KR101511544B1

KR101511544B1 - 열간단조용 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법

Info

Publication number: KR101511544B1
Application number: KR20130139310A
Authority: KR
Inventors: 배철홍
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2015-04-13

Abstract

본 발명은 열간단조용 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 알루미늄 합금의 잉곳(ingot)을 용해한 후 탈가스 처리 및 플럭스 처리를 실시하여 청정한 용탕을 만드는 제1단계; 상기 용탕을 예열된 연속주조 몰드(mold)에 삽입하여 원형 빌렛을 제조하는 제2단계; 상기 제조된 원형 빌렛을 예열 후, 직접 압출기를 이용하여 프리폼(preform)을 제조하는 제3단계; 상기 제조된 프리폼을 일정한 길이로 절단 후, 양측면 가공 및 모서리 R가공하는 제4단계; 상기 가공된 프리폼을 예열 후, 미리 예열된 금형에 안착하는 제5단계; 상기 금형에 안착된 프리폼을 단조기 등을 통해 열간단조하여 단조품을 제조하는 제6단계; 상기 제조된 단조품을 트리밍(trimming) 후 세척하는 제7단계; 및 상기 세척된 단조품을 열처리하여 단조품을 완성하는 제8단계; 등을 포함함으로써, 2회의 열간단조만으로 대형 단조품을 제조할 수 있어서 공정 시간을 단축할 수 있는 동시에 높은 수율을 확보할 수 있어 경제성이 있는 열간단조용 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법에 관한 것이다.

Description

열간단조용 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법{A method for manufacturing forged product using hot forging aluminum alloy}

본 발명은 알루미늄 합금을 열간단조를 통해 대형 단조품을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 완성된 단조품과 유사한 프리폼을 제조 후 절단 및 열간단조 등을 함으로써, 대형 단조품을 합리적인 시간과 비용으로 제조할 수 있는 열간단조용 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법에 관한 것이다.

알루미늄은 철 다음으로 사용량이 많은 금속으로서, 가볍고 내식성과 가공성이 좋으며 전기 및 열 전도도가 높을 뿐만 아니라 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 아연(Zn), 망가니즈(Mn) 및 니켈(Ni) 등의 원소를 첨가함으로써, 다양한 종류의 고강도 및 고내식성 합금으로 만들어 항공기 산업, 가정용품, 건축자재, 차량용 부품 및 기계 등 가정과 많은 산업 분야에 사용되고 있다.

알루미늄은 첨가되는 합금의 종류에 따라 분류할 수 있는데, 보다 구체적으로 1000계열의 알루미늄 합금은 99.00중량% 이상의 알루미늄을 함유한 순수 알루미늄, 2000계열의 알루미늄 합금은 Al-Cu계 합금, 3000계열의 알루미늄 합금은 Al-Mn계 합금, 4000계열의 알루미늄 합금은 Al-Si계 합금, 5000계열의 알루미늄 합금은 Al-Mg계 합금, 6000계열의 알루미늄 합금은 Al-Mg-Si계 합금, 7000계열의 알루미늄 합금은 Al-Zn계 합금으로 분류할 수 있다.

특히, 그 중 가장 경제적이고 활용도가 높은 열처리형 합금은 주합금 첨가원소가 마그네슘(Mg)과 실리콘(Si)인 6000계열의 알루미늄 합금이다. 상기 6000계열의 알루미늄 합금은 압출성 등이 우수하여 전 세계에서 제조되는 압출재의 약 80%이상이 6000계열의 알루미늄 합금으로 제조되며, 표면처리성, 용접성, 기계가공성 및 고온 특성 등이 우수하여 자동차 부품, 도로, 교량용 소재, 거푸집, 커튼월, 섀시 등 건축용 소재 및 공업용 소재에 사용되고 있다.

특히, 6000계열의 알루미늄 합금 중 A6082 알루미늄 합금은 내식성이 뛰어나고 우수한 물성을 갖기 때문에 열간단조를 통하여 자동차용 부품이나 구조용 재료 등에 사용되는 합금이며, 열처리를 함으로써 합금의 물성을 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

A6082 알루미늄 합금은 자동차용 부품 중 로어암(lower arm)에 사용되어 경량화를 통해 주행성과 연비 등을 향상시킬 수 있다. 상기 로어암은 휠을 차체에 대해 상하 거동 가능하도록 연결하는 부품으로서 도 1에 도시되어 있듯이, 대략 'L'자형으로 형성되어 일부 돌출 단부는 차체의 서브프레임에 부시 등을 매개로 연결되고, 남은 돌출 단부는 볼조인트 등을 매개로 휠을 지지하는 캐리어 등에 연결된다.

따라서, 상기 로어암에는 자동차의 주행 중 차체 하중과 노면으로부터의 충격 및 조향에 따른 여러 방향에서 발생되는 하중을 받으며 분산시키는 역할을 한다.

이러한 로어암을 경량화할 시, 주행 및 조향 성능이 향상되고 승차감이 개선되므로 국내외 주요 자동차회사에서는 로어암에 경량 소재인 알루미늄 소재를 적극적으로 적용하는 추세이다.

그러나 일반적인 알루미늄 열간단조로 제조되는 로어암은 환봉 형상의 연속주조 원형 빌렛을 절단하여 열간단조 함으로써 제조하였는데, 이와 같은 종래 기술은 열간단조 횟수의 증가시키고, 수율이 낮은 단점이 있었다.

특히, 일반적인 알루미늄 열간단조를 통해 제조할 수 있는 로어암의 크기에 제약이 있어서, 대형 로어암을 제조하는데는 한계가 있었다. 현재 양산중인 알루미늄 열간단조 부품은 최대 지름이 10인치(inch)의 연속주조 빌렛을 사용하기 때문에 그 이상의 열간단조 부품을 제조하기 여려웠다. 만약 지름 10인치 이상의 연속주조 빌렛을 사용하여 열간단조할 경우, 단조기 용량이 과도하게 증가되며 열간단조 시 메탈프로우 형성이 원할하지 못하여 제품 성형이 불가하게 된다. 실제로 승용차용 부품에 적용되고 있는 알루미늄 열간단조 제품은 다양하지만 상용차에 적용되는 알루미늄 열간단조 제품은 현재까지 양산된 이력이 없다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지름 약 20인치 이상의 연속주조 빌렛을 최종 제품과 유사한 형태의 압출 프리폼으로 제조 후, 열간단조 함으로써, 물성이 우수한 대형 단조품을 효율적으로 제조하는 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법은 상기 알루미늄 합금의 잉곳(ingot)을 용해한 후 탈가스 처리 및 플럭스 처리를 실시하여 청정한 용탕을 만드는 제1단계; 상기 용탕을 예열된 연속주조 몰드(mold)에 삽입하여 원형 빌렛을 제조하는 제2단계; 상기 제조된 원형 빌렛을 예열 후, 직접 압출기를 이용하여 프리폼(preform)을 제조하는 제3단계; 상기 제조된 프리폼을 일정한 길이로 절단 후, 양측면 가공 및 모서리 R가공하는 제4단계; 상기 가공된 프리폼을 예열 후, 미리 예열된 금형에 안착하는 제5단계; 상기 금형에 안착된 프리폼을 단조기 등을 통해 열간단조하여 단조품을 제조하는 제6단계; 상기 제조된 단조품을 트리밍(trimming) 후 세척하는 제7단계; 및 상기 세척된 단조품을 열처리하여 단조품을 완성하는 제8단계; 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1단계에서 용탕의 온도는 약 750~780℃인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2단계에서 연속주조 몰드의 예열온도는 약 250~280℃인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2단계에서 원형 빌렛은 지름이 약 20인치 이상인 대형 원형 빌렛인 것이 바람직하다.

한편, 상기 제2단계와 제3단계 사이에 원형 빌렛을 약 520~550℃의 온도에서 약 4~6시간 동안 열처리를 통해 균질화하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2단계와 제3단계 사이에 초음파 탐상검사 하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 제3단계에서 원형 빌렛은 약 500~530℃의 온도에서 약 3~5시간 동안 예열되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제3단계에서 제조된 프리폼의 길이는 약 12~15m인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제3단계에서 직접 압출기는 약 6,300톤급 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제4단계에서 절단된 프리폼의 두께는 약 60~70mm인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제5단계에서 프리폼은 약 530~570℃의 온도에서 약 0.5~1.5시간 동안 예열되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제5단계에서 금형은 약 270~300℃에서 예열되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제6단계에서 열간단조는 약 6,300톤급 이상의 단조기로, 약 2회 열간단조하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 제8단계에서 열처리는 T6 열처리이며, 상기 T6 열처리는 약 520℃의 온도에서 약 4~5시간 동안 가열하는 용체화 처리 후, 약 18~30℃인 상온의 물을 이용하여 ?칭 처리를 하고, 약 170~200℃의 온도에서 약 4~5시간 동안 시효 처리를 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제8단계 이후에, 피클링(pickling)하는 단계; 형광 침투탐상 시험을 하는 단계; 및 숏 블라스트(shot blasting)하는 단계; 등을 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제조방법은 자동차용 로어암 등에 적용되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 종래 기술을 사용하여 연속주조 빌렛으로 단조품을 제조하는 경우, 단조품의 형상 구현을 위해 버스트, 블로커 및 피니셔와 같은 3회 열간단조를 실시하여 단조품을 제조하였지만, 본 발명을 이용하여 단조품을 제조하는 경우, 연속주조 빌렛으로 프리폼을 제조하는데, 상기 프리폼이 이미 어느 정도 단조품의 형상을 가지고 있기 때문에 블로커 및 피니셔와 같은 2회 열간단조를 실시하여 단조품을 제조할 수 있어서 전체적인 단조품의 제조 사이클 타임(cycle time)을 단축할 수 있는 효과가 있으며, 대형 단조품을 제조할 수 있는 장점도 갖는다.

또한, 동일한 하나의 연속주조 빌렛에서 나올 수 있는 단조품의 수량이 종래에는 약 20개뿐이었는데, 본 발명은 약 30개로 생산성이 약 60% 이상 증가하는 효과가 있다.

또한, 종래 기술을 사용하여 단조품을 제조할 경우, 수율이 약 40~60%였지만, 본 발명을 사용하여 단조품을 제조하면 약 57.6%의 비교적 높은 수율을 확보할 수 있어서 생산성 향상 및 생산원가를 절감하는 효과가 있다.

도 1은 자동차용 로어암의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 공정도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 표 및 도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 열간단조용 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법에 관한 것이며, 일 관점에서 단조품에 적용되는 열간다조용 알루미늄 합금을 설명한다.

본 발명에 따른 열간단조용 알루미늄 합금은 당업계에 공지된 어떠한 것도 이용될 수 있으나, 내식성, 용접성, 기계가공성 및 고온특성 등이 우수한 6000계열의 알루미늄 합금인 것이 바람직하며, 열간단조에 적합한 A6082 알루미늄 합금인 것이 보다 바람직하다.

상기 A6082 알루미늄 합금은 6000계열의 알루미늄 합금 중에서 비교적 높은 강도와 우수한 내식성을 갖는 재료로서, 열간단조 등의 공정을 통하여 자동차용 부품이나 구조용 재료 등에 사용되는데, 전체 알루미늄 합금 중량에 대하여, 마그네슘(Mg) 0.6~1.2중량%, 실리콘(Si) 0.7~1.3중량%, 망가니즈(Mn) 0.4~1.0중량%, 크로뮴(Cr) 0.25중량% 이하, 구리(Cu) 0.1중량% 이하, 철(Fe) 0.5중량% 이하, 티타늄(Ti) 0.1중량% 이하, 아연(Zn) 0.2중량% 이하 및 잔부의 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물 등을 포함한다.

여기서, 상기 마그네슘(Mg)은 실리콘(Si)과 결합하여 Mg₂Si로 석출되어 알루미늄 합금의 기계적 성질을 향상시키며, 상기 실리콘(Si)은 마그네슘(Mg)과 결합하여 시효 처리에 의해 Mg₂Si로 석출되어 알루미늄 합금의 기계적 성질을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 상기 마그네슘(Mg)과 결합 후 남은 실리콘(Si)은 단독으로 석출되어 알루미늄 합금의 기계적 성질 등을 향상시키며, 용융액의 유동성 등을 향상시키는 역할을 한다.

상기 망가니즈(Mn)는 알루미늄 합금의 내식성을 저하시키지 않으면서 결정립의 미세화를 통해 알루미늄 합금의 강도를 향상시키는 역할을 하고, 상기 크로뮴(Cr)은 재결정층의 생성 및 성장을 억제하여 알루미늄 합금의 피로강도 저하를 방지하며, 알루미늄(Al) 및 철(Fe)과 함께 화합물을 형성하여 알루미늄 합금의 연신율 등을 증가시키는 역할을 한다.

상기 구리(Cu)는 알루미늄 합금의 내식성 및 기계적 특성 등을 향상시키는 역할을 하고, 상기 철(Fe)은 알루미늄 합금의 결정립의 조대화를 억제하고 주조 시 결정립을 미세화하는 역할을 함으로써 알루미늄 합금의 강도를 향상시킬 수 있다.

상기 티타늄(Ti)은 알루미늄 합금의 결정립을 미세화시키고 상기 알루미늄 합금의 기계적 성질을 향상시키는 역할을 하고, 상기 아연(Zn)은 알루미늄 합금의 내식성 및 기계적 성질 등을 향상시키는 역할을 한다.

이하, 또 다른 관점에서 열간단조용 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법을 설명한다.

알루미늄 합금을 이용하여 단조품을 제조할 때 종래 기술에서는 지름이 최대 약 10인치의 연속주조 빌렛(billet)을 사용하였다. 그러나 그 크기를 초과하는 빌렛을 사용하여 단조품을 제조하려면 단조기의 용량이 과도하게 증가하여야 하며, 열간단조 시 메탈프롤우(metal flow) 형성이 원활하지 못하여, 단조품의 제조가 어려웠다.

그러나 본 발명은 지름이 20인치 이상인 연속주조 빌렛을 사용하여 대형 단조품을 제조하기 위하여 단조품과 유사한 프리폼 등을 제조하여 사용하는 것이 바람직하하며, 지름 20인치 미만의 연속주조 빌렛 및 프리폼 등을 사용하여 단조품을 제조하는 것도 가능하다.

이때, 본 발명에 따른 단조품의 제조에 이용되는 알루미늄 합금은 당업자에게 공지된 어떠한 것도 이용될 수 있으나, 6000계열의 알루미늄 합금인 것이 바람직하며, A6082 알루미늄 합금인 것이 보다 바람직하다.

보다 구체적으로, 상기 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 알루미늄 합금의 잉곳(ingot)을 용해한 후 탈가스 처리 및 플럭스 처리를 실시하여 청정한 용탕을 만드는 제1단계; 상기 용탕을 예열된 연속주조 몰드(mold)에 삽입하여 원형 빌렛을 제조하는 제2단계; 상기 제조된 원형 빌렛을 예열 후, 직접 압출기를 이용하여 프리폼(preform)을 제조하는 제3단계; 상기 제조된 프리폼을 일정한 길이로 절단 후, 양측면 가공 및 모서리 R가공하는 제4단계; 상기 가공된 프리폼을 예열 후, 미리 예열된 금형에 안착하는 제5단계; 상기 금형에 안착된 프리폼을 단조기 등을 통해 열간단조하여 단조품을 제조하는 제6단계; 상기 제조된 단조품을 트리밍(trimming) 후 세척하는 제7단계; 및 상기 세척된 단조품을 열처리하여 단조품을 완성하는 제8단계; 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제조방법 중 제1항의 잉곳은 상기 알루미늄 합금의 구성성분을 용해한 후 출탕 등을 통해 통상의 방법으로 제조하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 빌렛 제조 시 응고 수축에 의한 편석의 발생과 수축결함의 발생 확률을 낮추기 위하여 상기 제1단계에서 용탕의 온도는 약 750~780℃인 것이 바람직하며, 제2단계에서 연속주조 몰드의 예열온도는 약 250~280℃인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2단계의 원형 빌렛의 크기는 제한이 없지만, 본 발명에서는 대형 단조품의 제조가 가능하기 때문에, 상기 원형 빌렛은 지름이 약 20인치 이상인 대형 원형 빌렛인 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 제조방법은 제2단계와 제3단계 사이에 상기 제조된 원형 빌렛을 약 520~550℃의 온도에서 약 4~6시간 동안 열처리를 통해 편석 등을 제거하기 위한 균질화하는 단계 등을 더 포함할 수 있다.

종래 제조공정에서는 원형 빌렛을 균질화 하지 않으면, 후속 공정에서 얻을 수 있는 열에너지가 적기 때문에 합금 내부의 편석을 해소할 수 없었다. 그러나 본 발명은 원형 빌렛을 제조한 다음 프리폼을 제조하기 전에 충분한 열처리 공정이 있기 때문에 상기 균질화하는 단계를 생략할 수 있지만, 보다 우수한 품질의 단조품을 수득하기 위하여 단조품의 제조방법 중 균질화하는 단계 등이 더 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2단계와 제3단계 사이에 초음파 탐상검사 하는 단계 등을 더 포함함으로써, 제조된 원형 빌렛 내부의 결함 여부 등을 확인하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제3단계에서 제조된 프리폼의 길이는 대량생산 및 공정의 편의를 위해 약 12~15m인 것이 바람직하며, 상기 직접 압출기는 6,300톤급 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 만약, 6,300톤급 미만의 직접 압출기를 사용할 경우, 압출 시 부족한 압력으로 인해 알루미늄 합금 내부의 응고수축 결함이 함몰되지 않아 열간단조 시 내부 결함의 성장으로 인해 단조품의 품질이 저하될 수 있다.

또한, 상기 제4단계에서 절단된 프리폼의 두께는 약 60~70mm인 것이 바람직하지만, 약 65mm인 것이 보다 바람직하다. 상기 프리폼의 두께가 약 60mm 미만 이거나 약 70mm 초과일 경우, 열간단조를 위한 금형과 크기가 맞지 않아 열간단조가 어려울 수 있다.

또한, 상기 제5단계에서 프리폼의 예열온도 및 예열시간과 금형의 예열온도는 단조품의 원활한 메탈플로우 형성을 위하여 중요하다. 따라서 상기 프리폼은 약 530~570℃의 온도에서 약 0.5~1.5시간 동안 예열되는 것이 바람직하며, 상기 금형은 약 270~300℃에서 예열되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제6단계의 열간단조는 6,300톤급 이상의 단조기로 2회 열간단조하는 것이 바람직하다. 종래 기술로 연속주조 빌렛을 열간단조하는 경우, 단조품의 형상 구현을 위해 버스트, 블로커 및 피니셔와 같이 3회 열간단조 하는데, 본 발명의 경우, 어느 정도 단조품의 형상을 갖는 프리폼을 사용하기 때문에 블로커 및 피니셔와 같이 2회의 열간단조로 단조품을 제조할 수 있다.

또한, 상기 제8단계의 열처리는 단조품의 변형방지 및 요구되는 물성 등을 얻기 위해서 상기 열처리가 필요하고 특히, 상기 열처리는 T6 열처리인 것이 바람직하다. 상기 T6 열처리는 약 520℃의 온도에서 약 4~5시간 동안 가열하는 용체화 처리 후, 약 18~30℃인 상온의 물을 이용하여 ?칭 처리를 하고, 약 170~200℃의 온도에서 약 4~5시간 동안 시효 처리 등을 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제8단계 이후에, 상기 열처리 등에 의해 생성된 두꺼운 산화막 등의 스케일을 제거하기 위한 피클링(pickling)하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 열처리 완료된 단조품의 표면에 존재할 수 있는 크랙 및 결함 등을 확인하기 위하여 형광 침투탐상 시험을 하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 크랙 및 결함 등이 없음을 확인하면, 단조품의 표면을 청정하게 하기 위한 숏 블라스트(shot blasting)하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 자동차용 로어암을 제조하기 위해서 상기 표면이 청정하게 된 단조품에 부시 및 볼조인트 등을 조립하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 단조품의 제조방법으로 기계적 성질 등이 우수한 대형 단조품을 제조하는 것이 바람직하며, 자동차용 로어암(lower arm) 등을 제조하는 것이 보다 바람직하다.

[실시예]

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

본 발명의 제조방법에 따라 제조된 단조품인 실시예의 물성을 확인하기 위하여 본 발명에 따라 실시예를 제조 후 반복적인 물성 시험을 하여 그 결과를 분석하였다.

구분	단위	Cr	Cu	Fe	Mg	Mn	Si	Ti	Zn	Al
A6082	중량%	0.26 이하	0.1 이하	0.5 이하	0.6~ 1.2	0.4~ 1.0	0.7~ 1.3	0.1 이하	0.2 이하	잔부
실시예 1~5	중량%	0.18	0.05	0.05	0.9	0.6	1.2	0.06	0.13	잔부

상기 표 1은 본 발명에 따라 제조된 실시예와 A6082 알루미늄 합금의 구성성분 및 함량을 나타낸 표이며, 상기 실시예는 A6082 알루미늄 합금의 구성성분 및 함량 범위 내에서 제조된 것임을 알 수 있다.

구분	항복강도(MPa)	인장강도(MPa)	연신율(%)
A6082 단조품	260	310	6
실시예 1	275	311	10.8
실시예 2	283	308	11.2
실시예 3	280	304	12.1
실시예 4	272	313	10.9
실시예 5	270	310	11.5
실시예 평균	276	309.2	11.3

상기 표 2는 상기 표 1의 구성성분 및 함량을 참고하여 제조한 실시예 1 내지 실시예 5와 A6082 알루미늄 합금으로 일반적인 열간단조 후 T6 열처리된 단조품의 기계적 물성평가 결과를 정리한 표이며, 상기 실시예 1 내지 실시예 5는 동일한 제조공정을 거친 하나의 원형 빌렛으로부터 제조된 프리폼을 절단하여 제조한 것이다.

상기 표에 명시되어 있듯이, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 실시예 5는 상기 A6082 단조품보다 항복강도 및 연신율이 우수하였다. 이와 같은 결과는 본 발명에서 연속주조 원형 빌렛이 압출을 통해 프리폼을 제조하는 단계가 있기 때문이다. 즉, 상기 원형 빌렛이 압출 공정을 거치면서 부분적으로 소성변형을 받기 때문에 국부적인 가공경화 효과를 얻을 수 있으며 압출된 프리폼은 그 미세조직이 치밀해지므로 항복강도 및 연신율이 증가한 것이다.

또한, 실시예 1 내지 실시예 5 간에 물성 편차가 양호한 것으로부터, 단조품의 제조과정 중 제조되는 프리폼의 위치에 따른 물성 편차가 양호하다는 것을 알 수 있었다.

따라서, 본 발명에 따라 제조된 단조품은 종래 기술로 제조된 단조품보다 물성이 우수할 뿐만 아니라 대형 단조품을 제조할 수 있기 때문에, 본 발명은 대형 자동차용 로어암 등을 제조하는데 적용될 수 있음을 확인하였다.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

Claims

알루미늄 합금의 잉곳(ingot)을 용해한 후 탈가스 처리 및 플럭스 처리를 실시하여 청정한 용탕을 만드는 제1단계;
상기 용탕을 예열된 연속주조 몰드(mold)에 삽입하여 원형 빌렛을 제조하는 제2단계;
상기 제조된 원형 빌렛을 예열 후, 직접 압출기를 이용하여 프리폼(preform)을 제조하는 제3단계;
상기 제조된 프리폼을 일정한 길이로 절단 후, 양측면 가공 및 모서리 R가공하는 제4단계;
상기 가공된 프리폼을 예열 후, 미리 예열된 금형에 안착하는 제5단계;
상기 금형에 안착된 프리폼을 단조기 등을 통해 열간단조하여 단조품을 제조하는 제6단계;
상기 제조된 단조품을 트리밍(trimming) 후 세척하는 제7단계; 및
상기 세척된 단조품을 열처리하여 단조품을 완성하는 제8단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제1단계에서 용탕의 온도는 750~780℃인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제2단계에서 연속주조 몰드의 예열온도는 250~280℃인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제2단계에서 원형 빌렛은 지름이 20인치 이상인 대형 원형 빌렛인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제2단계와 제3단계 사이에 원형 빌렛을 520~550℃의 온도에서 4~6시간 동안 열처리를 통해 균질화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제2단계와 제3단계 사이에 초음파 탐상검사 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제3단계에서 원형 빌렛은 500~530℃의 온도에서 3~5시간 동안 예열되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제3단계에서 제조된 프리폼의 길이는 12~15m인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제3단계에서 직접 압출기는 6,300톤급 이상인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제4단계에서 절단된 프리폼의 두께는 60~70mm인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제5단계에서 프리폼은 530~570℃의 온도에서 0.5~1.5시간 동안 예열되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제5단계에서 금형은 270~300℃에서 예열되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제6단계에서 열간단조는 6,300톤급 이상의 단조기로, 2회 열간단조하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제8단계에서 열처리는 T6 열처리이며, 상기 T6 열처리는 520℃의 온도에서 4~5시간 동안 가열하는 용체화 처리 후, 18~30℃인 상온의 물을 이용하여 ?칭 처리를 하고, 170~200℃의 온도에서 4~5시간 동안 시효 처리를 하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제8단계 이후에, 피클링(pickling)하는 단계; 형광 침투탐상 시험을 하는 단계; 및 숏 블라스트(shot blasting)하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금을 이용한 단조품의 제조방법.
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