KR20140048429A - 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법 - Google Patents

상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법 Download PDF

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KR20140048429A
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이형국
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Abstract

본 발명은 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무계목 강관을 제조하여 바디부를 형성한 다음, 상기 바디부의 표면을 연마하는 단계; 상기 표면이 연마된 바디부의 양 끝단에 환봉을 가압 및 회전시킴으로써 마찰 용접하는 단계; 상기 바디부의 양 끝단에 마찰 용접된 환봉을 가열하여 단조한 다음 홀 형상을 절삭 가공하여 아이부를 형성하는 단계; 상기 아이부가 형성된 바디부를 밴딩하여 밴딩부를 형성하는 단계; 및 상기 밴딩부가 형성된 바디부 및 아이부를 담금질 한 다음 뜨임하는 열처리단계; 를 포함하며 중량이 작은 중공 타입임에도 불구하고 내구성이 개선되어 상용차에 적용 가능한 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법에 관한 것이다.

Description

상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법{Method of manufacturing a sabilizer bar for commercial vehicle}
본 발명은 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차의 양쪽 바퀴에 연결되어 주행 시에 바퀴에 가해지는 하중을 완화시키는 스테빌라이저 바의 제조방법에 있어서, 중량이 작은 중공 타입임에도 불구하고 내구성이 개선되어 상용차에 적용 가능한 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 스테빌라이저 바는 차체의 앞뒤 바퀴에 장착되어 차체의 기울어짐을 줄이기 위한 자세 안정장치인데, 구체적으로 차량의 양쪽 바퀴에 연결되어 주행 또는 선회 시에 상기 바퀴로부터 전달되는 하중을 완화시켜 차체의 안정성을 유지시키는 역할을 한다.
여기서, 상기 스테빌라이저 바는 속이 꽉찬 중실(中實) 스테빌라이저 바(solid stabilizer bar)와 속이 빈 중공(中空) 스테빌라이저 바(hollow stabilizer bar)로 구분된다.
이 때, 상기 중실 스테빌라이저 바는 속이 꽉찬 환봉 소재로 제조되므로 내구성이 우수한 장점이 있으나 중량이 크기에 차체 경량화에 적합하지 않은 단점이 있으며, 상기 중공 스테빌라이저 바는 속이 빈 파이프 소재로 제조되므로 중량이 작아 차체 경량화에 적합한 장점이 있으나 상기 중실 스테빌라이저 바와 비교하여 상대적으로 내구성이 떨어지는 단점이 있다.
따라서, 종래 트럭 또는 버스 등의 상용차의 경우 큰 차체 하중으로 인하여 내구성 및 피로수명 등에 강점을 보이는 중실 스테빌라이저 바를 적용하는 것이 일반적이었다.
그러나, 최근 들어 상용차의 적재 하중 증대에 따른 총 중량 관련 법규가 강화되고, 연비 상승 및 환경 오염을 유발하는 배기가스 과다 배출이 사회적인 문제가 됨에 따라 차량을 경량화하려는 시도가 계속되고 있는데, 앞서 설명한 바와 같이 종래 상용차의 경우 중실 타입의 스테빌라이저 바를 사용하고 있는바, 이는 최근의 차량 경량화 경향에 반하는 것이다.
즉, 상기 중실 스테빌라이저 바는 내구성이 우수하여 상용차에 적용하기 적합하나, 큰 중량으로 인해 차체 전체 중량을 증대시키는 문제가 있었다.
또한, 차체 경량화를 위해 상용차용으로 종래 중실 스테빌라이저 바가 아닌 중공 스테빌라이저 바를 사용하는 경우, 경량화 목적은 달성할 수 있으나 상기 중공 타입의 스테빌라이저 바와 대비하여 내구성이 떨어짐에 따라 반복적인 하중에 의해 피로 파괴가 쉽게 발생되는 문제가 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 종래 중실 타입과 비교하여 상대적으로 내구성이 떨어지는 중공 타입임에도 불구하고, 상용차에 적용 가능한 수준의 내구성을 만족하는 경량화된 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법을 제공하고자 함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법은 무계목 강관을 제조하여 바디부를 형성한 다음, 상기 바디부의 표면을 연마하는 단계; 상기 표면이 연마된 바디부의 양 끝단에 환봉을 가압 및 회전시킴으로써 마찰 용접하는 단계; 상기 바디부의 양 끝단에 마찰 용접된 환봉을 가열하여 단조한 다음 홀 형상을 절삭 가공하여 아이부를 형성하는 단계; 상기 아이부가 형성된 바디부를 밴딩하여 밴딩부를 형성하는 단계; 및 상기 밴딩부가 형성된 바디부 및 아이부를 담금질 한 다음 뜨임하는 열처리 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법은, 상기 열처리된 바디부 및 아이부를 도장한 다음 건조하는 단계; 및 상기 건조된 아이부의 홀에 부시를 삽입하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 마찰 용접하는 단계는 상기 환봉을 1700 내지 1800 rpm 의 속도로 회전시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 마찰 용접하는 단계는 상기 환봉을 23 kgf에서 8 내지 10 초 동안 1차 가압한 다음, 37 kgf에서 4 내지 5 초 동안 2차 가압하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 아이부를 형성하는 단계는 상기 환봉을 800 내지 1000 ℃의 온도 범위로 가열하여 단조하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 밴딩부를 형성하는 단계는 상기 아이부가 형성된 바디부를 900 내지 1100 ℃의 온도 범위로 가열한 다음 열간 밴딩하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 밴딩부를 형성하는 단계는 상기 아이부가 형성된 바디부를 880 내지 920 ℃ 의 온도 범위로 고주파 유도 가열한 다음 30 mm/min 밴딩 속도로 고주파 밴딩하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 열처리 단계는 120분 동안 830 내지 860 ℃의 온도 범위로 1차 가열하는 단계 및 30분 동안 40 내지 60 ℃의 온도 범위로 유냉하는 단계를 포함하는 담금질을 한 다음, 150분 동안 490 내지 510 ℃의 온도 범위로 2차 가열하는 단계 및 공냉하는 단계를 포함하는 뜨임을 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 도장한 다음 건조하는 단계는 180 ℃에서 가열하여 건조하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는, 스프링강과 같은 고탄소강 소재의 무계목 강관을 이용하여 표면 연마 및 열처리함으로써, 스테빌라이저 바의 피로수명 및 내구성 등이 크게 개선되어 중공 타입임에도 불구하고, 높은 하중이 가해지는 상용차에 적용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 종래 중실 타입이 아닌 중공 타입의 스테빌라이저 바를 적용함에 따라 상용차의 전체 중량이 감소되어 차체 경량화 목적을 달성할 수 있다.
뿐만 아니라, 상용차의 적재 하중 증대에 따른 총 중량 관련 법규 만족 및 연비가 향상되는 기술을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의해 제조된 중공 스테빌라이저 바의 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법을 나타낸 흐름도.
도 3은 무계목 강관의 단면을 나타낸 사진.
도 4는 도 3의 무계목 강관의 내표면을 확대한 사진.
도 5는 도 3의 무계목 강관의 외표면을 확대한 사진.
도 6은 상기 마찰 용접에 의해 형성된 접합부의 단면을 나타낸 사진.
도 7은 환봉 소재가 마찰 용접된 바디부를 나타낸 사진.
도 8은 환봉을 단조/절삭 가공하여 아이부를 성형한 사진.
도 9는 본 발명의 일실시예로 열간 밴딩에 의해 형성된 밴딩부의 아우터부 및 이너부를 나타낸 사진.
도 10은 본 발명의 일실시예로 열간 밴딩에 의해 형성된 밴딩부의 단면을 나타낸 사진.
도 11은 본 발명의 일실시예로 고주파 밴딩에 의해 형성된 밴딩부의 아우터부 및 이너부를 나타낸 사진.
도 12는 본 발명의 일실시예로 고주파 밴딩에 의해 형성된 밴딩부의 단면을 나타낸 사진.
도 13은 본 발명에 의한 열처리를 나타낸 그래프.
도 14는 아이부의 홀에 부시를 삽입하는 과정을 나타낸 모식도.
도 15는 본 발명의 일실시예로 압입 시간에 따른 압입력을 나타낸 그래프.
도 16 및 17은 각각 실시예 1 및 2로서 열간 밴딩 및 CO2 용접으로 제조된 스테빌라이저 바의 내구성 시험결과를 나타낸 사진.
도 18 및 19는 각각 실시예 3 및 4로서 열간 밴딩 및 마찰 용접으로 제조된 스테빌라이저 바의 내구성 시험결과를 나타낸 사진.
도 20은 실시예 5로서 본 발명에 의한 표면 연마, 열간 밴딩 및 마찰 용접으로 제조된 스테빌라이저 바의 내구성 시험결과를 나타낸 사진.
도 21은 실시예 6으로서 본 발명에 의한 표면 연마, 고주파 밴딩 및 마찰 용접으로 제조된 스테빌라이저 바의 내구성 시험결과를 나타낸 사진.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의해 제조된 중공 스테빌라이저 바의 사시도를 나타낸 도면인데, 도시된 바와 같이 본 발명에 의해 제조된 중공 스테빌라이저 바(100)는 무계목 강관으로 이루어진 바디부(110) 및 상기 바디부(110)와 연결되며 홀(121) 형상을 가진 아이부(120)로 구성되며, 상기 바디부(110) 및 아이부(120)에 의해 생성되는 접합부(130)와 벤딩 성형에 의해 절곡된 형상을 가지는 벤딩부(140)를 포함한다.
도 2는 본 발명에 의한 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
종래 상용차에 적용되는 스테빌라이저 바(100)의 경우 상용차의 큰 하중을 견딜 수 있는 중실 타입을 사용하였으나, 큰 중량에 의한 연비 상승, 배기 가스 배출량 증대 등의 부작용을 초래하였다.
따라서 본 발명은 상기 중실 타입과 대비하여 중량 측면에서 강점이 있는 중공 타입의 스테빌라이저 바(100)를 제조하되, 표면 연마 및 열처리 공정 등을 통해 상용차의 하중을 견디기에 충분한 수준으로 내구성을 개선함으로써 상기 문제들을 해소하는데 그 주된 목적이 있으며, 이하에서 그 구체적인 방법에 대해 설명한다.
1. 바디부 형성/표면 연마 단계(S100)
무계목 강관은 빌렛, 봉강 등의 소재를 소정의 크기로 절단하고 가열하여 중심에 천공기로 구멍을 뚫어 중공 소재를 만든 다음, 압연기로 압연한 후 인발기로 인발하여 소정의 외경 및 두께로 만든 강관으로서 이음매가 없는 것이 특징이다.
본 발명에 사용되는 상기 무계목 강관은 통상의 제조 방법에 의해 제조되어 스테빌라이저 바(100)의 바디부(110)를 형성하며 직경은 46mm, 두께는 10mm 인 것이 바람직하다.
구분 사양 재질 항복강도
(MPa)		 인장강도
(MPa)		 신율(%) 비고
대형트럭 종래
(중실 타입)		 SUP9A
또는
SUP11A		 1179 이상
 1226 이상
 9 이상
 종래 스프링강 재질 적용
본 발명
(중공 타입)
상기 표 1은 상용차 중 대형 트럭에 사용되는 스테빌라이저 바(100)의 종래 소재 및 본 발명에 의한 소재를 비교한 표인데, 종래 대형트럭 등의 상용차에는 중실 타입의 스테빌라이저 바(100)를 적용하였으나 본 발명의 경우 하중의 부담이 있는 상용차임에도 불구하고 중공 타입의 스테빌라이저 바(100)를 적용하는 것이 특징이다.
이를 위해 본 발명은 종래 중실 타입에 사용되는 스프링강(SUP9A 또는 SUP11A)을 사용하여 무계목 강관을 제조하되, 표면을 연마하여 내구성을 개선시킨다.
도 3은 무계목 강관의 단면을 나타낸 사진이고, 도 4는 도 3의 무계목 강관의 내표면을 확대한 사진이고, 도 5는 도 3의 무계목 강관의 외표면을 확대한 사진이다.
도시된 바와 같이, 상기 무계목 강관 제조 시 가열에 의해 강관 표면의 탄소 성분이 공기 중의 산소와 결합하여 일산화탄소로 산화됨에 따라 표면에 탄소가 줄어드는 탈탄 현상이 발생되며, 그 결과로서 내표면(220) 및 외표면(210)에 상기 탈탄 현상에 의한 탈탄층(250)이 형성되는데, 상기 탈탄층(250)은 스테빌라이저 바(100)의 표면 결함으로 작용하여 내구성을 떨어뜨리는 주된 원인이 된다.
따라서, 상기 무계목 강관을 제조한 다음 내부 및 외부 표면을 연마하여 적어도 상기 탈탄층(250)의 일부를 제거하는 것이 내구성 향상 측면에서 바람직하다.
2. 마찰 용접 단계(S110)
상기 표면이 연마된 무계목 강관으로 이루어진 바디부(110)의 양 끝단에 아이부(120)가 될 소정 길이의 환봉 소재를 마찰 용접으로 접합하는데, 마찰 용접이란 마찰에 의한 발열을 이용하여 소재를 접합하는 방법으로서, 이 경우 환봉을 가압 및 회전시킴으로써 상기 바디부(110)와의 마찰에 의해 발생되는 마찰열로 접합부(130)를 형성한다.
이 때, 상기 환봉의 회전 속도는 1700 rpm 내지 1800 rpm이 바람직한데, 이는 회전 속도가 1700 rpm 미만인 경우에는 접합부(130)가 형성되기에 충분한 마찰열이 발생되지 않으며, 1800 rpm 을 초과하는 경우에는 과열로 인한 과다한 용접이 발생되어 에너지 소비가 심하기 때문이다.
또한, 상기 가압은 23 kgf에서 8 내지 10 초 동안 1차 가압한 다음, 37 kgf에서 4 내지 5 초 동안 2차 가압을 실시하는 것이 바람직한데, 상기 1차 가압을 통해 마찰열로 인하여 표면의 슬러지 및 불순물이 제거되고, 상기 2차 가압을 통해 모재가 용융되어 접합거리가 결정된다.
뿐만 아니라, 상기 회전 속도 및 가압 조건을 만족하는 경우, 마찰 용접에 의해 손실되는 모재의 길이인 용접거리가 적어도 10 mm 이상이 되는데, 이 경우 접합부(130)의 파손이 없음을 확인하였고, 그 이상이 되어도 무관하나 제품의 길이가 줄어드는 문제가 발생된다.
도 6은 상기 마찰 용접에 의해 형성된 접합부의 단면을 나타낸 사진인데, 도시된 바와 같이 바디부(110) 및 환봉(125)이 마찰 용접되어 접합부(130)가 생성됨에 따라 버(burr,123)가 형성되며, 상기 형성된 버(123)는 제거될 필요가 있다.
3. 아이부 형성 단계(S120)
도 7은 환봉 소재가 마찰 용접된 바디부를 나타낸 사진이고, 도 8은 환봉을 단조/절삭 가공하여 아이부를 성형한 사진이다.
도시된 바와 같이, 상기 표면이 연마된 바디부(110)의 양 끝단에 마찰 용접된 환봉(125)을 재결정 온도 이상 즉 800 내지 1000 ℃의 온도 범위로 가열한 다음, 프레스로 가압하여 요구되는 형상으로 단조한 후, 부쉬가 압입될 수 있도록 홀(hole, 121) 형상을 절삭 가공하여 아이부(120)를 형성한다.
이 때, 상기 가열 온도가 800 ℃ 미만인 경우에는 단조 형상이 제대로 형성되지 않으며, 1000 ℃ 를 초과하는 경우에는 성형된 아이부(120)에 과도한 탈탄이 발생되어 물성이 취약해지는바, 상기 온도 범위로 가열하는 것이 바람직하다.
4. 밴딩부 형성 단계(S130)
상기 아이부(120)가 형성된 바디부(110)는 절곡된 형상을 가지도록 밴딩되는데, 바람직하게 열간 밴딩 또는 고주파 밴딩에 의해 밴딩부(140)가 형성된다.
도 9는 본 발명의 일실시예로 열간 밴딩에 의해 형성된 밴딩부의 아우터부 및 이너부를 나타낸 사진이고, 도 10은 본 발명의 일실시예로 열간 밴딩에 의해 형성된 밴딩부의 단면을 나타낸 사진이다.
도시된 바와 같이, 상기 열간 밴딩은 상기 바디부(110)를 900 내지 1100 ℃ 의 온도 범위로 가열한 다음 밴딩하여 밴딩부(140)를 형성하며, 그 결과 초기 두께가 10 mm 인 상기 아우터부(300)의 두께는 9.28 내지 9.60 mm 로 감소되고 상기 이너부(310)의 두께는 10.21 내지 11.68 mm 가 증가되는데, 두께 감소율이 최대 7.2 % 이고, 원형비 즉, 세로(H)/가로(W) = 1.06 임을 알 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예로 고주파 밴딩에 의해 형성된 밴딩부의 아우터부 및 이너부를 나타낸 사진이고, 도 12는 본 발명의 일실시예로 고주파 밴딩에 의해 형성된 밴딩부의 단면을 나타낸 사진이다.
도시된 바와 같이, 상기 고주파 밴딩은 상기 바디부(110)를 880 내지 920 ℃ 의 온도 범위로 고주파 유도 가열한 다음 30 mm/min 밴딩 속도로 밴딩하여 밴딩부(140)를 형성하며, 그 결과 초기 두께가 10 mm 인 상기 아우터부(300)의 두께는 9.28 내지 9.60 mm 로 감소되고 상기 이너부(310)의 두께는 9.92 내지 9.98 mm 로 증가되는데, 두께 감소율이 최대 7.4 % 이고, 원형비 즉, 세로(H)/가로(W) = 1.00 임을 알 수 있다.
이 때, 상기 고주파 밴딩 시 가열 온도가 880 ℃ 미만인 경우에는 원형비가 1.00을 초과하는 변형이 발생되며, 920 ℃를 초과하는 경우에는 형성된 밴딩부(140) 표면에 탈탄층(250)이 발생하여 내구성이 떨어지는바, 상기 온도 범위로 가열하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 고주파 밴딩 시 밴딩 속도가 30 mm/min 미만인 경우에는 제품의 생산성 저하 문제가 있으며, 30 mm/min 을 초과하는 경우에는 제품 형상의 변형이 발생되는바, 상기 밴딩 속도로 밴딩하는 것이 바람직하다.
한편, 열간 밴딩 및 고주파 밴딩의 두께 감소율은 약 7 % 대로 유사하나, 형상변화에 있어서 상기 고주파 밴딩의 원형비가 1.00 인바, 응력 집중이 완화되는 장점이 있다.
5. 열처리 단계(S140) 담금질/뜨임 단계(S140)
도 13은 본 발명에 의한 열처리를 나타낸 그래프이다.
도시된 바와 같이, 상기 열처리는 1차 가열하는 단계(S200) 및 유냉하는 단계(S210)를 포함하는 담금질(Quenching) 단계; 와 2차 가열하는 단계(S220) 및 공냉하는 단계(S230)를 포함하는 뜨임(Tempering) 단계로 구성된다.
도시된 바와 같이, 상기 밴딩부(140)가 형성된 바디부(110)를 담금질한 다음 뜨임하는 열처리를 통해 바디부(110)의 내구성 및 피로강도 등의 물성을 향상시킨다.
바람직하게, 120분 동안 830 내지 860 ℃의 온도 범위로 1차 가열하는 단계(S200) 및 30분 동안 40 내지 60 ℃의 온도 범위의 오일로 유냉하는 단계(S210)를 포함하는 담금질을 한 다음 150분 동안 490 내지 510 ℃의 온도 범위로 2차 가열하는 단계(S220) 및 공냉하는 단계(S230)를 포함하는 뜨임을 한다.
이 때, 상기 1차 가열하는 단계(S200)의 가열 온도가 830 ℃ 미만인 경우에는 기지조직이 전부 오스테나이트로 상변태하지 못하여 원소재의 조직에 펄라이트 조직이 잔존함에 따라 물성이 떨어지며, 860 ℃를 초과하는 경우에 가열로의 에너지 소비가 높아져 원가가 상승하는바, 상기 온도 범위로 가열하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 2차 가열하는 단계(S220)는 마르텐사이트 상변태 시 발생된 내부의 잔류응력 및 취성을 제거하기 위해 실시하는데, 가열 온도가 490 ℃ 미만인 경우에는 낮은 가열 온도로 인해 잔류 응력 제거를 위한 가열 시간이 길어짐에 따라 추가적인 에너지 소비가 발생하고, 510 ℃를 초과하는 경우에는 탄소의 확산으로 인해 조직의 변태가 발생하여 경도 및 강도가 저하됨에 따라 원하는 물성을 얻지 못하는바, 상기 온도 범위로 가열하는 것이 바람직하다.
6. 도장/건조 단계(S150)
상기 열처리된 바디부(110) 및 아이부(120)는 필요에 따라 도장한 다음 건조하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
구체적으로 부품의 외관 품질 및 방청 성능을 높이기 위해 분체 도장을 실시하는데, 블랙 도료를 스프레이를 이용하여 부품 표면에 분사함으로써 도장을 실시한 다음, 1시간 이상 180 ℃에서 가열함으로써 건조한다.
이 때, 상기 가열 온도가 180 ℃ 미만인 경우에는 건조가 제대로 되지 않기에 추가적인 작업 또는 운송시 도장이 손상되며, 180 ℃ 를 초과하는 경우에는 에너지 소비가 많아 원가가 상승되는 문제가 있는바, 상기 온도로 가열하는 것이 바람직하다.
7. 부시 삽입 단계(S160)
상기 건조된 아이부(120)는 필요에 따라 상기 아이부(120)의 홀(121)에 부시를 삽입하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
도 14는 아이부의 홀에 부시를 삽입하는 과정을 나타낸 모식도이다.
도시된 바와 같이, 부시 압입기(410)를 이용하여 프레스를 가함으로써 부시(400)를 상기 홀(121)에 강제 압입시키는 방식으로 삽입하는데, 상기 부시 압입기는(410) 하중과 압입거리를 계산하여 목표 지점까지 압입한 후 본래의 위치로 되돌아온다.
도 15는 본 발명의 일실시예로 압입 시간에 따른 압입력을 나타낸 그래프인데, 도시된 바와 같이 균일한 가압 속도(10kgf/s)로 10초 동안 압입하며, 스테빌라이저 바(100)의 크기 및 형상에 따라 부시(400)의 형상이 파손 또는 변형되지 않는 한계점까지 압입력이나 가압속도를 증가시키는 것이 공정 효율을 높이는데 유리하다.
구분
 평가방법
 평가 결과
실시예 1,2 실시예 3,4 실시예 5 실시예 6
제작방법 밴딩+접합공법 열간 밴딩
+ CO2 용접		 열간 밴딩
+ 마찰 용접		 표면 연마
+ 열간 밴딩
+ 마찰 용접		 표면 연마
+ 고주파 밴딩
+ 마찰 용접
내용 비틀림각:4°Roll
가진주파수:0.5
~ 1Hz
내구목표:22만회		 실시예1
결과:19만회
파손부:밴딩부
실시예2
결과:17만회
파손부:접합부		 실시예3
결과:14만회
파손부:밴딩부
실시예4
결과:9.5만회
파손부:밴딩부
 결과:25만회
(미파손,
임의종료)		 결과:24.6만회
파손부:밴딩부
파손
원인		 - CO2 용접강도 부족으로 조기파손됨 밴딩부 탈탄층에 의한 경도 저하 - 반복적인
하중에 의한
피로 파괴
결과 - 불만족 불만족 만족 만족
상기 표 2는 종래 제조 방법과 본 발명에 의한 제조방법의 내구성 시험 결과를 나타낸 표이다.
도 16 및 17은 각각 실시예 1 및 2로서 열간 밴딩 및 CO2 용접으로 제조된 스테빌라이저 바의 내구성 시험결과를 나타낸 사진이다.
도시된 바와 같이 각각 밴딩부(140) 및 접합부(130)에서 파손부(500)가 조기에 발생되어 내구목표(22만회)를 달성하지 못하였는데, 이는 CO2 용접의 강도 부족에 기인한 것인바, 아이부(120)의 접합 방법을 변경할 필요가 있다.
도 18 및 19는 각각 실시예 3 및 4로서 열간 밴딩 및 마찰 용접으로 제조된 스테빌라이저 바의 내구성 시험결과를 나타낸 사진이다.
도시된 바와 같이 밴딩부(140)에서 파손부(500)가 조기에 발생되어 내구목표(22만회)를 달성하지 못하였는데, 이는 무계목 강관 제조시 형성된 탈탄층(250)에 의해 밴딩부(140)의 경도가 저하되었기 때문이다.
도 20은 실시예 5로서 본 발명에 의한 표면 연마, 열간 밴딩 및 마찰 용접으로 제조된 스테빌라이저 바의 내구성 시험결과를 나타낸 사진이다.
도시된 바와 같이 밴딩부(140)나 접합부(130)에서 파손부(500)의 발생 없이 내구 목표를 달성하였는데, 이는 표면 연마를 통해 탈탄층(250)을 제거함으로써 내구성이 개선되었기 때문이다.
도 21은 실시예 6으로서 본 발명에 의한 표면 연마, 고주파 밴딩 및 마찰 용접으로 제조된 스테빌라이저 바의 내구성 시험결과를 나타낸 사진이다.
도시된 바와 같이 24.6 만회에서 밴딩부(140)에 파손부(500)가 반복적인 하중으로 인한 피로 파괴가 발생되었는데 내구목표(22만회)를 달성하였다.
이와 같이, 본 발명에 의한 제조방법을 이용하여 스테빌라이저 바(100)를 제조하는 경우, 중공 타입임에도 불구하고 내구성이 개선되어 상용차에 적용 가능한 수준의 내구성이 개선된 스테빌라이저 바(100)를 제조할 수 있다.
100 : 스테빌라이저 바 110 : 바디부
120 : 아이부 121 : 홀
123 : 버(burr) 125 : 환봉
130 : 접합부 140 : 밴딩부
210 : 외표면 220 : 내표면
250 : 탈탄층 300 : 아우터부
310 : 이너부 400 : 부시
410 : 부시 압입기 500 : 파손부

Claims (9)

  1. 무계목 강관을 제조하여 바디부(110)를 형성한 다음, 상기 바디부(110)의 표면을 연마하는 단계(S100);
    상기 표면이 연마된 바디부(110)의 양 끝단에 환봉(125)을 가압 및 회전시킴으로써 마찰 용접하는 단계(S110);
    상기 바디부(110)의 양 끝단에 마찰 용접된 환봉(125)을 가열하여 단조한 다음 홀(121) 형상을 절삭 가공하여 아이부(120)를 형성하는 단계(S120);
    상기 아이부(120)가 형성된 바디부(110)를 밴딩하여 밴딩부(140)를 형성하는 단계(S130); 및
    상기 밴딩부(140)가 형성된 바디부(110) 및 아이부(120)를 담금질 한 다음 뜨임하는 열처리 단계(S140);
    를 포함하는 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법은,
    상기 열처리된 바디부(110) 및 아이부(120)를 도장한 다음 건조하는 단계(S150); 및 상기 건조된 아이부(120)의 홀(121)에 부시(400)를 삽입하는 단계(S160)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마찰 용접하는 단계는 상기 환봉(125)을 1700 내지 1800 rpm 의 속도로 회전시키는 것을 특징으로 하는 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마찰 용접하는 단계(S110)는 상기 환봉(125)을 23 kgf에서 8 내지 10 초 동안 1차 가압한 다음, 37 kgf에서 4 내지 5 초 동안 2차 가압하는 것을 특징으로 하는 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아이부(120)를 형성하는 단계(S120)는 상기 환봉(125)을 800 내지 1000 ℃의 온도 범위로 가열하여 단조하는 것을 특징으로 하는 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 밴딩부(140)를 형성하는 단계(S130)는 상기 아이부(120)가 형성된 바디부(110)를 900 내지 1100 ℃의 온도 범위로 가열한 다음 열간 밴딩하는 것을 특징으로 하는 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 밴딩부(140)를 형성하는 단계(S130)는 상기 아이부(120)가 형성된 바디부(110)를 880 내지 920 ℃ 의 온도 범위로 고주파 유도 가열한 다음 30 mm/min 밴딩 속도로 고주파 밴딩하는 것을 특징으로 하는 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열처리 단계(S140)는 120분 동안 830 내지 860 ℃의 온도 범위로 1차 가열하는 단계(S200) 및 30분 동안 40 내지 60 ℃의 온도 범위로 유냉하는 단계(S210)를 포함하는 담금질을 한 다음, 150분 동안 490 내지 510 ℃의 온도 범위로 2차 가열하는 단계(S220) 및 공냉하는 단계(S230)를 포함하는 뜨임을 하는 것을 특징으로 하는 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 도장한 다음 건조하는 단계(S150)는 180 ℃에서 가열하여 건조하는 것을 특징으로 하는 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법.
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