KR20130043812A

KR20130043812A - 클래드 강판을 이용한 테일트림 제조방법

Info

Publication number: KR20130043812A
Application number: KR1020110107932A
Authority: KR
Inventors: 유창열; 윤광민
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2013-05-02
Also published as: US8671575B2; US20130099512A1; US9370997B2; US20140145455A1

Abstract

본 발명은 클래드 강판을 이용한 테일트림 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 클래드 강판을 이용하여 경량화되면서 내식성이 향상되고, 전도율에 의한 냉각성능에 따른 내열성또한 향상되는 테일트림에 관한 것이다.
본 발명은 세척된 두개의 금속 소재를 압연하여 초기 클래드 강판를 만든 후, 열처리와 재압연을 통해 최종 클래드 강판를 제조하는 단계; 상기 단계를 통해 제조된 최종 클래드 강판를 이용하여 메인 테일트림, 테일트림 어퍼커버와 테일트림 로어커버로 이루어진 하우징을 프레스 가공하는 단계; 및 프레스 가공에 의해 얻어진 상기 메인 테일트림과 하우징을 텅스텐 불활성 아크용접(TIG용접: Tungsten Inert Gas welding)을 통해 테일트림을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

클래드 강판을 이용한 테일트림 제조방법{TAIL TRIM MANUFACTURING METHOD BY USING CLAD METAL PLATE}

본 발명은 클래드 강판을 이용한 테일트림 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 클래드 강판을 이용하여 경량화되면서 내식성이 향상되고, 전도율에 의한 냉각성능에 따른 내열성또한 향상되는 테일트림에 관한 것이다.

차량의 리어범퍼 커버에는 머플러의 테일파이프가 인입되는 테일트림이 조립된다.

도 1은 종래기술에 따라 리어범퍼 커버와 이 리어범퍼 커버에 조립되는 테일트림을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 리어범퍼 커버(20)에는 메인 테일트림(11), 테일트림 어퍼커버(12), 테일트림 로어커버(13), 및 테일트림 브라켓(14)으로 구성되는 테일트림(10)이 조립된다. 이 테일트림(10)은 머플러의 테일파이프(미도시)가 인입되는 관통홀이 마련되는데, 이 관통홀은 리어범퍼 커버(20)의 배기홀부(21)에 연통되도록 매칭된다.

즉, 테일트림 로어커버(13)와 테일트림 브라켓(14)은 해당 측면 가장자리에 플랜지를 마련하여 서로 용접되어 결합된다. 서로 용접된 테일트림 로어커버(13)와 테일트림 브라켓(14)은 메인 테일트림(11)에 결합되어 리어범퍼 커버(20)의 배기홀부(21)에 조립된다. 이때, 테일파이프가 인입되는 테일트림(10)의 인입부(15)는 테일트림 브라켓(14)을 매개로 리어범퍼 커버(20)에 볼트 체결된다.

상기와 같은 테일트림은 머플러의 배기가스를 최종적으로 차 밖으로 배출하는 부품이므로 메인 테일트림(10)는 300도 이상에서 변형이 없는 내열성 및 내식성이 요구되고, 테일트림 어퍼커버(12)와 테일트림 로어커버(13)는 배기가스 및 도로 위 이물질에 대한 내식성 및 내치핑성이 요구되나, 종래 테일트림은 크롬 코팅한 스테인레스 스틸을 이용하여 제조됨으로 메인 테일트림(10), 테일트림 어퍼커버(12)와 테일트림 로어커버(13)의 안쪽에 내식성 문제가 발생하고, 테일트림 어퍼커버(12)와 테일트림 로어커버(13)의 바깥쪽 치핑에 의한 내식성 문제가 발생하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 클래드 강판을 이용하여 경량화되면서 내식성이 향상되고, 전도율에 의한 냉각성능에 따른 내열성또한 향상되는 테일트림을 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 종래의 스테인레스 스틸로 된 테일트림 제품보다 성형성이 좋아 테일트림의 최종 완성품의 불량이 감소되는 테일트림 제조방법를 제공하는 데 있다.

본 발명은 세척된 두개의 금속 소재를 압연하여 초기 클래드 강판를 만든 후, 열처리와 재압연을 통해 최종 클래드 강판를 제조하는 단계; 상기 단계를 통해 제조된 최종 클래드 강판를 이용하여 메인 테일트림, 테일트림 어퍼커버와 테일트림 로어커버로 이루어진 하우징을 프레스 가공하는 단계; 및 프레스 가공에 의해 얻어진 상기 메인 테일트림과 하우징을 텅스텐 불활성 아크용접(TIG용접: Tungsten Inert Gas welding)을 통해 테일트림을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 메인 테일트림은, A7075계열의 알루미늄 합금과 A5052계열의 알루미늄 합금으로 재조된 클래드 강판를 이용하여 프레스 가공되고, 상기 메인 테일트림과 하우징을 결합시 상기 하우징이 결합되는 상기 메인 테일드림의 일측면은 A5052계열의 알루미늄 합금인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징은 A7075계열의 알루미늄 합금과 스테인레스 스틸으로 제조된 클래드 강판을 이용하여 프레스 가공되고, 상기 하우징의 외측면은 스테인레스 스틸이고, 내측면은 A7075계열의 알루미늄 합금인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 초기 클래드 강파은 세척된 두 개의 금속 소재를 10~20분 동안 500톤으로 압연하여 만들어지고, 상기 최종 클래드 강판은 두 개의 금속 소재의 확산 접합을 위해 400~450℃에서 2~3시간 1차 열처리한 후, 10~20분간 500톤으로 압연하고, 2~3시간 300~350℃에서 2차 열처리하여 제조된다.

또한, 상기 TIG용접시 사용되는 전극봉은 SUS 304 재질이고, 상기 TIG용접시 사용되는 보호가스는 N₂ 와 CO₂를 2:8로 혼합한 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명 클래드 강판을 이용하여 테일트림을 제조함으로써 테일트림이 경량화되고, 내식성 향상은 물론 전도율에 의한 냉각성능에 따른 내열성 또한 향상된다. 또한, 종래의 스테인레스 스틸로 된 테일트림 제품보다 성형성이 좋아 테일트림이 최종 완성푸에서의 불량률이 종래에 비해 현저히 감소된다.

그리고, 테일트림이 메인 테일트림과 하우징의 결합시 TIG용접을 이용함으로서 종래 용접결합 대비 접합시간 및 접합성이 향상된다.

도 1은 종래 기술에 따른 리어범퍼 커버와 이 리어범퍼 커버에 조립되는 테일트림을 나타낸 상태도,
도 2는 본 발명에 따른 클래드 강판을 이용한 테일트림 제조방법을 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 클래드 간판을 이용한 테일트림 제조방법에 의해 제조된 테일트림을 나타낸 상태도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 클래드 강판을 이용한 테일트림 제조방법을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이 용어들은 제품을 생산하는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명이 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 도 2는 본 발명에 따른 클래드 강판을 이용한 테일트림 제조방법을 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 클래드 간판을 이용한 테일트림 제조방법에 의해 제조된 테일트림을 나타낸 상태도이다.

먼저, 본 발명을 설명함에 앞서 클래드 강판에 대해 간략히 살펴보면 일반적으로 클래드 강판(Clad Plate)이란 두가지 이상의 금속재료의 표면을 금속학적으로 접합하여 일체화시킨 적층형의 복합 강판을 지칭하며, 건축, 가전, 자동차, 중공업등에 널리 적용되고 있다.

클래드 금속으로 사용되는 소재의 종류는 다양하지만 대개의 경우 고온 혹은 산성에 따른 부식 분위기등 가혹한 환경 하에서도 성능이 열화되지 않는 고기능성 재료들이며 그 가격도 고가이다.

따라서, 클래드 강판의 모재는 상대적으로 가격이 저렴하고 가공성이 우수한 소재를 사용하고, 표면을 이루는 클래드 금속은 특정한 성질이 요구되는 소재들을 사용함으로써 고가의 소재를 절약할 수 있기 때문에 비용 절감과 같은 경제적인 면뿐만 아니라 제한된 지하자원의 낭비를 방지할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 클래드 강판을 이용하여 테일트림을 제조하는 것으로, 세척된 두 개의 금속 소재를 클래드 강판으로 제조하는 단계, 클래드 강판을 프레스 가공하는 단계 및 텅스텐 불활성 아크용접(TIG용접: Tungsten Inert Gas welding)으로 이루어진다.

클래드 강판을 제조하는 단계에서는 세척된 두 개의 금속 소재를 압연하여 초기 클래드 강판을 만든 후, 열처리와 제 압연을 통해 하나의 판재로 된 최종 클래드재를 제조한다.

즉, 입고된 두 개의 금속 소재에 대해 세척과정을 거치는데, 상기 세척과정에서는 30g/l의 Na₃Po₄수용액에 1~2분간 침지하는 과정을 거쳐 세척하는 것이다. 또한, 세척된 두 개의 금속 소재는 10~20분간 500톤으로 압연되어 초기 클래드 강판이 만들어지게 된다.

이후, 초기 클래드 강판이 만들어지면 그 초기 클래드 강판을 열처리하여 재 압연을 통해 최종 클래드 강판을 제조하게 된다.

즉, 두 개의 금속 소재의 확산 접합을 위해 400~450℃에서 2~3시간 1차 열처리한 후, 10~20분간 500톤으로 압연하고, 2~3시간 300~350℃에서 2차 열처리하여 본 발명의 테일트림을 제조하기 위한 최종 클래드 강판이 제조된다.

여기서, 1차 열처리의 온도가 400℃미만인 경우 충분한 접합강도와 드로잉성을 얻을 수 없고, 450℃초과인 경우에도 충분한 접합강도와 드로잉성을 얻을 수 없으므로 1차 열처리시에는 400~450℃로 하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 1차 열처리 시간도 주요한데, 1차 열처리 시간이 2시간 미만일 경우 및 3시간초과인 경우에도 충분한 접합 강도를 얻을 없으므로 1차 열처리 시간은 2~3시간으로 하는 것이 바람직하며,

그리고, 2차 열처리는 클래드 강판의 안정화를 위해 수행하는 것으로, 2차 열처리를 수행하는 경우 수행하지 않는 경우에 비해 현저히 우수한 접합강도 및 드로잉성을 나타낸다.

여기서, 2차 열처리 온도가 300℃미만인 경우 접합강도와 드로잉성이 상대적으로 떨어지고 350℃초과인 경우또한 접합강도와 드로잉성이 떨어지므로 2차 열처리 온도는 300~350℃로 하는 것이 바람직할 것이다.

이후, 본 발명의 테일트림을 제조하기 위한 클래드 강판이 제조되면 그 클래드 강판을 프레스 가공하게 되는데, 이 과정에서는 최종 클래드 강판을 이용하여 메인 테일트림, 테일트림 어퍼커버와 테일트림 로어커버로 이루어진 하우징을 프레스 가공하게 된다.

즉, 테일트림은 리어범퍼 커버에 조립되는 메인 테일트림(100)과 상기 메인 테일트림에 조립되는 하우징(200)으로 구성되고, 상기 하우징(200)은 상기 테일트림 어퍼커버(300)와 테일트림 로어커버(400)의 결합에 의해 이루어진 것으로, 프레스 작업은 상기 메인 테일트림(100), 테일트림 어퍼커버(300), 테일트림 로어커버(400)를 각각 얻기 위해 수행하게 되는 것이다.

여기서, 상기 메인 테일트림은 A7075계열의 알루미늄 합금과 A5052계열의 알루미늄 합금으로 제조된 클래드 강판을 이용하여 프레스 가공에 의해 제조된다.

즉, 상기 메인 테일트림을 만들기 위한 클래드 강판의 제조시, A7075계열의 알루미늄 합금과 A5052계열의 알루미늄 합금을 클래드 강판 제조단계를 통해 상호 접합하여 클래드 강판을 제조한 후, 그 제조된 클래드 강판을 250톤 프레스기로 20~30초 가압하여 상기 메인 테일트림을 제조한다.

그리고, 상기 하우징(200)을 이루는 테일트림 어퍼커버(300)와 테일트림 로어커버(400)는 A7075계열의 알루미늄 합금과 스테인레스 스틸로 제조된 클래드 강판을 이용하여 프레스 가공에 의해 제조된다.

즉, 상기 테일트림 어퍼커버(300)와 테일트림 로어커버(400)을 만들기 위한 클래드 강판 제조시, 스테인레스 스틸과 A7075계열의 알루미늄 합금을 클래드 강판 제조단계를 통해 상호 접합하여 클래드 강판을 제조한 후, 그 제조된 클래드 강판을 250톤의 프레스기로 20~30초 가압하여 상기 테일트림 어퍼커버(300)와 테일트림 로어커버(400)를 각각 제조한다. 그런 후 상기 테일트림 어퍼커버(300)와 테일트림 로어커버(400)를 상호 조립하여 중공형의 상기 하우징(200)을 얻는다.

이때, 상기 하우징(200)의 외측면은 스테인레스 스틸이 위치하도록 하고, 내측면은 A7075계열의 알루미늄 합금이 위치하도록 한다.

그리고, 상기 하우징(200)과 메인 테일트림(100)을 제조하면 상기 메인 테일트림(100)에 상기 하우징(200)을 결합하는데, 결합시에는 텅스텐 불활성 아크용접(TIG용접: Tungsten Inert Gas welding)을 이용한다.

이때, 상기 하우징(200)의 일측단을 상기 메인 테일트림(100)의 일측면 즉 A7075계열의 알루미늄 합금에 TIG용접를 통해 결합한다.

그리고, 텅스텐 불활성 아크용접(TIG용접: Tungsten Inert Gas welding)을 이용하여 상기 하우징(200)과 메인 테일트림(100)을 결합시, 상기 TIG용접에 사용되는 전극봉은 SUS304 재질로 그 크기는 직경이 10mm이며 길이는 150mm이다. 또한, TIG용접시 사용되는 보호가스는 종래의 비싼 아르곤 대신 N₂와 CO₂를2:8로 혼합한 가스를 사용한다.

그리고, TIG용접시 보호가스 분출량은 초당 20~30ml가 분출되게 조절하며 냉각수 또한 초당 100~200mg으로 조절하고, 상기 하우징(200)과 메인 테일트림(100)의 용접부에는 2~4g/l의 KOH 활성화제를 코팅하여 접합성을 향상시키도록 한다.

여기서, 상기 하우징(200)과 메인 테일트림(100)을 TIG용접에 의해 용접하는 상태를 간략히 살펴보면, 먼저 테일트림 어퍼커버(300)와 테일트림 로어커버(400)의 알루미늄 합금부분을 상호 맞대고, 맞대어진 부부에 용접을 수행하여 상기 하우징(200)을 완성하고, 완성된 하우징(200)의 일측단을 상기 메인 테일트림(100)의 알루미늄 합금부분에 맞댄 상태로 TIG용접에 의해 결합하여 테일트림을 제조한다.

상기 테일트림 어퍼커버(300)와 테일트림 로어커버(400)의 용접이나, 상기 하우징(200)과 메인 테일트림(100)의 용접시 TIG용접방법에 대해 간략히 살펴보면, 용가재를 투입한 후 용접봉에 5~10초 정도 전원을 공급해주면 용접봉에 아크가 발생하면서 상기 용가재가 녹아 상기 테일트림 어퍼커버(300)와 테일트림 로어커버(400)가 결합되고, 이때 용접부분은 상기 테일트림 어퍼커버(300)와 테일트림 로어커버(400)가 결합된 양단에 각각 3군데 행해지게 되고, 상기 테일트림 어퍼커버(300)와 테일트림 로어커버(400)를 용접한 후에는 10톤의 압력을 10초 정도 유지하여 상기 테일트림 어퍼커버(300)와 테일트림 로어커버(400)가 견고하게 결합되도록 한다.

그리고, 상기 테일트림 어퍼커버(300)와 테일트림 로어커버(400)가 결합된 하우징(200)을 상기 메인 테일트림(100)에 용접시에도 상기와 같은 방법에 의해 용접 결합을 함으로써 테일트림을 완성한다.

상기와 같이 본 발명은 테일트림을 클래드 강판을 이용하여 제조함으로써 테일트림의 경량화 및 내식성 향상을 얻을 수 있고, 전도율에 의한 냉각성능에 따른 내열성 또한 얻을 수 있음은 물론 종래의 스테인레스 스틸로 된 테일트림 제품보다 성형성이 좋아 테일트림의 최종 완성품에서의 불량률이 종래에 비해 현저히 감소되는 효과가 있다.

또한, 테일트림의 메인 테일트림과 하우징의 결합시 TIG용접을 이용함으로써 종래 SPOT용접 대비 접합시간 및 접합성이 향상되는 효과가 있다.

본 발명의 구체적인 실시예에 관해 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형실시가 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상술한 실시예에 한정하지 않고, 후술하는 특허등록범위뿐만 아니라, 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100:메인 테일트림 200: 하우징
300: 테일트림 어퍼커버 400: 테일트림 로어커버

Claims

세척된 두개의 금속 소재를 압연하여 초기 클래드 강판를 만든 후, 열처리와 재압연을 통해 최종 클래드 강판를 제조하는 단계;
상기 단계를 통해 제조된 최종 클래드 강판를 이용하여 메인 테일트림, 테일트림 어퍼커버와 테일트림 로어커버로 이루어진 하우징을 프레스 가공하는 단계; 및
프레스 가공에 의해 얻어진 상기 메인 테일트림과 하우징을 텅스텐 불활성 아크용접(TIG용접: Tungsten Inert Gas welding)을 통해 테일트림을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드 강판을 이용한 테일트림 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 메인 테일트림은, A7075계열의 알루미늄 합금과 A5052계열의 알루미늄 합금으로 재조된 클래드 강판를 이용하여 프레스 가공된 것을 특징으로 하는 클래드 강판을 이용한 테일트림 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 메인 테일트림과 하우징을 결합시 상기 하우징이 결합되는 상기 메인 테일드림의 일측면은 A5052계열의 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 클래드 강판을 이용한 테일트림 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 하우징은 A7075계열의 알루미늄 합금과 스테인레스 스틸으로 제조된 클래드 강판을 이용하여 프레스 가공된 것을 특징으로 하는 클래드 강판을 이용한 테일트림 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 하우징의 외측면은 스테인레스 스틸이고, 내측면은 A7075계열의 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 클래드 강판을 이용한 테일트림 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 초기 클래드 강파은 세척된 두 개의 금속 소재를 10~20분 동안 500톤으로 압연하여 만들어지는 것을 특징으로 하는 클래드 강판을 이용한 테일트림 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 최종 클래드 강판은 두 개의 금속 소재의 확산 접합을 위해 400~450℃에서 2~3시간 1차 열처리한 후, 10~20분간 500톤으로 압연하고, 2~3시간 300~350℃에서 2차 열처리하여 제조된 것을 특징으로 하는 클래드 강판을 이용한 테일트림 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 TIG용접시 사용되는 전극봉은 SUS 304 재질인 것을 특징으로 하는 클래드 강판을 이용한 테일트림 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 TIG용접시 사용되는 보호가스는 N₂ 와 CO₂를 2:8로 혼합한 것을 특징으로 하는 클래드 강판을 이용한 테일트림 제조방법.