KR20230139892A - Manufacturing method of support ring - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 자동차용 모터 서포트 링을 위한 서포트 링의 제조방법은, 원소재를 준비하는 단계; 원소재를 재결정 온도 이상으로 가열하는 가열단계; 상기 가열된 원소재를 측면이 부풀고 상하면이 플랫한 원반 형태의 워크피스가 되도록 업세팅하는 업세팅 단계; 상기 워크피스를 상부 환형 플랜지와 상부 홈, 하부 홈 및 상기 상부홈과 상기 하부 홈 사이에 웨브를 갖는 블랭크 형태로 성형하는 열간 단조공정과, 상기 웨브를 피어싱하는 피어싱 공정을 포함하는 블랭크 열간 성형 단계; 상기 블랭크를 맨드릴과 메인롤 사이에 안착하여 회전시키면서 원주 방향으로 늘려가기 위한 것으로, 상기 블랭크를 점차로 확경하고 두께를 감소시키면서 서포트 링을 제작하는 서포트 링 성형 링롤링 단계; 및 상기 서포트 링 성형 링롤링 단계에서 제작된 서포트 링의 상부 환형 플랜지를 트리밍하여 플랜지 돌기를 형성하는 트리밍 단계를 포함한다. The method of manufacturing a support ring for a motor support ring for an automobile according to the present invention includes preparing raw materials; A heating step of heating the raw material to a recrystallization temperature or higher; An upsetting step of upsetting the heated raw material to form a disk-shaped workpiece with bulged sides and flat upper and lower surfaces; A hot forging process of forming the workpiece into a blank shape having an upper annular flange, an upper groove, a lower groove, and a web between the upper groove and the lower groove, and a piercing process of piercing the web. ; A support ring forming ring rolling step for manufacturing a support ring while seating the blank between the mandrel and the main roll and rotating it to extend it in the circumferential direction; gradually enlarging the blank and reducing its thickness; and a trimming step of forming a flange protrusion by trimming the upper annular flange of the support ring produced in the support ring forming ring rolling step.
Description
본 발명은 서포트 링의 제조 방법에 관한 것으로, 원소재로부터 연속 공정을 통해, 자동차용 모터 서포트 링(SUPPORT RING)을 위한 서포트 링의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a support ring, and relates to a method of manufacturing a support ring for a motor support ring (SUPPORT RING) for an automobile through a continuous process from raw materials.
일반적으로 친환경 자동차로 불리는 하이브리드 차량은 연료(가솔린 등의 화석연료)를 연소시켜 회전력을 얻는 엔진과 배터리 전력으로 회전력을 얻는 전기모터에 의해 구동하는 차량을 의미한다.Hybrid vehicles, generally referred to as eco-friendly vehicles, refer to vehicles driven by an engine that obtains rotational power by burning fuel (fossil fuels such as gasoline) and an electric motor that obtains rotational power by battery power.
하이브리드 차량에서는 엔진의 기계적 에너지와 배터리의 전기에너지를 함께 이용하고 엔진과 전기모터의 최적 작동영역을 이용함은 물론 제동 시에는 전기모터로 에너지를 회수하므로 연비 향상 및 효율적인 에너지 이용이 가능해진다.Hybrid vehicles use both the mechanical energy of the engine and the electrical energy of the battery, utilize the optimal operating range of the engine and electric motor, and recover energy through the electric motor during braking, thereby improving fuel efficiency and using energy more efficiently.
이와 같은 하이브리드 차량용 전기모터는 차량의 구동 요소인 자동 변속기와 결합된다. 전기모터는 자동 변속기의 변속기 하우징 내부에 설치되며, 변속기 하우징에는 전기모터를 지지하며 그 변속기 하우징을 밀폐하는 모터 하우징이 체결된다. 전기모터는 집중권 분할 코어 방식의 고정자 코어를 구비하는데, 그 고정자 코어는 변속기 하우징의 내부에 고정되게 설치되고, 전기모터의 모터축에는 회전자가 일체로 장착된다. This electric motor for a hybrid vehicle is combined with an automatic transmission, which is the driving element of the vehicle. The electric motor is installed inside the transmission housing of the automatic transmission, and a motor housing that supports the electric motor and seals the transmission housing is fastened to the transmission housing. The electric motor has a stator core of a centralized winding split core type. The stator core is fixedly installed inside the transmission housing, and the rotor is integrally mounted on the motor shaft of the electric motor.
한편, 전기모터에서는 고정자 코어에서 생성되는 맴돌이 전류로 인해 다량의 열이 발생하므로, 그 열에 의한 손상을 막고 지속적으로 안정된 작동성을 확보하기 위해 필수적으로 냉각이 이루어져야 한다.Meanwhile, in electric motors, a large amount of heat is generated due to eddy currents generated in the stator core, so cooling is essential to prevent damage from the heat and ensure continuous stable operation.
전기모터를 냉각하는 방식으로 주로 변속기의 내부에 모터를 고정하는 하이브리드 차량에서는 변속기 오일을 통한 냉각 방식과, 냉각수를 통한 냉각 방식을 이용하고 있다. 예를 들어, 냉각수를 통한 전기모터의 냉각 구조를 살펴보면, 고정자 코어를 변속기 하우징에 고정함과 아울러 그 고정자 코어를 냉각하기 위한 서포트 링이 고정자 코어와 변속기 하우징 사이에 설치된다. In hybrid vehicles, where the motor is mainly fixed inside the transmission, a cooling method using transmission oil and a cooling method using coolant are used to cool the electric motor. For example, looking at the cooling structure of an electric motor through coolant, a support ring for fixing the stator core to the transmission housing and cooling the stator core is installed between the stator core and the transmission housing.
서포트 링의 외주 면과 변속기 하우징의 내주면 사이에는, 그 서포트 링의 외주 면에 구비된 홈부를 통해 냉각수를 유동시키기 위한 냉각수 유동 패스가 형성되고, 오링을 통해 냉각수 유동 패스를 밀봉하고 있다. 냉각수 유동 패스를 통해 유동하는 냉각수는 고정자 코어에서 발생하는 열을 냉각할 수 있다.A coolant flow path is formed between the outer peripheral surface of the support ring and the inner peripheral surface of the transmission housing to allow coolant to flow through a groove provided on the outer peripheral surface of the support ring, and the coolant flow path is sealed through an O-ring. Coolant flowing through the coolant flow path can cool the heat generated in the stator core.
이러한 자동차용 모터 서포트 링은 내열 내충격성을 요구하는 부품으로, 통상 Φ350mm 이상의 큰 외경과 100mm 정도의 두께를 가지는 부품으로, 외주면에 축 비대칭 배치된 플랜지 돌기를 구비한다. 서포트 링의 규격은 상술한 예에 의해 한정되지 않으나, 큰 외경을 가지는 대 직경의 부품이다. This automobile motor support ring is a part that requires heat resistance and shock resistance, and is usually a part with a large outer diameter of Φ350 mm or more and a thickness of about 100 mm, and has flange protrusions arranged asymmetrically on the outer peripheral surface. The standard of the support ring is not limited to the examples described above, but it is a large diameter part with a large outer diameter.
이러한 서포트 링의 제조방법으로 열간 단조공법이 종래부터 사용되어 왔다. 환봉형태의 원소재를 가열하여 에어 드랍 해머와 같은 단조장비를 이용하여 다수회의 타격을 수행함으로써 원소재를 상부는 개방되고 하부는 막힌 형상의 소재로 성형한다. 이후 소재의 막힌 하부를 피어싱 공정을 통해 피어싱하고, 소재의 상부에 트리밍을 하여 서포트 링을 제조한다. The hot forging method has traditionally been used as a manufacturing method for such support rings. By heating the round bar-shaped raw material and performing multiple blows using forging equipment such as an air drop hammer, the raw material is formed into a material with an open top and a closed bottom. Afterwards, the blocked lower part of the material is pierced through a piercing process, and the upper part of the material is trimmed to manufacture a support ring.
그러나, 이러한 종래의 서포트 링 제조방법은 환봉 형태의 원소재를 타격하여 Φ350mm 이상의 외경에 맞는 크기로 단조하므로, 금형 수명이 짧고 대용량의 프레스 장비를 필요로 하는 문제점이 있었다. 일반 프레스 단조방법으로는 대략 8000ton 이상의 장비용량을 필요로 하는 것으로 알려져 있다. However, this conventional support ring manufacturing method involves striking a round bar-shaped raw material and forging it to a size suitable for an outer diameter of Φ350 mm or more, which has the problem of short mold life and the need for large-capacity press equipment. It is known that the general press forging method requires an equipment capacity of approximately 8000 tons or more.
이러한 문제점을 해결하기 위한 서포트 링 제조방법으로, 중공의 심리스 파이프 형태의 반가공 소재로부터 금형을 이용하여 테이퍼진 형태로 확관하고, 단조공정을 통해 상부 플랜지 및 하부 플랜지를 성형하고 트리밍하는 공법이 공지되어 있다. As a method of manufacturing a support ring to solve this problem, a method of expanding the pipe into a tapered shape using a mold from a semi-processed material in the form of a hollow seamless pipe, and forming and trimming the upper and lower flanges through a forging process is known. It is done.
그러나 이러한 상기 공정은 Φ350mm 정도의 큰 외경을 갖는 대 직경의 중공의 심리스 파이프 형태로 이미 가공된, 반가공 소재를 이용하는 점에서 반가공 소재의 수급이 필요하고 이로 인해 단가 상승의 원인이 된다. 큰 외경을 갖는 중공의 심리스 파이프 형태의 반가공 소재는 철강 원소재를 이용하여 인발 공정 등과 같은 별도의 소성 가공을 통해 제작되어야한다. However, since this process uses semi-processed materials that have already been processed in the form of a large-diameter hollow seamless pipe with a large outer diameter of about Φ350 mm, it requires the supply of semi-processed materials, which causes an increase in unit prices. Semi-finished materials in the form of hollow seamless pipes with a large outer diameter must be manufactured through separate plastic processing, such as a drawing process, using raw steel materials.
본 발명은, 환봉 형태의 원소재로부터 자동차용 모터 서포트 링을 위한 서포트 링을 제작할 수 있는, 서포트 링 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The purpose of the present invention is to provide a support ring manufacturing method that can manufacture a support ring for an automobile motor support ring from a round bar-shaped raw material.
본 발명은 원소재로부터 업세팅 공정, 열간 성형공정을 통해 소 직경의 블랭크를 제작하고, 연속공정으로 링롤링 공정, 트리밍 공정을 수행함으로써, 요구되는 단조 프레스 장비용량을 줄일 수 있는, 서포트 링 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention manufactures a support ring that reduces the required forging press equipment capacity by manufacturing a small-diameter blank from raw materials through an upsetting process and a hot forming process, and performing a ring rolling process and trimming process in a continuous process. The purpose is to provide a method.
본 발명에 따른 자동차용 모터 서포트 링을 위한 서포트 링의 제조방법은, 원소재를 준비하는 단계; 원소재를 재결정 온도 이상으로 가열하는 가열단계; 상기 가열된 원소재를 측면이 부풀고 상하면이 플랫한 원반 형태의 워크피스가 되도록 업세팅하는 업세팅 단계; 상기 워크피스를 상부 환형 플랜지와 상부 홈, 하부 홈 및 상기 상부홈과 상기 하부 홈 사이에 웨브를 갖는 블랭크 형태로 성형하는 열간 단조공정과, 상기 웨브를 피어싱하는 피어싱 공정을 포함하는 블랭크 열간 성형 단계; 상기 블랭크를 맨드릴과 메인롤 사이에 안착하여 회전시키면서 원주방향으로 늘려가기 위한 것으로, 상기 블랭크를 점차로 확경하고 두께를 감소시키면서 서포트 링을 제작하는 서포트 링 성형 링롤링 단계; 및 상기 링롤링 단계에서 제작된 서포트 링의 상부 환형 플랜지를 트리밍하여 플랜지 돌기를 형성하는 트리밍 단계를 포함한다. The method of manufacturing a support ring for a motor support ring for an automobile according to the present invention includes preparing raw materials; A heating step of heating the raw material to a recrystallization temperature or higher; An upsetting step of upsetting the heated raw material to form a disk-shaped workpiece with bulged sides and flat upper and lower surfaces; A hot forging process of forming the workpiece into a blank shape having an upper annular flange, an upper groove, a lower groove, and a web between the upper groove and the lower groove, and a piercing process of piercing the web. ; A support ring forming ring rolling step for manufacturing a support ring while seating the blank between the mandrel and the main roll and rotating it to extend it in the circumferential direction; gradually enlarging the blank and reducing its thickness; and a trimming step of forming a flange protrusion by trimming the upper annular flange of the support ring produced in the ring rolling step.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 블랭크 열간 성형 단계에서, 상기 블랭크는 제1 각도로 테이퍼진 상부 경사 측벽과 제2 각도로 테이퍼진 하부 경사 측벽과 중간 부분에 후육부를 구비한 내주면을 구비한 형태로 제작된다. According to one aspect of the present invention, in the blank hot forming step, the blank has an upper inclined side wall tapered at a first angle, a lower inclined side wall tapered at a second angle, and an inner peripheral surface having a thick portion in the middle portion. It is produced in the form
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제2 각도는 상기 제1 각도 보다 큰 각도로 형성된다. According to one aspect of the present invention, the second angle is formed as an angle larger than the first angle.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 블랭크의 외경으로부터 상기 상부 경사 측벽 상단 사이의 제1 두께(t1)는 상기 외경으로부터 상기 하부 경사 측벽 하단 사이의 제2 두께(t2) 보다 크고, 상기 서포트 링은 상부의 내경 경사부와 상기 내경 경사부로 하측의 원통 내경부를 구비하여, 상기 서포트 링의 외경으로부터 상기 서포트 링 내주면 상단 사이의 두께(t1')가 상기 서포트 링의 외경으로부터 상기 서포트 내주면 하단 사이의 두께(t2') 보다 작게 제조된다. According to one aspect of the present invention, the first thickness (t1) between the outer diameter of the blank and the top of the upper inclined side wall is greater than the second thickness (t2) between the outer diameter and the lower end of the lower inclined side wall, and the support ring is It has an upper inner diameter inclined portion and a cylindrical inner diameter portion lower than the inner diameter inclined portion, so that a thickness t1' between the outer diameter of the support ring and the upper end of the inner peripheral surface of the support ring is the distance between the outer diameter of the support ring and the lower end of the inner peripheral surface of the support ring. It is manufactured smaller than the thickness (t2').
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 서포트 링 성형 링롤링 단계를 위한 상기 메인롤은, 상기 블랭크의 상부 환형 플랜지가 배치되는 플랜지 성형 홈을 구비하고, 상기 서포트 링 성형 링롤링 단계를 위한 상기 맨드릴은, 하측으로 갈수록 직경이 작아지는 윤곽을 가진 상부 경사 외주면부와 상기 상부 경사 외주면부의 하측에 이어지는 하부 원통 외주면부를 구비한다. According to one aspect of the present invention, the main roll for the support ring forming ring rolling step has a flange forming groove in which the upper annular flange of the blank is disposed, and the mandrel for the support ring forming ring rolling step is , It is provided with an upper inclined outer peripheral surface having an outline whose diameter decreases toward the lower side and a lower cylindrical outer peripheral surface connected to the lower side of the upper inclined outer peripheral surface.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 서포트 링 성형 링롤링 단계 후에 성형된 서포트 링을 대상으로, 상기 트리밍 단계를 수행 전에, 상기 서포트 링의 상부 환형 플랜지를 가열하는 부분 가열 단계를 더 수행하며, 상기 부분 가열 단계는 상기 서포트 링의 상부 환형 플랜지에 화염을 직접 가하여 가열하는 직접 가열 방식이 적용될 수 있다. According to one aspect of the present invention, before performing the trimming step, a partial heating step of heating the upper annular flange of the support ring is further performed on the support ring formed after the support ring forming ring rolling step, The partial heating step may be a direct heating method in which flame is directly applied to the upper annular flange of the support ring to heat it.
본 발명에 따른 서포트 링의 제조방법에 의하면, 환봉 형태의 원소재에서 출발하여 서포트 링을 제작하는 것이 가능하므로, 반가공 제품 형태의 심리스 중공 파이프로부터 출발하여 서포트 링을 제작하는 방식에 비해, 재료 수급이 용이하고 제품의 생산 단가를 절감할 수 있다. According to the manufacturing method of the support ring according to the present invention, it is possible to manufacture the support ring starting from a raw material in the form of a round bar, so compared to the method of manufacturing the support ring starting from a seamless hollow pipe in the form of a semi-finished product, the material Supply and demand are easy and the production cost of the product can be reduced.
본 발명에 따른 서포트 링의 제조방법에 의하며, 소 직경의 블랭크로부터 링롤링 공법을 통해 확경하여 서포트 링을 제작하므로, 원소재로부터 단조공법을 통해 대 직경의 서포트 링을 제작하는 방식에 비해 재료 이용률이 향상되고, 스크랩 발생을 줄여 제조 단가를 낮출 수 있는 장점이 있다. According to the manufacturing method of the support ring according to the present invention, the support ring is manufactured by enlarging the diameter from a small diameter blank through the ring rolling method, so the material utilization rate is higher than the method of manufacturing a large diameter support ring through the forging method from raw materials. This has the advantage of lowering manufacturing costs by reducing scrap generation.
본 발명에 따른 서포트 링 제조방법에 의하여, 상대적으로 작은 장비용량의 프레스 장비를 이용하는 것이 가능하므로, 공정 설비 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다. The support ring manufacturing method according to the present invention makes it possible to use press equipment with a relatively small equipment capacity, which has the advantage of reducing process equipment costs.
도 1 은 본 발명에 따른 서포트 링 제조방법의 순서도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 서포트 링 제조방법에 따라 블랭크가 제작되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 서포트 링 제조방법에 따라 제작된 블랭크의 단면도이다.
도 4 은 본 발명에 따른 서포트 링 제조방법의 링롤링 단계 및 서포트 링을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 는 본 발명에 따른 서포트 링 제조방법에서 트리밍 단계를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a flowchart of a method for manufacturing a support ring according to the present invention.
Figure 2 is a diagram for explaining the process of manufacturing a blank according to the support ring manufacturing method according to the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view of a blank manufactured according to the support ring manufacturing method of the present invention.
Figure 4 is a diagram for explaining the ring rolling step and support ring of the support ring manufacturing method according to the present invention.
Figure 5 is a diagram for explaining the trimming step in the support ring manufacturing method according to the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. Since the present invention can be subject to various changes and can have various forms, embodiments will be described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. While describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명에 따른 서포트 링 제조방법의 순서도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 서포트 링 제조방법에 따라 블랭크가 제작되는 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 3 은 본 발명의 서포트 링 제조방법에 따라 제작된 블랭크의 단면도이며, 도 4 은 본 발명에 따른 서포트 링 제조방법의 링롤링 단계 및 서포트 링을 설명하기 위한 도면이며, 도 5 는 본 발명에 따른 서포트 링 제조방법에서 트리밍 단계를 설명하기 위한 도면이다. Figure 1 is a flowchart of a method of manufacturing a support ring according to the present invention, Figure 2 is a diagram illustrating the process of manufacturing a blank according to the method of manufacturing a support ring according to the present invention, and Figure 3 is a method of manufacturing a support ring of the present invention. It is a cross-sectional view of the blank manufactured according to the present invention, Figure 4 is a diagram for explaining the ring rolling step and the support ring in the support ring manufacturing method according to the present invention, and Figure 5 is a trimming step in the support ring manufacturing method according to the present invention. This is a drawing for this purpose.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 서포트 링 제조방법은 원소재를 준비하는 단계(S10), 가열단계(S20), 업세팅 단계(S30), 블랭크 열간 성형단계(S40), 서포트 링 성형 링롤링 단계(S50) 및 트리밍 단계(S50)를 포함한다. Referring to the drawing, the support ring manufacturing method according to the present invention includes preparing raw materials (S10), heating step (S20), upsetting step (S30), blank hot forming step (S40), support ring forming, and ring rolling. It includes a step (S50) and a trimming step (S50).
상기 원소재를 준비하는 단계(S10)에서는, 직경보다 길이가 긴, 환봉 형태의 원소재가 제공된다. 일반적으로 길이가 긴 형태의 환봉으로 공급된 철강 소재를 후속 공정을 위해 계산된 길이를 갖는 환봉 형태의 원소재(10)로 절단하는 방식으로 이루어진다. In the step of preparing the raw material (S10), a round bar-shaped raw material with a length longer than the diameter is provided. In general, this is done by cutting the steel material supplied in the form of a long round bar into
상기 가열단계(S20)는 상기 원소재를 준비하는 단계(S10)에서 제공된 절단된 환봉 형태의 원소재(10)를 재결정 온도 이상으로 전체적 균일하게 가열하는 방식으로 이루어진다. 가열단계(S20)에서는 열간 단조 공정을 위해 통상적으로 사용되는 온도로 가열되며, 원소재(10)는 1150℃ ~ 1250℃ 정도로 가열될 수 있다. The heating step (S20) is performed by uniformly heating the cut round bar-shaped raw material (10) provided in the step of preparing the raw material (S10) to a recrystallization temperature or higher. In the heating step (S20), it is heated to a temperature commonly used for the hot forging process, and the
가열 단계(S20)는 원소재(10)를 고주파 유도 가열 방식으로 가열하는 방식을 사용한다. The heating step (S20) uses a method of heating the
본 발명의 실시예에 의하면, 가열단계(S20)에서 가열된 원소재(10)는 후술하는 업세팅 단계(S30), 블랭크 열간 성형 단계(S40), 서포트 링 성형 링롤링 단계(S50)를 연속공정으로 순차적으로 거치게 된다. According to an embodiment of the present invention, the
즉, 가열단계(S20)에 가열된 원소재(10)를 블랭크 열간 성형한 후, 잠열 즉, 잔존하는 열을 이용하여, 추가적인 가열 없이 서포트 링 성형 링롤링 단계(S50) 까지 연속적으로 수행된다. That is, after blank hot forming of the heated
상기 업세팅 단계(S30)는 가열된 원소재(10)에 대해 길이방향으로 압축력을 가하여 길이를 감소시키고, 길이방향과 직각방향으로 재료를 유동시켜 블랭크 제작을 위한 워크피스(workpiece, 20)를 제작한다(도 2의 (b) 참조). The upsetting step (S30) applies compressive force in the longitudinal direction to the heated
업세팅 단계(S30)에서 원 소재는, 측면이 부푼 형태이고 상하면이 플랫한 원반 형태의 워크피스(20)로 성형된다. 업세팅 단계(S30)에서 워크피스(20)는 블랭크(30)의 외경과 유사한 외경을 갖는 형태로 성형된다. In the upsetting step (S30), the raw material is molded into a disk-shaped
블랭크 열간 성형단계(S40)는 열간 단조공정(S42)과 피어싱 공정(S44)을 포함한다. The blank hot forming step (S40) includes a hot forging process (S42) and a piercing process (S44).
열간 단조공정(S42)에서는 업세팅된 워크피스(20)를 피니셔 금형 세트를 이용하여 열간 밀폐단조 함으로써 웨브(45)를 갖는 블랭크(30)를 제작하는 단계이다. In the hot forging process (S42), the blank 30 having the
열간 단조공정(S42)은 서로 형합하여 내부에 밀폐된 성형공간을 형성하는 상부금형과 하부금형을 이용하여 수행될 수 있다.The hot forging process (S42) can be performed using an upper mold and a lower mold that are joined together to form a sealed molding space inside.
도 2의 (c) 및 도 3 을 참조하면, 열간 단조공정(S42)에서 블랭크(30)는 중심축(L)을 기준으로 축 대칭 형상으로 제조되며, 상부 환형 플랜지(32), 상부홈(34), 하부홈(37), 및 상부홈(34)과 하부홈(37) 사이의 후육부(42)를 가로 질러 중공을 막는 웨브(45)를 가진 형태로 제조된다. Referring to Figure 2 (c) and Figure 3, in the hot forging process (S42), the blank 30 is manufactured in an axis-symmetrical shape with respect to the central axis (L), and has an upper
블랭크(30)에서 상부홈(34)은 제1 각도(α)로 테이퍼진 상부 경사 측벽(35)을 구비하고, 하부홈(37)은 제2 각도(β)로 테이퍼진 하부 경사 측벽(38)을 구비한다.In the blank 30, the
본 발명의 실시예 의하면, 제1 각도(α) 및 제2 각도(β)는 8 ~ 28°범위 내에서 설정된다. 제2 각도(β)는 제1 각도(α) 보다 크게 형성되며, 제2 각도(β)는 제1 각도(α) 보다 2배 이상 3배 이하로 설정될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first angle (α) and the second angle (β) are set within the range of 8 to 28°. The second angle (β) is formed to be larger than the first angle (α), and the second angle (β) may be set to be 2 times or more and 3 times or less than the first angle (α).
상부 경사 측벽(35)과 하부 경사 측벽(38)의 구성은, 서포트 링 성형 링롤링 단계(S50)에서 맨드릴(120)에 의해 작용하는 외력에 의해 블랭크(50)가 확경되면서 서포트 링(60)이 성형될 때, 상부 환형 플랜지(32) 부분으로의 살(소재)의 이동 압력을 향상시켜, 서포트 링(60)의 상부 환형 플랜지(62)의 조직을 치밀하게 하고 강도를 향상시킬 수 있게 한다. The configuration of the upper
상기 블랭크(30)의 외경으로부터 상부 경사 측벽(35) 상단 사이의 제1 두께(t1)는 외경으로부터 하부 경사 측벽(38) 하단 사이의 제2 두께(t2) 보다 크게 형성된다. The first thickness t1 between the outer diameter of the blank 30 and the top of the upper
상부홈(34)의 상부 경사 측벽(35)의 하단과 하부홈(37)의 하부 경사 측벽(38)의 상단은 블랭크(30)의 웨브(45)를 경계로 서로 대향하여 위치하게 되며, 상부 경사 측벽(35)과 하부 경사 측벽(38)의 테이퍼진 형태로 인해 웨브(45)가 형성되는 내주면 중간 부분에는 살 두께가 두꺼운 후육부(42)가 형성된다. The lower end of the upper
피어싱 공정(S44)은 블랭크(30)의 웨브(45)를 피어싱한다. 피어싱을 통해 블랭크(30)는 상부홈(34)과 하부홈(37)이 연통된다.The piercing process (S44) pierces the
블랭크 열간 성형 단계(S40)에 의해, 블랭크(30)는, 도 3 에 도시된 바와 같이, 중심축(L)을 기준으로 중심축(L)을 기준으로 축 대칭 형상을 지니며 상부 환형 플랜지(32)를 구비한다. 또한 블랭크(30)는, 상부 경사측벽(35)과 하부 경사측벽(38) 및 웨브(45)가 제거된 중간 부분에 위치하는 후육부(42)를 구비한 내주면을 가진 중공 형태를 지닌다. By the blank hot forming step (S40), the blank 30 has an axially symmetrical shape with respect to the central axis L, as shown in FIG. 3, and has an upper annular flange ( 32) is provided. Additionally, the blank 30 has a hollow shape with an inner peripheral surface having an upper
블랭크(30)는 서포트 링(60) 제조를 위한 반가공 제품의 지위를 가진다.The blank 30 has the status of a semi-processed product for manufacturing the
블랭크(30)는 서포트 링 성형 링롤링 단계(S50)를 통해 서포트 링(60)으로 성형되는 데, 블랭크(30)가 서포트 링(60)으로 성형될 때, 외경을 기준으로 1.5배 이상 확경될 수 있고, 후육부 내경을 기준으로 내경은 2.5배 이상으로 확경될 수 있다, 상술한 블랭크(30)의 디자인은 링롤링을 통해 확경이 이루어질 때, 높이 변화가 적절히 제어되면서, 즉 높이의 증가를 최소화하면서, 링롤링 단계에서 요구되는 외력을 최소화하면서 소 직경의 블랭크(30)가 대 직경의 서포트 링(60)로 성형되는 것을 가능하게 한다. 상술한 블랭크(30)의 디자인은 링롤링 장치(100)의 맨드릴(120)에 의해 블랭크에 가해지는 외력에 의해, 서포트 링(60)이 균일한 강도를 가지면 공정 결함이 없이 제작될 수 있도록 한다. The blank 30 is formed into the
서포트 링 성형 링롤링 단계(S50)는 소 직경의 블랭크(30)를 소재로 하여 링롤링 장치에서 서포트 링(60)에서 요구되는 외경 및 내경을 갖도록 두께를 감소시키면서 확경하는 공정이다. The support ring forming ring rolling step (S50) is a process of using a small diameter blank 30 as a material and enlarging the diameter while reducing the thickness to have the outer and inner diameters required for the
본 발명의 실시예에 의하면, 링롤링 단계(S50)는 블랭크(30)의 재가열 없이 블랭크 열간 성형 공정 후의 잠열을 이용하여 수행된다. 즉, 재가열 없이 연속 공정으로 링 롤링 장치로 트랜스퍼되어 링롤링 단계(S50)가 수행된다. According to an embodiment of the present invention, the ring rolling step (S50) is performed using latent heat after the blank hot forming process without reheating the blank 30. That is, it is transferred to the ring rolling device in a continuous process without reheating, and the ring rolling step (S50) is performed.
도 4 를 참조하면, 링롤링 장치(100)는 외주면에 플랜지 성형 홈(115)이 형성된 메인롤(110)과 맨드릴(120)을 포함한다. Referring to FIG. 4, the
메인롤(110)의 외주면에 블랭크(30)의 외주면이 접촉되고 블랭크(30)의 상부 환형 플랜지(32)가 메인롤(110)의 성형 홈(115)에 배치된다. 이때, 메인롤(110)의 플랜지 성형 홈(115)은 블랭크(30)의 상부 환형 플랜지(32) 보다 크게 형성될 수 있다. The outer peripheral surface of the blank 30 is in contact with the outer peripheral surface of the
맨드릴(120)이 블랭크(30)의 내주면에 접촉되며, 접촉된 상태에서 성형 공정이 시작되면, 메인롤(110)과 맨드릴(120) 사이에서 블랭크(30)가 회전하면서 원주방향으로 늘려감에 따라 점진적으로 단면이 변형되면서 확경된다. The
도면에 도시된 링롤링 장치(100)는 상하 워크롤이 없는 오픈 형태의 링롤링장치를 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않는다. 그러나, 상술한 블랭크(30)의 디자인은 워크롤이 없이도 높이 증대를 최소화하면서 단면이 점차로 변형되면서 확경되는 것을 가능하게 한다. The
상기 링롤링 장치(100)의 맨드릴(120)은 상부 경사 외주면부(130)와 그 하측의 하부 원통 외주면부(140)를 구비한다. The
상부 경사 외주면부(130)는 블랭크(30)의 상부 경사 측벽(35)의 제1 각도(α)에 대응되는 각도를 지니며 하부 원통 외주면부(140)를 향해 단면이 축소되는 형태로 연장될 수 있다. 상부 경사 외주면부(130)가 블랭크의 상부 경사 측벽(35)과 접촉할 때, 상부 경사 측벽(35)의 상단과 맨드릴(120)의 상부 경사 외주면부(130)에 먼저 닿으면서 확경 성형이 수행되도록 상부 경사 외주면부(130)의 각도가 설정될 수 있다. The upper inclined outer
링롤링 단계(S50)에서 맨드릴(120)의 에 의해 후육부(42)의 살들이 외측으로 유동하기 시작하면서 확경 성형이 이루어지는 데, 후육부(42)의 존재로 인해 높이 변화가 최소화되고 두께가 감소되면서 단면이 점차로 축소되도록 확경이 진행되는 데 유리하다. In the ring rolling step (S50), the spokes of the thick portion 42 begin to flow outward by the
맨드릴(120)의 상부 경사 외주면부(130)는 상부 경사측벽(35)에 접촉하여 하향 경사방향으로 외력을 가하게 된다. 블랭크(30)가 서포트 링(60)으로 성형될 때 살들이 상부 환형 플랜지(62) 및 확경 방향의 이동을 유도한다. The upper inclined outer
맨드릴(120)의 상부 경사 외주면부(130)와 블랭크(30)의 상부 경사 측벽(35) 디자인으로 인해, 블랭크의 살들이 상측 이동방향으로의 외력을 받지 않고, 상부 환형 플랜지를 향한 방향으로 이동하는 유동이 유도되므로, 상부 환형 플랜지가 기공 등의 결합 없이 바디 부분(65)과 균일한 강도와 정밀한 치수로 성형되는 것을 가능하게 한다. Due to the design of the upper inclined outer
서포트 링 성형 링롤링 단계(S50)에 의해 제조된 서포트 링(60)은, 링롤링 단계에서 D1 외경의 소 블랭크(30)는 D2 외경의 대 직경 서포트 링(60)으로 성형된다. D2는 Φ350mm 이상으로 설정될 수 있으며, 두께가 감소되어 100mm 정도의 두께를 가지도록 성형된다. The
서포트 링(60)은, 도 4 의 (b)에서 보이는 바와 같이, 내경 상부에 형성된 중심축을 향하여 하향 경사진 내경 경사부(66)와 원통 내경부(67)를 구비한 형태로 성형된다. 따라서, 서포트 링(60)의 바디 부분(65)에서 외경으로부터 상기 서포트 링 내주면 상단 사이의 두께(t1')가 상기 서포트 링의 외경으로부터 상기 서포트 링 내주면 하단 사이의 두께(t2') 보다 작게 형성된다. As shown in (b) of FIG. 4, the
이어서, 도 5 에 도시된 바와 같이, 트리밍 단계(S60)가 수행된다. 트리밍 단계(S60)는 서포트 링(60)의 상부 환형 플랜지(62)에 트리밍 하여 플랜지 돌기(70)를 형성하는 단계이다. Next, as shown in FIG. 5, a trimming step (S60) is performed. The trimming step (S60) is a step of forming the
본 발명의 실시예에 의하면, 트리밍 단계(S60)의 수행 전에 서포트 링(60)의 상부 환형 플랜지(62) 부분을 가열하는 부분 가열 단계(S55)가 더 수행될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a partial heating step (S55) of heating the upper
가열단계(S20)에서 원소재가 가열된 후, 블랭크 열간 성형 단계(S40), 링롤링 단계(S50)를 연속공정으로 순차적으로 거쳐 서포트 링(60)이 제작되므로, 서포트 링(60)은 각 단계를 거치면서 서서히 냉각된다.After the raw material is heated in the heating step (S20), the
서포트 링 성형 링롤링 단계(S50)에 제작된 서포트 링(60)은. 링롤링 단계의 종료 시점에서 850~ 950℃ 사이로 온도가 하강된다. The
부분 가열 단계(S55)는 트리밍이 수행될 서포트 링(60)의 상부 환형 플랜지(62)를 부분 가열함으로써 상부 환형 플랜지(62) 부분을 열간 성형에 적합한 재결정온도로 상승시킨다.The partial heating step (S55) partially heats the upper
트리밍 금형에 서포트 링(60)을 위치시키고 상부 환형 플랜지(62) 부분에 트리밍 공정을 수행하는 경우, 냉각되면서 경화된 서포트 링(60)의 바디 부분(65)은 트리밍 단계(S60) 중에 가해지는 충격을 전달 받더라도 변형이 억제된다. When the
부분 가열을 통해 서포트 링(60)의 바디 부분(65)은 경화에 의해 형성된 강도를 유지하면서 상부 환형 플랜지(62)에 대해서만 열간 트리밍이 수월한 온도가 되는 것이다. 따라서, 트리밍 공정 중의 충격에 의해 서포트 링(600)의 조직 안정성 및 조직 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. Through partial heating, the
상부 환형 플랜지(62)의 부분 가열을 통해 트리밍 단계(S60)에 필요한 프레스 중량을 크게 감소시키는 것이 가능하다. 예컨대, 부분 가열 없다면 프레스 장비용량이 1000ton 정도 필요한 것으로 예측되나, 부분 가열을 수행하는 경우 트리밍 프레스 장비 용량은 300 ton 이하의 것이 사용될 수 있다. It is possible to significantly reduce the press weight required for the trimming step (S60) through partial heating of the upper annular flange (62). For example, if there is no partial heating, it is predicted that a press equipment capacity of about 1000 tons is needed, but if partial heating is performed, a trimming press equipment capacity of 300 tons or less can be used.
본 발명의 실시예에 의하면, 부분 가열은, 화염에 의해 상부 환형 플랜지 부분을 지접 가열하는 방식으로 수행된다. 직접 가열 방식으로 인해 상부 환형 플랜지는 잠열에 더하여 필요한 온도 상승 분 만큼의 열을 가하여 보다 신속하게 부분 가열이 되도록 하는 데 유리하다. According to an embodiment of the invention, partial heating is performed by directly heating the upper annular flange portion by means of a flame. Due to the direct heating method, the upper annular flange is advantageous in allowing more rapid partial heating by applying heat equal to the required temperature increase in addition to latent heat.
이와 같은 제조된 서포트 링은 절삭 가공을 위한 반제품 형태가 되며, 냉각 후 절삭 가공 등의 마무리 가공을 위해 트랜스퍼된다. The support ring manufactured in this way becomes a semi-finished product for cutting processing, and after cooling, is transferred for finishing processing such as cutting processing.
상술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the patent claims described below, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.
10: 원소재
30: 블랭크
32: 상부 환형 플랜지
34: 상부 홈
35: 상부 경사 측벽
37: 하부 홈
38: 하부 경사 측벽
42: 후육부
45: 웨브
60: 서포트 링
62: 상부 환형 플랜지
66: 하향 내경 경사부
67: 원통 내경부
70: 플랜지 돌기
100: 링롤링 장치
110: 메인롤
120: 맨드릴
130: 상부 경사 외주면부
140: 하부 원통 외주면부 10: Raw materials
30: Blank 32: Upper annular flange
34: upper groove 35: upper inclined side wall
37: lower groove 38: lower inclined side wall
42: thick portion 45: web
60: Support ring 62: Upper annular flange
66: downward inner diameter inclined portion 67: cylindrical inner diameter portion
70: Flange projection
100: ring rolling device 110: main roll
120: Mandrel 130: Upper inclined outer peripheral surface
140: Lower cylindrical outer peripheral surface
Claims (7)
원소재를 준비하는 단계;
원소재를 재결정 온도 이상으로 가열하는 가열단계;
상기 가열된 원소재를 측면이 부풀고 상하면이 플랫한 원반 형태의 워크피스가 되도록 업세팅하는 업세팅 단계;
상기 워크피스를 상부 환형 플랜지와 상부 홈, 하부 홈 및 상기 상부홈과 상기 하부 홈 사이에 웨브를 갖는 블랭크 형태로 성형하는 열간 단조공정과, 상기 웨브를 피어싱하는 피어싱 공정을 포함하는 블랭크 열간 성형 단계;
상기 블랭크를 맨드릴과 메인롤 사이에 안착하여 회전시키면서 원주 방향으로 늘려가기 위한 것으로, 상기 블랭크를 점차로 확경하고 두께를 감소시키면서 서포트 링을 제작하는 서포트 링 성형 링롤링 단계; 및
상기 서포트 링 성형 링롤링 단계에서 제작된 서포트 링의 상부 환형 플랜지를 트리밍하여 플랜지 돌기를 형성하는 트리밍 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서포트 링의 제조방법.
A method of manufacturing a support ring for a motor support ring for an automobile,
Preparing raw materials;
A heating step of heating the raw material to a recrystallization temperature or higher;
An upsetting step of upsetting the heated raw material to form a disk-shaped workpiece with bulged sides and flat upper and lower surfaces;
A hot forging process of forming the workpiece into a blank shape having an upper annular flange, an upper groove, a lower groove, and a web between the upper groove and the lower groove, and a piercing process of piercing the web. ;
A support ring forming ring rolling step for manufacturing a support ring while seating the blank between the mandrel and the main roll and rotating it to extend it in the circumferential direction; gradually enlarging the blank and reducing its thickness; and
A method of manufacturing a support ring, comprising a trimming step of forming a flange protrusion by trimming the upper annular flange of the support ring produced in the support ring forming ring rolling step.
상기 블랭크 열간 성형 단계에서,
상기 블랭크는 제1 각도로 테이퍼진 상부 경사 측벽과 제2 각도로 테이퍼진 하부 경사 측벽과 중간 부분에 후육부를 구비한 내주면을 구비한 형태로 제작되는 것을 특징으로 하는 서포트 링의 제조방법.
According to paragraph 1,
In the blank hot forming step,
The blank is manufactured in a form having an upper inclined side wall tapered at a first angle, a lower inclined side wall tapered at a second angle, and an inner peripheral surface having a thick portion in the middle.
상기 제2 각도는 상기 제1 각도 보다 큰 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 서포트 링의 제조방법.
According to paragraph 2,
A method of manufacturing a support ring, characterized in that the second angle is formed as an angle larger than the first angle.
상기 블랭크의 외경으로부터 상기 상부 경사 측벽 상단 사이의 제1 두께(t1)는 상기 외경으로부터 상기 하부 경사 측벽 하단 사이의 제2 두께(t2) 보다 크고,
상기 서포트 링은 상부의 내경 경사부와 상기 내경 경사부로 하측의 원통 내경부를 구비하여, 상기 서포트 링의 외경으로부터 상기 서포트 링 내주면 상단 사이의 두께(t1')가 상기 서포트 링의 외경으로부터 상기 서포트 내주면 하단 사이의 두께(t2') 보다 작은 것을 특징으로 하는 서포트 링의 제조방법.
According to paragraph 2 or 3,
A first thickness (t1) between the outer diameter of the blank and the top of the upper inclined side wall is greater than a second thickness (t2) between the outer diameter and the lower end of the lower inclined side wall,
The support ring has an upper inner diameter inclined portion and a cylindrical inner diameter portion lower than the inner diameter inclined portion, so that a thickness t1' between the outer diameter of the support ring and the top of the inner peripheral surface of the support ring is measured from the outer diameter of the support ring to the support ring. A method of manufacturing a support ring, characterized in that it is smaller than the thickness (t2') between the bottom of the inner peripheral surface.
상기 서포트 링 성형 링롤링 단계를 위한 상기 메인롤은, 상기 블랭크의 상부 환형 플랜지가 배치되는 플랜지 성형 홈을 구비하고,
상기 서포트 링 성형 링롤링 단계를 위한 상기 맨드릴은, 하측으로 갈수록 직경이 작아지는 윤곽을 가진 상부 경사 외주면부와 상기 상부 경사 외주면부의 하측에 이어지는 하부 원통 외주면부를 구비하는 것을 특징으로 하는 서포트 링의 제조방법.
According to paragraph 2,
The main roll for the support ring forming ring rolling step has a flange forming groove in which the upper annular flange of the blank is disposed,
The mandrel for the support ring forming ring rolling step includes an upper slanted outer peripheral surface with a contour whose diameter decreases toward the bottom and a lower cylindrical outer peripheral surface connected to the lower side of the upper inclined outer peripheral surface. Manufacture of a support ring. method.
상기 서포트 링 성형 링롤링 단계 후에 성형된 서포트 링을 대상으로,
상기 트리밍 단계를 수행 전에, 상기 서포트 링의 상부 환형 플랜지를 가열하는 부분 가열 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 서포트 링의 제조방법.
According to paragraph 1,
For the support ring formed after the support ring forming ring rolling step,
Before performing the trimming step, a method of manufacturing a support ring, characterized in that a partial heating step of heating the upper annular flange of the support ring is further performed.
상기 부분 가열 단계는 상기 서포트 링의 상부 환형 플랜지에 화염을 직접 가하여 가열하는 직접 가열 방식이 적용되는 것을 특징으로 하는 서포트 링의 제조방법. According to clause 6,
The partial heating step is a method of manufacturing a support ring, characterized in that a direct heating method is applied in which flame is directly applied to the upper annular flange of the support ring to heat it.
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