KR102123859B1

KR102123859B1 - 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법

Info

Publication number: KR102123859B1
Application number: KR1020190104009A
Authority: KR
Inventors: 우대호; 윤치상; 김수환; 조경빈; 송원주; 김영민; 박태훈; 홍인기; 심지섭
Original assignee: 주식회사 성일튜브
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2020-06-17
Anticipated expiration: 2039-08-23

Abstract

본 발명은 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법에 관한 것으로, 합금강으로 이루어진 강관을 준비하는 소재 준비 단계, 준비된 상기 강관의 헤드부 성형 측 단부를 면취 및 필링하는 성형 전처리 단계, 상기 강관의 면취 및 필링된 단부에 헤드부를 성형하는 성형 단계, 및 상기 강관의 바디부를 구부려 소정의 형태로 가공하는 밴딩 단계를 포함함으로써, 성형 전처리 과정을 통해 헤드부의 성형 시 성형되는 소재(강관)의 변형량을 감소시켜 최종 제품의 경도 저감 및 이 피로 강성 증대를 도모하게 된다.

Description

차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법 {MANUFACTURING METHOD OF HIGH PRESSURE FUEL INJECTION TUBE}

본 발명은 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경도 저감 및 피로 강성 증대를 통해 차량용 고압 연료 튜브의 실링 성능을 향상시키는 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 고압 연료 튜브는 차량의 내연 기관에서 가솔린 또는 디젤 등의 연료를 공급하는 유로를 형성하는 장치를 의미한다.

이와 관련하여, 차량용 고압 연료 튜브에 관한 선행기술로서, 대한민국등록특허공보 제10-0591970호(특허문헌 1) 및 대한민국등록특허공보 제10-1929398호(특허문헌 2)가 개시된 바 있다.

특허문헌 1은 고압 연료 분사관에 관한 것으로, 두껍고 작은 직경의 금속관의 단부에서 좌굴 성형에 의해 직경이 증가되는 결합 헤드부를 구비하고, 결합 헤드부의 하부 헤드부에는 후벽부가 형성되는데, 후벽부는 결합 헤드부에 이어지는 후벽부의 부분(A)의 곡률 반경(R1)이 관의 외경의 0.03 내지 0.15 배인 조건과 후벽부의 부분(A)으로부터 직선 관부까지 이어지는 부분(B)의 곡률 반경(R2)이 관의 외경의 0.3 내지 1.5 배인 조건과 후벽부의 최대 직경 크기(w)가 결합 헤드부의 최대 직경 방향 돌출 길이(W)의 0.25 내지 0.4 배인 조건을 만족시키는 기술을 개시하여, 굽힘 하중 등에 의해 야기되는 결합 헤드부의 하부 헤드부에 대한 응력 집중을 완화시키는 효과를 도모한다.

특허문헌 2는 합금강으로 이루어진 강관으로 제조되되 헤드부 및 바디부를 포함하는 차량용 고압 연료 튜브 및 그 어셈블리에 관한 것으로, 헤드부는, 헤드부의 단부를 형성하되 구면형의 시트면이 형성되는 시트면부와, 시트면부와 축심 방향으로 간격을 두고 형성되는 제 1 플랜지부와, 시트면에서 연속 형성되어 제 1 플랜지부의 전면을 향해 외경이 증가하는 원추면 형상으로 연장 형성되는 제 1 경사면이 구비된 제 1 경사부와, 제 1 곡률반경을 가지며 제 1 경사부와 제 1 플랜지부를 잇는 제 1 이음면이 구비되는 제 1 이음부와, 제 1 플랜지부보다 작은 외경을 가지며 제 1 플랜지부와 축심 방향으로 간격을 두고 형성되는 제 2 플랜지부와, 제 2 곡률반경을 가지며 제 1 플랜지부와 제 2 플랜지부를 잇는 제 2 이음면이 구비된 제 2 이음부와, 제 2 플랜지부의 후면에서 연속 형성되어 바디부를 향해 외경이 감소하는 원추면 형상으로 연장 형성되는 제 2 경사면이 구비되는 제 2 경사부와, 제 3 곡률반경을 가지며 제 2 경사부와 바디부를 잇는 제 3 이음면이 구비되는 제 3 이음부를 포함하여 구성되어, 2개소의 플랜지부를 구비함으로써 헤드부에 발생하는 응력 집중을 보다 효과적으로 저감시킨다.

그러나, 종래에는 헤드부(피결합대상물(예를 들면, 펌프, 레일, 인젝터 등)과 접촉하는 부분) 및 바디부를 포함하는 차량용 고압 연료 튜브를 제조함에 있어 헤드부의 성형 시 성형되는 소재(강관)의 변형량이 증가되어 가공 경화가 일어나며, 이에 따라 최종 제품의 경도 상승 및 피로 강성 저하를 야기시키는 문제점이 있었다.

또한, 최종 제품의 경도 상승 및 피로 강성 저하에 따라 피결합대상물(예를 들면, 펌프, 레일, 인젝터 등)을 손상시키는 문제점이 있었다.

아울러, 종래에는 차량용 고압 연료 튜브를 제조함에 있어 헤드부의 성형 시 헤드부와 바디부의 연결 부분에 살접힘 현상이 발생하는 문제점이 있었다.

대한민국등록특허공보 제10-0591970호(2006. 06. 14. 등록) 대한민국등록특허공보 제10-1929398호(2018. 12. 10. 등록)

전술한 문제점을 해소함에 있어, 본 발명의 목적은 성형 전처리 과정을 통해 헤드부의 성형 시 성형되는 소재(강관)의 변형량을 감소시켜 최종 제품의 경도 저감 및 이 피로 강성 증대를 도모함으로써 피결합대상물(예를 들면, 펌프, 레일, 인젝터 등)의 손상을 최소화하면서도 실링 성능을 향상시키는 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법을 제공함에 있다.

아울러, 본 발명의 목적은 성형 전처리 과정을 통해 헤드부의 성형 시 헤드부와 바디부의 연결 부분에 발생하는 살접힘 현상을 억제함으로써 살접힘 부분으로 인하여 발생하는 피로 파괴 현상을 저감시키는 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법은, 합금강으로 이루어진 강관을 준비하는 소재 준비 단계, 준비된 상기 강관의 헤드부 성형 측 단부를 면취 및 필링하는 성형 전처리 단계, 상기 강관의 면취 및 필링된 단부에 헤드부를 성형하는 성형 단계, 및 상기 강관의 바디부를 구부려 소정의 형태로 가공하는 밴딩 단계를 포함한다.

이 경우, 상기 소재 준비 단계의 상기 강관은, 축심에서 외측을 향해 비탈탄층, 탈탄층 및 도금층으로 된 적층 구조를 가지는 것이 바람직하다.

이때, 상기 비탈탄층은, C: 0.15 이상 0.30 이하 중량%, Si: 0.05 이상 1.0이하 중량%, Mn: 1.2 이상 2.5 이하 중량%, P: 0.03중량% 이하, S: 0.03중량% 이하, Al: 0.02 이상 0.08 이하 중량%, Ti, Nb, V 중 선택된 1종 또는 2종: 0.02 이상 0.10 이하 중량%의 재질로 구성되고, 잔부는 Fe로 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 비탈탄층과 상기 탈탄층까지의 직경(D)은 6.35 ± 0.1mm이고, 상기 비탈탄층과 상기 탈탄층의 두께(d)는 1.675 ± 0.075mm이며, 상기 탈탄층의 두께(d1)는 50μm 이상 150μm 이하인 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 도금층의 두께(d2)는 5μm 이상 15μm 이하인 것이 바람직하다.

이 때, 상기 성형 전처리 단계에서, 상기 강관의 길이 방향으로의 면취 가공 길이(C1)는 0.5mm 초과 1.3mm 미만인 것이 바람직하다.

또한, 상기 성형 전처리 단계에서, 상기 강관의 길이 방향과 직교하는 방향으로의 면취 가공 길이를 C2라 할 때, 면취 가공 비율(C1/C2)은 1.71 < C1/C2 < 5.56인 것이 바람직하다.

한편, 상기 성형 전처리 단계에서, 필링 두께(P)는 0.03mm 초과 0.07mm 미만인 것이 바람직하다.

또한, 상기 성형 전처리 단계에서, 필링 부분 중 면취 부분 반대측 단부가 테이퍼지도록 테이퍼 필링이 수행되고, 상기 강관의 길이 방향으로의 테이퍼 필링 가공 길이(T1)는 0.5mm 초과 2.0mm 미만인 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 성형 전처리 단계에서, 상기 강관의 길이 방향과 직교하는 방향으로의 테이퍼 필링 가공 길이를 T2(=P)라 할 때, 테이퍼 필링 가공 비율(T1/T2)은 7.143 < T1/T2 < 66.667인 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법은 성형 전처리 과정을 통해 헤드부의 성형 시 성형되는 소재(강관)의 변형량을 감소시켜 최종 제품의 경도 저감 및 이 피로 강성 증대를 도모함으로써 피결합대상물(예를 들면, 펌프, 레일, 인젝터 등)의 손상을 최소화하면서도 실링 성능을 향상시킨다.

아울러, 본 발명에 의한 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법은 성형 전처리 과정을 통해 헤드부의 성형 시 헤드부와 바디부의 연결 부분에 발생하는 살접힘 현상을 억제함으로써 살접힘 부분으로 인하여 발생하는 피로 파괴 현상을 저감시킨다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법으로 제조된 차량용 고압 연료 튜브의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법의 순서 흐름도이다.
도 3은 도 2에 도시된 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법의 각 단계를 보다 쉽게 이해할 수 있도록 도식화하여 나타내는 이미지로써, (A)는 도 2의 소재 준비 단계에서 준비되는 강관을 나타내는 이미지이고, (B)는 도 2의 성형 전처리 단계를 거친 강관을 나타내는 이미지이고, (C)는 도 2의 성형 단계를 거쳐 헤드부가 형성된 상태를 나타내는 이미지이고, (D)는 도 2의 밴딩 단계를 거쳐 차량용 고압 연료 튜브가 제작된 상태를 나타내는 이미지이다.
도 4는 도 2의 소재 준비 단계에서 준비되는 강관의 상세 단면도이다.
도 5는 도 2의 성형 전처리 단계를 거친 강관의 상세 단면도이다.
도 6은 도 2의 성형 전처리 단계에서 강관의 길이 방향으로의 면취 가공 길이(C1)와 헤드부의 경도값 간의 관계를 나타내는 실험 결과 그래프이다.
도 7은 도 2의 성형 전처리 단계에서 강관의 길이 방향으로의 면취 가공 길이(C1)와 헤드부의 경도값 간의 관계를 나타내는 실험 결과 테이블이다.
도 8은 도 2의 성형 전처리 단계에서 강관의 길이 방향으로의 면취 가공 길이(C1)와 강관의 길이 방향과 직교하는 방향으로의 면취 가공 길이(C2)에 따른 면취 가공 비율(C1/C2)과 헤드부의 경도값 간의 관계를 나타내는 실험 결과 그래프이다.
도 9는 도 2의 성형 전처리 단계에서 강관의 길이 방향으로의 면취 가공 길이(C1)와 강관의 길이 방향과 직교하는 방향으로의 면취 가공 길이(C2)에 따른 면취 가공 비율(C1/C2)과 헤드부의 경도값 간의 관계를 나타내는 실험 결과 테이블이다.
도 10은 종래의 제조 방법과 본 발명의 실시예에 따른 차량용 고압 연료 튜브 제조 방법에 의해 제작된 헤드부와 바디부의 연결 부분을 전자 현미경으로 촬영한 이미지로써, (A)는 종래의 방법을 이용한 경우를 나타내는 이미지이고, (B)는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 이용한 경우를 나타내는 이미지이다.

본 발명에 있어 첨부된 도면은 종래 기술과의 차별성 및 명료성, 그리고 기술 파악의 편의를 위해 과장된 표현으로 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어로써, 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 기술적 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 한편, 실시예는 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적 사항에 불과하고, 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니며, 권리범위는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술적 사상을 토대로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법으로 제조된 차량용 고압 연료 튜브의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법의 순서 흐름도이고, 도 3은 도 2에 도시된 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법의 각 단계를 보다 쉽게 이해할 수 있도록 도식화하여 나타내는 이미지로써, (A)는 도 2의 소재 준비 단계에서 준비되는 강관을 나타내는 이미지이고, (B)는 도 2의 성형 전처리 단계를 거친 강관을 나타내는 이미지이고, (C)는 도 2의 성형 단계를 거쳐 헤드부가 형성된 상태를 나타내는 이미지이고, (D)는 도 2의 밴딩 단계를 거쳐 차량용 고압 연료 튜브가 제작된 상태를 나타내는 이미지이고, 도 4는 도 2의 소재 준비 단계에서 준비되는 강관의 상세 단면도이고, 도 5는 도 2의 성형 전처리 단계를 거친 강관의 상세 단면도이고, 도 6은 도 2의 성형 전처리 단계에서 강관의 길이 방향으로의 면취 가공 길이(C1)와 헤드부의 경도값 간의 관계를 나타내는 실험 결과 그래프이고, 도 7은 도 2의 성형 전처리 단계에서 강관의 길이 방향으로의 면취 가공 길이(C1)와 헤드부의 경도값 간의 관계를 나타내는 실험 결과 테이블이고, 도 8은 도 2의 성형 전처리 단계에서 강관의 길이 방향으로의 면취 가공 길이(C1)와 강관의 길이 방향과 직교하는 방향으로의 면취 가공 길이(C2)에 따른 면취 가공 비율(C1/C2)과 헤드부의 경도값 간의 관계를 나타내는 실험 결과 그래프이고, 도 9는 도 2의 성형 전처리 단계에서 강관의 길이 방향으로의 면취 가공 길이(C1)와 강관의 길이 방향과 직교하는 방향으로의 면취 가공 길이(C2)에 따른 면취 가공 비율(C1/C2)과 헤드부의 경도값 간의 관계를 나타내는 실험 결과 테이블이며, 도 10은 종래의 제조 방법과 본 발명의 실시예에 따른 차량용 고압 연료 튜브 제조 방법에 의해 제작된 헤드부와 바디부의 연결 부분을 전자 현미경으로 촬영한 이미지로써, (A)는 종래의 방법을 이용한 경우를 나타내는 이미지이고, (B)는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 이용한 경우를 나타내는 이미지이다.

도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법은, 소재 준비 단계(S10), 성형 전처리 단계(S20), 성형 단계(S30) 및 밴딩 단계(S40)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 고압 연료 튜브 제조 방법에 의해, 도 1에 도시된 바와 같이, 헤드부(1a)와 바디부(1b)를 포함하는 차량용 고압 연료 튜브(1)가 제조되며, 특히, 상기 차량용 고압 연료 튜브(1)는 탈탄층(12)을 포함하기 때문에 디젤 연료를 내연 기관 측으로 전달하는 유로를 형성하는 용도로 사용되는 것이 바람직하다.

상기 소재 준비 단계(S10)는, 합금강으로 이루어진 강관(10)을 준비하는 단계이다.

이 경우, 상기 소재 준비 단계(S10)의 상기 강관(10)은, 축심에서 외측을 향해 비탈탄층(11), 탈탄층(12) 및 도금층(13)으로 된 적층 구조를 가지는 것이 바람직하다.

이때, 상기 비탈탄층(11)은, C: 0.15 이상 0.30 이하 중량%, Si: 0.05 이상 1.0이하 중량%, Mn: 1.2 이상 2.5 이하 중량%, P: 0.03중량% 이하, S: 0.03중량% 이하, Al: 0.02 이상 0.08 이하 중량%, Ti, Nb, V 중 선택된 1종 또는 2종: 0.02 이상 0.10 이하 중량%의 재질로 구성되고, 잔부는 Fe로 구성되는 것이 바람직하다.

이 경우, C의 중량%를 0.15 이상 0.30 이하 중량% 범위로 한정하는 이유는, C가 0.15 중량% 미만인 경우 상기 차량용 고압 연료 튜브(1)에 요구되는 최소 강도를 확보할 수 없었으며, 0.30 중량% 초과인 경우 신율이 감소하여 가공성이 저하되는 것을 실험을 통해 확인하였기 때문이다.

그리고, Si의 중량%를 0.05 이상 1.0이하 중량% 범위로 한정하는 이유는, Si가 0.05 중량% 미만인 경우 상기 차량용 고압 연료 튜브(1)에 요구되는 탈산 효과와 최소 강도를 확보할 수 없으며, 1.0 중량% 초과인 경우 인성 및 가공성이 저하되는 것을 실험을 통해 확인하였기 때문이다. 다만, 구체적인 사양에 따라 Si에 따른 강도 향상이 요구되지 않는 경우에는 Si를 함유시키지 않는 경우가 있을 수도 있다.

한편, Mn의 중량%를 1.2 이상 2.5 이하 중량% 범위로 한정하는 이유는, Mn이 1.2 중량% 미만인 경우 Mn이 치환형 고용체로서 작용하더라도 상기 차량용 고압 연료 튜브(1)에 요구되는 최소 강도를 확보할 수 없었으며, 2.5 중량% 초과인 경우 가공성이 저하되는 것을 실험을 통해 확인하였기 때문이다.

그리고, P와 S는 강 중에 혼입되는 불순물로서, 중량%를 0.03 중량% 이하로 한정한 이유는, 가공성을 해치지 않기 위함이다.

한편, Al의 중량%를 0.02 이상 0.08 이하 중량%로 한정하는 이유는, Al이 0.02 중량% 미만인 경우 탈산제로서 산소를 제거하는데 불충분하였으며, 0.08 중량% 초과인 경우 가공성이 저하되는 것으로 실험을 통해 확인하였기 때문이다.

그리고, Ti, Nb, V 중 선택된 1종 또는 2종의 중량%를 0.02 이상 0.10 이하 중량%로 한정하는 이유는, T1, Nb, V 중 선택된 1종 또는 2종의 중량%가 0.02중량% 미만이면 상기 차량용 고압 연료 튜브(1)에 요구되는 최소 강도를 확보할 수 없었으며, 0.10중량%를 초과하면 가공성이 저하되는 것을 실험을 통해 확인하였기 때문이다.

한편, 상기 차량용 고압 연료 튜브(1)와 결합될 연료레일 등의 피결합대상물을 고려하여 상기 비탈탄층(11)과 상기 탈탄층(12)까지의 직경(D)은 6.35 ± 0.1mm이고, 상기 비탈탄층(11)과 상기 탈탄층(12)의 두께(d)는 1.675 ± 0.075mm이며, 상기 탈탄층의 두께(d1)는 50μm 이상 150μm 이하인 것을 전제한다. 상기 탈탄층(11)은 상기 헤드부(1a)가 연료레일 등의 피결합대상물에 접촉 결합 시 해당 피결합대상물의 손상을 방지하게 한다.

상기 성형 전처리 단계(S20)는, 준비된 상기 강관(10)의 상기 헤드부(1a) 성형 측 단부를 면취 및 필링하는 단계이다. 즉, 상기 성형 전처리 단계(S20)는, 상기 강관(10)의 상기 헤드부(1a) 성형 측 단부를 특정 길이와 테이퍼 비율로 테이퍼 필링 가공하고, 테이퍼 필링 가공된 끝 단을 특정 길이와 면취 비율로 면취 가공하는 단계이다.

먼저, 상기 성형 전처리 단계(S20)에서의 면취 가공과 관련하여, 종래에는 헤드부의 성형 시 성형되는 소재(강관)의 변형량이 증가되어 가공 경화가 일어나며, 이에 따라 최종 제품의 경도 상승 및 피로 강성 저하를 야기시키는 문제점이 있었다.

발명자는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 상기 성형 단계(S30) 전에 상기 성형 전처리 단계(S20)에서의 특정 면취 가공을 수행함으로써 상기 헤드부(1a)의 성형 시 성형되는 강관(10)의 변형량을 감소시켜 최종 제품(상기 차량용 고압 연료 튜브(1))의 경도 저감 및 이 피로 강성 증대를 도모하는 방안을 창출한 것이다. 즉, 성형 전처리 단계(S20)에서의 면취 가공을 수행함으로써 상기 성형 단계(S30)에서 금형(헤드부 성형용 금형, 미도시)과의 관계에서 성형 부피량, 응력 거동을 변화시키고, 성형 시 발생하는 부하 응력 및 압력 감소를 통해 변형량을 감소시키는 기술을 창출한 것이다.

이러한 기술적 효과를 도모하기 위하여, 상기 성형 전처리 단계(S20)에서의 면취 가공의 경우, 상기 강관(10)의 길이 방향으로의 면취 가공 길이(C1)는 0.5mm 초과 1.3mm 미만인 것이 바람직하다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 발명자가 실행한 테스트 결과, 상기 강관(10)의 길이 방향으로의 면취 가공 길이(C1)가 0.5mm 이하이거나 1.3 mm 이상일 경우 요구하는 경도값(Hv 270)보다 큰 경도를 가진다는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 상기 성형 전처리 단계(S20)에서의 면취 가공의 경우, 상기 강관의 길이 방향과 직교하는 방향으로의 면취 가공 길이를 C2라 할 때, 면취 가공 비율(C1/C2)은 1.71 < C1/C2 < 5.56인 것이 바람직하다.

도 8 및 도 9을 참조하면, 발명자가 실행한 테스트 결과, 상기 면취 가공 비율(C1/C2)이 1.71 이하이거나 5.56 이상일 경우 요구하는 경도값(Hv 270)보다 큰 경도를 가진다는 것을 확인할 수 있었다.

결국, 상기 성형 전처리 단계(S20)에서의 면취 가공은 최종 제품(상기 차량용 고압 연료 튜브(1))의 경도 저감 및 이 피로 강성 증대를 통해 피결합대상물(예를 들면, 펌프, 레일, 인젝터 등)의 형상 변형에 영향을 주지 않으며(펌프, 레일, 인젝터 등과 결합 조립될 때 경도가 낮은 제품이 변형됨), 실링 기능이 향상된다(펌프, 레일, 인젝터 측과 강관 파이프의 경도차가 클수록 실링에 도움을 준다).

한편, 상기 성형 전처리 단계(S20)에서의 테이퍼 필링 가공과 관련하여, 종래에는 헤드부의 성형 시 헤드부와 바디부의 연결 부분에 헤드부의 성형 시 헤드부와 바디부의 연결 부분에 살접힘 현상이 발생하는 문제점이 있었다(도 10의 (A) 참조).

발명자는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 상기 성형 단계(S30) 전에 상기 성형 전처리 단계(S20)에서의 필링 부분 중 면취 부분 반대측 단부가 테이퍼지도록 특정 테이퍼 필링 가공을 수행함으로써 최종 제품(상기 차량용 고압 연료 튜브(1))에서 상기 헤드부(1a)의 성형 시 상기 헤드부(1a)와 상기 바디부(1b)의 연결 부분에 발생하는 살접힘 현상을 억제(도 10 (B) 참조)함으로써 살접힘 부분으로 인하여 발생하는 피로 파괴 현상을 저감시키는 기술을 창출한 것이다.

이러한 기술적 효과를 도모하기 위하여, 상기 성형 전처리 단계(S20)에서의 테이퍼 필링 가공의 경우, 필링 두께(P)는 0.03mm 초과 0.07mm 미만인 것이 바람직하다.

발명자가 실행한 테스트 결과, 필링 두께(P)가 0.03mm이하인 경우 상기 강관(10)의 상기 도금층(13)의 분말 등이 잔존하게 되어 상기 성형 단계(S30)에서 불순물로 작용하는 문제점이 있으며, 필링 두께(P)가 0.07mm 이상의 경우 상기 강관(10)의 상기 탈탄층(12)이 필요 이상으로 제거되어 경도를 상승시키는 문제점이 있다는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 상기 성형 전처리 단계(S20)에서의 테이퍼 필링 가공의 경우, 상기 강관(10)의 길이 방향으로의 테이퍼 필링 가공 길이(T1)는 0.5mm 초과 2.0mm 미만인 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 성형 전처리 단계(S20)에서, 상기 강관(10)의 길이 방향과 직교하는 방향으로의 테이퍼 필링 가공 길이를 T2(=P)라 할 때, 테이퍼 필링 가공 비율(T1/T2)은 7.143(≒ 0.5 / 0.07) < T1/T2 < 66.667(≒ 2.0 / 0.03)인 것이 바람직하다.

발명자가 실행한 테스트 결과, 상기 강관(10)의 길이 방향으로의 테이퍼 필링 가공 길이(T1)는 0.5mm 이하이거나 테이퍼 필링 가공 비율(T1/T2)이 7.143 이하인 경우 테이퍼의 기능을 잃어 살접힘 현상이 일어나는 문제점이 있으며, 상기 강관(10)의 길이 방향으로의 테이퍼 필링 가공 길이(T1)는 2.0mm 이상이거나 테이퍼 필링 가공 비율(T1/T2)이 66.667 이상인 경우 필링되는 범위가 넓어져 비도금 영역이 커지므로 내부식성에 악영향을 주는 문제점이 있다는 것을 확인할 수 있었다.

상기 성형 단계(S30)는, 상기 강관(10)의 면취 및 필링된 단부에 상기 헤드부(1a)를 성형하는 단계이다(도 3의 (C) 참조).

상기 성형 단계(S30)에서, 종래와 달리 상기 성형 전처리 단계(S20)를 거침으로써 상기 헤드부(1a)의 성형 시 성형되는 상기 강관(10)의 변형량을 감소시켜 최종 제품의 경도 저감 및 이 피로 강성 증대를 도모하게 된다.

상기 밴딩 단계(S40)는, 상기 강관(10)의 바디부(1b)를 구부려 소정의 형태로 가공하는 단계이다(도 3의 (D) 참조).

이상에서와 같이, 본 발명에 의한 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법은 성형 전처리 과정을 통해 헤드부의 성형 시 성형되는 소재(강관)의 변형량을 감소시켜 최종 제품의 경도 저감 및 이 피로 강성 증대를 도모함으로써 피결합대상물(예를 들면, 펌프, 레일, 인젝터 등)의 손상을 최소화하면서도 실링 성능을 향상시키고, 성형 전처리 과정을 통해 헤드부의 성형 시 헤드부와 바디부의 연결 부분에 발생하는 살접힘 현상을 억제함으로써 살접힘 부분으로 인하여 발생하는 피로 파괴 현상을 저감시킨다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 기초로 다양한 변경 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해해야 한다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 이하 기술할 청구범위에 의하며, 상술한 발명의 구체적 내용을 토대로 정해져야 할 것이다.

본 발명은 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법에 관한 것으로, 차량의 내연기관 부품과 관련된 산업 분야에 이용 가능하다.

1: 차량용 고압 연료 튜브
1a: 헤드부
1b: 바디부
10: 강관
11: 비탈탄층
12: 탈탄층
13: 도금층
D: 탈탄층까지의 직경
d: 비탈탄층과 탈탄층의 두께
d1: 탈탄층의 두께
d2: 도금층의 두께
C1: 강관의 길이 방향으로의 면취 가공 길이
C2: 강관의 길이 방향과 직교하는 방향으로의 면취 가공 길이
P: 필링 두께
T1: 강관의 길이 방향으로의 테이퍼 필링 가공 길이
T2: 강관의 길이 방향과 직교하는 방향으로의 테이퍼 필링 가공 길이

Claims

합금강으로 이루어진 강관을 준비하는 소재 준비 단계;
준비된 상기 강관의 헤드부 성형 측 단부를 면취 및 필링하는 성형 전처리 단계;
상기 강관의 면취 및 필링된 단부에 헤드부를 성형하는 성형 단계; 및
상기 강관의 바디부를 구부려 소정의 형태로 가공하는 밴딩 단계;
를 포함하는 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 소재 준비 단계의 상기 강관은,
축심에서 외측을 향해 비탈탄층, 탈탄층 및 도금층으로 된 적층 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 비탈탄층은,
C: 0.15 이상 0.30 이하 중량%, Si: 0.05 이상 1.0이하 중량%, Mn: 1.2 이상 2.5 이하 중량%, P: 0.03중량% 이하, S: 0.03중량% 이하, Al: 0.02 이상 0.08 이하 중량%, Ti, Nb, V 중 선택된 1종 또는 2종: 0.02 이상 0.10 이하 중량%의 재질로 구성되고, 잔부는 Fe로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 비탈탄층과 상기 탈탄층까지의 직경(D)은 6.35 ± 0.1mm이고, 상기 비탈탄층과 상기 탈탄층의 두께(d)는 1.675 ± 0.075mm이며, 상기 탈탄층의 두께(d1)는 50μm 이상 150μm 이하인 것을 특징으로 하는 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법.
제4항에 있어서,
상기 도금층의 두께(d2)는 5μm 이상 15μm 이하인 것을 특징으로 하는 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 성형 전처리 단계에서,
상기 강관의 길이 방향으로의 면취 가공 길이(C1)는 0.5mm 초과 1.3mm 미만인 것을 특징으로 하는 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 성형 전처리 단계에서,
상기 강관의 길이 방향과 직교하는 방향으로의 면취 가공 길이를 C2라 할 때, 면취 가공 비율(C1/C2)은 1.71 < C1/C2 < 5.56인 것을 특징으로 하는 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 성형 전처리 단계에서,
필링 두께(P)는 0.03mm 초과 0.07mm 미만인 것을 특징으로 하는 차량용 고압이 연료 튜브의 제조 방법.
제8항에 있어서, 상기 성형 전처리 단계에서,
필링 부분 중 면취 부분 반대측 단부가 테이퍼지도록 테이퍼 필링이 수행되고, 상기 강관의 길이 방향으로의 테이퍼 필링 가공 길이(T1)는 0.5mm 초과 2.0mm 미만인 것을 특징으로 하는 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 성형 전처리 단계에서,
상기 강관의 길이 방향과 직교하는 방향으로의 테이퍼 필링 가공 길이를 T2(=P)라 할 때, 테이퍼 필링 가공 비율(T1/T2)은 7.143 < T1/T2 < 66.667인 것을 특징으로 하는 차량용 고압 연료 튜브의 제조 방법.