초록 ▼

□ 연구내용
○ 개발품의 주조성, 경량화, 고강도를 고려한 최적의 Al합금 설계
- 수요기업의 상용 A356합금을 기반으로 Mg 함유량에 따른 평형상에 대한 열역학적 계산 및 응고중 액상의 응고과정을 모사한 Sheil 응고 곡선 계산을 수행하여 Mg 함유량에 따른 기계적 특성을 예측하였음.
- 본 과제에서는 해석결과를 반영하여, Mg첨가를 통한 강도 향상과 금속간 화합물의 형성량을 제어하고, 향후 Mg₂Si 석출강화를 위한 시효열처리 공정을 고려한 합금으로 0.3 ~ 0.4wt%의 Mg을 가지는

□ 연구내용
○ 개발품의 주조성, 경량화, 고강도를 고려한 최적의 Al합금 설계
- 수요기업의 상용 A356합금을 기반으로 Mg 함유량에 따른 평형상에 대한 열역학적 계산 및 응고중 액상의 응고과정을 모사한 Sheil 응고 곡선 계산을 수행하여 Mg 함유량에 따른 기계적 특성을 예측하였음.
- 본 과제에서는 해석결과를 반영하여, Mg첨가를 통한 강도 향상과 금속간 화합물의 형성량을 제어하고, 향후 Mg₂Si 석출강화를 위한 시효열처리 공정을 고려한 합금으로 0.3 ~ 0.4wt%의 Mg을 가지는 A356 합금으로 설계하였음.
○ 성형공법 및 Al합금을 고려한 Knuckle 설계
- Al 합금(개량) 및 차압주조중 용탕의 충진성 향상, air entrapment 회피, 그리고 응고과정에서의 응고수축 최소화, under-cut 회피 방안을 고려한 knuckle 설계를 진행
○ 차압주조 시제품 금형 설계/제작
- 차압주조공정 전용 해석 Code(Anycasting s/w)를 이용하여, 주조방안에 대한 충진 및 응고해석을 수행하여 발생할 수 있는 결함의 특성 예측하여 이를 개선할 수 있는 주조방안 도출
- 해석결과를 반영한 차압주조 금형 설계 및 제작 (최종: cavity-2개소, gate-2개소, 냉각채널-상부 10개소, 하부 6개소 설치)
○ 시제품 차압주조 시험성형 및 평가
- 차압주조공정에 대한 수모델을 이용하여, 균형압력에 따른 용탕의 선단흐 름을 예측하여 차압주조 공정 최적화 연구에 활용
- 차압 공정최적성형조건(용탕주입온도, 균형압력, 차압크기, 충진시간, 증압 및 유지 시간 등)에 따른 시험생산 및 시제품 평가를 통한 성형조건 최적화유도
- 시제품에 대한 X-ray 비파괴 분석, 기계적특성 평가 및 내부 가스량 측정을 통한 최적의 차압주조기반의 Knuckle 주조조건 도출하였음
◾ X-ray CT: 1 등급(250kV, 600uA, 170min of scan time)
◾ 기계적특성: UTS-304MPa, YS-225MPa
◾ 내부 가스량: 2.41cc/Al 100g
- 차압주조 시험주조 조건 및 그에따른 시제품 평가 결과를 비교하여, Knuckle 차압주조를 위한 최적의 주조조건을 도출하였음.

□ 연구개발 성과
○ 정성적 성과
- 국내 최초 전용 차압주조해석 code를 이용한 주조해석 및 수모델 해석을 통한 차압 주조 공정 조건 최적화 기술확보
- 차압주조를 적용한 고강도 자동차 Knuckle 제조기술 확보(vs 저압주조)
○ 정량적 성과
○ 기술스펙 달성 성과

□ 기술적 우수성
○ 차압주조 공법 적용을 통한 고강도 고신뢰 knuckle 개발
- 차압주조전용 해석 및 수모델 해석, 비파괴검사 및 가스량 검사를 통한 주조방안 및 공정조건 최적화 도출 (개발품의 신뢰성 제고)
- 기존 공법대비 고강도 knuckle 제조기술 확보 (시장 신규진입 가능성)

□ 성과활용 계획
○ 차압주조공법 적용 고강도 Al제 Knuckle 제조기술 이전 후 기존 수요처를 대상으로 본격적인 기술영업 개시
- 기존 저압주조 대비 고강도 Al제 자동차 샷시부품 시장으로의 진입확대로 신규 매출증대 예정
(예상 수요처: 현대기아차를 비롯해서 스텔란티스, 리비안, 테슬라, GM 등)

(출처 : 요약서 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기본사업(기업주문형) 연구보고서 ... 3
• 기본사업(기업주문형) 연구 요약서 ... 4
• 목차 ... 8
• 1. 연구개발 개요 ... 9
• 1-1. 연구개발 배경 및 목적 ... 9
• 1-2. 연구개발 기술의 정의 ... 10
• 2. 연구개발 내용 ... 13
• 2-1. 연구개발 WBS(Work Breakdown Structure) ... 13
• 2-2. 당해 연도 연구개발 목표 및 내용 ... 13
• 2-3. 성능목표 및 정량목표 ... 24
• 3. 연구개발 추진전략 및 체계 ... 25
• 3-1. 연구개발 추진전략 ... 25
• 3-2. 연구개발 추진체계(편성도) ... 26
• 4. 연구성과 활용 시나리오 ... 27
• 5. 차년도 사업추진계획 ... 28
• 5-1. 차년도 연구개발 내용 ... 28
• 5-2. 연구개발 추진전략 및 체계 ... 31
• 끝페이지 ... 33