초록 ▼

1. 최종목표
◦ 진공장치와 전자교반장치를 이용한 레오로지 소재제조기술 확보
◦ 세계 최초로 레오로지 단조 혁신 기술 개발
◦ 레오로지 단조 부품 생산 기술 확보
◦ 고강도 경량 부품의 레오로지 단조 금형설계 성형해석기술 개발
◦ 고강도 경량 레오로지 단조 부품 최적 성형기술 개발
◦ 레오로지 단조 소재 및 부품의 물성 및 평가
2. 개발내용 및 결과
진공 레오로지 소재 제조를 위하여 진공 흡입 장치가 갖추어진 수평식 전자 교반장치를 설계 · 제작하였다. 진공 레오로지 소재 제조 실험 이전

1. 최종목표
◦ 진공장치와 전자교반장치를 이용한 레오로지 소재제조기술 확보
◦ 세계 최초로 레오로지 단조 혁신 기술 개발
◦ 레오로지 단조 부품 생산 기술 확보
◦ 고강도 경량 부품의 레오로지 단조 금형설계 성형해석기술 개발
◦ 고강도 경량 레오로지 단조 부품 최적 성형기술 개발
◦ 레오로지 단조 소재 및 부품의 물성 및 평가
2. 개발내용 및 결과
진공 레오로지 소재 제조를 위하여 진공 흡입 장치가 갖추어진 수평식 전자 교반장치를 설계 · 제작하였다. 진공 레오로지 소재 제조 실험 이전에 최적의 전자교반력 및 전자교반 시간을 찾기 위한 실험을 통하여 진공 레오로지 소재 제조 실험을 위한 최적의 전자 교반력은 30A, 전자교반 시간은 60초임을 확인할 수 있었으며 슬리브 온도는 100℃, 2mm 슬러리 컵에서 제조된 소재에서 더욱 미세하고 조밀하게 생성되었다.각 진공도 하에서 진공 레오로지 소재를 제조한 후 구상화 정도를 분석하였을 때, 전자 교반을 시행하였을 시 모든 진공도에서 구상화 정도 1.2 ~ 1.5를 나타내었으며 진공도 800mbar에서 제조된 고상율 40%의 진공 레오로지 소재와 진공도 500mbar에서 제조된 고상율 50%의 진공 레오로지 소재의 구상화 정도가 1.2로 가장 우수한 구상의 조직을 가지는 것으로 나타났다.
직접식 단조를 통한 너클의 성형성 평가 결과 단조 공정 및 금형의 수정이 필요하다고 판단되었으며 진공 레오로지 소재를 이용한 너클 생산을 위한 간접식 단조 공정에 적합한 금형을 설계·제작하였다. 간접식 단조에 의하여 제조된 너클을 T6 열처리 후 물성치 평가를 하여 인장강도 305MPa, 항복강도 225MPa, 연신율7~9%를 얻을 수 있었다.
1차년도의 레오로지 소재 제조 결과를 바탕으로 2차년도에는 진공도를 40mbar 이하에서 소재를 제조하고자 하였다.
소재 제조 시에 측정된 진공도는 39.6mbar였으며, 이러한 진공도 하에서 구상화 정도 1.29, 등가지름 56.3μm의 구상화 조직을 얻을 수 있었다.
간접식 레오로지 단조로 형상이 복잡한 모듈 브라켓 시제품을 제조하기 위해서 강도해석 및 성형해석을 수행하여 간접식 단조 공정에 적합한 금형을 설계·제작하였다.
1차 시험 평가 결과 금형의 수정이 필요하여 국부냉각을 적용한 금형으로 설계 변경하였으며, 모듈 브라켓 제품에 적합한 금형을 제작 완료하였다.
간접식 레오로지 단조 공정을 적용하여 모듈 브라켓 시제품을 제조하였으며, 결함분석을 통하여 개선방안을 도출하였다. 제조된 시제품은 T6 열처리 이후 기계적 물성평가를 수행하여 인장강도 338MPa, 항복강도 250MPa, 연신율 13.2%를 얻을 수 있었다. 기계적 물성 평가 이후 시험편 상에 산화개재물을 SEM 분석한 결과 55μm 이하의 미세한 산화개재물이 잔존하는 것으로 평가되었다.
3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
레오로지 단조공법은 부품, 소재 및 설비 산업과 연계되는 차세대 성형기술로서 중점기술개발사업을 통해 개발사업이 성공적으로 수행될 경우 예상되는 기대효과는 다음과 같다.
◦ 소재기술, 성형공정기술, 설비기술, 양산기술의 전 분야에서 핵심이 되는 기술을 국산화함으로써 이를 바탕으로 연계산업기술의 국산 기술개발 시도되어 자체기술개발에 대한 자신감, 신뢰감을 구축하는 효과가 있다.
◦ 본 과제에서는 알루미늄 레오로지 상태의 용탕이 재료로 사용되기 때문에 가압 시 필요한 에너지를 줄일 수 있을 뿐 아니라, 준정형제조기술인 레오로지 단조기술을 자동차 경량부품 제조에 적용하여 새롭고 다양한 형상의 부품을 형상의 자유도가 높으면서 생산성 및 품질이 우수한 부품의 최적설계기술 및 제조기술을 확보할 수 있다.
4. 적용분야
◦ 기존 성형공법(다이캐스팅, 스퀴즈캐스팅, 중력주조, 저압주조, 열간단조)에서 수반되는 높은 불량률과 신뢰성이 낮은 기계적 성질에 대해 획기적인 개선을 함으로써 자동차 부품 산업의 경쟁력에 이바지 할 것으로 확신한다.
◦ 국내 자동차 업계로부터 핵심 부품인 조향, 현가부품인 Steering knuckle, Control Arm, Bracket 류를 국산장비 및 기술로 대량 생산할 수 있는 부품 생산기술을 확보할 수 있다. (2007년 국내 자동차 완성차 업계를 중심으로 본격적인 개발 추진 중)
◦ 자동차 경량화 부품에 적용되고 있는 알루미늄 재료를 연속적으로 미세한 결정립과 균일한 구상화 조직을 가지는 레오로지 소재로 제조하여 정량, 정형화하여 연속적으로 레오로지 단조 프레스로 공급할 수 있으므로 대량생산체제에 응용할 수 있다.

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 지역산업기술개발사업 보고서 초록 ... 2
• 목차 ... 4
• 제 1장 서론 ... 5
• 제 1절 기술개발의 목적 및 중요성 ... 5
• 제 2장 기술개발 내용 및 방법 ... 9
• 제 1절 개발목표 ... 9
• 제 2절 연차별 개발목표 및 개발 내용 ... 10
• 제 3절 레오로지 소재 제조 ... 15