KR20090064684A - 알루미늄 휠과 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄 휠에 관한 것으로서, 알루미늄 휠에 있어서 상기 알루미늄 휠은 알루미늄 저압주조로 형성되는 스포크와 중공형태로 프로파일하여 압출되고 외측 끝단에는 공간부가 형성되는 림부로 구성되되, 상기 스포크의 외측과 림부의 내측 끝단은 미그 용접을 통해서 일체로 형성되도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 알루미늄 휠은 알루미늄 저압주조 공정을 통해서 스포크를 제작하는 단계와, 중공형상의 림부를 압출 실시하는 단계와, 중공형상의 림부를 밴딩 공정을 통해 원형으로 형성하고 끝단 부분으로 내부에 공간이 형성되는 공간부를 형성하며 접촉이 마무리되는 부분은 레어저 용접을 실시하는 단계와, 림부 표면의 홀을 가공하는 단계와, 제작된 스포크와 림을 미그 용접을 통해서 일체로 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

알루미늄 휠, 스포크, 림부, 공간부, 연통홀.

Description

알루미늄 휠과 그의 제조방법{Aluminum wheel}

본 발명은 알루미늄 휠에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 알루미늄 휠을 구성하는 스포크 부위는 알루미늄 저압주조를 이용하여 제작하고 림 부위는 알루미늄 압출 공정과 레이저 용접을 실시하여 중공의 림 부위를 제작함으로써 진동흡수 능력, 소음저하 등을 향상시킨 알루미늄 휠에 관한 것이다.

종래의 알루미늄 휠은 도 1에 도시한 바와 같이 보온로(103)에 담겨져 있는 알루미늄 용탕(104) 표면에 가스압을 작용시켜 튜브(105)를 통하여 용탕(104)이 올라가며 휠 공간을 채우게 되는데, 용탕(104)의 충진 순서는 허브(102)쪽을 먼저 채우고 스포크(100) 그리고 맨 나중에 림부(101)를 채우게 된다.

이와 같은 주조방법에 의하여 일체형 알루미늄 휠이 제조되게 되며, 제조원가가 비교적 저렴하여 전세계적으로 널리 적용되고 있는 일반적인 주조공정이다.

그러나, 상기 일체형 주조휠은 긴 용탕의 이동통로(허브→스포크→림)로 인하여 최종 용탕 충진부인 림(Rim)부위에 미성형현상인 탕경(Cold Shot)등이 발생되 지 않도록 스포크부위 및 스포크와 림부가 만나는 부위인 아우터 림(Outer Rim)부를 두껍게 하여 충분한 용탕이 공급되도록 금형설계시 고려하게 된다.

따라서, 금형이 가열되고 냉각속도에 대한 불리함으로 작용되어 응고시 생기는 금속의 조직(DENDRITE)인 DAS(DENDRIITE ARM SPACE)가 미세하지 못해 기계적 물성 즉, 인장강도, 신율 및 피로강도가 떨어지게 되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점으로 인해 결국 휠을 더욱 가볍게 하는 경량화 설계를 실현하는데 한계가 있다.

상기 경량화 설계의 한계를 극복하기 위한 방법으로 최근에는 스포크가 저압주조에 의해 성형되고, 림부는 소성가공 공정의 하나인 스피닝(SPINNING)공정 혹은 플로우 포밍(FLOW FORMING)으로 각각 제조한 후, 상기 스포크와 림부를 MIG 용접으로 접합하고 있다.

그러나, 상기 용접에 따른 공정이 복잡하고 용접품질에 대한 검사가 까다로워 제조원가 상승이 불가피한 실정이다.

상기 복잡한 공정에 따른 제조원가 상승이 휠의 경량화에 걸림돌로 작용함으로써, 적용이 확대되는데 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 알루미늄 휠을 구성하는 스포크 부위는 알루미늄 저압주조를 이용하여 제작하고 림 부위 는 알루미늄 압출 공정과 레이저 용접을 실시하여 중공의 림 부위를 제작함으로써 진동흡수 능력, 소음저하 등을 향상시킨 알루미늄 휠을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 알루미늄 휠에 있어서 상기 알루미늄 휠은 알루미늄 저압주조로 형성되는 스포크와 중공형태로 프로파일하여 압출되고 외측 끝단에는 공간부가 형성되는 림부로 구성되되, 상기 스포크의 외측과 림부의 내측 끝단은 미그 용접을 통해서 일체로 형성되도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 알루미늄 휠은 알루미늄 저압주조 공정을 통해서 스포크를 제작하는 단계와, 중공형상의 림부를 압출 실시하는 단계와, 중공형상의 림부를 밴딩 공정을 통해 원형으로 형성하고 끝단 부분으로 내부에 공간이 형성되는 공간부를 형성하며 접촉이 마무리되는 부분은 레어저 용접을 실시하는 단계와, 림부 표면의 홀을 가공하는 단계와, 제작된 스포크와 림을 미그 용접을 통해서 일체로 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 알루미늄 휠을 구성하는 스포크 부위는 알루미늄 저압주조를 이용하여 제작하고 림 부위는 알루미늄 압출 공정과 레이저 용접을 실시하여 중공의 림 부위를 제작함으로써 진동흡수 능력, 소음저하 등을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조로 설명하면, 도 2는 본 발명에 따른 알루미늄 휠을 나타낸 개략 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 휠의 요부를 나타낸 요부확대도이며, 도 4는 본 발명에 따른 알루미늄 휠의 제조공정을 나타낸 순서도이다.

먼저, 알루미늄 휠의 제조방법을 살펴보면,

알루미늄 저압주조 공정을 통해서 스포크를 제작하는 단계(S100)와,

중공형상의 림부를 압출 실시하는 단계(S200)와,

중공형상의 림부를 밴딩 공정을 통해 원형으로 형성하고 끝단 부분으로 내부에 공간이 형성되는 공간부를 형성하며 접촉이 마무리되는 부분은 레어저 용접을 실시하는 단계(S300)와,

림부 표면의 홀을 가공하는 단계(S400)와,

제작된 스포크와 림을 미그 용접을 통해서 일체로 형성하는 단계(S500)를 거 쳐서 알루미늄 휠을 제작된다.

상기와 같이 제작되는 알루미늄 휠을 좀더 구체적으로 살펴보면,

본 발명인 알루미늄 휠(10)은 알루미늄 저압주조로 형성되는 스포크(20)와 중공형태로 프로파일하여 압출되고 외측 끝단에는 공간부(32)가 형성되는 림부(30)로 구성된다.

상기 림부(30)의 끝단에 형성되는 공간부(32)에는 타이어(40)에 가해지는 압력을 상기 공간부(32)이 전달할 수 있도록 연통홀(34)이 적어도 하나 이상 형성되되,

여기서 상기 공간부(32)에 형성되는 연통홀(34)은 네 곳에 형성되는 예를 들어 설명하기로 한다.

상기와 같이 구성되는 알루미늄 휠(10)에 대해서 좀더 구체적으로 살펴보면,

상기 스포크(20)는 기존과 같은 알루미늄 저압주조로 형성되고 상기 스포크(20)와 미그 용접을 통해서 일체로 결합되는 림부(30)는 중공형태의 프로파일을 압출하여 형성되는데, 이때, 상기 압출재는 5083(알루미늄 합금판)의 재질을 사용하는데 이는 용접 후 강도가 저하되는 현상을 최소한으로 하기 위해서이다.

그리고 상기 압출된 프로파일은 원형으로 밴딩하되 이때, 상기 밴딩시 진원도를 맞추어 원형으로 밴딩하고 최종부위는 레이저 용접을 실시하게 된다.

여기서 최종부위에 레이져 용접을 실시하는 이유는 용접에 의한 열영향부를 최소한으로 하여 강도 저하를 막기 위해서이다.

상기와 같은 상태에서 림부의 끝단부에 형성되는 공간부(32)에 연통홀 가공하는데 상기 연통홀(34)은 전체 원주에서 4개를 가공하며 연통홀(34)의 사이즈와 크기는 휠 인치사이즈에 결정된다.

이때, 상기 공간부(32)에 연통홀(34)을 형성하는 이유는 주행시 타이어에서 가해지는 압력을 연통홀(34)을 통해 중공부위로 흡수하여 압력을 저감하고 흡음 성능을 향상시킬 목적으로 형성되는 것이다

여기서 상기 연통홀(34)은 직경 5mm 정도(17~18인치 휠)이며 수량은 3 ~ 4정도이고, 연통홀(34)의 간격은 전체 휠 원주에서 동일한 간격으로 형성되는 것이다

그리고 상기와 같이 제조된 스포크(20)와 림부(20)는 미그 용접을 하게 되는데 그 이유는 림부위보다 응력이 덜 집중되는 부위라 원가절감을 위해 미그 용접을 실시하게 되는 것이다.

이렇게 제조된 알루미늄 휠은 기존 알루미늄 휠에 비해 5 ~ 10db을 감소시킬 수 있는데 이는 림부에 형성되는 공간부를 활용하기 때문이다.

도 1은 종래의 일체형 알루미늄 휠의 제조방법을 나타낸 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 알루미늄 휠을 나타낸 개략 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 휠의 요부를 나타낸 요부확대도.

도 4는 본 발명에 따른 알루미늄 휠의 제조공정을 나타낸 순서도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명.

10 : 알루미늄 휠,

20 : 스포크,

30 : 림부,

32 : 공간부,

34 : 연통홀.

Claims (3)

1. 알루미늄 휠에 있어서,

   상기 알루미늄 휠은 알루미늄 저압주조로 형성되는 스포크와 중공형태로 프로 파일하여 압출되고 외측 끝단에는 공간부가 형성되는 림부로 구성되되,

   상기 스포크의 외측과 림부의 내측 끝단은 미그 용접을 통해서 일체로 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 알루미늄 휠.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 림부의 끝단에 형성되는 공간부에는 타이어에 가해지는 압력을 상기 공간부이 전달할 수 있도록 연통홀이 적어도 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 휠.
3. 알루미늄 휠은,

   알루미늄 저압주조 공정을 통해서 스포크를 제작하는 단계와,

   중공형상의 림부를 압출 실시하는 단계와,

   중공형상의 림부를 밴딩 공정을 통해 원형으로 형성하고 끝단 부분으로 내부에 공간이 형성되는 공간부를 형성하며 접촉이 마무리되는 부분은 레어저 용접을 실시하는 단계와,

   림부 표면의 홀을 가공하는 단계와,

   제작된 스포크와 림을 미그 용접을 통해서 일체로 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 휠의 제조방법.

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