KR20110108806A - 튜브형 토션빔 제조방법 및 제조장치 - Google Patents

튜브형 토션빔 제조방법 및 제조장치 Download PDF

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Abstract

튜브형 토션빔 제조방법 및 제조방치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열처리시의 변형을 방지할 수 있는 별도의 지그와, 이를 이용한 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.
본 발명은 관재를 냉간 성형하여 튜브형 토션빔의 형상을 성형하는 냉간 성형 단계; 상기 냉간 성현된 토션빔을 가열하는 가열 단계; 상기 가열된 토션빔의 양측 단부에 측면지그를 삽입하고, 상기 토션빔의 중앙부는 상부지그와 하부지그로 구속하는 지그 고정 단계; 및 상기 지그로 고정된 토션빔을 급냉하여 강도를 향상시키는 급속 냉각 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브형 토션빔 제조방법을 제공한다.

Description

튜브형 토션빔 제조방법 및 제조장치{MANUFACTURING METHOD AND DEVICE FOR TUBULAR TORSION BEAM}
본 발명은 튜브형 토션빔 제조방법 및 제조방치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열처리시의 변형을 방지할 수 있는 별도의 지그와, 이를 이용한 제조방법에 관한 것이다.
후륜 서스펜션에 사용되는 토션빔은 차량의 서스펜션의 위상차(범프 & 리바운드)에 의한 비틀어짐을 지지하는 역할을 수행한다.
토션빔은 판재 또는 관재를 사용하여 제조되는데, 최근 차량의 경량화 추세에 따라 튜브형 토션빔의 사용이 확대되고 있으며, 그 요구 강도 또한 증가하고 있는 추세이다.
본 발명의 목적은 고강도 튜브형 토션빔의 제조방법에 있어서 냉간 성형후 강도 상승을 위한 열처리 과정을 수행하도록 함으로써 공정의 생산성을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 냉간 성형된 튜브형 토션빔이 열처리 과정에서 변형되지 않도록 형상을 유지시켜주는 지그를 포함하는 튜브형 토션빔 제조장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 관재를 냉간 성형하여 튜브형 토션빔의 형상을 성형하는 냉간 성형 단계; 상기 냉간 성현된 토션빔을 가열하는 가열 단계; 상기 가열된 토션빔의 양측 단부에 측면지그를 삽입하고, 상기 토션빔의 중앙부는 상부지그와 하부지그로 구속하는 지그 고정 단계; 및 상기 지그로 고정된 토션빔을 급냉하여 강도를 향상시키는 급속 냉각 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브형 토션빔 제조방법을 제공한다.
상기 가열 단계는 상기 냉간 성형된 토션빔을 900~1000℃ 가열하는 것이 바람직하며,
상기 가열 단계는 가열로를 통과하며 이루어지면 더욱 바람직하다.
그리고, 상기 급속 냉각 단계는 상기 토션빔에 냉각수를 공급하여 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명은 관재를 연속적으로 공급하는 인입부; 상기 인입부에서 공급된 관재를 튜브형 토션빔 형상으로 냉간 성형하는 성형부; 상기 성형부에서 성형된 튜브형 토션빔을 가열하는 가열로; 및 상기 가열로에서 가열된 튜브형 토션빔을 급속냉각시키는 수냉식 급속냉각채널;을 포함하는 튜브형 토션빔 제조장치를 제공한다.
상기 가열로에서 가열된 튜브형 토션빔의 양측단부에 삽입되어 급속냉각채널에서 상기 튜브형 토션빔의 축방향변형을 방지하는 측면지그를 더 포함하는 것이 바람직하며,
상기 가열로에서 가열된 튜브형 토션빔의 중앙부의 상하면을 구속하여 급속냉각채널에서 상기 튜브형 토션빔의 상하변형과 축방향변형을 방지하는 상부지그와 하부지그를 더 포함하면 더욱 바람직하다.
본 발명은 관재를 냉간 성형으로 성형한 후, 금형에서 분리하여 가열과 급냉 과정을 거치도록 함으로써 금형의 생산성을 향상시킴으로써 전체적인 공정의 생산속도를 향상시키는 효과를 가져온다.
도 1은 튜브형 토션빔의 사시도,
도 2는 도 1의 A-A선에 따른 튜브형 토션빔 중앙부 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 튜브형 토션빔 제조방법의 공정순서를 나타낸 흐름도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 튜브형 토션빔 제조방법에 사용되는 지그 고정구조를 나타낸 개념도,
도 5는 튜브형 토션빔의 중앙부가 상부지그와 하부지그로 구속된 상태를 나타낸 단면도,
도 6은 튜브형 토션빔이 측면지그, 상부지그 및 하부지그로 구속된 상태를 나타낸 측면도,
도 7 및 도 8은 복수개의 튜브형 토션빔을 일체로 구속하는 지그를 나타낸 구성도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 튜브형 토션빔 제조장치를 나타낸 구성도임.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 튜브형 토션빔 제조방법 및 제조장치에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 도면에서 발명을 구성하는 구성요소들의 크기는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술된 것이며, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소와 접하여 설치될 수 있고, 소정의 이격거리를 두고 설치될 수도 있으며, 이격거리를 두고 설치되는 경우엔 상기 어떤 구성요소를 상기 다른 구성요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제3의 수단에 대한 설명이 생략될 수도 있다.
도 1은 튜브형 토션빔의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A선에 따른 튜브형 토션빔 중앙부 단면도이다.
도 1을 참조하면, 튜브형 토션빔은 좌우로 긴 장방형의 단면을 가지는 양측 단부(12)와, ∩ 형상의 단면을 가지는 중앙부(13)가 일체로 형성된 독특한 형상을 가지고 있다.
도 2를 참조하면, 중앙부(13)의 상부면은 ∩ 형상으로 돌출 형성되어 있고, 중앙부(13)의 하부면은 ∩ 형상으로 요입되어 있다.
이러한 튜브형 토션빔은 관재를 성형하여 제조된다.
140kg급의 튜브형 토션빔을 제조하기 위해서는 보론강 소재를 사용하여, 가열과 급냉의 열처리 과정을 거쳐야 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 튜브형 토션빔 제조방법의 공정순서를 나타낸 흐름도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 튜브형 토션빔 제조방법은 관재를 냉간 성형 공정을 통해 상술한 바와 같은 튜브형 토션빔 형상으로 성형하는 냉간 성형 단계(S30)와, 상기 냉간 성형된 튜브형 토션빔의 강도 향상을 위하여 900~1000℃ 범위로 가열하는 가열 단계(S31)와, 상기 가열된 튜브형 토션빔의 급냉 과정에서의 변형을 방지하기 위하여 복수개의 지르고 튜브형 토션빔을 구속하는 지그 고정 단계(S32)와, 상기 지그로 구속된 튜브형 토션빔을 수냉 방식으로 급냉 시키는 급속 냉각 단계(S33)를 포함한다.
고강도 부품을 제조하기 위해서는 가열된 소재를 열간 성형하고, 성형품을 금형으로 구속한 상태에서 급속 냉각하여 강도를 향상시키는 방법을 사용하고 있으나, 이러한 방법은 부품이 금형내에 머무는 시간이 많아 생산속도가 낮다.
본 발명은 생산성을 향상시키기 위하여 튜브형 토션빔을 냉간 성형으로 성형한 후, 성형된 토션빔을 금형에서 분리하여 별도의 가열로와 급속냉각채널을 거치도록 함으로써 냉간 성형과 동일한 수준의 생산속도를 가져갈 수 있다.
그런데, 고온으로 가열된 부품을 급냉하게되면 냉각수축에 의한 부품 변형이 발생할 수 있다. 본 발명은 이를 방지하기 위하여 튜브형 토션빔을 복수개의 지그로 구속한 후 급속냉각채널을 거치도록 함으로써, 급냉과정에서 제품의 변형을 방지한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 튜브형 토션빔 제조방법에 있어서 지그를 이용한 튜브형 토션빔 구속방법에 관하여 살펴본다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 튜브형 토션빔 제조방법에 사용되는 지그 고정구조를 나타낸 개념도이고, 도 5는 튜브형 토션빔의 중앙부가 상부지그와 하부지그로 구속된 상태를 나타낸 단면도이다.
본 발명은 지그를 사용하여 튜브형 토션빔을 구속한다.
지그는 튜브형 토션빔(10)의 양측 단부(12)에 삽입되는 한쌍의 측면지그(130)와, 튜브형 토션빔(10) 중앙부(13) 상면을 감싸는 상부지그(110)와, 튜브형 토션빔(10) 중앙부(13) 하부면에 삽입되는 하부지그(120)를 포함한다.
측면지그(130)는 튜브형 토션빔(10)의 축방향 변형을 방지하는 역할을 수행한다.
그리고, 상부지그(110)와 하부지그(120)는 도 5에 도시된 바와 같이 중앙부(13)를 위아래로 감싸 구속하는 형태가 되어, 튜브형 토션빔(10)의 상하변형과 축방향변형을 동시에 방지하는 역할을 수행한다.
도 6은 튜브형 토션빔이 측면지그, 상부지그 및 하부지그로 구속된 상태를 나타낸 측면도이다.
도 6을 참조하면, 측면지그(130)는 튜브형 토션빔(10)의 내부로 삽입되어 튜브형 토션빔(130)의 축방향 비틀림과 길이방향의 변형을 방지하게 된다.
한편, 튜브형 토션빔(10)은 도시된 바와 같이 지그에 의해 구속된 상태로 급속냉각채널을 통과하게 된다.
급속냉각채널은 수냉으로 튜브형 토션빔(10)을 급속냉각하는 것이다. 그런데, 튜브형 토션빔(10)의 중앙부(13)는 상부지그(110)와 하부지그(120)에 의하여 감싸지기 때문에 이부분은 냉각수와 접촉면적이 작아 다른 부분에 비하여 냉각속도가 저하된다.
이를 보완하기 위하여, 상부지그(110)와 하부지그(120)에는 냉각채널을 별도로 형성하여, 냉각채널을 통해 냉각수를 공급함으로써, 상부지그(110)와 하부지그(120)에 의해 감싸지는 튜브형 토션빔(10) 중앙부(13)의 냉각속도를 향상시키는 것이 바람직하다.
도 7 및 도 8은 복수개의 튜브형 토션빔을 일체로 구속하는 형태를 나타낸 구성도이다.
도 7을 참조하면, 복수개의 측면지그(130)가 측면판(132)에 일정 간격으로 배열되어 있다. 측면판(132)은 복수개의 측면지그(130)를 서로 연결한다.
도 8을 참조하면, 복수개의 상부지그(110)가 상부판(112)에 일정 간격으로 배열되어 있고, 복수개의 하부지그(120)가 하부판(122)에 일정 간격으로 배열되어 있다.
이렇게 별도의 부재에 복수개의 지그를 고정시키면, 한 꺼번에 복수개의 튜브형 토션빔을 구속할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 튜브형 토션빔 제조장치를 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 튜브형 토션빔 제조장치는 관재를 연속적으로 공급하는 인입부(20)와, 상기 인입부(20)에서 공급된 관재를 튜브형 토션빔 형상으로 냉간 성형하는 성형부(30)와, 상기 성형부(30)에서 성형된 제품을 가열하는 가열로(40)와, 상기 가열로(40)에서 가열된 제품을 수냉식으로 급속냉각시키는 급속냉각채널(50)을 포함한다.
여기서, 가열로(30)의 마지막 구간에서 상술한 바와 같은 지그를 가열된 제품을 구속하여 급속냉각채널을 통과하도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 튜브형 토션빔 제조장치는 성형부(30)에서 냉간 성형으로 제품을 성형하고, 열처리는 별도의 가열로(40)와 급속냉각채널(50)에서 이루어지도록 함으로써 생산성을 향상시키는 효과를 가져온다.
성형부(30)는 한꺼번에 많은 제품을 제조할 수 없고, 단위 시간당 일정한 개수 만큼 성형할 수 있는데, 성형부(30)에서 냉각 등의 열처리를 행하게 되면, 성형부(30) 체류 시간이 길어져 전체 공정의 생산성이 저하된다.
그런데, 열처리를 별도의 가열로(40)와 급속냉각채널(50)에서 수행하게되면 성형부(30) 체류 시간이 감소되고, 가열로(40)와 급속냉각채널(50)은 한꺼번에 복수개의 부품을 처리할 수 있으므로 전체 공정의 생산성이 향상되는 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10 : 튜브형 토션빔
12 : 양측 단부
13 : 중앙부
20 : 인입부
30 : 성형부
40 : 가열로
50 : 급속냉각채널
110 : 상부지그
120 : 하부지그
130 : 측면지그

Claims (11)

  1. 관재를 냉간 성형하여 튜브형 토션빔의 형상을 성형하는 냉간 성형 단계;
    상기 냉간 성현된 토션빔을 가열하는 가열 단계;
    상기 가열된 토션빔의 양측 단부에 측면지그를 삽입하고, 상기 토션빔의 중앙부는 상부지그와 하부지그로 구속하는 지그 고정 단계; 및
    상기 지그로 고정된 토션빔을 급냉하여 강도를 향상시키는 급속 냉각 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브형 토션빔 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 단계는 상기 냉간 성형된 토션빔을 900~1000℃ 가열하는 것을 특징으로 하는 튜브형 토션빔 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가열 단계는 가열로를 통과하며 이루어지는 것을 특징으로 하는 튜브형 토션빔 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지그 고정 단계는
    복수개의 토션빔을 일체로 구속하는 것을 특징으로 하는 튜브형 토션빔 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 급속 냉각 단계는 상기 토션빔에 냉각수를 공급하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 튜브형 토션빔 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 급속 냉각 단계에서,
    상기 상부지그와 상기 하부지그에 형성된 냉각채널로 냉각수를 공급하는 것을 특징으로 하는 튜브형 토션빔 제조방법.
  7. 관재를 연속적으로 공급하는 인입부;
    상기 인입부에서 공급된 관재를 튜브형 토션빔 형상으로 냉간 성형하는 성형부;
    상기 성형부에서 성형된 튜브형 토션빔을 가열하는 가열로; 및
    상기 가열로에서 가열된 튜브형 토션빔을 급속냉각시키는 수냉식 급속냉각채널;을 포함하는 튜브형 토션빔 제조장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 가열로에서 가열된 튜브형 토션빔의 양측단부에 삽입되어 급속냉각채널에서 상기 튜브형 토션빔의 축방향변형을 방지하는 측면지그를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브형 토션빔 제조장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 가열로에서 가열된 튜브형 토션빔의 중앙부의 상하면을 구속하여 급속냉각채널에서 상기 튜브형 토션빔의 상하변형과 축방향변형을 방지하는 상부지그와 하부지그를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브형 토션빔 제조장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 측면지그는 복수개가 하나의 측면판에 연결된 것을 특징으로 하는 튜브형 토션빔 제조장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 상부지그는 복수개가 하나의 상부판에 연결되고,
    상기 하부지그는 복수개가 하나의 하부판에 연결되는 것을 특징으로 하는 튜브형 토션빔 제조장치.
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