초록 ▼

자동차 엔진의 경량화를 위한 티타늄합금 부품을 제조하는데 필수적으로 해결하여야 하는 요소기술들이 앞에서 언급한 데로 국내에서는 거의 정립되어 있지 않은 단계에 있다. 이에 따라, 본 1차년도 연구에서는 티타늄으로 대체 가능한 자동차 엔진 부품의 특성과 부품대체를 통한 제반 장단점을 문헌조사를 통하여 조사하여 연구개발의 기술적 범위를 연차별로 명확히 설정하고, 연구에 소요되는 원소재와 구매선을 확보한다. 또한 현재 외국에서 사용되고 있는 티타늄 엔진부품들을 입수하여 분석함으로써 최종 제품을 개발하기 위한 제조공정의 역설계 조건을 확립

자동차 엔진의 경량화를 위한 티타늄합금 부품을 제조하는데 필수적으로 해결하여야 하는 요소기술들이 앞에서 언급한 데로 국내에서는 거의 정립되어 있지 않은 단계에 있다. 이에 따라, 본 1차년도 연구에서는 티타늄으로 대체 가능한 자동차 엔진 부품의 특성과 부품대체를 통한 제반 장단점을 문헌조사를 통하여 조사하여 연구개발의 기술적 범위를 연차별로 명확히 설정하고, 연구에 소요되는 원소재와 구매선을 확보한다. 또한 현재 외국에서 사용되고 있는 티타늄 엔진부품들을 입수하여 분석함으로써 최종 제품을 개발하기 위한 제조공정의 역설계 조건을 확립한다. 아울러 국내에서는 티타늄 소재가 전연 생산되지 않기 때문에 주로 일본과 미국에서 실험용 소재를 수입하여 분석함으로써 적격의 부품으로 가공하기 위한 전제 조건을 확립하고자 한다. 이를 토대로 각각의 부품을 개발하기 위한 최적의 단조 및 선재인발 공정을 수립하고, 성형된 시제품의 물성평가를 통하여 자동차 부품으로서의 적용 가능성을 타진하고, 또한 제반 적용 공정상의 개선점을 파악한다. 선정된 부품의 기업화를 위한 경제적 타당성을 목적으로 티타늄 합금의 용해와 정밀주조를 시도하고, 이를 통한 양산 공정상의 제반 난점을 파악하기 위한 용해방법, 주형재료, 주조방안 등에 관한 연구를 병행한다. 아울러 이들 티타늄 합금 부품들이 내구성을 가지기 위한 표면개질을 목적으로 적절한 내마모 코팅 방법을 선정하여 시제품에 적용하고, 제조된 부품의 코팅층 분석 및 내마모 실험을 통하여 최적의 코팅계를 선정한다. 본 연구에 참여한 주관기관과 위탁기관들의 연구목표는 다음과 같으며, 보다 상세한 연구 범위는 각 장에 따로 정리하였다.한국기계연구원(주관기관) : 과제관리, 수입소재분석, 시제품특성 평가, 단조 및 가공열처리조건 확립, 티타늄합금의 선재 제조현대 자동차(위탁과제 Ⅰ) : 자동차용 티타늄합금 코넥팅로드 개발기아 자동차(위탁과제 Ⅱ) : 자동차용 티타늄 합금 밸브 개발로스트왁스(위탁과제 Ⅲ) : 티타늄 합금의 정밀주조 공정 연구산업과학기술연구소(위탁과제 Ⅳ) : 자동차 부품용 티타늄합금의 내마모 표면처리 기술 개발경상대학교(위탁과제 Ⅴ) : Ti-Ni 합금의 변태온도 및 히스테리시스 제어에 관한 연구

Abstract ▼

The necessary technology for the manufacfuring automobile engine parts above mentioned has not yet been established in this country. Therefore as a 1st year research goal is settledas follows. The first of all literature suvey regarding to the possible substituing engine parts by titanium alloys are

The necessary technology for the manufacfuring automobile engine parts above mentioned has not yet been established in this country. Therefore as a 1st year research goal is settledas follows. The first of all literature suvey regarding to the possible substituing engine parts by titanium alloys are undergone to understand the basic manufacturing technologiesrequired. Commercially available titanium engine parts are purchased from U.S.A.(Valve) and Japan (Connecting rod), then analized the microstructures and mechanical properties to understand the reverse manufacturing process. Experimental materials are imported and tested to evaluate the each countries materials properties, and to produce the satisfying parts. Some number of test parts (Connecting rod, Valve and Retainer) are produced and evaluated to establish and/or to modify the manufacturing process. Wire drawing is done as a prerequirsite for the various diameter Φ5 spring production. For the economical process development precision casting is also investgated in the technical area of melting, casting design, and mold material, etc.. Surface treatment is also investigated to improve the wear properties. Several coating technologies are investigated and applied with the titanium parts. Wear resistance are evaluated, then tried to select at least one of the best coating process. The research scope of each group involved in this G7 project is summerized as follows. Detailed scope is seperately listed with their technical results. 1) Korea Instititute of Machinary and Metals The Major Research Institute (Project management) Imported materials and manufactured parts evaluation Manufacturing and process condition simulation and establishment Wire drawing process and evaluation 2) Hyundai Motor Company Development of automotive titanium alloy connecting rod 3) KIA Motor Company Development of automotive titanium alloy valve 4) Korea Lostwax Development of titanium precision casting parts for automobile 5) Research Institute of Science and Technology Development of wear resisting coating technology for titanium alloys used in automobile industry 6) Kyungsang National University The shape memory characteristics of the Ti-Ni alloy

목차 Contents

• 제1부 자동차 엔진용 티타늄 합금 부품개발...19
• 제1장 서 론...21
• 제2장 문헌조사...23
• 제1절 티타늄합금의 특징과 기존 금속재료와의 비교...23
• 제2절 자동차 부품용 티타늄합금...29
• 제3절 가까운 장래의 자동차용 티타늄부품...40
• 제4절 자동차용 티타늄 합금부품의 성형 및 후처리...43
• 제3장 연구결과 및 고찰...51
• 제1절 소재의 인장특성 및 미세조직...51
• 제2절 외제밸브 분석...52
• 제3절 엔진밸브 및 콘로드의 단조조건...58
• 제4절 시제품 분석...63
• 제4장 결 론...76
• 제5장 참고문헌...78
• 제2부 티타늄 합금의 선재제조...79
• 제1장 서 론...87
• 제2장 실험방법...88
• 제3장 실험결과 및 고찰...90
• 제4장 결 론...144
• 제5장 참고문헌...147
• 제6장 위탁과제...149
• Ⅰ. 자동차용 밸브 개발(기아자동차)...151
• Ⅱ. 자동차용 티타늄합금 콘로드 개발(현대자동차)...211
• Ⅲ. 티타늄합금의 정밀주조 공정 개발(한국로스트왁스)...247
• Ⅳ. 티타늄합금의 내마모 표면처리 기술개발(RIST)...289
• Ⅴ. Ti-Ni 합금의 변태온도 및 히스테리시스 제어에 관한연구(경상대학교)...351
• 제7장 국제협력사업...377
• 제1절 국제협력 사업의 필요성...379
• 제2절 실천 방법 및 추진 일정...380
• 제3절 성과 및 기대효과...382
• 제4절 결 론...383
• 제5절 수집된 정보 및 문헌, 참고문헌등...384
• 첨부 : 1) 초청전문가 인적사항 및 국내 체류 일정표...385
• 2) 초청 전문가 세미나 내용 요약...390
• 3) 해외 교육 훈련 귀국 보고서...399