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Kafe 바로가기주관연구기관 | (주)동남정밀 |
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연구책임자 | 김용현 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2014-06 |
과제시작연도 | 2013 |
주관부처 | 산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 | TRKO201600017014 |
과제고유번호 | 1415129641 |
사업명 | 제조기반산업원천기술개발 |
DB 구축일자 | 2017-09-20 |
키워드 | 초고진공.변속기.일체형 케이스.다이캐스팅.용탕처리.High Vacuum.Transmission.Integrated Case.Diecasting.Melt Treatment. |
최종목표
차세대 자동변속기의 외장부품을 일체형으로 고진공 diecast 주조하는 생산기반 기술을 개발하고자 한다. 이 제품은 엔진으로부터 동력을 전달받아 엔진/구동륜 회전비 조절 기능 및 클러치 기능, 변속기능을 조절하는 여러가지 부품을 보호하는 기능, 운행 중 변속기 내부에 발생되는 열을 외부로 원활하게 방출하는 기능이 있으며, 이러한 유압의 기능이 잘 발휘될 수 있도록 일체형케이스는 제품 내부의 기포를 제어하여 우수한 내압기밀성과 고청정도가 요구되는 제품이다.
이 제품을 개발하기 위해서는 일체형 부품 설계기술, 금형
최종목표
차세대 자동변속기의 외장부품을 일체형으로 고진공 diecast 주조하는 생산기반 기술을 개발하고자 한다. 이 제품은 엔진으로부터 동력을 전달받아 엔진/구동륜 회전비 조절 기능 및 클러치 기능, 변속기능을 조절하는 여러가지 부품을 보호하는 기능, 운행 중 변속기 내부에 발생되는 열을 외부로 원활하게 방출하는 기능이 있으며, 이러한 유압의 기능이 잘 발휘될 수 있도록 일체형케이스는 제품 내부의 기포를 제어하여 우수한 내압기밀성과 고청정도가 요구되는 제품이다.
이 제품을 개발하기 위해서는 일체형 부품 설계기술, 금형 설계 및 제조 기술, 고진공(감압) 다이캐스팅 주조기술 등이 개발되어야 한다.
◦개발대상부품 : 전륜/후륜 일체형 자동변속기 케이스
◦경량화: 동일소재 적용 박육화에 의한 경량화 20%이상
◦고진공(감압) : Cavity 진공도 80mmHg이하
◦대면적 박육화 : 일반살두께 FF : 4.0mm / FR : 4.0mm
◦고기능성(품질수준)
- 우수한 내압기밀성 : Air Leakage 2kgf/cm2에서 누설“0”cc
- 가공면 Gas-Free : ∅0.3이상 Pin Hole "0"化
- 부품의 Gas 함유량 : 10cc/100g 이하
- 고강성 : 인장강도 250MPa
◦소재불량률(%) : 4% 이하 달성(함침공정 제외, 기존 20%불량)
개발내용 및 결과
1) 부품설계 및 구조해석
- 외장부품 일체형 설계기술 확보
- 선진제품 벤치마킹 분석 및 설계 반영
- 3D 부품설계, 2D설계도면 작성
- 일체형 케이스 설계 및 구조해석올 통한 최적화 완료
- 구조해석 결과를 바탕으로 제품도면 완성
2) CAE해석 및 금형설계/제작기술
- 기본 금형구조 검토 및 결정(Tonnage검토, Slide core 배치)
- 유동해석을 통한 주조방안 설계완료
- 응고해석을 통한 냉각채널 설계 완료
- 고정도 시작금형 설계완료 및 제작
- 금형냉각설계기술 해석 및 최적화
3) 고진공 메카니즘 설계
- 고진공 기본시스템 설계
- 고진공 전자제어시스템과 장비와의 연계제어 설계
- 정량제어 진공급탕시스템 설계 완료
- 고진공 요소시스템 설계 (진공밸브,사출Sleeve 등)
4) 고진공 요소기술 및 최적화 기술 개발
- 초고속 사출 및 다단사출제어 system 개발
- 고진공 사출 Tip/Sleeve 설계 및 제작
- 사출 요소시스템 기술 개발 / 제작 / 표준화
- 정량제어 진공급탕 system개발 / 제작 / 최적화
- 금형평형온도제어기술 (특수 냉각 시스템)
- 고진공장치 공정 최적화 기술 개발
- 이형기술 최적화 개발
- 주조공정 개발 및 최적화
- 사출 메카니즘 및 금형의 연속진공확보 양산평가
5) 고강도 Al합금 개발
- 고강성 Al합금 설계/개발
- 저급 scrap 재생 합금 설계
6) 고강도 Al합금 청정화 개발
- 용탕 급탕시 공기혼입 최소화 방안 설계
- 주조 scrap비율에 따른 용탕 청정도 제어기술
- 고강도 Al합금의 최적 용해시스템 구축
7) 시제품 제작 및 평가
- 일체형 케이스 시제품 제작
- 시제품 평가 (경량성, 진공도, Gas함유량, Pin Hole 량 등)
기술개발 배경
자동차의 연비향상은 지구환경보호 차원에서 1990년대부터 꾸준하게 진행되어 왔으며, 재료경량화에 따른 차량경량화, 엔진과 변속기의 구조변경을 통한 성능(효율) 향상 등의 관련기술은 괄목할 만큼 성장해 왔다.
차량의 경량화를 위해서 경량재료가 자동차에 사용되기 시작하여 Al 등의 경금속, 수지 및 고장력강이 자동차 부품으로 적용되기 시작했다. 특히, 경량재료로서 Al합금은 철계부품을 대체하여 저cost로 복잡한 형상을 대량 생산 가능하게 하는 diecast 주조기술의 발전과 더불어 엔진 및 변속기의 여러 부품에 적용되어 있다.
그러나 재료변경에 따른 경량화는 이미 한계에 도달하여 더 이상의 경량화를 이루기에는 제한적인 요소가 많으므로, 최근에 와서는 부품 간의 체결을 위한 boss나 강성을 확보하기 위한 rib등의 불필요한 중량을 줄이기 위해 부품 일체화에 대한 요구가 점점 거세어지고 있다.
이러한 요구에 부응하기 위해서는 품질확보 차원에서 이에 걸맞는 부품 설계기술, 금형기술, 고진공(감압)주조기술, 다단사출 system 등 관련 주조 생산기술이 필연적으로 선행 연구 개발되어야 한다.
한편, 구동계 부품의 핵심인 자동변속기는 Easy-Drive, 진동저감 등 운전자의 편의성 증대 측면과 저연비를 위한 변속기능의 동력성능 향상을 이루기 위해 다단화, CVT화, Hybrid화 등 엔진의 배기용량에 알맞도록 진화되어 가고 있다. 선진국 자동변속기 maker에서는 전륜변속기(FF)는 6속, 후륜변속기(FR)는 8속이 이미 개발되어 고급차량에 탑재되고 있는데, 자동 변속기는 다단화되어 갈수록 변속기의 중량과 부피가 증가하기 때문에 이를 억제하기 위해 핵심부품의 고강도화, 경량화의 기술개발은 필연적으로 동반되어야 한다.
이처럼 세계 TOP maker의 자동변속기 회사에서는 자동변속기의 정숙성과 진동zero화에 도전하기 위해 노력하고 있으며, 이의 일환으로 현재는 3개의 외장부품으로 분할되어 있는 부품을 일체형으로 diecast 주조하여 일부 고급차량에 탑재하고 있다. 그러나 국내에서는 아직까지 일체형 외장부품에 대한 설계기술, 금형기술, 주조기술, 생산기술 등이 전혀 없으므로 이에 대한 기술개발이 시급한 실정이다.
핵심개발
기술의 의의
1) 초고진공 정밀주조기술 확립
2) 일체형 자동변속기케이스 국내최초 개발 (개발난이도 高)
- 부품 일체화 설계기술
- 고품질 양산제조기술
3) 개발과정에서 일부 해외기술 접목 (향후 국산화 필요함)
적용 분야
복합한 형상을 가진 자동차 엔진 및 변속기 부품의 일체화 제조 가능
자동차 차체/샤시 부품의 알루미늄 다이캐스팅 제조
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연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
총연구비 (DetailSeriesProject) : | - |
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과제수행기간(LeadAgency) : | - |
연구목표(Goal) : | - |
연구내용(Abstract) : | - |
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