KR20060021965A - 자동차용 알루미늄 로워암 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 알루미늄 로워암 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 알루미늄 열간단조 로워암에 비해 제조비는 저가이면서 물성은 알루미늄 열간단조품에 상응하는 새로운 성형공법을 제공하고자 한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 자동차용 알루미늄 로워암 제조 방법에 있어서, 반응고 성형장비를 이용하여 A356합금 용탕의 주입후, 냉각하여 슬러리를 제조한 다음, 제조된 슬러리를 프리폼 금형에 사출장비를 이용하여 사출하여 이루어지는 반응고 성형을 이용한 실형상 알루미늄 로워암 프리폼 제작 단계와; 제조된 프리폼을 단조를 위해 연속가열로에서 460∼480℃ 의 온도로 가열하는 단계와; 가열된 프리폼을 에어햄머 단조기를 이용하여 단 1회 단조하는 단계와; 단조 완료된 프리폼을 1번의 트리밍으로 최종 로워암 형상을 얻어 가공 조립할 수 있도록 한 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 알루미늄 로워암 제조 방법을 제공한다.

알루미늄 로워암, 프리폼, 반응고성형, 회수율

Description

자동차용 알루미늄 로워암 제조 방법{Method for manufacturing aluminium lower arm of vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 로워암의 제조 방법을 설명하는 공정도,

도 2는 종래의 열간단조공법을 이용한 알루미늄 로워암의 제조 방법을 나타내는 공정도.

본 발명은 자동차용 알루미늄 로워암 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 알루미늄 열간단조 로워암에 비해 제조비는 저가이면서 물성은 알루미늄 열간단조품에 상응하는 새로운 성형공법을 제공하고자 한 것으로서, 반응고성형을 이용한 실제 형상의 알루미늄 로워암의 프리폼 제조 단계와, 제조된 프리폼을 이용한 1회 단조 및 트리밍 단계 그리고 마지막으로 가공 조립단계로 이루어지는 자동차용 알루미늄 로워암 제조 방법에 관한 것이다.

자동차용 로워암은 조향 및 현가장치를 구성하는 부품중 하나로서, 바퀴 (wheel)가 달려있는 축을 차체와 고정시켜주는 역할을 한다.

이러한 로워암은 스틸단조품 또는 스틸프레스품으로 제작되어 왔으나, 현재 경량화 등을 고려하여 알루미늄을 이용하여 제작되고 있다.

알루미늄 로워암의 제조방법은 여러가지 방법이 있으나 가장 널리 사용되고 있는 방법은 알루미늄 열간단조법으로 물성이 가장 안정적이어서 구조용부품에 적용되고 있다.

여기서, 종래의 열간단조공법을 이용하여 알루미늄 로워암의 제조 방법을 첨부한 도 2를 참조로 설명하면 다음과 같다.

종래의 열간단조공법을 이용한 알루미늄 로워암의 제조 순서를 간략히 나열하면 1)연주봉절단 → 2)가열 → 3)롤링 → 4)벤딩 → 5)스웨이징 → 6)황타 → 7)1차 정타 → 8)트리밍 → 9)2차 가열 → 10)2차정타 → 11)2차트리밍 → 12)가공 의 순서로 진행된다.

대개, 열간단조품으로 사용하는 단조봉은 연속 주조된 봉을 사용한다.

일반적인 작은 부품의 경우에는 연주봉을 적당한 크기만큼 잘라서 단조를 하면 되지만, 자동차 구조용 보안 부품인 로워암은 그 크기가 가로 60cm, 세로 35cm, 높이 6cm 정도로 큰 부품이다.

따라서, 로워암과 같이 큰 부품은 연주봉을 로워암의 형상에 가깝게 되도록 롤링과 벤딩, 그리고 스웨이징을 통해서만 단조가 가능하다.

이에, 알루미늄 열간단조공법은 그 공정 변수의 다양함과, 공정 단계의 과다로 그 제조공정이 복잡해지고 제조비용이 상승하는 단점이 있고, 또한 열간단조품 은 적정 단련비 이상이 되어야 물성이 높고 안정되게 나오므로, 3번의 단조작업과 1회의 트리밍을 통해서 제품이 성형되는 바, 이는 회수율을 저하시키는 원인이 되고, 결국 전체적인 제조비용이 상승하게 되는 문제점으로 작용한다.

이에, 알루미늄 로워암 제조시 안정적인 물성과 함께 높은 생산성을 가지고, 특히 회수율이 높아 원가절감이 가능하며, 품질적으로 안정된 로워암을 제조할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 개발된 것으로서, 기존의 열간단조품에 사용하는 알루미늄 A6061소재가 아니라 주조용 소재인 A356 소재를 반응고성형하여 프리폼으로 먼저 제작한 다음, 이를 1회 단조 및 트리밍 공정을 거치게 하여 가공 조립할 수 있는 로워암 완제품으로 완성될 수 있도록 함으로써, 열간단조공법의 공정수를 줄이고, 회수율을 높여 제조원가를 낮추며, 기존 열간단조품에 상응하는 높은 물성치를 가질 수 있도록 한 자동차용 알루미늄 로워암 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자동차용 알루미늄 로워암 제조 방법에 있어서, 반응고 성형장비를 이용하여 A356합금 용탕의 주입후, 냉각하여 슬러리를 제조한 다음, 제조된 슬러리를 프리폼 금형에 사출장비를 이용하여 사출하 여 이루어지는 반응고 성형을 이용한 실형상 알루미늄 로워암 프리폼 제작 단계와;

제조된 프리폼을 단조를 위해 연속가열로에서 460∼480℃ 의 온도로 가열하는 단계와;

가열된 프리폼을 에어햄머 단조기를 이용하여 단 1회 단조하는 단계와;

단조 완료된 프리폼을 1번의 트리밍으로 최종 로워암 형상을 얻어 가공 조립할 수 있도록 한 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 알루미늄 로워암 제조 방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예로서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동차용 알루미늄 로워암 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.

본 발명은 반응고 성형하여 로워암을 프리폼으로 먼저 제작한 다음, 이를 1회 단조 및 트리밍 공정을 거치게 한 후, 마지막으로 가공 조립하는 단계로 이루어지는 알루미늄 로워암의 제조 방법을 제공하고자 한 것이다.

본 발명의 방법을 각 단계별로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

(1) 반응고 성형을 이용한 실형상 알루미늄 로워암의 프리폼 제조

반응고성형은 반응고 성형장비를 이용하여 A356합금 용탕의 주입후, 3단계 냉각속도로 냉각하여 슬러리를 제조하였으며 제조된 슬러리를 프로폼 금형에 사출장비를 이용하여 사출하여 로워암 프리폼으로 제작하게 된다.

프리폼 제작시의 싸이클 타임은 50초 정도로 균일하게 조절하고, 제작된 프리폼은 X선 비파괴검사를 실시하여 내부 결함 존재 유무를 검토하게 된다.

여기서, 본 발명의 방법은 일반 알루미늄 주조단조와 큰 차이점을 나타낸다.

즉, 종래 주조단조시에는 알루미늄 프리폼 제작에 일반적인 중력주조를 이용하거나 경사경동주조방식을 이용하여 프리폼을 제작하였지만, 이럴 경우 제품 내부에는 불가항력으로 생기는 주조 결함이 존재하는데, 프리폼 내부에 주조 결함이 존재할 경우 단조후 열처리시 내부 결함들이 온도상승에 의해 표면에 작은 브리스터(blister)를 나타내게 된다.

이는, 제품 물성을 떨어뜨리게 되어, 제품 전체의 균일한 품질을 보장할 수 없게 된다.

그러나, 본 발명에 따른 반응고성형을 이용한 프리폼 제작시, 상기한 내부 결함을 완전히 없앨수 있으므로 단조후 열처리후에도 좋은 표면조건과 함께 균일한 물성의 보장이 가능하다.

또한, 일반 중력주조나 경사경동주조방식으로 프리폼을 만들경우 싸이클 타임이 90초 내지 120초 이상이 되어 생산성이 나쁘나, 반응고성형을 이용할 경우 싸이클 타임이 50초 정도로 단축되어 생산성을 크게 높일수 있다.

2. 제조된 프리폼의 가열 단계

제조된 프리폼은 단조를 위해 연속가열로를 이용하여 460∼480℃사이에서 가열하게 된다.

프리폼을 가열하는 이유는 단조시 성형성을 높이기위해 가열하는 것이며, 온도를 한정하는 것은 제품형상과 크기에 따라 가열온도와 가열시간을 경험적으로 변경하는 것으로, 온도는 460∼480℃사이에서 진행되며 실제제품의 형상 및 크기에 따라 성형성이 제일 좋은 온도를 찾게 된다.

3. 1회 단조작업

가열된 프리폼을 에어햄머 단조기를 이용하여 단 1회 단조하였다.

일반적으로 열간단조법은 연주봉을 가열하여 1차 황타 및 정타작업을 한 후, 트리밍을 하고 다시 가열하여 2차 정타작업후 형상이 완성되고 트리밍을 한다.

따라서, 공정이 복잡하고 공정마다 공정변수를 관리해야 하며 비용이 높아지게 된다. 또 싸이클 타임이 굉장히 길어지고 수율이 나빠지는(50-60%)는 단점도 있다.

그러나 본 발명에서는 결함없는 실형상의 프리폼을 이용하여 단 1회 단조하므로 공정을 완전히 단축하고, 싸이클 타임을 줄이며 회수율을 70%이상으로 높여 비용을 낮출수 있다.

4. 트리밍공정

단 1번의 트리밍으로 원하는 로워암의 형상을 얻게 되고, 이 최종 제품으로서의 로워암을 가공 조립하게 된다.

이와 같은 공정으로 제작된 알루미늄 로워암과, 종래의 일반 열간단조품에 대한 기계적 물성치를 측정하였는 바, 그 결과는 다음의 표 1에 나타낸 바와 같다.

위의 표 1에서 보듯이, 일반 알루미늄 열간단조와 반응고성형을 이용한 알루미늄 주조단조 로워암의 물성이 거의 동일한 것으로 측정되었다.

특히, 회수율에 있어서 종래의 열간단조품의 경우 55%정도이나, 본 발명에 따른 반응고성형을 이용한 알루미늄 주조단조 로워암의 경우에는 약 70%에 달해 공정 가격을 크게 낮출 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 알루미늄 로워암 제조 방법에 의하면, 기존의 열간단조 방식보다 그 공정 단계가 대폭 축소되어 생산성 및 작업성을 향상시킬 수 있다.

특히, 공정수의 절감으로 인하여, 회수율을 향상시킬 수 있다.

또한, 기존의 열간단조물에 비하여 제조 비용을 크게 절감하면서도 거의 동등하거나 보다 우수한 물성을 갖는 장점이 있다.

Claims (1)

1. 자동차용 알루미늄 로워암 제조 방법에 있어서,

   반응고 성형장비를 이용하여 A356합금 용탕의 주입후, 냉각하여 슬러리를 제조한 다음, 제조된 슬러리를 프리폼 금형에 사출장비를 이용하여 사출하여 이루어지는 반응고 성형을 이용한 실형상 알루미늄 로워암 프리폼 제작 단계와;

   제조된 프리폼을 단조를 위해 연속가열로에서 460∼480℃ 의 온도로 가열하는 단계와;

   가열된 프리폼을 에어햄머 단조기를 이용하여 단 1회 단조하는 단계와;

   단조 완료된 프리폼을 1번의 트리밍으로 최종 로워암 형상을 얻어 가공 조립할 수 있도록 한 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 알루미늄 로워암 제조 방법.

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