KR20170106335A - 전방 플랜지 및 림을 포함하는 경합금 하이브리드 휠의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경합금 하이브리드 휠의 제조 공정에 관한 것으로, 상기 공정은 다음의 별개의 작업 단계들:
- 타이어 비드 시트를 구성할 수 있는 내부 프로파일(2a)을 갖도록 플랜지(2)를 제조하는 단계;
- 일측에서 타이어 비드 시트를 구성할 수 있는 외부 프로파일(1a)과, 타측에서 상기 플랜지(2)의 일부(2b)와 조립을 위한 원형 플랭크(1b)를 갖도록, 상기 림(1)을 제조하는 단계;
- 상기 플랜지(2)의 시트(2a)와 상기 림(1)의 상기 원형 플랭크(1b)에서, 상기 림(1)과 상기 플랜지(2)를 조립하는 단계를 구현하며,
상기 림(1)은 다음의 연속 작업들: 원형 플랭크(1b)를 제조하는 작업(P1); 이후 상기 원형 플랭크(1b)를 최종 림의 크기로 한 번에 팽창하는 작업(P2); 이후 상기 플랜지(2)에 용접되지 않을 일측에만 견부(shoulder)를 포함하는 림(1)의 최종 형상 및 그것의 프로파일을 얻기 위한 원형 플랭크(1b)의 냉간 또는 열간 플로스핀닝 작업(P3)에 따라 제조되는 것을 특징으로 한다.

Description

전방 플랜지 및 림을 포함하는 경합금 하이브리드 휠의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING A LIGHT-ALLOY HYBRID WHEEL INCLUDING A FRONT FLANGE AND A RIM}

본 발명은, 특히 차량 및 자동차용 휠의 기술 분야에 관한 것이며, 또한 특히 자동차 산업을 위해 설계되는 경합금, 예를 들어 알루미늄 또는 마그네슘에 기초한 부품들의 제조를 위한 주조(foundry) 및 단조(forging) 분야에 관한 것이다.

예를 들어, 주형(molding)에 의해 얻어지는 모노 블록 림과 플랜지(monoblock rim and flange)를 갖는 휠의 구현이 알려져 있지만, 복잡하고 고가의 기술적 수단을 필요로 하며, 현재 요건들과 관련하여 휠의 과도한 무게를 야기하는 큰 두께 치수를 회복한다.

앞서 언급된 두 가지 측면들에 관해 종래 기술인 도 1에 따르면, 림 부분(1) 및 전방 플랜지(2) 또는 휠 플랜지를 포함하는 두 부분으로 된 하이브리드 휠(R)이 이미 알려져 있으며, 이 두 부분들은 상이한 연결 수단에 의해 함께 결합된다.

하나의 효과적인 수단이, 예를 들어 EP 0 854 792에는 특정 공정에 따라 획득되는 두 부분으로 된 하이브리드 휠이 제안되었다. 림과 플랜지 사이의 연결은 마찰 교반 용접 작업(friction stir welding operation)에 의한 용접에 의해 이루어진다. 출원인의 자회사 중 하나가 이용하고 있는 이 기술은 시장의 요구를 적절하게 대응한다. 하지만, 이 공정을 구현하는 것은, 예를 들어 경쟁력 있는 가격을 유지하면서 제품 무게를 20 ~ 30 % 정도 감소시키는 것과 같은 새로운 시장 요구 사항과 관련하여 몇 가지 단점을 야기한다. 또한, 특허 EP 0 854 792에서, 휠의 가공된 림은, 최종 림의 형태를 얻기 위해 라미네이션 또는 마찰에 의해 변형되는 원심성 주조 튜브(centrifugally cast tube)에 기초한다. 이러한 작업은 오래 걸리고 비용이 많이 든다.

한편, 본 출원인은 "COBAPRESS"라는 상표명으로 알려진, 알루미늄 합금 부품에 대한 단조 공정(forging step) 및 주조 공정(foundry step)을 결합하는 기술을 이용한다. 이 기술은, 유럽 특허 제 119 365 호에 정의되어 있고, 알루미늄 경합금의 주조에 의해 파운드리 프리폼(foundry preform)를 제조한 후, 이렇게 얻어진 프리폼을 이 프리폼의 치수보다 상당히 작은 치수를 갖는 단조 다이(forging die)로 이송하여 단조 작업(forging operation)를 수행하고, 따라서 최종 부품의 성질을 얻을 수 있게 되는 것으로 구성된다. 그 다음, 디버링 작업은 단조 후 획득된 최종물의 가장자리에서 수행된다.

출원인은 이미 이 기술을 특허 FR 2 981 605에 정의된 바퀴를 생산하는데 사용하고 있으며, 또한 그 특허의 특허권자이다. 이 특허에서는, 휠의 플랜지가, 중량을 늘리는 것을 허용하는 COBAPRESS 기술을 사용하여 제조된다. 플랜지는 이 공정 중 두 개의 다이(dies) 사이에서 단조 단계를 거친다. 이러한 단조 단계는, 특히 이러한 단조 다이의 제조가 비용에 상당한 영향을 미치는 소형 시리즈의 경우 비용이 많이 든다.

휠 림(wheel rims)은 타이어(4)의 비드를 지지하고 구속하기 위해 시트(3)로서 작용하는 프로파일로 배열되어야 한다는 것이 상기된다. 이 영역에서 감소를 얻기 위해, 림 부분(1)을 플랜지 부분(2)에 연결하기 위한 2 개의 용접부(5) 사이에 공동(6)을 생성함으로써 리세스가 구현되었다(도 5).

다른 해결책들은 선행 기술에 따라 제안되어왔다. 따라서, 플랜지의 중량 감소의 관점에서, 타이어 비드 시트에 대한 상이한 리세스 해결책들이 설명되어왔다.

예를 들어, 유럽 특허 제 1230099 호에서, 특허권자는 타이어 비드 시트 중 하나가 휠 림의 벽의 내표면으로부터 내부로 연장하여 자체 지지하도록 하는 동시에 휠 림의 외부 프로파일은 휠 림의 내부 프로파일에 의해 부과되지 않도록 하는 해결책을 개시한다. 부품의 전체 둘레에 걸쳐 연장된 이 모양은 무게의 감소를 허용하지만 밸브의 드릴링 및 위치 설정은 이 구성으로 구현하기 어렵다.

미국 특허 제 5271663 호는 다른 제조 기술을 사용하는 다른 실시예를 설명한다. 리세스들은, 타이어 비드 시트의 낮은 응력 영역에서 기계 가공(machining)하여 만들어진다. 이 리세스들은 휠의 균형을 잡을 뿐만 아니라 무게를 감소시킨다. 그러나 이러한 리세스들의 기계 가공은 오래 걸리고 비용이 많이 든다.

따라서, 전술한 종래 기술에 따르면, 타이어 비드 시트 내에 리세스를 구현하기 위한 현존하는 해결책들은 상당한 금속 제거(metal removal)를 필요로 하며, 따라서 비용이 많이 들고 시간 소모적이다.

미국 특허 제 6536111 호는 두 부분으로 된 하이브리드 휠의 다른 실시 예를 설명한다. 림은, 금속 스트립을 롤링한 다음, 이 스트립의 양단의 끝과 끝을 용접해서 만들어진다. 전방 플랜지는 주조(casting) 또는 단조(forging)에 의해 만들어지며, 타이어 비드 시트의 리세스들을 통합한다. 그리고 나서, 림과 전방 플랜지는 용접에 의해, 예를 들어 전자빔, 아크 용접, 마찰 또는 관성에 의해 조립된다. 이러한 두번째 용접 작업은, 그 후 기계 가공될 휠의 외부에서 수행된다.

그러므로 출원인의 접근법은 상기 언급한 기술들에 기초하여, 시장의 요구에 응답하고 알려진 해결책들에 대해 개선되는, 2-부분 경합금 하이브리드 휠에 대한 설계 해결책을 고려하는 것이다.

그러므로, 출원인은 작업 과정들의 특별한 선택으로부터 새로운 공정을 설계하고 개발해야 했다.

따라서, 본 발명의 제 1 특징에 따르면, 전방 플랜지 및 림을 포함하며 특히 알루미늄 또는 마그네슘을 기초로 하는 경합금 하이브리드 휠의 제조 공정은 다음의 상이한 작업 단계들:

- 상기 플랜지는 타이어 비드 시트를 구성할 수 있는 내부 프로파일을 갖도록 제조되는 단계;

- 상기 림은 일측에서 타이어 비드 시트를 구성할 수 있는 외부 프로파일과, 타측에서 상기 플랜지의 일부와 조립하기 위한 원형 플랭크(circular flank)를 갖도록 제조되는 단계;

- 상기 플랜지는, 상기 플랜지의 상기 시트와 상기 림의 상기 원형 플랭크에서, 상기 림에 조립되는 단계를 구현한다.

이 공정은, 림이 다음의 연속 작업들에 따라 만들어진다는 점에 특징지어진다:

- 원형 플랭크를 제조하는 작업; 이후

- 상기 원형 플랭크를 최종 림의 크기로 한 번에(in a single step) 팽창하는 작업; 이후

- 상기 플랜지에 용접되지 않을 측면에만 견부(shoulder)를 포함하는 최종 형상 및 프로파일의 림을 얻기 위한 원형 플랭크의 냉간 또는 열간 플로스핀닝(cold or hot flospinning) 작업.

실제로, 제조 작업 중에, 원형 플랭크는 의도된 적용에 적합한 임의의 기술을 사용하여 획득될 수 있다.

바람직한 실시 예에 따르면, 원형 플랭크는 경합금 빌릿(light alloy billet)의 열간 또는 냉간 압출에 의해 제조된다.

또는, 원형 플랭크는 주조 파운드리(foundry casting)에 의해 제조된다.

또는, 원형 플랭크는 분말 신터링(powder sintering)에 의해 제조된다.

본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 원형 플랭크를 제조하기 위해 다른 기술이 구현될 수 있다.

바람직하게는, 팽창 작업 및 플로스핀닝 작업은 냉간-가공(cold-made)된다.

바람직하게는, 리세스들은 플랜지의 시트에 형성되고, 상기 리세스들은 휠의 원주를 덮지 않으며, 림 조립체 원형 영역(rim assembly circular area)의 방향으로 방위된 U자형 프로파일을 갖는다.

플랜지는 주조, 단조 또는 이중 주조 및 단조 작업(dual casting and forging operation)에 의해 제조될 수 있다.

제1 실시 예에 따르면, 이중 주조 및 단조 작업은, 파운드리 프리폼(foundry preform)의 주조 작업, 단조 다이로 상기 파운드리 프리폼의 이송, 플라스크(flask)를 얻기 위한 상기 파운드리 프리폼의 단조 작업, 및 상기 플라스크를 얻기 위한 디버링(deburring)을 포함한다.

제2 실시 예에 따르면, 이중 주조 및 단조 작업은, 파운드리 프리폼(foundry preform)의 주조 작업, 상기 파운드리 프리폼의 저장, 상기 파운드리 프리폼이 가열될 수 있게 오븐(oven) 내로 이송, 상기 프리폼 몰드(preform mold)를 단조 다이로 이송, 플라스크를 얻기 위한 상기 파운드리 프리폼의 단조 작업, 및 상기 플라스크를 얻기 위한 디버링을 포함한다.

바람직하게는, 플라스크가 이중 주조 및 단조 작업에 의해 제조될 때, 리세스들은 주조 작업 중 상기 플라스크 상의 타이어 비드 시트 내에서 형성된다.

바람직한 실시 예에서, 림과 플랜지의 조립체는, 용접의 양 측면에 접근할 수 있는 위치에서 핀을 사용하여 단일 마찰 교반 용접(single friction stir weld)에 의해 플랜지와 림의 원형 플랭크를 용접함으로써 제조된다.

핀을 이용한 마찰 용접은 영어로 "Friction Stir Welding" 또는 FSW로 알려져 있다. 용접은 재료를 페이스트 상태, 즉 고상(solid phase)으로 혼합함으로써 수행된다. 이 기술은 재료의 융합을 포함하여, 종래의 기술을 사용하여 용접 불가능하거나 거의 용접 불가능한 합금(예: 알루미늄)을 용접하는 것을 가능하게 한다. 또한, 고상 용접은 액체-고체 전이 동안 발생할 수 있는 기포의 형성을 피할 수 있게 한다. 이 재료는 더 적은 온도 증가를 거치므로 열 영향대(TAZ)가 기존 기술에 비해 더 나은 기계적 특성을 갖는다. 따라서 정적 응력 및 피로(static stress and fatigue)하에서 용접의 강도가 향상된다.

보다 바람직하게는:

- 마찰 교반 용접에 앞서 조립 구역의 기계가공 작업(machining operation)이 선행된다.

- 마찰 교반 용접 다음에 용접의 양측면(내부와 외부)에 대한 기계가공 작업이 있어, 용접 바닥의 버링(burring) 및 임의의 최종 결함을 제거할 수 있다.

대안적으로, 이 조립체는 열 영향대를 포함하는 다른 용접 공정들에 의해 제조된다.

예를 들어, 용접은 레이저 또는 하이브리드 레이저, 두 요소 사이의 마찰 교반 용접 또는 Fronius가 개발하고 특허받은 CMT(Cold Metal Transfer) 기술을 통해 얻을 수 있다.

선택된 조립 모드와 관계없이, 휠은 바람직하게는 플랜지와 림 사이에 이루어지는 단일 용접을 갖는다. 따라서, 상기 방법은 많은 이점을 제공하며, 확장 및 플로스핀닝 작업은 복합 대신 단일 용접부의 사용으로 인해 특허 FR 2 981 605 및 EP1230099B1에 비해 특히 단순화된다.

EN 2 981 605 및 EP1230099B1 특허와 마찬가지로, 휠은 전통적인 파운드리 제조 휠(traditional foundry made wheels)에 비해 더 큰 중량 증가를 갖는 한, 충격 저항 측면에서 제조업체 사양을 완벽하게 충족시킨다.

전술한 특허와 비교하여, 본 발명은, 최종 림 프로파일의 기하학적 프로파일이 단일 용접으로 인해 훨씬 덜 복잡하기 때문에, 플로스핀닝 작업을 단순화하고, 두 단계 대신 단일 단계에서 발생하는 팽창 작업을 단순화할 수 있게 한다. 또한, 단일 용접은 다양한 플랜지 설계를 허용한다는 점을 주목해야 한다.

이러한 특성들과 다른 특성들은 나머지 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 대상을 비 한정적인 방식으로 도면과 연관시키기 위해,

- 도 1은 종래 기술에 따라 전방 플랜지 부분과 림 부분을 갖는 두 부분으로 하이브리드 휠을 구현한 것을 도시한다.

- 도 2는 타이어 비드를 그것의 시트 상에 위치시킴으로써 림에 타이어를 장착하는 것을 도시한다.

- 도 3은 종래 기술에 따라, 림의 프로파일을 얻기 위한 연속적인 작업(P1, P2, P3)을 개략적으로 도시한다.

- 도 4는 본 발명에 따른 연속적인 작업 P1(원형 플랭크를 획득), P2(상기 원형 플랭크의 팽창), P3(림의 프로파일을 얻기위한 원형 플랭크의 플로스핀닝 작업)을 개략적으로 도시한다.

- 도 5는 림 상에 형성된 공동을 갖는 종래 기술에 따른 림의 프로파일을 도시하는 단면도이다.

- 도 6은 타이어 비드 시트들 중 하나 내에서의 리세스의 형성 및 단일 용접의 구현을 갖는 본 발명에 따른 림의 프로파일을 도시하는 단면도이다.

- 도 7은 리세스들을 도시한 하이브리드 휠의 정면도이다.

본 발명의 목적을 보다 구체적으로 하기 위해, 여기서는 비 제한적인 방식으로 설명되고 도면에서 도시된다.

전술한 바와 같이, 림(1)의 프로파일은 플랜지(2)와의 조립을 위한 단일 용접부(5)의 실행에 의해 단순화된다. 림(1)은 타이어의 시트(seat) 역할을 하지만 오직 휠 안쪽에만 위치한 원형 프로파일(1a)를 갖는다. 타이어의 시트로서 작용하는 다른 프로파일(2a)는 플랜지(2)에 의해 구현된다.

이하, 본 발명에 따른 방법의 특정 특징들 및 이점들이 강조된다.

도 3 및 도 4는 각각 종래 기술 및 본 발명에 따른 림(1)을 획득하는 단계들을 도시한다.

본 발명의 범위 내에서, 림(1)은, 원형 플랭크(1b)의 형태로 블랭크(blank)를 제조하는 작업(P1); 상기 원형 플랭크(1b)를 최종 림(1)의 치수로 한 번에 팽창시키는 작업(P2); 마지막으로 플랜지(2)에 용접되지 않을 일측에만 위치한 견부(1a), 및 플랜지(2)에 용접될 일측에 위치한 원형 플랭크(1b)의 나머지 부분을 가진 림(1)의 최종 형상 및 그것의 윤곽을 얻기 위한 원형 플랭크(1b)의 냉간 또는 열간 플로스핀닝 작업(P3)에 의해 제조된다.

제조 작업(P1)의 하나의 바람직한 실시 예에 따르면, 경합금 빌릿(light alloy billet)이 제조되고, 이 빌릿은 열간 또는 냉간 압출(hot or cold extrusion)에 의해 원형 플랭크(1b)로 변형된다. 다른 공지된 기술과 비교하여, 이는 상당한 신장부(elongation)를 갖는 플랭크(1b)가 얻어질 수 있게 한다. 따라서, 플랭크(1b) 팽창 작업은 냉간(cold-made), 즉 실온에서 이루어질 수 있으며, 이는 그 것의 팽창 전 가온을 방지한다. 또한, 이러한 더 큰 신장부는, 냉간 팽창 작업(P2) 후 냉간 플로스핀닝 작업(cold flospinning operation)(P3)을 수행할 수 있게 한다. 냉간 플로스핀닝 작업(P3) 중 림(1)의 재질은 상당한 경화를 거친다. 플랜지(2)를 용접하기 전에, 림(1)은 열처리(예: T6: 용액 열처리 및 에이징)를 거치며, 그동안 경화 동안 저장되었던 에너지가 회복된다. 이것은 림(1)의 재료 내에서 미세 재결정 입자를 얻을 수 있게 한다. 따라서, 그 미세 구조는 매우 미세하며, 림(1)의 기계적 특성은 고온 조절 기술(hot conditioning technique)과 비교하여 개선된다.

도 3의 P3단계에서, 플랜지와 림 사이의 연결이 두 개의 용접을 사용하여 이루어지는 경우 도 5에 도시된 공동(6)을 얻기 위해 필요한 림(1)의 프로파일이 도시되어있다. 단순화된 림(1)의 프로파일은 도 4의 P3단계에서 볼 수 있다. 이 프로파일은 실제로 특허 FR 2 981 605에 나타난, 도 3의 P3 단계에서 도시된 것보다 훨씬 더 간단하다. 이러한 단순화는 본 발명의 휠에 구현된 단일 용접부(5)의 사용으로 가능해진다. 실제로 림(1)의 외부 프로파일(1a)은 2개 대신에 타이어 비드 시트를 구성하는 하나의 견부(shoulder)만을 필요로 한다. 그 결과 사이클 시간(cycle time)이 증가하고 플로스핀닝 기계가 단순화되어 비용이 절감된다. 타이어용 시트로서 작용하는 다른 프로파일(2a)은 플랜지(2)에 의해 구현된다.

도 6에 도시된 바와 같이 단일 용접부(5)를 갖는 것은 이중 용접과 비교하여 용접 작업을 크게 단순화시킨다. 실제로, 용접은, 2개의 상이한 방향으로 이루어지는 이중 용접된 휠과는 달리 림에 수직인 한 방향으로 수행된다. 더 이상 용접봉을 회전할 필요가 없으며, 조립이 단순화되고, 따라서 비용이 적게 들며, 사이클 시간 및 용접봉의 마모가 증가한다. 용접 작업(5)은 플랜지(2)의 부분(2B)과 림(1)의 원형 플랭크(1b)의 접합부에서 수행된다.

또한, 단일 용접(5)을 사용하는 것은 용접의 양 측면에 접근하는 것을 가능하게 할 수 있다. 그런 다음 용접의 양면을 기계 가공(machine)할 수 있다. 일반적으로 항공기용 패널에 흔히 사용되는 이러한 기계 가공은, 마찰 교반 용접시 종종 존재하는 용접 바닥부에서의 결함들 및 여하한의 용접 버(welding burrs)를 제거하는 것을 가능하게 한다. 이러한 결함들은 용접 바닥부에 비-용접 이음새(non-welded seams)를 생성하는 합금의 안 좋은 혼합에 해당한다. 비-용접된 버 또는 립들은, 휠의 응력 피로(fatigue stressing)가 있을 때 균열의 시작을 이끄는 결함이다. 따라서, 그 것의 제거는 공정의 신뢰성의 관점에서 큰 장점이다. 용접의 양 측면에 대한 접근은 또한 용접에 대한 주파수 침투 시험(frequency penetration test)을 수행하는 것을 가능하게 하여, 용접 공정의 안정성을 보장하고 결함의 부재를 보장할 수 있다. 두 개의 용접이 있는 휠의 경우, 용접의 양 측면에 대한 접근이 보장되지 않는다. 따라서, 이 주파수 테스트를 수행하려면 휠을 분리(section)해야 한다. 이 테스트가 파괴적인 한, 결과적으로 생산의 일부가 손실되고 따라서 닫힌 공동(closed cavity)(6)을 가진 휠의 비용이 증가한다.

레이저 및 CMT 용접은 열악한 기계적 특성으로 특징지어지더라도 경제적 이점이 있다. 사실, 레이저 용접은 매우 큰 실행에 경쟁력이 있을 수 있으며, CMT 용접은 더 적은 투자를 요구한다. 이러한 용접들의 기계적 특성은, 열 영향대가 감소되고 피로 저항 결과가 향상되는 한, MIG 또는 TIG의 그것보다 훨씬 우수하다. 그들은 FSW 용접보다 저항력이 낮기 때문에 용접이 액상에서 수행되는 한 더 많은 점검을 필요로 한다. 부품의 동일한 기계적 성능을 위해 재료 두께가 요구될 것이며, 이로 인해 휠이 약간 중량 초과될 것이다. 따라서 이의 사용은 비용 및 증가된 무게의 관점에서 반영될 것이다.

본 발명을 위한 중요한 방식으로, 밸브 면적(valve area) 또한 상당히 단순화된다. 사실, 두 개의 용접이 있는 휠의 경우, 밸브의 홀은 공동(6) 내 개구로 이어진다. 대다수의 제조업체는, 상기 개구가 물, 자갈 또는 다른 물체가 잔류할 가능성으로 이어지는 한, 휠 내에 공동이 있는 것을 원하지 않는다. 따라서, 공동(6)을 막고 수분 잔류를 방지하기 위해 밸브의 홀 주위의 용접이 요구되었다. 따라서, 이 용접은 특허 FR 2981605 및 EP 1230099에 제시된 공정에 대한 추가 사항을 나타내므로, 추가 비용이 발생한다.

또한, 용접 전에 두 부분으로 된 휠을 만드는 것은, 단일 부품 휠(single part wheel)에서는 탈형할 수 없는, 보다 복잡한 형태를 구현하는 것을 가능하게 한다. 이 기술은 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 예를 들어 공동의 형태로, 플랜지(2)에서 리세스(7)를 구현하는 것을 가능하게 한다. 이러한 리세스들은 "COBAPRESS" 공정의 주조 단계 동안 또는 단조(forge), 또는 주조(foundry) 중 어느 하나에서 제조된다. 그들은 휠의 둘레를 덮지 않고 플랜지(2)를 갖는 타이어 비드 시트들(3) 중 하나에 위치한다. 사실, 이러한 영역들(8)은 휠의 강성과 내구성을 높이기 위해 견고하다. 이러한 견고한 부분들(8)은 또한 타이어 끼우는 데 크게 도움이된다. 실제로, 이러한 견고한 영역이 없으면 타이어 비드는 조립 중에 공동(7) 내에 채워질 수 있다. 이 타이어 비드는 조립 중에 그것의 시트 내에 위치시키기가 어려우며, 견고한 부분을 갖는 것은 이 작업을 크게 돕는 경사(slope)를 만든다.

도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 영역은 또한 리세스없이 남겨져, 간단한 형상(9)으로 밸브의 위치 결정 및 드릴링을 허용할 수 있다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 리세스들(7)은 용접(5) 측 U자형 프로파일을 갖는다.

리세스를 만드는 것은 새롭지 않다. 실제로, 단조 또는 주조 단계에서 이러한 리세스의 구현은, 기계가공 작업을 필요로 하지 않는 한, 경제적이다. 이를 통해 사이클 시간과 비용을 절약할 수 있다. 임계 값, 즉 유용한 물질에 관련된 물질의 양도 또한 감소된다.

본 발명에 따르면, 이는 실용적인 수준에서 선행 기술에 비해 매우 많은 수의 이점을 갖는 공정의 상이한 단계들의 조합으로 인해 현저하다. 그러므로, 이것은 선행 기술의 교시에서 비롯된 것이 아니고 상당한 연구 및 개발 투자가 요구되는 최적화된 것이다.

Claims (18)

1. 전방 플랜지(2) 및 림(1)을 포함하며, 특히 알루미늄 또는 마그네슘을 기초로 하는 경합금 하이브리드 휠의 제조 공정에 관한 것으로, 상기 공정은 다음의 별개의 작업 단계들:
   - 상기 플랜지(2)는 타이어 비드 시트를 구성할 수 있는 내부 프로파일(2a)을 갖도록 제조되는 단계;
   - 상기 림(1)은 일측에서 타이어 비드 시트를 구성할 수 있는 외부 프로파일(1a)과, 타측에서 상기 플랜지(2)의 일부(2b)와 조립하기 위한 원형 플랭크(1b)를 갖도록 제조되는 단계;
   - 상기 플랜지(2)는, 상기 플랜지(2)의 시트(2a)와 상기 림(1)의 상기 원형 플랭크(1b)에서, 상기 림(1)에 조립되는 단계를 구현하며,
   상기 림(1)은 다음의 연속 작업들:
   - 원형 플랭크(1b)를 제조하는 작업(P1);
   - 상기 원형 플랭크(1b)를 최종 림의 크기로 한 번에 팽창하는 작업(P2);
   - 상기 플랜지(2)에 용접되지 않을 일측에만 견부(shoulder)를 가진 상기 림(1)의 최종 형상 및 그것의 프로파일을 얻기 위한 상기 원형 플랭크(1b)의 냉간 또는 열간 플로스핀닝 작업(P3)에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 제조 공정.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제조 작업(P1)에서, 상기 원형 플랭크(1b)는 경합금 빌릿(light alloy billet)의 열간 또는 냉간 압출에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 제조 공정.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제조 작업(P1)에서, 상기 원형 플랭크(1b)는 주조 공장(foundry)에서 주조(casting)에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 제조 공정.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제조 작업(P1)에서, 상기 원형 플랭크(1b)는 분말 신터링(powder sintering)에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 제조 공정.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 팽창 작업(P2) 및 상기 플로스핀닝 작업(P3)은 냉간 가공(cold-made)되는 것을 특징으로 하는 제조 공정.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 플랜지(2)의 상기 시트(2a)에 리세스(7)가 형성되고, 상기 리세스(7)는 휠의 원주를 덮지 않고 상기 림(1)의 상기 원형 플랭크(1b)의 방향으로 방위된 U-자형 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 제조 공정.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 플랜지(2)는 주조에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 제조 공정.
8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 플랜지(2)는 단조에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 제조 공정.
9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 플랜지(2)는 이중 주조 및 단조 작업에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 제조 공정.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 이중 주조 및 단조 작업은 파운드리 프리폼(foundry preform)의 주조 작업, 단조 다이로 상기 파운드리 프리폼의 이송, 플라스크(2)를 얻기 위한 상기 파운드리 프리폼의 단조 작업, 및 상기 플라스크(2)를 얻기 위한 디버링(deburring)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 공정.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 이중 주조 및 단조 작업은, 파운드리 프리폼(foundry preform)의 주조 작업, 상기 파운드리 프리폼의 저장, 상기 파운드리 프리폼이 가열될 수 있게 하는 오븐(oven) 내로 상기 파운드리 프리폼의 이송, 단조 다이로 상기 파운드리 프리폼의 이송, 플라스크를 얻기 위한 상기 파운드리 프리폼의 단조 작업, 및 플라스크(2)를 얻기 위한 디버링을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 공정.
12. 제 6 항에 있어서,
    플라스크(2)가 이중 주조 및 단조 작업에 의해 제조될 때, 상기 리세스(7)는 상기 주조 작업 동안 상기 플라스크(2)의 타이어 비드 시트(2a) 내에서 형성되는 것을 특징으로 하는 제조 공정.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 림(1)과 상기 플랜지(2)의 조립체는, 용접의 양 측면에 접근할 수 있는 위치에서, 핀을 사용하는 단일 마찰 교반 용접(single friction stir weld)에 의해 상기 플랜지(2)와 상기 림(1)의 상기 원형 플랭크(1b)를 용접함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 제조 공정.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 마찰 교반 용접에 앞서 조립 구역(assembly zones)의 기계가공 작업(machining operation)이 선행되는 것을 특징으로 하는 제조 공정.
15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 마찰 교반 용접 다음에 상기 용접의 양측면에 대한 기계가공 작업이 있어, 상기 용접의 바닥의 버링(burring) 및 여하한의 최종 결함을 제거할 수 있는 것을 특징으로 하는 제조 공정.
16. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 림(1)과 상기 플랜지(2) 사이 조립체는 CMT(Cold Metal Transfer) 기술을 통해 얻어지는 용접에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 제조 공정.
17. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 림(1)과 상기 플랜지(2) 사이 조립체는 레이저 또는 하이브리드 레이저를 통해 얻어지는 용접에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 제조 공정.
18. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 림(1)과 상기 플랜지(2) 사이 조립체는 두 요소들 사이 주기적 움직임(cyclical movement)을 갖는 마찰 교반 용접에 의해 얻어지는 용접에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 제조 공정.
    

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