KR20110061380A

KR20110061380A - 로우 크랭크케이스용 보강재와 이를 제조하는 방법 및 로우 크랭크케이스

Info

Publication number: KR20110061380A
Application number: KR1020090118004A
Authority: KR
Inventors: 김석준; 김영기; 정연준
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2011-06-09
Also published as: KR101500012B1

Abstract

본 발명은 로우 크랭크케이스용 보강재의 제조 방법에 관한 것으로서, 14 ~ 25 wt% 실리콘(Si), 2 ~ 7 wt% 구리(Cu), 0.2 ~ 2.0 wt% 마그네슘(Mg) 및 잔량의 알루미늄(Al)으로 구성된 과공정 알루미늄 합금 조성물의 용탕을 보온로에서 소정 온도로 유지하고 인(P)을 50 ~ 500ppm 첨가하여 소정 시간 안정화시키는 개량화 처리를 한 후, 연속 주조를 통해 환봉을 만드는 과정; 상기 환봉을 소정 길이로 절단하는 과정; 절단된 환봉을 300 ~ 400℃로 가열하여 열간 단조하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 제조 방법에 의해 제조된 로우 크랭크케이스용 보강재와, 상기 보강재가 로우 크랭크케이스 본체의 저널 부위에 인서트된 로우 크랭크케이스에 관한 것이다.

Description

로우 크랭크케이스용 보강재와 이를 제조하는 방법 및 로우 크랭크케이스{REINFORCE LOW CRANKCASE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, LOW CRANKCASE}

본 발명은 로우 크랭크케이스용 보강재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 과공정 알루미늄 합금 조성물로 이루어져 경량화 및 강성 향상을 도모할 수 있는 로우 크랭크케이스용 보강재에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 로우 크랭크케이스용 보강재를 제조하는 방법과, 상기 보강재가 로우 크랭크케이스 본체의 저널 부위에 인서트된 로우 크랭크케이스에 관한 것이다.

일반적으로, 차량 엔진 부품 중 로우 크랭크케이스는 실린더 블록의 하단에 위치하여 엔진 작동시 폭발 하중을 분산하는 역할을 하는 것으로서, 주철재인 단일 재질로 제조되는 것이 주류를 이루고 있으나, 엔진의 경량화 요구에 따라 알루미늄 또는 마그네슘 재질로 제조되는 사례가 크게 증가하고 있다.

한편, 로우 크랭크케이스 본체의 저널 부위는 엔진의 폭발 하중을 직접적으로 분산하는 역할을 하기 때문에, 저널 부위에 강성이 높은 주철재의 보강재를 삽 입하여 로우 크랭크케이스를 제조하고 있다.

그런데, 종래의 로우 크랭크케이스용 보강재에 있어서는, 비중이 높은 주철재로 제조됨에 따라, 중량이 증가할 뿐만 아니라, 알루미늄 재질의 로우 크랭크케이스 본체와의 열팽창 특성 차이에 의해 로우 크랭크케이스 본체와의 접합성이 저하되어 접합면에 갭이 발생함으로써 하중 분산이 원활히 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 강성이 향상될 뿐만 아니라, 경량화를 도모할 수 있는 로우 크랭크케이스용 보강재를 제공하는 것이다.

또한, 로우 크랭크케이스 본체와의 접합성이 향상되어 엔진 작동시 전달되는 하중이 균일하게 분산될 수 있는 로우 크랭크케이스용 보강재를 제공하는 것이다.

한편, 상기 로우 크랭크케이스용 보강재를 제조하는 방법 및 상기 보강재가 로우 크랭크케이스 본체의 저널 부위에 인서트된 로우 크랭크케이스를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명의 로우 크랭크케이스용 보강재 제조 방법에 따라, 14 ~ 25 wt% 실리콘(Si), 2 ~ 7 wt% 구리(Cu), 0.2 ~ 2.0 wt% 마그네슘(Mg) 및 잔량의 알루미늄(Al)으로 구성된 과공정 알루미늄 합금 조성물의 용탕을 보온로에서 소정 온도로 유지하고, 인(P)을 50 ~ 500ppm 첨가하여 소정 시간 안정화시키는 개량화 처리를 한 후, 연속 주조를 통해 환봉을 만드는 과정; 상기 환봉을 소정 길이로 절단하는 과정; 절단된 환봉을 300 ~ 400℃로 가열하여 열간 단조하는 과정에 의해 달성된다.

여기서, 상기 소정 온도는 700 ~ 800℃이고, 상기 소정 시간은 30 ~ 60분인 것이 바람직하다.

또한, 상기 목적은 상기 제조 방법에 의해 제조된 로우 크랭크케이스용 보강 재에 의해 달성된다.

또한, 상기 목적은 본 발명의 로우 크랭크케이스에 따라, 알루미늄 합금으로 다이캐스팅 제조된 로우 크랭크케이스 본체와; 상기 로우 크랭크케이스 본체의 저널 부위에 인서트되는 상기 보강재에 의해 달성된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 과공정 알루미늄 합금으로 이루어져 강성이 향상될 뿐만 아니라, 경량화를 도모할 수 있는 로우 크랭크케이스용 보강재가 제공된다.

또한, 로우 크랭크케이스 본체와의 접합성이 향상되어 엔진 작동시 전달되는 하중이 균일하게 분산될 수 있는 로우 크랭크케이스용 보강재가 제공된다.

한편, 상기 로우 크랭크케이스용 보강재를 제조하는 방법 및 상기 보강재가 로우 크랭크케이스 본체의 저널 부위에 인서트된 로우 크랭크케이스가 제공된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 로우 크랭크케이스용 보강재(100, 도 2 참조)를 구성하는 조성물은 강성을 향상시키기 위해 과공정 알루미늄 합금을 기본 조성으로 하였다.

일반적으로 알루미늄 합금은 주조성을 향상시키기 위해 실리콘(Si)을 주요 원소로 포함하는데, 이 때 실리콘(Si)의 함량에 따라 아공정(Hypo Eutectic), 공정(Eutectic), 과공정(Hyper Eutectic)으로 분류된다. 과공정 조성의 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이, 응고시 실리콘(Si)이 20 ~ 50㎛ 크기로 입자 형태의 초 정(Pimary)으로 정출되어 내마모성을 향상시키는 특징이 있기 때문에 본 발명에서는 과공정 알루미늄 합금을 기본 조성으로 한 것이다.

여기서, 과공정 알루미늄 합금 조성물은 14 ~ 25 wt% 실리콘(Si), 2 ~ 7 wt% 구리(Cu), 0.2 ~ 2.0 wt% 마그네슘(Mg) 및 잔량의 알루미늄(Al) 등을 포함하여 이루어진다.

상기 화학 성분의 함량을 상기와 같이 한정한 이유는 아래와 같다.

(1) 실리콘(Si)은 함량이 14 wt% 미만인 경우 내마모성이 저하되고 25 wt%를 초과하는 경우 내마모성은 향상되나 연속 주조시 주조성이 저하(표면터짐 발생)되므로, 14 ~ 25 wt%로 한정하였다.

(2) 구리(Cu)는 함량이 2 wt% 미만인 경우 강도가 저하되고, 7 wt%를 초과하는 경우 열전도도가 저하되므로, 2 ~ 7 wt%로 한정하였다.

(3) 마그네슘(Mg)은 함량이 0.2 wt% 미만인 경우 강도가 저하되고, 2.0 wt%를 초과하는 경우 열전도가 감소될 뿐만 아니라 주물에 산화물이 많이 형성되어 열처리에 의해 신율이 저하되는 문제가 있으므로, 0.2 ~ 2.0 wt%로 한정하였다.

상기 조성물을 사용한 로우 크랭크케이스용 보강재(100)를 제조하는 방법에 대해 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 조성물의 용탕을 보온로에서 소정 온도로 유지하고 인(P)을 50 ~ 500ppm 첨가하여 소정 시간 안정화시키는 개량화 처리를 한 후, 연속 주조를 통해 환봉을 만든다. 이 때, 소정 온도는 700 ~ 800℃이고, 상기 소정 시간은 30 ~ 60분인 것이 보다 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다.

그 후, 환봉을 소정 길이로 절단한 다음, 절단된 환봉을 300 ~ 400℃로 가열하여 열간 단조함으로써 보강재(100)가 완성된다.

한편, 상기 과정에 의해 제조된 보강재(100)는 로우 크랭크케이스 본체(10)의 저널 부위에 설치됨으로써 로우 크랭크케이스(1)가 완성되는데, 그 과정은 도 3에 도시된 바와 같다.

먼저, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 보강재(100)를 서로 분리된 금형(3, 5)의 소정 위치에 고정시킨다.

다음, 도 3의 (b)와 같이 금형(3, 5)이 서로 맞닿도록 한 후 두 금형(3, 5) 사이에 알루미늄 합금의 용탕을 주입하여 다이캐스팅함으로써, 도 3의 (c)와 같은 로우 크랭크케이스(1)가 제조될 수 있다.

상기 과정에 의해 제조된 로우 크랭크케이스(1)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 알루미늄 합금으로 구성된 로우 크랭크케이스 본체(10)와, 로우 크랭크케이스 본체(10)의 저널 부위에 인서트된 보강재(100)로 구성된다. 이에, 로우 크랭크케이스 본체(10)와 보강재(100)가 서로 동종 재질로 이루어져 열팽창 계수 차이가 작으므로 접합성이 향상(로우 크랭크케이스 본체(10)와 보강재(100) 사이의 갭이 최소화)되므로, 엔진 작동시 전달되는 하중이 균일하게 분산될 수 있다.

상기 기술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 과공정 알루미늄 합금으로 이루어져 강성이 향상될 뿐만 아니라, 경량화를 도모할 수 있다.

뿐만 아니라, 로우 크랭크케이스 본체(10)와 보강재(100) 사이의 접합성이 향상되어 엔진 작동시 전달되는 하중이 균일하게 분산될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 로우 크랭크케이스용 보강재를 구성하는 과공정 알루미늄 합금 조성물의 미세조직을 나타낸 사진.

도 2는 본 발명에 따른 로우 크랭크케이스용 보강재를 제조하는 과정을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 따른 로우 크랭크케이스를 제조하는 과정을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 따른 로우 크랭크케이스를 나타낸 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 로우 크랭크케이스 10 : 로우 크랭크케이스 본체

100 : 보강재

Claims

14 ~ 25 wt% 실리콘(Si), 2 ~ 7 wt% 구리(Cu), 0.2 ~ 2.0 wt% 마그네슘(Mg) 및 잔량의 알루미늄(Al)으로 구성된 과공정 알루미늄 합금 조성물의 용탕을 보온로에서 소정 온도로 유지하고 인(P)을 50 ~ 500ppm 첨가하여 소정 시간 안정화시키는 개량화 처리를 한 후, 연속 주조를 통해 환봉을 만드는 과정;

상기 환봉을 소정 길이로 절단하는 과정;

절단된 환봉을 300 ~ 400℃로 가열하여 열간 단조하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 로우 크랭크케이스용 보강재 제조 방법.

청구항 1에 있어서,

상기 소정 온도는 700 ~ 800℃이고, 상기 소정 시간은 30 ~ 60분인 것을 특징으로 하는 로우 크랭크케이스용 보강재 제조 방법.

청구항 1 또는 청구항 2의 제조 방법에 의해 제조된 로우 크랭크케이스용 보강재.

알루미늄 합금으로 다이캐스팅 제조된 로우 크랭크케이스 본체와;

상기 로우 크랭크케이스 본체의 저널 부위에 인서트되는 청구항 3의 보강재를 포함하는 것을 특징으로 하는 로우 크랭크케이스.