 있음을 검증하기 위하여, 상기와 같이 제조된 실시예 및 비교예의 로드 휠을 대상으로 인장강도 및 신율, 경도를 각각 측정하였다.On the other hand, when applying the present invention in order to verify that the physical properties of the product can be further improved compared to the conventional mass-produced products, the tensile strength, elongation, and hardness for the road wheels of the examples and comparative examples manufactured as described above Each was measured.

이때, 각 로드 휠에 대하여 부위별, 즉 스포크(spoke) 부위와 림(rim) 부위를 별도로 측정하였으며, 그 측정 결과를 하기 표 3에 나타내었다.In this case, for each road wheel, the parts, that is, spoke (spoke) and the rim (rim) region was measured separately, the measurement results are shown in Table 3 below.

Figure 112005043667320-PAT00003
Figure 112005043667320-PAT00003

상기 표 3의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예의 경우 비교예에 비해 인장강도, 신율, 경도가 모두 향상됨을 알 수 있었다.As can be seen from the results of Table 3, the tensile strength, elongation, and hardness were all improved in the case of the Example compared to the comparative example.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 로드 휠의 제조방법에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.As described above, according to the method for manufacturing a road wheel for automobiles according to the present invention, the following effects are obtained.

성형성 및 강도 향상을 위하여 소재의 성분 및 함량을 일부 조정하여 구성한 알루미늄 합금 주조재를 사용하여 제품을 제조하되, 알루미늄 합금 용탕을 금형 내에 주입한 후 고압으로 가압하는 리퀴드 포징(liquid forging) 공법을 이용하여 성형함으로써, 사이클 타임을 약 1/5로 단축(70초)하는 효과를 얻을 수 있고, 생산성 향상 및 소재 수율 향상의 효과를 기대할 수 있으며, 고압 성형 및 급속 냉각에 의한 조직 미세화에 의해 강도 및 신율을 크게 향상시킬 수 있게 된다.In order to improve the formability and strength, the product is manufactured using aluminum alloy casting material which is made by adjusting part and content of the material, and the liquid forging method which injects the aluminum alloy molten metal into the mold and pressurizes it at high pressure. By shaping, the effect of shortening the cycle time to about 1/5 (70 seconds) can be obtained, and the effect of improving productivity and material yield can be expected. And elongation can be greatly improved.

또한, 기존 저압금형주조공법 대비 제품의 품질 균일화 및 경량화를 이룰 수 있고(약 30%의 중량 감소), 이를 통해 주행성 및 승차감 향상의 효과를 기대할 수 있으며, 기존 공법 대비 형상 자유도(Net Shape 가능)가 우세하여 부품 가공 손실을 줄일 수 있는 장점이 있게 된다.In addition, it is possible to achieve uniform quality and light weight of the product compared to the existing low pressure mold casting method (about 30% weight reduction), and through this, it is possible to expect the effect of improved driving and riding comfort, and freedom of shape compared to the existing method (Net Shape is possible). ) Has the advantage of reducing the loss of machining parts.

Claims (3)

자동차용 로드 휠의 제조방법에 있어서,In the manufacturing method of a road wheel for automobiles, 알루미늄(Al)을 주재로 하고, 여기에 규소(Si) 6.5 ~ 7.5 중량%, 마그네슘(Mg) 0.25 ~ 0.45 중량%, 철(Fe) 0.25 중량% 이하, 구리(Cu) 0.1 중량% 이하, 망간(Mn) 0.1 중량% 이하, 티타늄(Ti) 0.05 ~ 0.15 중량%, 및 베릴륨(Be) 0.15 ~ 0.25 중량%가 함유되어 있는 알루미늄 합금 주조재를 용해시키는 단계와;Mainly based on aluminum (Al), silicon (Si) 6.5 to 7.5 wt%, magnesium (Mg) 0.25 to 0.45 wt%, iron (Fe) 0.25 wt% or less, copper (Cu) 0.1 wt% or less, manganese Dissolving an aluminum alloy casting material containing (Mn) 0.1 wt% or less, titanium (Ti) 0.05-0.15 wt%, and beryllium (Be) 0.15-0.25 wt%; 상기 알루미늄 합금 주조재의 용탕을 제품 중량에 따라 계량한 후 주입컵으로 금형의 캐비티 내에 주입하는 단계와;Measuring the molten metal of the aluminum alloy casting material according to the weight of the product and then injecting the molten metal into the cavity of the mold using an injection cup; 유압 실린더에 의해 작동하는 상부 펀치를 하강시켜, 이 상부 펀치의 하강 작동을 제어하면서 상기 캐비티 내에 주입된 용탕을 가압하여 주는 단계와;Lowering the upper punch operated by the hydraulic cylinder to pressurize the molten metal injected into the cavity while controlling the lowering operation of the upper punch; 가압 후 일정 시간 동안 압력을 유지시킨 뒤 상부 펀치를 상승시켜 금형을 열고, 이어 제품을 취출하는 단계와;Maintaining the pressure for a predetermined time after the pressing and then raising the upper punch to open the mold, and then taking out the product; 취출된 제품을 냉각수조에 담가 급냉시키는 단계;Quenching the extracted product in a cooling water bath; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 로드 휠의 제조방법. Method of manufacturing a road wheel for cars comprising a. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 알루미늄 합금 용탕을 670℃로 캐비티 내에 주입한 후, 상기 유압 실린더의 하강 속도를 0.05m/sec로 제어하는 동시에 상부 펀치로 용탕을 100MPa의 압력 으로 가압하고, 이후 압력을 20초 동안 일정하게 유지시킨 뒤 제품을 취출하는 것을 특징으로 하는 자동차용 로드 휠의 제조방법. After injecting the aluminum alloy molten metal into the cavity at 670 ° C., while controlling the descending speed of the hydraulic cylinder to 0.05 m / sec, while pressing the molten metal at a pressure of 100 MPa with an upper punch, the pressure was kept constant for 20 seconds. Method of manufacturing a road wheel for an automobile, characterized in that after taking out the product. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 취출된 제품을 수온이 70℃인 냉각수조에서 담가서 10초간 급냉시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 로드 휠의 제조방법. The extracted product is immersed in a cooling water tank having a water temperature of 70 ℃ quenched for 10 seconds, characterized in that the manufacturing method of the vehicle road wheel.
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