KR101856288B1

KR101856288B1 - 드럼 인 햇 브레이크 디스크 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101856288B1
Application number: KR1020150085414A
Authority: KR
Inventors: 정민균; 김윤철
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-06-16
Filing date: 2015-06-16
Publication date: 2018-05-10
Also published as: CN106256462B; DE102015221718B4; JP6625371B2; JP2017009105A; CN106256462A; DE102015221718A1; US9829057B2; US20160369857A1; KR20160148820A

Abstract

본 발명은 드럼 인 햇 브레이크 장치의 무게를 감소시키면서, 햇 파트의 부족한 내마모성을 확보할 수 있도록 용사 코팅층을 형성한 드럼 인 햇 브레이크 디스크 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 드럼 인 햇 브레이크 디스크의 제조방법은 주철을 주조하여 주제동 파트를 마련하는 주제동 파트 주조과정; 금형 내부에 상기 주제동 파트를 안착시키고, 알루미늄 합금 용탕을 주입하여 햇 파트를 형성하는 햇 파트 주조과정; 상온에서 냉각시키고, 금형을 분리하여 드럼 인 햇(DIH) 브레이크 디스크를 제조하는 금형 분리과정; 용사 코팅층의 접합력을 향상되도록, 상기 햇 파트의 내경부 표면을 연마하는 제1 표면처리 과정; 상기 햇 파트의 내경부 표면을 알루미나를 이용하여 쇼트 블라스트 처리하는 제2 표면처리 과정; 및 쇼트 블라스트 처리된 상기 햇 파트의 내경부에 용사 코팅층을 형성하는 용사 코팅과정;을 포함한다.

Description

드럼 인 햇 브레이크 디스크 및 그 제조방법{DRUM IN HAT BRAKE DISK FOR VEHICLE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 드럼 인 햇 브레이크 디스크 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 드럼 인 햇 브레이크 장치의 무게를 감소시키면서, 햇 파트의 부족한 내마모성을 확보할 수 있도록 용사 코팅층을 형성한 드럼 인 햇 브레이크 디스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에 적용되는 브레이크 장치는 기능에 따라, 주행중 운전자가 발로 페달을 밟아 차량에 제동력을 제공하는 풋 브레이크 장치와 차량의 주차 또는 정차 시 레버 등을 조작하여 외부 충격이나 경사길에서 자체 하중에 의한 이동이 발생되지 않도록 차량을 제동하는 주차 브레이크 장치 등으로 구분된다.

차량에 적용되는 브레이크 장치는 작동방식에 따라 디스크 브레이크 장치와 드럼 브레이크 장치 등으로 구분될 수 있다.

이중 디스크 브레이크 장치는 휠과 함께 회전하는 디스크를 그 양측에 마련된 패드가 압착하여 제동하는 구조로 차량의 전륜에 많이 장착되고, 드럼 브레이크는 장치는 휠과 함께 회전하는 드럼을 그 내부에 마련된 한 쌍의 브레이크 슈가 확장하며 제동하는 구조로 차량의 후륜에 많이 장착된다.

이때, 후륜에 장착되는 드럼 브레이크 장치는 주 브레이크 역할 이외에 주차 브레이크 역할도 겸한다.

보다 상세히 부연하자면, 드럼 브레이크 장치는 차량의 실내에 마련된 주차 브레이크 레버와 케이블로 연결되어 사용자가 주차브레이크 레버 조작 시 케이블에 의하여 당겨진 브레이크 슈가 브레이크 드럼에 밀착됨으로써 제동력을 발생하게 된다.

최근, 차량의 후륜에도 드럼 브레이크가 아닌 디스크 브레이크가 사용되고 있는데, 이와 같이 후륜에 디스크 브레이크를 사용할 경우 주차 브레이크가 디스크 브레이크와 별도로 구비되며, 이를 구현한 것이 바로 드럼 인 햇(Drum In Hat; DIH) 브레이크 장치이다.

도 1은 일반적인 드럼 인 햇 브레이크 디스크를 보여주는 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 드럼 인 햇 브레이크 장치는 디스크 브레이크 장치 내부에 드럼 브레이크 장치가 구비된 것으로, 종래 일반적인 드럼 인 햇 브레이크 장치에 대해서는 "DIH 브레이크 (한국공개특허 제10-2010-0018306호)" 등에서 구체적으로 공지되어 있다.

선행문헌과 같은 드럼 인 햇 브레이크 장치의 주제동 파트(100)에 구비된 햇(Hat) 파트(200)의 내경부는 마찰재와의 기계적 마찰이 발생되는 부분으로 마찰열 방출이 용이하면서 내구성이 우수해야 한다. 종래 이러한 햇 파트는 내열성 및 내마모성이 우수한 회주철을 주로 사용하였다.

그러나, 회주철은 흑연이 편상으로 석출된 주철로 기계적 강도가 우수하고, 내식성 및 진동 흡수성 등이 우수한 반면, 그 비중은 7.2g/㎤ 으로 상당히 무거우며, 이에 따라 차량의 승차감, 조작성 및 연비 등을 저하시키는 문제점을 가지고 있었다.

뿐만 아니라, 최근 석유 에너지의 고갈 및 기후 변화 등의 문제로 세계 차량 업계는 연비 향상을 위한 기술 개발이 요구되고 있으며, 그 중 특히 연비 향상을 위한 기술로 성능 저하 없이 차량을 경량화시키는 기술이 주목받고 있는데, 디스크 브레이크 장치와 드럼 브레이크 장치가 결합된 드럼 인 햇 브레이크 장치는 타 브레이크 장치에 비하여 무게가 무거워 차량의 무게를 증가시켜 차량의 승차감과 조작성 및 연비를 더욱 저하시키는 문제점을 가지고 있었다.

한국공개특허공보 제10-2010-0018306호 (2010. 02. 17.)

본 발명은, 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차량의 승차감, 조작성 및 연비 등을 향상시킬 수 있도록 무게 증가를 최소화하면서, 차량의 제동력을 향상시킬 수 있는 DIH 브레이크 장치 및 그 제조방법을 제공한다.

또한, 마찰재와 마찰이 발생되는 햇 파트(Hat part)의 내경부의 내마모성을 향상시킬 수 있는 DIH 브레이크 장치 및 그 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 드럼 인 햇 브레이크 디스크 제조방법은 주철을 주조하여 주제동 파트를 마련하는 주제동 파트 주조과정; 금형 내부에 상기 주제동 파트를 안착시키고, 알루미늄 합금 용탕을 주입하여 햇 파트를 형성하는 햇 파트 주조과정; 상온에서 냉각시키고, 금형을 분리하여 드럼 인 햇(DIH) 브레이크 디스크를 제조하는 금형 분리과정; 용사 코팅층의 접합력을 향상되도록, 상기 햇 파트의 내경부 표면을 연마하는 제1 표면처리 과정; 상기 햇 파트의 내경부 표면을 알루미나를 이용하여 쇼트 블라스트 처리하는 제2 표면처리 과정; 및 쇼트 블라스트 처리된 상기 햇 파트의 내경부에 용사 코팅층을 형성하는 용사 코팅과정;을 포함한다.

바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 드럼 인 햇 브레이크 디스크 제조방법은 상기 주제동 파트 주조과정 이후에, 상기 알루미늄 합금 용탕의 흐름성 및 충진성이 향상될 수 있도록, 상기 주제동 파트를 400 ~ 500℃로 예열하는 주제동 파트 예열과정;을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 표면처리 과정은, 상기 햇 파트의 내경부 표면조도(Ra)가 1.0 ~ 2.0㎛로 연삭하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제2 표면처리 과정은, 상기 햇 파트의 내경부 표면조도(Ra)가 5.0 ~ 8.0㎛로 쇼트 처리하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 용사 코팅과정에서, 상기 용사 코팅층은 경강선재(HSWR) 철(Fe) 와이어를 화염 와이어 용사 방식으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 용사 코팅과정은 10 ~ 25㎛/pass의 속도로 상기 용사 코팅층을 형성시키고, 상기 용사 코팅층은 탄소(C): 0.44 ~ 0.51wt%, 실리콘(Si): 0.15 ~ 0.35wt%, 망간(Mn): 0.60 ~ 0.90wt%, 인(P): 0.04wt% 이하(단, 0 제외), 황(S): 0.04wt% 이하 및 잔부 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 드럼 인 햇 브레이크 디스크 제조방법은 상기 용사 코팅과정 이후에, 두께가 100 ~ 150㎛이고, 표면조도(Ra)가 0.8 ~ 1.8㎛가 되도록, 상기 용사 코팅층을 연마하는 용사 코팅층 연마과정;을 더 포함할 수 있다.

상기 알루미늄 합금 용탕은, 실리콘(Si): 11 ~ 13wt%, 구리(Cu): 3 ~ 5wt%, 니켈(Ni): 2 ~ 4wt% 및 잔부 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 드럼 인 햇 브레이크 디스크는 주철 재질의 주제동 파트; 및 상기 주제동 파트에 결합되어 차량의 휠과 함께 회전하고, 그 내부 마찰면에 용사 코팅층이 형성된 햇 파트(HAT PART);를 포함한다.

상기 햇 파트는, 실리콘(Si): 11 ~ 13wt%, 구리(Cu): 3 ~ 5wt%, 니켈(Ni): 2 ~ 4wt% 및 잔부 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하는 알루미늄 합금으로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 용사 코팅층은, 탄소(C): 0.44 ~ 0.51wt%, 실리콘(Si): 0.15 ~ 0.35wt%, 망간(Mn): 0.60 ~ 0.90wt%, 인(P): 0.04wt% 이하(단, 0 제외), 황(S): 0.04wt% 이하 및 잔부 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 용사 코팅층의 두께는 100 ~ 150㎛ 인 것이 바람직하고, 그 표면조도(Ra)는 0.8 ~ 1.8㎛인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 용사 코팅층은 Fe계 화염용사 코팅층이며, 그 경도(H_v)는 300 ~ 400인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 주제동 파트의 인장강도는 170Mpa 이상이고, 상기 햇 파트의 인장강도는 100Mpa 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 햇 파트를 종래 회주철에서 용사 코팅층을 갖는 알루미늄 합으로 대체함으로써, 차량을 경량화할 수 있어, 차량의 승차감과 조작성 및 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 햇 파트의 내경부에 용사 코팅층을 형성함으로써, 내구성 및 제동성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 드럼 인 햇 브레이크 디스크를 보여주는 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드럼 인 햇 디스크 제조방법의 순서도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 차량에 사용되는 드럼 인 햇 브레이크 디스크는 주제동 파트(100)와 햇 파트(200)로 이루어지며, 특히 마찰재(라이닝)과 기계적인 마찰이 발생되는 햇 파트(200)의 내경부(210)는 우수한 내마모성이 요구된다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 드럼 인 햇 브레이크 디스크 제조방법은 주제동 파트(100)는 회주철로 제조하고, 햇 파트(200)는 차량의 무게를 감소시킬 수 있도록 알루미늄 합금으로 제조하되 알루미늄의 부족한 내마모성을 보완할 수 있도록 그 내경부(210)에 용사 코팅층을 형성하여 내마모성을 향상시킨 것을 특징으로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드럼 인 햇 디스크 제조방법의 순서도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 드럼 인 햇 브레이크 디스크 제조방법은 주제동 파트(100) 주조과정, 햇 파트(200) 주조과정, 금형 분리과정, 제1, 2 표면처리 과정 및 용사 코팅과정을 포함한다.

주제동 파트(100) 주조과정은 정지 마찰계수 및 운동 마찰계수가 우수하면서 내열성과 내마모성이 우수한 회주철을 주조하여 제조하는데, 중력주조 공법, 차압주조 공법, 저압주조 공법, 진공흡입주조 공법, 다이캐스팅 공법 또는 스퀴즈 캐스팅 공법 등으로 제조될 수 있으나, 사형주조 공법을 적용하는 것이 가장 바람직하다.

이때, 주제동 파트(100)는 그 인장강도가 170MPa 이상으로 형성되며, 햇 파트(200)와 결합력을 강화시킬 수 있도록, 햇 파트(200)가 결합되는 내주면에 방사상으로 형성된 복수의 결합돌기 등을 더 포함할 수 있다.

주제동 파트(100)가 마련되면, 햇 파트(200) 주조과정에서 사전에 제작된 금형 내부에 주제동 파트(100)를 위치시키고, 햇 파트(200)를 주조한다.

햇 파트(200)도 주제동 파트(100)와 동일하게 다양한 주조 공법이 적용될 수 있으나, 중력주조 공법 또는 저압주조 공법으로 제조되는 것이 가장 바람직하다.

이때, 햇 파트(200)는 알루미늄 합금으로 제조되는 것이 바람직하며, 보다 구체적으로 햇 파트(200) 주조시 사용되는 알루미늄 합금 용탕은 실리콘(Si): 11 ~ 13wt%, 구리(Cu): 3 ~ 5wt%, 니켈(Ni): 2 ~ 4wt% 및 잔부 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함한다.

이에, 종래 고중량의 회주철 대신 알루미늄 합금으로 햇 파트(200)를 제조함으로써 차량을 경량화하여 연비 및 주행 조작성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

실리콘(Si)은 합금의 경화과정에서 알루미늄 합금의 내마모성 등 기계적 성질을 향상시키며, 알루미늄 합금 용탕의 유동성을 향상시키는 역할을 하는 것으로, 실리콘(Si)의 함량이 11wt% 미만인 경우 합금의 강도가 저하되며 13wt%를 초과하는 경우 강도는 향상되지만 연신율이 급격히 저하되어 취성이 증가되는 문제점을 가지고 있어 11 ~ 13wt%로 제한하는 것이 바람직하다.

한편, 구리(Cu)는 고용강화 효과를 유발하여 알루미늄 합금의 내식성 및 기계적 특성을 향상시키는 것으로, 3wt% 미만으로 함유된 경우 고용강화 효과가 충분하지 못하여 내식성 및 기계적 특성이 충분히 향상되지 못하며, 5wt%를 초과하는 경우 합금의 주조성을 저하시키는 문제점이 있어 3 ~5wt%로 제한한다.

또한, 니켈(Ni)은 알루미늄과 금속간 화합물을 형성함으로써, 알루미늄 합금의 고온 특성을 향상시키고, 주조성을 향상시키는 역할을 하는 원소로, 니켈의 함량이 2wt%미만인 경우 Al₃Ni과 같은 금속간 화합물 생성이 적어 충분한 고온 특성 및 주조성을 확보할 수 없으며, 4wt%를 초과하는 경우 금속간 화합물이 조대해져 알루미늄 합금의 취성을 증가시킬 수 있기 때문에, 니켈의 함량은 2 ~ 4wt%로 제한하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른, 드럼 인 햇 브레이크 디스크 제조방법은 주제동 파트(100) 주조과정과 햇 파트(200) 주조과정 사이에, 주철 재질의 주제동 파트(100)를 예열 시키는 주제동 파트(100) 예열과정을 더 포함하는 것이 바람직하다.

이에, 햇 파트(200)를 형성하는 알루미늄 합금 용탕의 흐름성 및 충진성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이때, 주제동 파트(100)는 400 ~ 500℃로 예열되는 것이 바람직한데, 그 이유는 400℃ 미만으로 예열되는 경우 알루미늄 합금 용탕의 충분한 흐름성 및 충진성을 확보가 어려우며, 500℃를 초과하는 경우 주제동 파트(100)의 변형을 유발할 수 있어 400 ~ 500℃로 제한한다.

알루미늄 합금 용탕 주입이 완료되면, 금형 분리과정에서 금형 내부로 주입된 알루미늄 합금 용탕을 상온에서 냉각시킨 후 금형을 분리하여 드럼 인 햇 브레이크 디스크를 제조한다.

상기와 같이, 드럼 인 햇 브레이크 디스크가 형성되면 햇 파트(200)의 내경부(210) 표면을 연마하는 제1 표면처리 과정을 실시한다.

이때, 제1 표면처리 과정은 종래 황삭 → 선삭(정삭) → 호닝(연삭) 공정으로 이루어진 연마공정에서 호닝 공정을 생략하고, 황삭 및 선삭을 실시하며, 내경부(210)의 표면 조도(Ra)는 1.0 ~ 2.0㎛가 되도록 연마되는 것이 바람직한데, 그 이유는 이후 제2 표면처리 과정에서 용사 코팅층의 접합력을 강화하기 위해 쇼트 블라스트 처리를 실시하기 때문에 그 표면 상태가 변화되기 때문이다.

상기와 같이 제1 표면처리 과정이 완료되면, 제2 표면처리과정에서 용사 코팅층이 형성되지 않는 주제동 파트(100)의 내면부및 측면부를 마스킹한 후, 알루미나 분말 등을 이용하여 쇼트 블라스트 처리하여 용사 코팅층의 접합면적을 증가시켜 접합력을 향상시킨다.

이때, 그 표면조도(Ra)가 5.0 ~ 8.0㎛로 쇼트 블라스트 처리하는 것이 바람직한데, 그 이유는 5.0㎛ 미만인 경우 용사 코팅층의 접합력이 저하되고, 8.0㎛를 초과하는 경우 용사 코팅층의 표면 불량을 유발할 수 있기 때문이다.

제1, 2 표면처리 과정이 완료되면, 용사 코팅과정에서 햇 파트(200)의 내경부(210)에 용사코팅층을 형성시킨다.

용사 코팅층은 탄소 함유량이 0.44wt% 이상인 경강선재(High Carbon Steel Wire Rod; HSWR)를 화염 와이어 용사(Flame Wire Spray) 방식으로 형성되어 탄소(C): 0.44 ~ 0.51wt%, 실리콘(Si): 0.15 ~ 0.35wt%, 망간(Mn): 0.60 ~ 0.90wt%, 인(P): 0.04wt% 이하(단, 0 제외), 황(S): 0.04wt% 이하 및 잔부 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함한다.

이때, 경강선재의 탄소 함량이 0.44wt% 미만인 경우, 경강선재 자체의 인장강도가 저하됨에 따라 용사 코팅층의 경도를 저하시며, 흑연 생성량이 감소됨에 따라 방열 특성 및 윤활 특성이 저하되어 내마모성을 저하실 수 있기 때문에 탄소 함량이 0.44wt% 이상인 경강선래를 사용하여 용사 코팅층을 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 용사 코팅층은 화염 와이어 용사 방식으로 형성되는 것이 바람직한데, 그 이유는 아크 용사 방식 또는 플라즈마 용사 방식에 비하여 공정 비용이 저렴하여 제조원가를 절감시킬 수 있으며, 철(Fe)계열 용사 코팅층을 200㎛ 이상 두께로 코팅하는 경우 모재인 알루미늄 합금과의 열팽창 계수 차이로 인하여 밀착력 저하가 발생될 수 있기 때문에 열원 및 용융입자의 온도가 가장 낮은 화염 와이어 용사 방식으로 용사 코팅층을 형성하는 것이 바람직하다.

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한편, 플라즈마 용사 방식은 용융입자의 입자속도가 빨라 열팽창 계수를 극복하고 밀착력을 확보할 수 있지만, 열원의 온도가 가장 높아 디스크의 DTV (Disc Thickness Variation) 및 런아웃 (Run out) 불량을 초래할 수 있는 문제점을 가지고 있으며, 아크 용사 방식은 용융입자가 퍼져나가는 넓이 즉 화점이 넓어 코팅층의 미세조직 및 밀착상태가 화염 와이어 용사 방식에 비하여 불리하기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅층은 화염 와이어 용사 방식으로 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 용사건 1 pass 당 처리되는 Fe 코팅층의 두께는 10 ~ 25 ㎛로 처리되는 것이 바림직한데, 그 이유는 25 ㎛/pass를 초과하여 처리하는 경우 용사 코팅층 내 잔류응력 증가로 인하여 접합력이 저하되며, 10 ㎛/pass 미만으로 처리하는 경우, 싸이클 타임이 증가함에 따라 제조 원가가 상승되고, 생산성이 저하되기 때문이다.

이때, 드럼 인 햇 브레이크 디스크는 회전 가능한 지그에 장착되어 일정 속도로 회전되고, 용사건은 내경부(210)와 일정한 각도를 유지하면서 일정 속도로 드럼 인 햇 브레이크 디스크의 수직 방향으로 왕복운동하면서 용사 코팅층을 형성시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따른 드럼 인 햇 브레이크 디스크 제조방법은 용사 코팅과정 이후에, 최종 제품에서 요구되는 용사 코팅층의 두께 및 표면조도를 만족시킬 수 있도록, 용사 코팅층 연마과정을 더 포함할 수 있다.

이때, 용사 코팅층의 두께는 100 ~150㎛ 이고 표면조도(Ra)가 0.8 ~ 1.8㎛가 되도록 용사 코팅층을 연마하는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 용사 코팅층의 두께가 100㎛ 미만인 경우, 용사 코팅층의 두께가 얇아 마모에 따라 교체 주기를 단축시킬 수 있으며, 150㎛를 초과하는 경우 제조비용은 증가되는 반면 내마모이 크게 향상되지 않으며, 표면조도가 0.8㎛ 미만인 경우 마찰계수가 충분히 확보되지 못하여 차량의 제동력을 저하시킬 수 있으며, 1.8㎛ 이상인 경우 마찰재의 마모를 가속시키는 문제점을 유발할 수 있기 때문이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 드럼 인 햇 브레이크 디스크는 주제동 파트(100)와 햇 파트(200)로 구성되며, 이때 햇 파트(200)의 내경부(210)에 철(Fe)계 용사 코팅층을 형성된 것을 특징으로 한다.

이때, 햇 파트(200)는 내식성 및 내열성이 우수한 알루미늄(Al) 합금 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이에, 차량을 경량화 특히, 언스프렁 매스 등을 경량화 함으로써, 승차감 및 연비를 향상시킬 수 잇다.

한편, 용사 코팅층을 형성하여 알루미늄 합금의 부족한 내마모성을 확보함으로써, 브레이크 성능은 유지하면서 차량의 경량화가 가능하다.

본 발명에서 용사 코팅층은 철(Fe)을 이용하여 형성하고 있는데, 이에 한정하지 않고, 내마모성, 내열성 및 진동 흡수성이 우수한 다양한 금속이 선택적으로 적용될 수 있다.

또한, 용사 코팅층의 경도(H_v)는 300 ~ 400를 만족하는 것이 바람직하다. 그 이유는 경도가 400을 초과하는 경우 상대 공격성이 증가함에 따라 라이닝 등 마찰재의 과마모 및 소음을 유발할 수 잇으며, 300 미만인경우 용사 코팅층의 마모량이 증가되기 때문에 용사 코팅층의 경도(H_v)는 300 ~ 400 으로 제한하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 주제동 파트 200: 햇 파트
210: 내경부

Claims

주철을 주조하여 주제동 파트를 마련하는 주제동 파트 주조과정;
금형 내부에 상기 주제동 파트를 안착시키고, 실리콘(Si): 11 ~ 13wt%, 구리(Cu): 3 ~ 5wt%, 니켈(Ni): 2 ~ 4wt% 및 잔부 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하는 알루미늄 합금 용탕을 주입하여 햇 파트를 형성하는 햇 파트 주조과정;
상온에서 냉각시키고, 금형을 분리하여 드럼 인 햇(DIH) 브레이크 디스크를 제조하는 금형 분리과정;
용사 코팅층의 접합력을 향상되도록, 상기 햇 파트의 내경부 표면을 연마하는 제1 표면처리 과정;
상기 햇 파트의 내경부 표면을 알루미나를 이용하여 쇼트 블라스트 처리하는 제2 표면처리 과정;
쇼트 블라스트 처리된 상기 햇 파트의 내경부에 탄소(C): 0.44 ~ 0.51wt%, 실리콘(Si): 0.15 ~ 0.35wt%, 망간(Mn): 0.60 ~ 0.90wt%, 인(P): 0.04wt% 이하(단, 0 제외), 황(S): 0.04wt% 이하(단, 0 제외) 및 잔부 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하는 경강선재(HSWR) 철(Fe) 와이어를 화염 와이어 용사 방식으로 용사 코팅층을 형성하는 용사 코팅과정; 및
상기 용사 코팅층의 두께가 100 ~ 150㎛이고, 표면조도(Ra)가 0.8 ~ 1.8㎛가 되도록, 상기 용사 코팅층을 연마하는 용사 코팅층 연마과정;을 포함하는, 드럼 인 햇 브레이크 디스크 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 주제동 파트 주조과정 이후에,
상기 알루미늄 합금 용탕의 흐름성 및 충진성이 향상될 수 있도록, 상기 주제동 파트를 400 ~ 500℃로 예열하는 주제동 파트 예열과정;을 더 포함하는, 드럼 인 햇 브레이크 디스크 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 표면처리 과정은,
상기 햇 파트의 내경부 표면조도(Ra)가 1.0 ~ 2.0㎛로 연삭하는 것을 특징으로 하는, 드럼 인 햇 브레이크 디스크 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 표면처리 과정은,
상기 햇 파트의 내경부 표면조도(Ra)가 5.0 ~ 8.0㎛로 쇼트 처리하는 것을 특징으로 하는, 드럼 인 햇 브레이크 디스크 제조방법.
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청구항 1에 있어서,
상기 용사 코팅과정은,
10 ~ 25㎛/pass의 속도로 상기 용사 코팅층을 형성시키는 것을 특징으로 하는, 드럼 인 햇 브레이크 디스크 제조방법.
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차량용 드럼 인 햇(DRUM IN HAT; DIH) 브레이크 장치로서,
주철 재질의 주제동 파트; 및
실리콘(Si): 11 ~ 13wt%, 구리(Cu): 3 ~ 5wt%, 니켈(Ni): 2 ~ 4wt% 및 잔부 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하는 알루미늄 합금으로 형성되어 상기 주제동 파트에 결합되어 차량의 휠과 함께 회전하고, 그 내부 마찰면에 탄소(C): 0.44 ~ 0.51wt%, 실리콘(Si): 0.15 ~ 0.35wt%, 망간(Mn): 0.60 ~ 0.90wt%, 인(P): 0.04wt% 이하(단, 0 제외), 황(S): 0.04wt% 이하(단, 0 제외) 및 잔부 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하는 용사 코팅층이 형성된 햇 파트(HAT PART);를 포함하고,
상기 용사 코팅층은 100 ~ 150㎛ 두께를 갖는 Fe계 화염용사 코팅층인 것을 특징으로 하는, 드럼 인 햇 브레이크 디스크.
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청구항 9에 있어서,
상기 용사 코팅층의 표면조도는 0.8 ~ 1.8㎛인 것을 특징으로 하는, 드럼 인 햇 브레이크 디스크.
청구항 9에 있어서,
상기 용사 코팅층의 경도(H_v)는 300 ~ 400인 것을 특징으로 하는, 드럼 인 햇 브레이크 디스크.
청구항 9에 있어서,
상기 주제동 파트의 인장강도는 170Mpa 이상이고, 상기 햇 파트의 인장강도는 100Mpa 이상인 것을 특징으로 하는, 드럼 인 햇 브레이크 디스크.