엔진경량화및 함침처리제안

경량화는현대자동차산업의트렌드가되었으며, 이는주로환경보호와에너지절약에대한전 세계적인관심에의해결정됩니다. 데이터에따르면자동차자체중량을 10% 줄이면연비를 15% 높일수 있다고합니다. 연비가증가한다는것은자동차의연료소비와배기가스배출이감소한다는것을의미합니다. 따라서자동차의무게를줄이는것이자동차의에너지절약과환경보호를개선하는가장효과적인방법입니다. 엔진은자동차의가장중요한대형조립품으로, 엔진의무게를줄이는것은자동차의무게를줄이는데 매우중요합니다.

기술적관점에서전체기계구조의최적화, 액세서리모듈및 경량화등 경량화를달성하는방법은여러가지가있지만플라스틱, 알루미늄합금및 마그네슘합금과같은경량소재를사용하여주철과같은기존소재를대체하는것이현재감소추세입니다. 엔진무게의주요방법. 실제로알루미늄합금은수년동안엔진실린더헤드, 흡기매니폴드및 워터펌프하우징및 오일펌프하우징과같은소형부품에널리사용되어왔으며지난 10 년동안점점더 많은회사가알루미늄합금실린더블록을채택했습니다. 그러나주철에비해알루미늄주물은결정형성, 수축및 가스흡수로인해주조공정중에내부느슨함, 수축및 기공이발생하기쉽습니다. 이러한결함이있는주물은가공후 표면층이치밀합니다. 해당영역이제거되어내부조직결함이노출됩니다. 엔진에기밀성이필요한알루미늄주물의경우생산라인에서누출감지프로세스를통과할때 결함이있는미세기공이존재하면과도한누출이발생하고때로는일괄적으로폐기물이생성됩니다. 이러한조건은여러번의가공후에야발견할 수있기때문에심각한인건비, 원자재및 에너지낭비를초래할수도있습니다. 알루미늄주물의높은스크랩비율문제를해결하려면생산과정에서특정처리조치를취해야함을알 수있습니다. 현재가장일반적으로사용되는기술은함침처리, 즉누출차단입니다. 소위 "함침"은특정조건에서알루미늄주조의미세기공에침투제를침투시키고응고후 기공에침투된 필러와주조기공의내벽을전체적으로연결하여미세기공을차단하여부품이가압, 누출방지및 누출방지에필요한공정기술을만족시킬수 있도록하는것입니다. 진공압력함침공정현재국내외알루미늄주물생산에는일반적으로진공압력침투방식이채택되고있습니다. 이공정은주로진공압력탱크에서수행됩니다. 공정흐름에따라전처리, 함침처리및 후처리의세 단계로나눌수 있습니다. 다양한단계에는주로다음이포함됩니다: 전처리는미세다공성전처리라고도하며주로주물을탈지, 세척및 건조하여다음공정을준비합니다. 함침처리의첫 번째단계는공작물을바구니에넣은다음바구니를함침탱크에넣고함침탱크를진공청소하여부품의기공에있는가스를제거하고실란트를저장탱크에서함침탱크로운반하고여전히진공상태에있는부품을담그는것입니다; 함침탱크를다시진공청소기로청소하여실란트의가스를제거하고; 진공을해제하고압축공기로함침탱크를가압하여실란트를기공으로밀어넣습니다. 압력을해제하고실란트를저장탱크로반환합니다. 후처리는주로부품을제거하고회전건조, 헹구고경화작업을완료하는것입니다.

전처리의주요목적은부품표면의오일얼룩, 금속칩 및먼지를제거하고함침품질을개선하며오일및 기계적불순물이함침액에유입되어침투및 접착에영향을미치는것을방지하는것입니다. 일반적으로사용되는탈지방법에는솔벤트탈지, 잿물탈지및 전기화학적탈지가포함됩니다. 주물은위에서언급한 탈지및 세척후 꺼내서뜨거운물로헹구고 80-90 ℃에서건조시킵니다. 담금효과를개선하고다량의물이진공펌프에유입되는것을방지하기위해청소후 건조가매우중요합니다. 함침처리는전처리된 공작물을함침탱크에넣어밀봉하고진공처리하여탱크의공기와주물의기공을완전히제거하고함침제의충전및 침투를위한압력차 동적조건을만드는것입니다. 그런다음침투제는탱크의음압에의해빨려들어가고진공이다시흡입됩니다. 두번째진공청소의목적은가스를포함하는함침액이주조의미세기공결함으로침투하는것을방지하기위해탱크의함침액에있는가스를배출하여응고중에밀봉성능에영향을미치는기공의생성을방지하는것입니다. 마지막으로압력을가하여주물의기공에채워져침투한함침제가결함의각 부분의가장깊은부분까지더 침투하도록합니다. 함침제는무기또는유기물질로제조된액체물질입니다. 현재가장널리사용되는메타크릴레이트 PC504/66 실란트는가열경화되며중합시 수축이적어눈에띄는미세기공충진을제공합니다. 동시에점도가낮아실런트가미세기공에빠르고깊숙이침투하는데 도움이됩니다. 경화된실란트는 -50~200℃ 범위에서정상적으로작동할수 있습니다. 후처리는공작물을떨어뜨려청소한 다음경화오븐에넣어응고시켜주물의기공으로들어가는침투제가액체에서고체로바뀌어고체고형화필름을형성하는것입니다. 경화온도는일반적으로 80 ~ 90 ℃로설정하거나실온 (25 ℃ 이상)에서 24 시간동안놓습니다. 300℃ 이상에서주물을사용하는경우 80℃에서 2시간, 110℃에서 1시간동안경화해야합니다.

생산공정의어느부분에함침되는지에대해서는생산공장마다, 그리고공작물유형마다매우다릅니다. 높은제조정확도와기밀성이요구되는모든파워트레인부품에대해소수의회사만이일관된규정을적용하는데, 이러한부품은가공전, 즉아직주조상태일때 함침해야개선효과를얻을수 있습니다. 주조성능향상, 가공중 공구수명연장및 제품품질보장이목적입니다. 그러나대부분의공장은여전히부품유형에따라다른방법을채택하고있습니다. 일반적으로엔진의알루미늄실린더블록과같은몇 가지주요부품의경우일반적으로주조상태일 때모든부품을함침시킨다음보내야합니다. OEM. OEM의생산라인에서특정공정후 특정기준에따라일부공작물을함침하는것은 OEM의제조공정에따라다릅니다.

대부분의부품의경우일반적으로주조상태에서는함침이필요하지않습니다. 대신실제상황에따라생산공정의특정공정후에함침공정을구현합니다. 즉, 여러가공공정을거친후 일부부품의누출검출값이지정된간격내에있는것으로확인되면불합격된공작물의이 부분만함침하는방식입니다. 대부분의경우불량품의비율은매우낮지만 (약 1 ~ 2 %) 특정상황에따라이비율이특정한도를초과하면 OEM은빈 공장에모든주물이함침되도록요구합니다.

또한함침처리가필요한일부부품은구조적인이유로 OEM의제조공정에포함되지않는경우도있습니다. 누출검출결과가허용오차를벗어난부품의경우실제측정값이아무리크더라도바로폐기됩니다. 그러나누출값이공작물의비율을어느정도초과하는경우주 엔진공장에서는모든주조블랭크에대한함침처리요구사항도제시합니다.

그렇다면함침처리의실제작업은어디에서이루어질까요? 국내외의일반적인관행은독립적이고전문적인기업에서수행합니다. 이는효율적이고품질을보장하기쉬울뿐만아니라조립공장의비용도상대적으로낮습니다. 그러나대량생산, 빠른생산속도, 높은제품품질요구사항을갖춘엔진공장도몇 군데있습니다. 그들은작업장의폐쇄된 공간을열어위에서언급한 함침처리에종사하는전문공장이상대적으로단일하고효율적이며높은수준의기계화를갖춘함침생산라인은작업장의한 부분과동일합니다. 물론이 "작업섹션"의가동률은일반생산라인보다낮습니다.

함침된공작물의다중정의수행

우리모두알다시피엔진의본체로서실린더블록은그중에서도가장크고무거운부품입니다. 알루미늄합금을선택하면무게를절반가량줄일수 있어엔진경량화에가장큰 영향을미칩니다. 그러나실린더블록의복잡한구조와가공공정수를고려할때 엔진의다른알루미늄주물에비해주조및 성형공정중에알루미늄실린더블록의내부결함발생가능성도더 큽니다. 따라서침수침투공정을표준화하고효율적으로채택하여품질을보장하는방법도기업이가장염려하는부분입니다. 아래에서는알루미늄실린더를예로들어함침이필요한공작물을정의하고승인하는문제를대표적인사례를통해자세히설명합니다. 현대식자동차엔진공장에새로건설된알루미늄실린더가공생산라인은공작물이중간세척스테이션으로들어가기전에모든황삭가공공정을완료했습니다. 다음메인베어링캡 설치및 후속마무리작업전에밀봉테스트스테이션이설치되었습니다. 이스테이션은알루미늄실린더블록의저압오일통로, 물통로및 고압오일통로의누출감지외에도게이트를설치하는것과동일합니다. 측정된 누출값에따라이알루미늄실린더가함침되었는지여부를결정해야합니다.

공작물의경우두 가지검사한계가설정되어있습니다. 첫번째는검사부품의누출률로, 저압오일통로를예로들어누출률한계는 30 CC / 분이며두 번째검사한계는이검사부품은알루미늄실린더에누출이있는지여부를판단하는대상이지만함침처리를통해해결할수 있고필요한지여부를판단하는대상입니다. 저압오일통로를예로들면표에는 500 CC/분으로표시되어있습니다. 이를고려하여중간세척공정후 알루미늄실린더본체가이송궤도를따라밀봉테스트스테이션에들어갈때 공작물의측정된 누설값 중하나라도표에제시된해당심사한계보다낮 으면즉, 누설률이적격으로판단되면다음공정으로흘러들어갑니다. 그러나실제측정된 누출값 중하나가누출률을초과하지만스크랩제한보다작 으면표의저압오일통로를예로들어범위는 30 ~ 500CC / 분입니다. 알루미늄실린더블록은함침처리를위해꺼내서역방향으로궤도를따라보낸다음수동으로제거하여보내야하는공작물로취급됩니다. 측정된누출값이표의스크랩한도에도달하거나초과한극소수의공작물은컨베이어레이스웨이를통해흘러나오게됩니다. 위에서언급한감지, 스크리닝및 전환프로세스는씰링테스트스테이션의로봇이수행합니다.

요약하면, 알루미늄실린더및 기타부품의함침처리후 스크랩비율이감소하고품질이크게향상될뿐만아니라품질보장을전제로한 제조비용이절감되고생산성이효과적으로향상됩니다. 따라서현대자동차엔진산업이점점더 경량화되는과정에서침투기술의과학적이고합리적인사용은알루미늄합금및 기타경량소재주조의고유한 문제 (예 : 미세기공과같은결함)를완전히해결하는가장좋은솔루션입니다.