KR20200121515A - 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 합금강으로 이루어진 소재를 준비하는 소재 준비단계; 상기 준비된 소재를 1000℃ 이상의 온도에서 단조하여 정해진 형상으로 성형하는 열간 단조단계; 상기 열간 단조된 소재를 상온에서 단조하여 정해진 치수에 이르기까지 성형하는 냉간 단조단계; 상기 냉간 단조된 소재를 기계 가공하는 기계 가공단계;를 포함하여 진행됨을 특징으로 하는 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법이 제공되며, 이를 통해 합금강의 특성을 고려하여 원활한 성형이 가능하도록 한 것이다.
Description
본 발명은 차량에 사용되는 테이퍼 하우징의 제조 방법에 대한 것으로써, 더욱 상세하게는 탄소강이 아닌 합금강을 이용하여 테이퍼 하우징을 제조하면서도 이 합금강의 특성을 고려하여 원활한 성형이 가능하도록 한 새로운 방식의 복합단조 공법을 적용하여 정밀도를 높여 기존의 가공형상을 비가공형상으로 제조할 수 있도록 한 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 사용되는 테이퍼 하우징은 통상 SUV 차량의 프론트(front) 부위에 대한 서스펜션 컨트롤 암(Suspension Control Arm)의 부품과 마운팅(Mount Poibt)되는 부품이다.
여기서, 상기 서스펜션 컨트롤 암은 자동차 샤시와 휠을 연결하는 부품으로 휠의 수직 중심선이 정확하게 유지될 수 있도록 도와줌과 더불어 휠의 상하 움직임을 조절하는 역할을 수행하면서 차량 하체에 설치되어 앞바퀴 조작을 담당하는 너클을 받쳐주는 역할을 수행하며, 이에 관련하여는 공개특허 제10-2018-0030645호, 공개특허 제10-2018-0029241호 등에 개시된 바와 같다.
한편, 상기 테이퍼 하우징은 그의 특성상 강도(strength) 및 내구성(Durability)이 동시에 요구되는 고신뢰성 부품이기 때문에 정밀 성형을 수행하여야만 하는 부품이다.
하지만, 상기한 테이퍼 하우징은 그 가공상의 이유로 인해 탄소강으로 제조하였기 때문에 고온에서의 취성에 따른 강도 저하가 초래되었고, 경화능이 작으며 고온에서 쉽게 산화된다는 단점이 있었다.
이에 따라, 최근에는 상기 테이퍼 하우징을 Ni-Cr-Mo 합금강으로 개발하고자 하는 다양한 노력이 있으나, 이러한 합금강은 탄소강에 비해 강도가 높기 때문에 성형성의 확보가 어려웠던 문제점이 있었다.
즉, 합금강으로 이루어지는 테이퍼 하우징은 최종적인 기계 가공이 필요한 부품이지만, 기계 가공시 열간 단조의 특성인 가공 여유치, 치수편차 등으로 인하여 정밀 기계 가공을 위한 기준점(Datum)의 확보가 어려웠고, 특히 첨부된 도 1에 도시된 바와 같이 테이퍼 하우징(10) 중 타부품과의 조립을 위한 조립홀(11)은 상단홀(11)과 하단부의 직경이 다른 테이퍼 구조로 이루어짐에 따라 그 전용의 지그 개발이 필요시 되었다.
본 발명은 전술된 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 탄소강이 아닌 합금강을 이용하여 테이퍼 하우징을 제조하면서도 이 합금강의 특성을 고려하여 원활한 성형이 가능하도록 한 새로운 방식의 복합단조 공법을 적용한 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법에 따르면 합금강으로 이루어진 소재를 준비하는 소재 준비단계; 상기 준비된 소재를 1000℃ 이상의 온도에서 단조하여 정해진 형상으로 성형하는 열간 단조단계; 상기 열간 단조된 소재를 상온에서 단조하여 정해진 치수에 이르기까지 성형하는 냉간 단조단계; 상기 냉간 단조된 소재를 기계 가공하는 기계 가공단계;를 포함하여 진행됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 소재 준비단계에서 준비되는 소재는 니켈-크롬-몰리브덴 합금강임을 특징으로 한다.
또한, 상기 열간 단조단계는 상기 소재를 가열하는 가열 과정과, 상기 가열된 소재를 단조하는 열간 단조과정과, 상기 열간 단조된 소재를 고주파로 열처리하는 열처리 과정을 포함하여 진행됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 열간 단조과정은 소재를 최종 형상의 80~90%의 형상에 이르기까지 성형하는 브로커 공정과, 상기 성형된 소재를 최종 단조품 형상으로 성형하는 피니셔 공정과, 상기 단조된 소재의 플래시를 제거하는 트리밍 공정이 연속적으로 수행하여 진행됨을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명의 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법은 테이퍼 하우징을 기존 탄소강(S45C)이 아닌 합금강(SAE 8620)을 사용함에 따라 우수한 강도 및 높은 경화능을 얻을 수 있으며, 또한 더욱 경량화된 제품을 얻을 수 있게 된 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법은 합금강의 소재를 사용하면서도 단순히 열간 단조로만 성형하는 방식이 아닌 냉간 사이징을 포함하는 복합 단조 공법의 채택을 통해 조직 치밀도 및 내구성의 향상을 이룰 수 있음과 더불어 절삭량 및 가공 시간을 대폭 절감할 수 있고, 또한 비가공부와 가공면의 위치에 대한 해결이 가능하게 된 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법은 열간 단조단계가 브로커 공정과 피니셔 공정 및 트리밍 공정 등 3가지 공정으로 구분되어 수행되면서도 이러한 각 공정이 연속적으로 수행되도록 이루어짐에 따라 성형 결함을 방지할 수 있게 된 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법은 단면 형상이 복잡한 난성형 제품에 대한 제조가 원활히 수행될 수 있으면서도 생산 단가의 절감을 이룰 수 있게 된다.
도 1은 차량용 테이퍼 하우징의 구조를 설명하기 위해 나타낸 단면도
도 2는 본 발명의 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법을 설명하기 위해 나타낸 순서도
도 3은 본 발명의 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조를 위한 장치 배치를 설명하기 위해 개략화하여 나타낸 블럭도
도 2는 본 발명의 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법을 설명하기 위해 나타낸 순서도
도 3은 본 발명의 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조를 위한 장치 배치를 설명하기 위해 개략화하여 나타낸 블럭도
이하, 본 발명의 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 2의 순서도 및 도 3의 블럭도를 참조하여 설명하도록 한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법은 크게 소재 준비단계(S100)와, 열간 단조단계(S200)와, 냉간 단조단계(S300) 및 기계 가공단계(S400)를 포함하여 진행되며, 이러한 복합 단조를 통해 합금강으로 이루어진 소재를 이용한 테이퍼 하우징(10)의 제조가 성형 불량을 방지하면서도 높은 가공 정밀도를 가지면서 수행될 수 있도록 함을 특징으로 제시한다.
이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 합금강으로 이루어진 소재(1)를 준비하는 소재 준비단계(S100)가 수행된다.
이때, 상기 준비되는 소재(1)는 니켈-크롬-몰리브덴 합금강이며, 이를 통해 테이퍼 하우징(10)의 강도 향상과, 경화능의 향상 및 경량화를 이룰 수 있도록 한 것이다.
특히, 상기 합금강 소재(1)를 이루는 니켈은 인성 및 고온 강도를 증가시키고 내식성을 향상시키는 역할을 수행하고, 크롬은 강도를 증가시킴과 더불어 내식성을 증가시키는 역할을 수행하며, 몰리브덴은 산(Acid)에 대한 내식성을 증가시킴과 더불어 소려취성을 방지하는 역할을 수행하게 된다.
이와 함께, 상기 니켈-크롬-몰리브덴으로 이루어지는 합금강은 공냉시 스스로 강화되어 고강도를 얻을 수 있게 된다.
다음으로, 상기 준비된 소재(1)를 열간 단조장치(200)에서 단조하는 열간 단조단계(S200)가 수행된다.
이러한 열간 단조단계(S200)는 1000℃ 이상의 온도에서 단조하여 정해진 형상으로 성형하도록 이루어지며, 가열 과정(S210)과, 열간 단조과정(S220) 및 열처리 과정(S230)을 포함하여 진행된다.
상기 가열 과정(S210)은 상기 소재(1)를 가열하는 과정으로써, 소재(1)가 연속 가열로(210)를 통과하면서 1000℃ 이상의 온도에 이르기까지 가열하게 된다.
그리고, 상기 열간 단조과정(S220)은 상기 가열된 소재(1)를 단조하는 과정으로써, 소재(1)를 예비 성형하는 브로커 공정(S221)과, 상기 성형된 소재(1)를 최종 단조품 형상으로 성형하는 피니셔 공정(S222)과, 상기 단조된 소재(1)의 플래시를 제거하는 트리밍 공정(S223)이 연속적으로 수행되어 이루어진다.
여기서, 상기 브로커 공정(S221)은 상기 피니셔 공정(S222)을 위한 예비성형으로 성형하중을 분배시키고, 형상결합결육(Underfilling) 및 접힘(Folding)을 최소화할 수 있도록 하는 기능을 수행한다. 특히 상기 브로커 공정(S221)에서는 상기 소재(1)를 최종 형상의 80~90%의 형상에 이르기까지 성형하도록 이루어진다.
이와 함께, 상기 피니셔 공정(S222)은 최종 단조품 형상을 확보하기 위한 공정이고, 상기 트리밍 공정(S223)은 열간 단조시 발생되는 플래시(flash)를 제거하는 공정이다.
전술된 열간 단조과정(S220)은 각 공정이 각각 별개의 기기에서 연속하여 수행되도록 할 수도 있으나, 바람직하게는 브로커부(221)와 피니셔부(222) 및 트리밍부(223)를 갖는 프로그레시브 금형(220)을 이용한 연속 공정으로 수행되도록 함이 더욱 바람직하다.
그리고, 상기 열처리 과정(S230)은 상기 열간 단조과정(S220)에 의해 열간 단조된 소재(1)를 열처리하는 과정이다.
이러한 열처리 과정(S230)은 소재(1)를 고주파 열처리로(230)에 통과시키도록 하여 고주파 열처리되도록 함으로써 수행되며, 이를 통해 빠르면서도 연속적인 공정 진행이 가능할 수 있도록 한다.
특히, 상기한 고주파 열처리를 통해 해당 소재(1)의 경도 및 강도의 향상을 이룰 수 있게 된다.
다음으로, 전술된 열간 단조단계(S200)를 완료한 소재를 냉간 단조장치(300)에서 냉간 단조하는 냉간 단조단계(S300)가 수행된다.
이와 같은 냉간 단조단계(S300)는 상온에서 단조하여 정해진 치수에 이르기까지 성형함으로써 수행되며, 이러한 냉간 단조에 의해 치수 정도를 향상함과 동시에 후 공정인 기계 가공을 최소화할 수 있게 된다.
특히, 상기한 냉간 단조단계(S300)를 통해 비가공 부위(기계 가공하지 않는 부위)에 대한 치수 정밀도를 확보하게 된다.
다음으로, 상기 냉간 단조를 통해 소재(1)의 사이징이 완료되면 머시닝센터와 같은 기계 가공장치(400)에서 기계 가공하여 마무리하는 기계 가공단계(S400)가 수행된다.
이러한 기계 가공단계(S400)에서는 최종적으로 타 부품과의 조립이 필요한 조립홀(11) 등을 가공하게 된다.
이때, 상기한 기계 가공은 테이퍼 하우징(10)의 형상에 따른 각 부위별 기계 가공이 가능할 수 있도록 전용 지그를 사용함이 바람직하며, 이러한 전용 지그는 CAE 해석을 기반으로 설계하고 최적화함이 바람직하다.
전술된 일련의 과정에 의해 합금강으로 이루어진 테이퍼 하우징(10)에 대한 제조가 완료된다.
결국, 본 발명의 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법은 테이퍼 하우징(10)을 기존 탄소강(S45C)이 아닌 합금강(SAE 8620)을 사용함에 따라 우수한 강도 및 높은 경화능을 얻을 수 있으며, 또한 더욱 경량화된 제품을 얻을 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법은 합금강의 소재(1)를 사용하면서도 단순히 열간 단조로만 성형하는 방식이 아닌 냉간 사이징을 포함하는 복합 단조 공법의 채택을 통해 조직 치밀도 및 내구성의 향상을 이룰 수 있음과 더불어 절삭량 및 가공 시간을 대폭 절감할 수 있고, 또한 비가공부와 가공면의 위치에 대한 해결이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법은 열간 단조단계(S200)의 열간 단조과정(S220)이 브로커 공정(S221)과 피니셔 공정(S222) 및 트리밍 공정(S223) 등 3가지 공정으로 구분되어 수행되면서도 이러한 각 공정이 연속적으로 수행되도록 이루어짐에 따라 성형 결함을 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법은 단면 형상이 복잡한 난성형 제품에 대한 제조가 원활히 수행될 수 있으면서도 생산 단가의 절감을 이룰 수 있게 된다.
1. 소재
10. 테이퍼 하우징
11. 조립홀 200. 열간 단조장치
210. 연속 가열로 220. 프로그레시브 금형
221. 브로커부 222. 피니셔부
223. 트리밍부 230. 고주파 열처리로
300. 냉간 단조장치 400. 기계 가공장치
11. 조립홀 200. 열간 단조장치
210. 연속 가열로 220. 프로그레시브 금형
221. 브로커부 222. 피니셔부
223. 트리밍부 230. 고주파 열처리로
300. 냉간 단조장치 400. 기계 가공장치
Claims (4)
- 합금강으로 이루어진 소재를 준비하는 소재 준비단계;
상기 준비된 소재를 1000℃ 이상의 온도에서 단조하여 정해진 형상으로 성형하는 열간 단조단계;
상기 열간 단조된 소재를 상온에서 단조하여 정해진 치수에 이르기까지 성형하는 냉간 단조단계;
상기 냉간 단조된 소재를 기계 가공하는 기계 가공단계;를 포함하여 진행됨을 특징으로 하는 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 소재 준비단계에서 준비되는 소재는 니켈-크롬-몰리브덴 합금강임을 특징으로 하는 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 열간 단조단계는
상기 소재를 가열하는 가열 과정과,
상기 가열된 소재를 단조하는 열간 단조과정과,
상기 열간 단조된 소재를 고주파로 열처리하는 열처리 과정을 포함하여 진행됨을 특징으로 하는 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 열간 단조과정은
소재를 최종 형상의 80~90%의 형상에 이르기까지 성형하는 브로커 공정과,
상기 성형된 소재를 최종 단조품 형상으로 성형하는 피니셔 공정과,
상기 단조된 소재의 플래시를 제거하는 트리밍 공정이 연속적으로 수행하여 진행됨을 특징으로 하는 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020190044152A KR20200121515A (ko) | 2019-04-16 | 2019-04-16 | 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020190044152A KR20200121515A (ko) | 2019-04-16 | 2019-04-16 | 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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ID=73006288
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020190044152A KR20200121515A (ko) | 2019-04-16 | 2019-04-16 | 차량용 합금강 테이퍼 하우징의 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| KR (1) | KR20200121515A (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180029241A (ko) | 2015-07-16 | 2018-03-20 | 젯트에프 프리드리히스하펜 아게 | 하우징을 포함하는, 구동 가능한 반독립식 서스펜션의 종방향 컨트롤 암 장치 |
| KR20180030645A (ko) | 2015-07-16 | 2018-03-23 | 젯트에프 프리드리히스하펜 아게 | 구동 가능한 반독립식 서스펜션의 종방향 컨트롤 암 장치 |
-
2019
- 2019-04-16 KR KR1020190044152A patent/KR20200121515A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
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| KR20180030645A (ko) | 2015-07-16 | 2018-03-23 | 젯트에프 프리드리히스하펜 아게 | 구동 가능한 반독립식 서스펜션의 종방향 컨트롤 암 장치 |
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|---|---|---|---|
| E601 | Decision to refuse application |