KR101586185B1 - The manufacturing method for a lightweight two-piece wheel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 경량화 구현을 위한 투피스 휠 제조방법에 관한 것으로, 주조를 통해 허브와 플랜지 사이에 스포크가 등 간격으로 형성되며, 하부에는 림부와 접합을 이루는 제1접합부를 구성한 디스크부를 제작하는 디스크부 주물제작단계; 주조를 통해 상부에 제2접합부가 구성된 림부를 제작하는 림부 주물제작단계; 상기 림부를 플로우포밍하여 림부의 형상가공을 이루는 림부 플로우포밍단계; 상기 림부의 제2접합부에 복수 개의 공명홀을 형성하는 공명홀 형성단계; 상기 제1, 2접합부 사이에 공명홀과 연통되는 링 형상의 공간이 형성되도록 디스크부를 림부의 상부에 안착시킨 후, 마찰교반접합공구를 이용하여 상기 디스크부와 림부가 서로 맞닿은 부분을 마찰교반접합 시키는 마찰교반접합단계;로 이루어진 것에 특징이 있다.The present invention relates to a method of manufacturing a two-piece wheel for light weight implementation, in which spokes are formed at regular intervals between a hub and a flange through casting, and a disk part casting Production phase; Forming a rim portion having a second joint at an upper portion thereof through casting; A rim part flow forming step of forming a rim part by flow forming the rim part; A resonance hole forming step of forming a plurality of resonance holes in a second joint portion of the rim portion; A disk portion is seated on the upper portion of the rim portion so that a ring-shaped space communicating with the resonance hole is formed between the first and second joint portions, and then the portion where the disk portion and the rim portion are in contact with each other is subjected to friction stir welding And a friction stir welding step in which the friction stir welding is performed.
Description
본 발명은 경량화 구현을 위한 투피스 휠 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 디스크부와 림부의 주조를 별도로 이루는 것을 통해 과도한 두께로 형성되던 스포크의 배면 살빼기를 함은 물론, 개별 제작되는 디스크부와 림부의 소재를 다르게 하여 각각 공용화하고, 저압주조 또는 원심주조를 통해 기계적 성질을 향상시킴과 동시에 내부의 결함을 최소화할 수 있도록 함으로써 경량화와 성능 향상을 이룰 수 있은 뿐만 아니라, 저압주조 또는 원심주조를 통해 림부의 내주에 형성되는 가스포크에 의해 플로우포밍시 림부의 일그러짐이나 뒤틀림 없이 기계적 성질 향상을 이룸으로써 불량률이 줄어들게 되어 생산성 향상과 제조비용을 절감할 수 있으며, 마찰교반접합시 제1, 2접합부에 의해 형성되는 링 형상의 공간과 상기 제2접합부에 관통형성되어 공간에 연통되는 공명홀 및 상기 공간을 복수 개로 구획하여 각각의 체적이 달리 형성되게 하는 구획돌부를 통해 경량화된 휠의 생산은 물론, 소음의 감소를 용이하게 이룰 수 있음과 더불어, 승강작동하는 승강핀을 통해 엔드홀 생성을 방지하여 휠의 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 경량화 구현을 위한 투피스 휠 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing a two-piece wheel for achieving a reduction in weight, and more particularly, to a method of manufacturing a two-piece wheel for reducing the weight of a spoke, which is formed by excessively casting a disc portion and a rim portion, It is possible to reduce the weight and improve the performance by making it possible to improve the mechanical properties through low-pressure casting or centrifugal casting while simultaneously minimizing the internal defects. In addition, low-pressure casting or centrifugal casting The gas fork formed in the inner periphery of the rim portion provides a mechanical property improvement without causing distortion or distortion of the rim portion during flow forming, thereby reducing the defective ratio, thereby improving the productivity and reducing the manufacturing cost. In the friction stir welding, A ring-shaped space formed by the joint portion and a through-hole formed in the second joint portion A resonance hole communicating with the space, and a partitioning protrusion for partitioning the space into a plurality of spaces and having different volumes, thereby making it possible to easily produce a reduced weight of the wheel and to reduce the noise, And more particularly, to a two-piece wheel manufacturing method for achieving weight saving by preventing generation of an end hole through a lift pin and preventing the durability of the wheel from being lowered.
일반적으로 차량용 휠은 구조에 따라, 원피스(One piece), 투피스(Two piece), 쓰리피스(Three piece) 휠로 구분되어 있다.In general, automobile wheels are divided into one piece, two piece, and three piece wheels depending on the structure.
여기서, 원피스 휠은 림(Rim)과 디스크(Disc)를 한 덩어리로 몰드에서 주조해낸 휠로서 제조가 용이하고 강성을 확보하기 쉬워서 품질의 편차가 적은 반면, 기술적인 면에서 경량화를 실현하기가 어렵다.Here, the one-piece wheel is a wheel obtained by casting a rim and a disc in a mold, which is easy to manufacture and easy to assure rigidity, so that there is little variation in quality, but it is difficult to achieve weight reduction from a technical point of view .
그리고, 투피스 휠은 림과 디스크를 따로 만들거나, 아우터 림(Outer Rim)만을 따로 만들어 용접 또는 볼트로 고정 결합하는 휠로서 일부를 분리하여 만들기 때문에 각각의 부분에 여러 가지 소재와 제조 방법을 적용할 수 있으므로 다양한 디자인과 경량화가 가능하다.In addition, the two-piece wheel is a wheel that makes the rim and disc separate, or only the outer rim is made separately by welding or bolt, and therefore, various parts and manufacturing methods are applied to each part So that it can be variously designed and lightweight.
아울러, 쓰리피스 휠은 아우터 림, 이너 림(Inner Rim), 디스크를 각각 따로 만들어서 볼트로 체결, 조립하는 휠을 말하며 조립방법에 따라 샌드위치 타입, 오버핸드 타입, 언더핸드 타입으로 나뉘어지는데, 림이나 디스크의 교체가 가능하므로 많은 차종에 장착할 수 있으며 세련되고 다양한 디자인과 경량화가 가능하다.In addition, the three-piece wheel is a wheel that is assembled and assembled with a bolt by making an outer rim, an inner rim, and a disk separately, and is divided into a sandwich type, an overhand type, and an underhand type, Since the disc can be replaced, it can be mounted on many kinds of vehicles, and it is possible to design a sophisticated and lightweight.
이러한 차량용 휠 중에서, 투피스 휠은 상기한 바와 같이 림과 디스크를 별도로 제작한뒤, 림의 내주면에 디스크를 삽입한후 림 내주면과 디스크 외주면 사이를 용접하여 결합한다. 근래 들어 가장 많이 사용되는 용접은 전기용접으로서 전극 사이에 방전에 의한 아크를 만들고 그 발열에 의하여 금속을 녹여 용접하는 방식이다. 이러한 방식은 일반적으로 아크용접이라고도 불리우며, 아크용접중 소모 전극을 사용하여 아르곤(Ar), 헬륨(He) 등의 불활성 가스를 용접 부위에 분사하며 용접하는 방식으로서, 소모 전극을 사용하므로 비용이 많이 들지만 그만큼 정밀도가 높은 용접을 수행할 수 있기 때문에 주로 알루미늄 등 비교적 고급재의 용접에 사용된다.Among the automobile wheels, the two-piece wheel is manufactured by separately manufacturing the rim and the disk as described above, and after inserting the disk into the inner circumference of the rim, the inner circumference of the rim and the outer circumference of the disk are welded to each other. In recent years, the most commonly used welding is an arc welding by electric discharge between the electrodes as an electric welding, and melting the metal by the heat is used for welding. Such a method is also called arc welding in general, and is a method in which an inert gas such as argon (Ar) or helium (He) is sprayed onto a welding site using a consumable electrode during arc welding. However, it can be used for welding of relatively high quality materials such as aluminum because it can carry out welding with high precision.
한편, 투피스 휠의 림과 디스크의 용접에 있어서는, 판재형 모재의 용접과는 달리, 원통형 림의 내주면 둘레를 따라 용접이 수행되어야 하기 때문에, 용접토치가 림 내주면 둘레 전체를 용접할 수 있도록 휠과 용접토치가 상대회전되어야 하고, 림과 디스크 사이의 간극에 용접토치가 정확하게 위치되도록 용접토치와 휠 사이의 위치 및 각도 조절이 요구된다.On the other hand, in welding the rim of the two-piece wheel and the disk, welding must be performed along the inner circumference of the cylindrical rim, unlike welding of the plate-shaped base material. The position and angle adjustment between the welding torch and the wheel is required so that the welding torch must be relatively rotated and the welding torch accurately positioned in the gap between the rim and the disk.
그러나, 종래의 용접장치에 있어서는, 이러한 휠의 회전장치 및 용접토치와 휠 사이의 위치 및 각도조절 장치 등이 전무하였던 바, 용접토치를 고정시킨 상태에서 용접이 수행되는 동안 작업자가 휠을 파지한 상태로 휠을 용접토치에 대하여 수작업으로 상대회전시키거나, 용접토치를 손으로 이동시키면서 용접작업을 수행하여야 했다. 이로 인해 용접부위인 림과 디스크 사이의 간극에 용접토치가 정확하게 위치되지 못할 뿐만 아니라, 일정치 않은 휠의 회전으로 인하여 림 내주면 둘레에 걸쳐 균일한 용접품질이 달성되지 못하였고, 용접시 작업자가 지속적으로 휠 또는 용접토치를 파지하고 회전시켜주어야 했기 때문에 작업이 불편하고 안전사고의 위험에 항시 노출되는 단점이 존재하였다.However, in the conventional welding apparatus, there has not been such a rotating device of the wheel, a position between the welding torch and the wheel, and an angle adjusting device, and the welding torch is fixed. It is necessary to manually rotate the wheel relative to the welding torch or to perform welding while moving the welding torch by hand. As a result, not only the welding torch can not be precisely positioned in the gap between the rim and the disk in the weld, but uniform welding quality is not achieved around the inner circumference of the rim due to unsteady rotation of the wheel, There is a disadvantage that the work is inconvenient and always exposed to the risk of safety accident because the wheel or welding torch has to be grasped and rotated.
따라서, 이러한 문제점을 해결하고자 한편, 용접시 휠의 거치를 위한 용접용 지그들이 개발되었지만, 이러한 지그들도 단순히 휠의 거치와 고정 기능만을 수행할 뿐, 휠의 회전과 위치, 각도 조절 기능을 수행하지 못하는 정도의 것으로서, 상술한 바와 같은 종래의 문제점들은 여전히 해결되지 못하고 있는 실정이다.In order to solve such a problem, a welding wire for mounting the wheel during welding has been developed. However, such a jig does not merely perform the fixing and fixing function of the wheel, but also performs the rotation, The conventional problems as described above have not been solved yet.
또한, 차량의 부품 중 샤시 부품은 차량의 성능과 밀접한 관계를 갖고 있는데, 차량이 주행할 때 샤시 부품의 무게가 1kg 감소하면 자동차의 서스펜션에 걸리는 부하 하중은 통상적으로 15kg 정도 감소되는 효과가 발생함에 따라, 샤시 부품의 중량을 줄이기 위한 다양한 연구 개발이 이루어지고 있다.In addition, the chassis component of the vehicle has a close relationship with the performance of the vehicle. When the weight of the chassis component is reduced by 1 kg when the vehicle is traveling, the load applied to the suspension of the vehicle is usually reduced by about 15 kg Accordingly, various researches and developments have been made to reduce the weight of the chassis components.
이와 같은 연구 개발의 일환으로, 휠의 스포크 또는 림 부분에 중공을 형성함으로써 휠의 중량 감소를 이루는 기술이 공개특허공보 "제10-1998-018993호"와, 공개특허공보 "제10-2000-0022221호"와, 공개특허공보 "제10-2006-0044653호"와, 등록특허공보 "제10-0460655호" 등에 기재되어 있다.
As a part of such research and development, a technique for reducing the weight of a wheel by forming a hollow in the spoke or rim portion of the wheel is disclosed in the Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-1998-018993 and in Japanese Patent Application Laid- 0022221 ", published patent application "10-2006-0044653" and registered patent publication No. 10-0460655.
그러나, 휠의 중량 감소를 위해 개발된 종래의 기술들은, 스포크 또는 림의 내부에 중공을 형성해야 하기 때문에 주물사 제거를 위한 공동을 형성해야 등의 문제가 있었으며, 공동을 형성한다 하더라도 주물사의 제거가 쉽지 않은 문제가 있었다.However, the conventional techniques developed for reducing the weight of the wheel have a problem in that cavities for removing molding sand should be formed since hollows should be formed inside the spokes or rims, and even if the cavities are formed, There was a problem that was not easy.
또한, 종래의 기술은 복잡한 구성으로 이루어진 장치를 통해 쉽지 않은 작업을 지속적으로 해야함으로, 휠 제작에 따른 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었으며, 이로 인해 제작비용이 상승되는 문제가 있었다.
In addition, since the conventional technique requires a continuous operation through an apparatus having a complicated configuration, it takes a long time to manufacture the wheel, which raises the manufacturing cost.
본 발명은 디스크부와 림부의 주조를 별도로 이루는 것을 통해 과도한 두께로 형성되던 스포크의 배면 살빼기를 함으로써 경량화를 이룰 수 있는 경량화 구현을 위한 투피스 휠 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a two-piece wheel for achieving weight reduction by separately casting a disc portion and a rim portion to reduce the backside of the spokes formed to an excessive thickness.
또한, 본 발명은 개별 제작되는 디스크부와 림부의 소재를 다르게 하여 각각 공용화할 수 있을 뿐만 아니라, 저압주조 또는 원심주조를 통해 기계적 성질을 향상시킴과 동시에 내부의 결함을 최소화할 수 있도록 함으로써 경량화와 성능 향상을 이룰 수 있는 경량화 구현을 위한 투피스 휠 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.In addition, the present invention can be used not only in common but also in a low-pressure casting or a centrifugal casting process, thereby improving the mechanical properties and minimizing the internal defects, And it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a two-piece wheel for achieving weight reduction that can improve performance.
아울러, 본 발명은 저압주조 또는 원심주조를 통해 림부의 내주에 형성되는 가스포크에 의해 플로우포밍시 림부의 일그러짐이나 뒤틀림 없이 기계적 성질 향상을 이룸으로써 불량률이 줄어들게 되어 생산성 향상과 제조비용을 절감할 수 있는 경량화 구현을 위한 투피스 휠 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.In addition, since the gas fork formed in the inner periphery of the rim portion by the low pressure casting or the centrifugal casting improves the mechanical properties without the distortion or distortion of the rim portion during the flow forming, the defective rate is reduced, And to provide a two-piece wheel manufacturing method for realizing a light weight.
더불어, 본 발명은 디스크부와 림부에 각각 형성되는 제1, 2접합부를 통해 마찰교반접합시 상기 디스크부와 림부의 결합부분에 링 형상의 공간을 용이하게 형성함으로써 경량화된 휠의 생산을 손쉽게 할 수 있으며, 상기 림부의 제2접합부에 관통형성되어 공간과 연통되는 공명홀 및 상기 공간을 복수 개로 구획하여 각각의 체적이 달리 형성되게 하는 구획돌부에 의해 소음 저감을 위한 별도의 장치 없이도 로드 로이즈를 용이하게 감소시킬 수 있는 경량화 구현을 위한 투피스 휠 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.In addition, the present invention facilitates the production of lightweight wheels by easily forming a ring-shaped space at the coupling portion of the disc portion and the rim portion when friction stir welding is performed through the first and second joint portions formed on the disc portion and the rim portion, respectively A resonance hole formed through the second joint portion of the rim portion and communicating with the space, and a partitioning portion for dividing the space into a plurality of portions and allowing the volume to be formed differently, without a separate device for noise reduction, And to provide a two-piece wheel manufacturing method for realizing a light weight that can be easily reduced.
그리고, 본 발명은 마찰교반접합공구에 구성되어 승강작동하는 승강핀에 의해 디스크부와 림부의 마찰교반접합이 끝나는 지점에 엔드홀이 생성되지 않도록 함으로써 휠의 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 경량화 구현을 위한 투피스 휠 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.According to the present invention, since the end hole is not formed at the point where the friction stir welding between the disc portion and the rim portion is completed by the lifting and lowering pin constituted by the friction stir welding tool, the durability of the wheel can be prevented from being reduced, And to provide a method for manufacturing a two-piece wheel.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 주조를 통해 허브와 플랜지 사이에 스포크가 등 간격으로 형성되며, 하부에는 림부와 접합을 이루는 제1접합부를 구성한 디스크부를 제작하는 디스크부 주물제작단계; 주조를 통해 상부에 제2접합부가 구성된 림부를 제작하는 림부 주물제작단계; 상기 림부를 플로우포밍하여 림부의 형상가공을 이루는 림부 플로우포밍단계; 상기 림부의 제2접합부에 복수 개의 공명홀을 형성하는 공명홀 형성단계; 상기 제1, 2접합부 사이에 공명홀과 연통되는 링 형상의 공간이 형성되도록 디스크부를 림부의 상부에 안착시킨 후, 마찰교반접합공구를 이용하여 상기 디스크부와 림부가 서로 맞닿은 부분을 마찰교반접합 시키는 마찰교반접합단계;로 이루어진 것에 특징이 있는 경량화 구현을 위한 투피스 휠 제조방법을 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a disc, including the steps of: preparing a disc portion casting a spoke between the hub and a flange through casting and forming a first joint portion joining the rim portion at a lower portion; Forming a rim portion having a second joint at an upper portion thereof through casting; A rim part flow forming step of forming a rim part by flow forming the rim part; A resonance hole forming step of forming a plurality of resonance holes in a second joint portion of the rim portion; A disk portion is seated on the upper portion of the rim portion so that a ring-shaped space communicating with the resonance hole is formed between the first and second joint portions, and then the portion where the disk portion and the rim portion are in contact with each other is subjected to friction stir welding And a friction stir welding step in which the friction stir welding is performed.
본 발명의 경량화 구현을 위한 투피스 휠 제조방법을 이용하면, 디스크부와 림부의 주조를 별도로 이루는 것을 통해 과도한 두께로 형성되던 스포크의 배면 살빼기를 이룰 수 있으므로 경량화를 이룰 수 있는 장점이 있다.The method of manufacturing a two-piece wheel for realizing the light weight of the present invention is advantageous in weight reduction because the spokes formed in excess thickness can be attained by separately casting the disc portion and the rim portion.
또한, 본 발명에 의하면, 개별 제작되는 디스크부와 림부의 소재를 다르게 하여 각각 공용화할 수 있을 뿐만 아니라, 저압주조 또는 원심주조를 통해 기계적 성질을 향상시킴과 동시에 내부의 결함을 최소화할 수 있으므로 경량화와 성능 향상을 이룰 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, since the material of the disk portion and the rim portion, which are manufactured separately, can be used in common, they can be shared, and the mechanical properties can be improved through low pressure casting or centrifugal casting, And the performance improvement can be achieved.
아울러, 본 발명은 저압주조 또는 원심주조를 통해 림부의 내주에 형성되는 가스포크에 의해 플로우포밍시 림부의 일그러짐이나 뒤틀림 없이 기계적 성질 향상을 이룰 수 있으므로 불량률이 줄어들게 되어 생산성 향상과 제조비용의 절감을 이룰 수 있는 장점이 있다.In addition, since the gas fork formed in the inner periphery of the rim portion by the low-pressure casting or the centrifugal casting can improve the mechanical properties without the distortion or distortion of the rim portion during the flow forming, the defective rate is reduced, There are advantages to be achieved.
더불어, 본 발명은 디스크부와 림부에 각각 형성되는 제1, 2접합부를 통해 마찰교반접합시 상기 디스크부와 림부의 결합부분에 공간을 용이하게 형성할 수 있으므로 경량화된 휠의 생산을 손쉽게 할 수 있으며, 상기 림부의 제2접합부에 관통형성되어 공간과 연통되는 공명홀 및 상기 공간을 복수 개로 구획하여 각각의 체적이 달리 형성되게 하는 구획돌부에 의해 소음 저감을 위한 별도의 장치 없이도 로드 로이즈를 용이하게 감소시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, since the present invention can easily form a space at a joint portion between the disc portion and the rim portion when friction stir welding is performed through the first and second joint portions formed on the disc portion and the rim portion, the production of lightweight wheels can be facilitated A resonance hole formed through the second joint portion of the rim portion and communicating with the space, and a partitioning portion for dividing the space into a plurality of portions and allowing the volume to be formed differently, the load rose can be easily There is an advantage that it can be reduced.
그리고, 본 발명은 마찰교반접합공구에 구성되어 승강작동하는 승강핀에 의해 디스크부와 림부의 마찰교반접합이 끝나는 지점에 엔드홀이 생성되지 않도록 할 수 있으므로 휠의 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 유용한 발명이다.
The present invention can prevent the end holes from being generated at the point where the friction stir welding of the disc portion and the rim portion ends by the lifting and lowering pin constituted by the friction stir welding tool, It is a useful invention.
도 1은 본 발명의 경량화 구현을 위한 투피스 휠 제조방법을 도시한 순서도.
도 2, 3은 본 발명의 디스크부 주물단계를 통해 제작된 디스크부를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 림부 주물단계를 통해 제작된 림부를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 림부 플로우포밍단계를 도시한 단면도.
도 6은 림부 중공형성단계를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 마찰교반접합단계를 도시한 단면도.
도 8은 도 7의 A부분 확대도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a two-piece wheel for light weight implementation of the present invention. FIG.
FIGS. 2 and 3 are perspective views illustrating a disk unit manufactured through the casting step of the disk unit of the present invention. FIG.
FIG. 4 is a perspective view showing a rim portion manufactured through a limb casting step of the present invention. FIG.
5 is a cross-sectional view illustrating a rim flow forming step of the present invention.
6 is a cross-sectional view illustrating the rim portion hollow forming step;
7 is a sectional view showing the friction stir welding step of the present invention.
8 is an enlarged view of a portion A in Fig.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 구성을 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the structure of the present invention will be described.
본 발명은 경량화 구현을 위한 투피스 휠 제조방법에 관한 것으로, 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이 디스크부 주물제작단계(S10)와, 림부 주물제작단계(S20)와, 림부 플로우포밍단계(S30)와, 공명홀 형성단계(S40)와, 마찰교반접합단계(S50)로 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method of manufacturing a two-piece wheel for achieving a light weight. As shown in FIGS. 1 to 8, a disc casting step S10, a limb casting manufacturing step S20, a rim flow forming step S30 , A resonance hole forming step (S40), and a friction stir joining step (S50).
첫째, 디스크부 주물제작단계(S10)는 주조공법을 통해 휠에 구성되는 디스크부(10)를 주물제작하는 단계로서, 상기 디스크부(10)는 차량의 차체에 결합되는 허브(11)와 상기 허브(11)의 외주에 이격되어 형성되는 플랜지(15) 및 등 간격으로 배치되어 상기 허브(11)와 플렌지(15)를 서로 연결하는 스포크(13)로 구성되며, 본 발명에서는 디스크부 주물제작단계(S10)시 상기 디스크부(10)의 하부에 림부(20)와 접합을 이루는 제1접합부(17)가 더 포함되어 구성되도록 하는 것을 특징으로 한다.First, the disk casting step S10 is a step of casting a
아울러, 상기 디스크부(10)는 용탕면(銘湯面)에 비교적 작은 압력(0.05~0.8kg/cm2)을 가스체에 의해 가하고, 급탕관을 통하여 중력(重力)과 반대 방향으로 쇳물을 밀어올려 급탕관 위에 밀착되게 설치된 주형에 주탕하는 주조공법인 저압주조법[low pressure die casting, 低壓禱造法]으로 제작하거나, 주형을 회전시키면서 용융금속을 흘려보내고, 이러한 원심력을 이용하여 주물을 만드는 주조공법인 원심주조법[centrifugal casting, 원심주조法]로 제작하는 것이 바람직하다.In addition, the
그리고, 이와 같이 주압주조기에 의한 저압주조법으로 디스크부를 제작하면, 제작되는 주물에 주름이 없을 뿐만 아니라, 슬래그(slag)의 혼입이 없어 치밀하고 아름다운 주물 제작을 이룰 수 있으며, 원심주조기(미도시)에 의한 원심주조로 디스크부(10)를 제작하면, 회전하는 원심력에 의해 플랜지(15) 및 스포크(13)의 치밀한 조직이 형성되어 기계적 성질이 우수해질 뿐만 아니라, 주조 중 발생하는 기포 및 불순물이 포집되어 주물의 건전성이 향상되고, 높은 생산성으로 인해 제조 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.When the disc portion is manufactured by the low-pressure casting method using the main-pressure casting machine as described above, there is no wrinkle in the casting to be manufactured, slag is not mixed, and a dense and beautiful casting can be achieved. The centrifugal casting by the centrifugal casting by the centrifugal casting produces the fine structure of the
또한, 상기한 디스크부(10)는 림부(20)와는 별개로 제작되는 것에 의해 디스크부(10)의 지향성 응고가 신속하게 이루어질 뿐만 아니라, 이로 인해, 디스크부(10)의 주물 제작시 과도한 두께로 제작되던 스포크(13)의 두께를 적당한 두께로 형성 즉, 스포크(13)의 배면 살빼기를 이룰 수 있으므로, 제작되는 휠의 경량화를 이룰 수 있으며, 이를 통해, 용탕의 사용량 절감에 의한 제조비용과 제조시간을 줄일 수 있는 작용효과가 있다.The
둘째, 림부 주물제작단계(S20)는 주조공법을 통해 휠에 구성되는 림부(20)를 주물제작하는 단계로서, 본 발명에서는 주물제작되는 림부(20)의 상부에 디스크부(10)의 제1접합부(17)와 대응되게 형성되어 상기 디스크부(10)와 림부(20)가 접합되는 지점에 링 형상의 공간(30)을 형성하는 제2접합부(27)가 더 포함되어 구성되도록 하는 것을 특징으로 한다.Second, the limb casting manufacturing step S20 is a step of casting the
그리고, 상기 림부(20)는 상술한 디스크부(10)의 제작과 동일한 방법인 저압주조법이나 원심주조법으로 제작되는 것이 바람직한데, 상기 림부(20)는 용탕의 원활한 흐름을 통해 주물제작되는 림부(20)를 치밀하게 할 수 있음과 더불어, 후 진행될 플로우포밍시 림부(20)의 형상이 일그러지거나 뒤틀리지 않도록 상기 림부(20)의 내부에 가스포크(25)를 구성하는 것이 더욱 바람직하다.The
여기서, 저압주조시 상기 림부(20)의 내주에 가스포크(25)가 구성되도록 하는 것은, 용탕이 주입되는 것에 의해 형성되는 압탕을 통해 용이하게 이룰 수 있으며, 원심주조시 상기 림부(20)의 내주에 가스포크(25)가 구성되도록 하는 것은, 상기 림부(20)의 원주를 따라 방사상으로 주형을 배치하여 반지름 방향으로 용탕의 유로를 만드는 것을 통해 용이하게 이룰 수 있을 것이다.The
더불어, 전술한 바와 같이 디스크부 주물제작단계(S10)와 림부 주물제작단계(S20)를 통해 디스크부(10)와 림부(20)가 별도 제작되면, 상기 디스크부(10) 또는 림부(20)의 주물 제조시 사용되는 용탕의 소재를 알루미늄합금이나 마그네슘합금 등으로 다양하게 변경할 수 있으므로, 제조되는 휠의 경량화와 성능 향상을 더욱 효과적으로 이룰 수도 있을 것이다.When the
셋째, 림부 플로우포밍단계(S30)는 상기 과정을 통해 주물 제작이 완료된 림부(20)의 형상가공과 더불어, 강도를 더욱 증진시키기 위해 수행하는 단계로서, 주물 제작된 림부(20)를 원심주조기에서 분리한 다음, 상기 림부(20)을 다음 공정으로 이동시켜 플로우포밍으로 림부(20)의 형상을 가공하는 단계이다.Thirdly, the rim flow forming step S30 is a step performed to further enhance the strength of the
여기서, 상기 림부(20)의 플로우포밍은 통상의 맨드릴(미도시)과, 회전가압척 (미도시)및 롤러(미도시)를 이용하여 림부(20)를 연속적으로 포밍하는 공지된 방법을 사용하며, 상기 림부(20)의 내주에 형성되어 있는 가스포크(25)를 통해 플로우포밍을 위한 림부(20)의 안정적인 안착설치를 이룰 수 있다.Here, the flow forming of the
그리고, 상기 가스포크(25)에 의하면, 롤러에 의한 림부(20)의 플로우포밍시에도 림부(20)의 형상이 일그러지거나 뒤틀리는 것을 방지할 수 있으므로 제품의 불량 없이 림부(20) 형상가공을 손쉽게 완료할 수 있으며, 원심주조에 이은 플로우포밍으로 두 번에 걸친 기계적 성질 향상을 이룰 수 있으므로, 내구성을 비롯한 성능이 더욱 좋아지는 장점이 있다.According to the
아울러, 상기 림부(20)를 플로우포밍하기 전에는 림부(20)의 포밍이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 예열기(미도시)를 통한 통상의 예열을 이룰 수도 있을 것이며, 림부(20)의 내측면을 예비가공함으로써 내측면 치수를 정밀하게 하는 통상의 공정이 선행될 수도 있을 것이다.In addition, before the
한편, 상기 과정을 통해 림부(20)의 내주에 가스포크(25)가 구성되었을 때에는, 공명홀 형성단계(S40)를 이루기 전에, 림부(20)의 내주에 형성되어 있는 가스포크(25)를 통상의 절단가공으로 제거함으로써 상기 림부(20)의 내주에 중공(21)을 형성하는 림부 중공형성단계(S31)가 선행되어야 한다.When the
넷째, 공명홀 형성단계(S40)은 제조되는 휠의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 즉, 로드 로이드 개선을 위해 림부(20)의 제2접합부(27)에 공명홀(29)을 복수로 관통 형성하는 단계로서, 상기 공명홀(29)은 다양한 개수로 형성될 수 있으나, 공명기의 역할을 하는 공간(30)의 체적을 조절하여 넓은 범위의 공명 주파수 대역에서 우수한 소음 저감 효과를 얻을 수 있도록 4개로 형성되는 것이 바람직하다.Fourth, in the resonance hole forming step S40, a plurality of resonance holes 29 are formed in the second
아울러, 이와 같이 공명홀(29)의 개수를 4개로 하여 등 간격 구성하였을 때에는, 상기 디스크부(10)의 제1접합부(17)와 림부(20)의 제2접합부(27)가 맞닿아 접합되는 것에 의해 형성되는 링 형상의 공간(30)이 공명홀(4)의 개수와 동일한 4개로 분할 구성되도록 해야 할 것이며, 이와 같은 구성은 상기 디스크부(10)의 하부에 형성되는 제1접합부(17)의 외주에 4개의 구획돌부(18)를 구성하여 상기 구획돌부(18)가 림부(20)의 제2접합부(27)에 밀착되도록 하는 것을 통해 용이하게 이룰 수 있을 것이다.When the resonance holes 29 are equally spaced apart as described above, the first
그리고, 상기와 같이 공간(30)을 복수 개로 형성하기 위한 구획돌부(18)는 상기 구획돌부(18)에 의해 구획된 각각의 공간(30)이 서로 다른 체적을 가지도록 제1접합부(17)의 외주에 서로 다른 간격으로 배치되어 구성되는 되는 것이 바람직한데, 이는, 각각의 공간(30)이 서로 다른 체적으로 형성되는 것을 통해 보다 넒은 범위의 공명 주파수 대역에서 소음의 저감 효과를 얻기 위함이다.As described above, the
따라서, 이러한 공명홀 형성단계(S40)를 통하면, 소음 저감을 위한 별도의 장치를 휠에 장착하지 않고도 로드 로이드를 효율적으로 감소시킬 수 있는 작용효과가 있다.Therefore, through the resonance hole forming step (S40), the rodoid can be efficiently reduced without mounting a separate device for noise reduction on the wheel.
또한, 상기와 같이 디스크부(10)의 제1접합부(17)에 공명홀(29)을 형성할 때에는, 주물제작된 디스크부(10)를 정교한 치수로 맞추기 위해 통상적으로 행해지는 예비가공이 수행될 수 있음은 당연하므로 자세한 설명은 생략한다.When the
한편, 상기한 공명홀 형성단계(S40) 전인 림부 중공형성단계(S31) 이후에는, 상기 디스크부(10)의 하측에 형성되는 제1접합부(17)와, 림부(20)의 상부에 형성되는 제2접합부(27)를 각각 가공하는 주물 가공단계(S33)가 더 포함되어 구성되는 것이 바람직한데, 여기서, 상기 제1, 2접합부(17, 27)를 각각 가공하는 이유는 디스크부(10)와 림부(20)의 동심도를 각각 맞추어 제1, 2접합부(17, 27)에 의해 형성되는 공간(30)을 일정한 체적으로 형성하기 위함과 더불어, 제1, 2접합부(17, 29)의 기계적 성질을 향상시켜 공간(30) 형성에 의한 용탕의 사용량 저감에도 휠의 내구성이 저하되는 것이 방지하기 위함이다.After the rim hollow forming step S31 before the resonance hole forming step S40, the
그리고, 상기 디스크부(10)에 형성된 제1접합부(17)는 림부(20)와는 별개로 제작되므로 디스크부 주물제작단계(S10) 이후, 곧바로 가공 가능할 것이다.Since the first
다섯째, 마찰교반접합단계(S50)은 상기 제1, 2접합부(17, 27) 사이에 공명홀(29)과 연통되는 링 형상의 공간(30)이 형성되도록 상기 디스크부(10)와 림부(20)를 접합시키는 단계로서, 상기 디스크부(10)를 림부(20)의 상부에 안착시켜 디스크부(10)의 제1접합부(17)와 림부(20)의 제2접합부(27) 사이에 공간(30)이 형성되도록 한 후, 서로 밀착되어 접하고 있는 디스크부(10)와 림부(20)의 내,외주를 마찰교반접합공구(50)를 이용하여 각각 마찰교반접합함으로써 상기 디스크부(10)와 림부(20)를 일체화시킨다.Fifth, in the friction stir joining step S50, the
즉, 본 발명에서는 상기한 마찰교반접합단계(S50)가 디스크부(10)의 하부에 구성된 제1접합부(17)와 상기 제1접합부(17)가 맞닿는 림부(20)를 림부(20)의 내주에서 마찰교반접합하는 제1마찰교반접합단계와, 상기 림부(20)의 상부에 구성된 제2접합부(27)와 상기 제2접합부(27)가 맞닿는 디스크부(10)를 림부(20)의 외주에서 마찰교반접합하는 제2마찰교반접합단계로 이루어지며, 상기 제1, 2마찰교반접합단계의 순서는 무관하다.That is, in the present invention, the friction stir joining step (S50) is performed such that the rim portion (20) where the first joint portion (17) formed at the lower portion of the disc portion (10) and the first joint portion (17) abut the rim portion A first friction stir welding step of friction stir welding at an inner circumference of the
그리고, 상기 마찰교반접합단계(S50)에서 사용되는 마찰교반접합공구(50)는 회전작동하는 접합툴(51)과, 상기 접합툴(51)의 중심에 결합되어 하측으로 돌출형성되는 승강핀(55)으로 구성되는 것이 바람직한데, 상기한 승강핀(55)은 통상의 실린더(미도시)를 통해 승강작동하도록 하는 구성으로 용이하게 이룰 수 있을 것이다.The friction
따라서, 디스크부(10)와 림부(20)의 마찰교반접합을 위해 고속으로 회전하는 접합툴(51)을 이동시켜 승강핀(55)의 끝단을 디스크부(10)와 림부(20)를 접합시킬 접합면에 강제 밀착시키면, 상기 접합툴(51)에 결합된 승강핀(55)이 접합면에 삽입된 상태로 회동하게 되어, 마찰열에 의한 재료의 소성유동이 상기 접합면에서 일어나 상기 디스크부(10)와 림부(20)의 고상접합이 이루어진다.Therefore, by moving the
그리고, 상기 디스크부(10)와 림부(20)의 회동에 따라 상기 마찰교반접합공구(50)에 의한 접합은 접합계면을 따라 자동으로 이루어져, 상기 디스크부(10)와 림부(20)가 360˚회동하는 지점에서 완료되는데, 이때, 본 발명에서는 승강핀(55)의 상승작동을 통해 마찰교반이 완료되는 지점에서 상기 승강핀(20)을 접합면에서 이격시킬 수 있으므로 디스크부(10)와 림부(20)가 서로 접합되는 접합면에 엔드홀이 형성되는 것을 방지할 수 있게 되며, 이로 인해 열에 의한 영향부가 최소화되어 휠의 내구 신뢰성이 확보되는 작용효과가 있다.The friction between the
아울러, 상술한 바와 같이 본 발명의 디스크부(10)에 구성된 제1접합부(17)의 외주에는 4개의 구획돌부(18)가 형성되어 있으므로, 본 발명을 통해 제작되는 휠에는 링 형상으로 형성되는 공간(30)이 4개로 구획되게 되는데, 상기 구획돌부(18)는 제1접합부(17)의 외주에 서로 다른 간격으로 배치되어 구성되므로 각각의 공간이 서로 다른 체적으로 형성되며, 이를 통해 보다 넓은 범위의 공명 주파수 대역에서 소음의 저감효과를 얻을 수 있게 된다.In addition, as described above, since the four
그리고, 상기 제2접합부(27)에 형성되는 4개의 공명홀(29)은 각각의 공간(30)에서 우수한 소음 저감 효과를 얻을 수 있도록 각각의 공간(30)의 중간 지점에 1개씩 배치되는 것이 바람직하며, 이러한 배치는 상기한 마찰교반접합단계(S50)에서 림부(20)에 안착되는 디스크부(10)의 위치를 조절하는 것을 통해 용이하게 이룰 수 있을 것이다.The four resonance holes 29 formed in the second
더불어, 상기 마찰교반접합단계(S50)를 이룬 다음에는, 제작된 휠을 차체에 결합하기 위한 러그홀(미도시) 형성과, 열처리와, 도장 및 검사를 이룰 수 있음은 당연하고, 상기 열처리와 도장 및 검사 사이에는 휠의 용도에 따라 디스크부(10)의 전면인 디자인부를 가공하는 작업이 추가로 수행될 수도 있을 것이다.Further, after the friction stir joining step (S50) is completed, it is of course possible to form a lug hole (not shown), heat treatment, coating and inspection for coupling the manufactured wheel to the vehicle body, A work of machining the design part, which is the front face of the
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 경량화 구현을 위한 투피스 휠 제조방법을 이용하면, 경량화와 내구성이 모두 만족된 투피스 휠의 제조를 저렴한 비용과 높은 생산성으로 이룰 수 있으며, 별도의 소음저감장치를 장착하지 않고도 소음 저감효과을 얻을 수 있는 장점이 있다.
As described above, by using the two-piece wheel manufacturing method for realizing the light weight of the present invention, it is possible to manufacture a two-piece wheel satisfying both lightness and durability with low cost and high productivity, The noise reduction effect can be obtained.
10 : 디스크부
11 : 허브 13 : 스포크 15 : 플랜지 17 : 제1접합부 18 : 구획돌부
20 : 림부 25 : 가스포크 27 : 제2접합부 29 : 공명홀
30 : 공간
50 : 마찰교반접합공부 51 : 접합툴 55 : 승강핀10: Disk section
11: hub 13: spoke 15: flange 17: first joint 18:
20: rim 25: gas fork 27: second joint 29: resonance hole
30: Space
50: friction stir welding study 51: welding tool 55: lift pin
Claims (5)
저압주조 또는 원심주조를 통해 상부에는 제2접합부(27)가 구성되고, 내주에는 가스포크(25)가 구성된 림부(20)를 주물제작하는 림부 주물제작단계(S20);
상기 림부(20)를 플로우포밍하여 림부(20)의 형상가공을 이루는 림부 플로우포밍단계(S30);
상기 림부(20)의 내주에 형성된 가스포크(25)를 절단가공하여 림부(20)의 내부에 중공(21)을 형성하는 림부 중공형성단계(S31);
상기 림부(20)의 제2접합부(27)에 복수 개의 공명홀(29)을 형성하는 공명홀 형성단계(S40);
상기 제1, 2접합부(17, 27) 사이에 공명홀(29)과 연통되는 링 형상의 공간(30)이 형성되도록 디스크부(10)를 림부(20)의 상부에 안착시킨 후, 마찰교반접합공구(50)를 이용하여 상기 디스크부(10)와 림부(20)가 서로 맞닿은 부분을 마찰교반접합 시키는 마찰교반접합단계(S50);로 이루어진 것에 특징이 있는 경량화 구현을 위한 투피스 휠 제조방법.
A spoke 13 is formed at regular intervals between the hub 11 and the flange 15 through casting and a disc portion 10 constituting a first joint portion 17 joining the rim portion 20 is formed at a lower portion thereof, A casting step (S10) of casting a disk part through casting or centrifugal casting;
(S20) of forming a rim portion 20 in which a second joint portion 27 is formed at an upper portion through a low-pressure casting or a centrifugal casting and a rim portion 20 having a gas fork 25 at its inner periphery;
A rim part flow forming step (S30) of forming a shape of the rim part (20) by flow forming the rim part (20);
A rim portion hollow forming step S31 for cutting the gas fork 25 formed on the inner periphery of the rim portion 20 to form a hollow 21 in the rim portion 20;
A resonance hole forming step (S40) of forming a plurality of resonance holes (29) in the second joint portion (27) of the rim portion (20);
The disk portion 10 is placed on the upper portion of the rim portion 20 so that a ring-shaped space 30 communicating with the resonance hole 29 is formed between the first and second joint portions 17 and 27, And a friction stir welding step (S50) of friction stir joining portions of the disc portion (10) and the rim portion (20) abutted against each other by using a joining tool (50); and a two - piece wheel manufacturing method .
2. The disk cartridge according to claim 1, wherein a space formed by the first and second abutting parts (17, 27) in close contact with the second abutting part (27) of the rim part (20) The partitioning protrusion 18 is divided into a plurality of spaces 30 by the partitioning protrusion 18 so that the volumes of the spaces 30 are different from each other. The method of manufacturing a two-piece wheel according to claim 1,
The method according to claim 1, wherein before the resonance hole forming step (S40), a first joint part (17) formed on the lower side of the disk part (10) and a second joint part (27) formed on the upper part of the rim part (20) And a casting step (S33) of machining the disc portion (10) and the rim portion (20) by machining the disc portion (10) and the rim portion (20), respectively.
상기 림부(20)의 상부에 구성된 제2접합부(27)와 상기 제2접합부(27)가 맞닿는 디스크부(10)를 림부(20)의 외주에서 마찰교반접합하는 제2마찰교반접합단계로 이루어지며,
상기 마찰교반접합단계(S50)에서 사용되는 마찰교반접합공구(50)는 회전작동하는 접합툴(51)과, 상기 접합툴(51)의 중심에 결합되어 하측으로 돌출형성되는 승강핀(55)으로 구성되어,
상기 디스크부(10)와 림부(20)의 마찰교반접합이 끝나는 지점에서 상기 승강핀(55)을 접합툴(51)의 내부로 삽입시키는 상승작동을 통해 마찰교반접합이 이루어지는 부분에 엔드홀이 생성되지 않는 것을 특징으로 하는 경량화 구현을 위한 투피스 휠 제조방법.The friction stir welding method according to claim 1, wherein the friction stir welding step (S50) comprises the step of joining the rim part (20) where the first joint part (17) formed at the lower part of the disc part (10) and the first joint part (17) A first friction stir welding step of performing friction stir welding at an inner circumference;
And a second friction stir joining step for friction stir joining the disc portion 10 where the second joint portion 27 formed on the upper portion of the rim portion 20 and the second joint portion 27 abut against each other at the outer periphery of the rim portion 20 In addition,
The friction stir welding tool 50 used in the friction stir joining step S50 includes a rotating tool 51 and a lifting pin 55 coupled to the center of the tool 51 and protruding downward. Lt; / RTI >
An end hole is formed in a portion where the friction stir welding is performed through a rising operation of inserting the lift pin 55 into the bonding tool 51 at a point where the friction stir welding of the disc portion 10 and the rim portion 20 ends, Wherein the weight of the two-piece wheel is not generated.
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