초록 ▼

현재 프로펠라샤프트는 고강도 강판으로 제작된 Steel Tube를 사용하고 있으나 진동감쇄성이 좋지 않아 승차감이 떨어지고 소음이 심한단점이 있다. 이를 보완할 목적으로 6061 A1 합금을 적용하였을 경우 강도는 만족시키나 낮은 영율 때문에 진동감쇄성이 떨어진다는 연구보고가 있다. 따라서 A1 합금을 적용할 경우 영율을 높일 수 있는 새로운 제조공법의 개발이 반드시 필요하다. 분무성형법은 미세한 조직을 얻을 수있기 때문에 적정한 A1 합금을 선택하여 소재를 생산하였을 경우 필요한 영율을 얻을 수 있을 것이다.
그러나 분무

현재 프로펠라샤프트는 고강도 강판으로 제작된 Steel Tube를 사용하고 있으나 진동감쇄성이 좋지 않아 승차감이 떨어지고 소음이 심한단점이 있다. 이를 보완할 목적으로 6061 A1 합금을 적용하였을 경우 강도는 만족시키나 낮은 영율 때문에 진동감쇄성이 떨어진다는 연구보고가 있다. 따라서 A1 합금을 적용할 경우 영율을 높일 수 있는 새로운 제조공법의 개발이 반드시 필요하다. 분무성형법은 미세한 조직을 얻을 수있기 때문에 적정한 A1 합금을 선택하여 소재를 생산하였을 경우 필요한 영율을 얻을 수 있을 것이다.
그러나 분무성형은 용융금속의 분무과정과 성형과정으로 이루어진 복합과정으로 제어해야 할 작업인자가 많은 고난도 기술이다. 분무성형의 상업화를 성공적으로 이루기 위해서는 ① 가스분부 기술, ② 합금설계 기술, ③ 생산 수율증대 기술, ④ 2차가공 및 부품 성형기술 등의 단위 공정에 대한 개별적인 연구가 필요하다. 국내의 경우 두레에어메탈(KIST, 서울대), RIST 등의 연구기관에서 이들 개별공정에 대한 연구를 일부 수행하였지만 아직 초기단계이며 고부가가치의 상업화를 위한 원가절감 및 신합금 개발을 위한 보다 체계적인 연구가 필요하다.
따라서 본 연구에서는 기존 STEEL材 2-PIECE 프로펠라샤프트를 AL材 1-PIECE 프로펠라샤프트로 개발하여 경량화, 부품수 감소에 의한 원가절감, N.V.H. 성능 향상을 이루고자 하였다.

Abstract ▼

The 1st Year(2000) ;
1. To establish spray forming and extrusion condition to fabricate hypereutectic Al-xSi-X alloy with random dispersed and fine Siparticles wherein.(spray forming conditions, extrusion conditions, etc.)
2. To test the mechanical properties of the fabricated hypereutecti

The 1st Year(2000) ;
1. To establish spray forming and extrusion condition to fabricate hypereutectic Al-xSi-X alloy with random dispersed and fine Siparticles wherein.(spray forming conditions, extrusion conditions, etc.)
2. To test the mechanical properties of the fabricated hypereutectic Al-xSi-X alloy and conclusion alloy composition
3. To determine propeller shaft design, which satisfy with safety in some durable test ; tube, yoke shape

The 2nd Year(2001) ;
1. To establish spray forming and extrusion condition to fabricate Al-18Si-X alloy with random dispersed and fine Si particles where in.(spray forming conditions, extrusion conditions, etc.)
2. To study the effects of alloy composition, spray forming and extrusion condition, and heat treatment condition, o mechanical properties of the materials
3. To fabricate the propeller shaft which is manufactured by hypereutectic Al-xSi-X alloy
4. To do the durable test of hypereutectic aluminum propeller shaft

목차 Contents

• 제 1 장. 서론...14
• 1절. 연구개발의 목적 및 필요성...14
• 2절. 연구개발의 범위...15
• 제 2 장. 국내외 기술개발 현황...17
• 제 3 장. 연구개발수행 내용 및 결과...19
• 1절. 이론적 배경...19
• 1. 분무성형법...19
• 2. 프로펠라샤프트 설계...22
• 가. Critical Speed(위험회전속도, Nc)...22
• 나. 정적비틀림강도...23
• 2절. 실험방법...25
• 1. 프로펠라샤프트 제작...26
• 가. 분무성형체 제작...26
• 나. 압출 및 인발...28
• 다. swaging...28
• 라. 용접...30
• (1) 마찰용접...30
• (2) GTAW...32
• 마. 가공...32
• 2. 단품 내구테스트...33
• 3. 실차테스트...34
• 가. 고유진동수측정...34
• 나. 실차주행 N.V.H. 테스트(가속투과소음시험)...34
• 다. 실차 내구테스트...35
• 3절. 실험 결과 및 고찰...36
• 1. 합금설계...36
• 2. 프로펠라샤프트 사양 확정...38
• 가. 고유진동수해석을 통한 설계...38
• 나. 위험회전속도에 의한 안전율 계산...40
• 다. 정적비틀림강도에 의한 안전율 계산...41
• 3. 프로펠라샤프트 제작...41
• 가. 분무성형체 제작...41
• (1) 최적조건 확립...41
• (2) 압출용 빌렛트 제작...44
• 나. 압출 및 인발...47
• (1) 압출...47
• (2) 인발...50
• 다. swaging...50
• 라. 용접...54
• (1) 용접방안에 따른 물성평가...54
• ① 마찰용접...54
• ② GTAW...57
• ③ 용접방안확립...59
• (2) 마찰용접 시제품 제작...59
• ① 마찰용접 조건확립...59
• ② 시제품제작...62
• 마. 가공...65
• 4. 내구테스트...66
• 가. 압출튜브내구테스트...66
• 나. 완제품 내구테스트...66
• 5. 물성평가...71
• 가. 조직관찰...71
• (1) 분무성형체...71
• (2) 압출재...71
• 나. 파괴기구 해석...73
• (1) 균열형성에 대한 Si입자의 영향...73
• (2) 시편A의 파괴기구...74
• (3) 시편B의 파괴기구...74
• (4) 결과고찰...75
• 다. Pore 재형성 조건 확립...83
• 라. 기계적 물성 평가...84
• (1) 영율측정...84
• (2) 인장강도 및 연신율...88
• 6. 실차테스트...89
• 가. 고유진동수측정...89
• 나. 실차주행 N.V.H. 테스트(가속투과소음시험)...89
• 다. 실차 내구테스트...89
• 제 4 장. 연구개발목표 달성도 및 대외기여도...90
• 제 5 장. 연구개발결과의 활용계획...91
• 제 6 장. 참고문헌...93
• (별첨.1) 프로펠라샤프트 개발 선행연구(현대자동차)...94