TL;DR

자동차 열 방패 스탬핑은 일반적으로 얇은 가이브 금속을 사용하여 차량 열 부하를 관리하도록 설계된 정밀 제조 공정입니다. 0.3mm ~ 0.5mm 알루미늄 합금 (1050, 3003) 또는 스테인리스강 (등급 321) 생산 작업 흐름은 종종 프로그레시브 다이 스탬핑 또는 전송 프레스 작업, 중요한 통합 판 단계 형성되기 전에

이 엠브로싱 과정은 반구나 붓과 같은 패턴을 생성하여 얇은 필름의 구조적 딱딱성을 크게 증가시키고 열 반사성을 향상시킵니다. 엔지니어링 성공은 재료의 형성성을 결함 관리와 균형을 맞추는 것에 달려 있습니다. 주름creasing 충돌 형성과 없는 조립을 보장하기 위해 좁은 허용도 (0.075mm까지 낮습니다.) 를 유지합니다.

재료 선택: 합금, 온도, 두께

정확한 기초 재료를 선택하는 것은 주로 해당 부품의 위치와 견뎌야 하는 열 강도에 따라 결정되는 열 차폐 설계에서 가장 기본적인 단계이다. 제조업체는 무게 감소 목표와 내열성 간의 균형을 맞추어야 하며, 이로 인해 알루미늄과 스테인리스강의 적용 사이에 이분법이 발생한다.

알루미늄 합금 (1000 및 3000 시리즈)

일반적인 차량 하부 및 엔진 베이 차폐용으로 알루미늄은 높은 반사율과 낮은 질량 덕분에 주된 선택 사항이다. 산업 표준은 일반적으로 1050 및 3003 합금 주위에 형성되며, 이러한 재료는 대개 초기 프레스 성형 공정에서 성형성을 극대화하기 위해 O-temper (어닐링 처리/연성 상태)로 제공된다.

• 두께 범위: 표준 차폐판은 0.3mm 및 0.5mm 두께의 시트를 사용하며, 이중층 구조는 더 얇은 호일까지 사용할 수 있다. 0.2mm 복사열에 대한 추가적인 단열을 위해 공기 갭을 형성한다.
• 가공 경화: 1050-O 알루미늄 가공 시 중요한 요소는 엠보싱 과정에서의 물리적 변화이다. 코일에 무늬를 압연하는 기계적 작용은 재료를 가공 경화시켜서 템퍼 상태를 O에서 더 단단한 상태, 일반적으로 H114 로 분류되는 상태로 변환시킨다. 이와 같은 증가된 강성은 취급 시 중요하지만 이후 성형 공정의 조건을 변화시킨다.

스테인리스강 (등급 321)

터보차저 및 배기 매니폴드와 같은 고응력 열 부위에서는 알루미늄의 융점(약 660°C)으로는 부족하다. 이러한 경우 엔지니어들은 321 스테인레스 티타늄이 첨가된 오스테나이트계 스테인리스강인 이 소재는 입계 부식 및 고온 크리프에 대한 우수한 저항성을 제공한다.

터보차저 실드와 같은 사례 연구는 극심한 열 순환 조건에서 내구성이 요구되는 부품에 스테인리스강이 필수적임을 보여줍니다. 이러한 부품은 알루미늄 제품보다 두꺼운 게이지를 필요로 하며, 높은 인장 강도를 가진 소재를 다루기 위해 견고한 공구가 요구됩니다.

제조 공정: 프로그레시브 다이 전략

열 차폐판의 제조 공정은 원자재의 취약성과 질감 처리의 필요성 때문에 일반적인 시트 금속 스탬핑과 다르다. 이 공정은 일반적으로 엄격한 순서를 따른다: 코일 공급 → 엠보싱 → 블랭킹 → 성형 → 트리밍/피어싱 .

엠보싱 후 성형 순서

표면 마감을 유지하는 일반 패널과 달리, 열 차폐판은 고의로 질감을 부여한다. 엠보싱 공정은 일반적으로 코일을 풀은 직후에 이루어진다. 이것은 단순히 미관상의 이유가 아니라, 질감 처리가 다음의 두 가지 중요한 공학적 이점을 제공하기 때문이다:

1. 구조 강성: 0.3mm 두께의 박막이 무너지지 않고 형태를 유지할 수 있도록 인위적으로 강성을 증가시킨다.
2. 열 성능: 열 방산을 위한 표면적을 늘리며, 다각적인 반사 각도를 생성한다.

크래시 성형 대 드로우 성형

엔지니어는 예산과 형상을 기준으로 크래시 성형 그리고 드로우 성형 을 선택해야 합니다.

• 크래시 성형: 이 방법은 블랭크 홀더 없이 펀치와 다이만 사용합니다. 금형 비용은 저렴하지만 재료 흐름이 통제되지 않기 쉬우며, 열 차폐판 제조 시 주름이 생기기 쉬운 경향이 있습니다. 그러나 열 차폐판은 외관이 아닌 기능적 부품이므로 업계 표준에서는 조립 인터페이스에 방해가 되지 않는 한 소량의 주름을 허용하는 경우가 많습니다.
• 드로우 성형: 주름 발생이 기능적 결함을 유발하는 복잡한 형상의 경우 드로우 성형이 사용됩니다. 이 방식은 블랭크 홀더를 사용하여 다이 캐비티로의 재료 흐름을 제어함으로써 매끄러운 표면을 보장하지만 금형 비용이 증가합니다.

대량 생산은 프로그레시브 다이 스탬핑 또는 자동화된 이송 시스템이 필요합니다. 예를 들어, 스테인리스강 터보 실드를 연간 10만 개 이상 생산하려면 상당한 프레스 용량이 요구됩니다. 가벼운 알루미늄 부품은 비교적 소규모 라인에서 가공할 수 있지만, 견고한 강재 부품은 종종 200톤에서 600톤 프레스 를 필요로 하여 일관된 형상 정의 및 치수 정확도를 보장합니다.

확장 가능한 솔루션을 필요로 하는 제조업체들은 일반적으로 다양한 프레스 역량을 갖춘 파트너사를 선호합니다. 예를 들어, 소이 메탈 테크놀로지 는 정밀 스터핑 기술을 제공하며 최대 600톤 규모의 프레스 용량을 보유하고 있어 IATF 16949 표준 하에서 신속한 프로토타이핑부터 대량 생산까지 원활하게 전환할 수 있도록 지원합니다. 이러한 용량은 복잡한 자동차 어셈블리의 소프트툴 프로토타입 단계에서 하드툴 양산 단계로 전환할 때 필수적입니다.

엔지니어링 과제: 결함 및 공차 관리

박판 게이지에 엠보싱 처리된 소재를 프레스 성형할 경우 공정 엔지니어가 해결해야 할 특정 결함들이 발생할 수 있습니다.

주름 및 스프링백 현상 관리

주름creasing 시트의 강성이 낮고 플랜지 부위에 압축 응력이 발생하기 때문에 크래시 포밍된 열차단판에서 가장 흔히 나타나는 결함입니다. 기능적 주름은 맞물림이 없는 영역에서는 종종 허용되지만, 제어되지 않은 주름 (겹침)은 취급 중 균열이나 안전 위험을 초래할 수 있습니다.

탄성 복귀 작업 경화된 H114 알루미늄 또는 고강도 스테인리스강의 경우 또 다른 변수입니다. 스프링백을 예측하고 최종 형상을 얻기 위해 다이 형상을 보정(과도 굽힘)하기 위해 시뮬레이션 소프트웨어가 자주 사용됩니다.

정밀 공차

엠보싱 처리된 차단판의 외관이 거칠어 보이더라도 부착 지점은 높은 정밀도가 요구됩니다. 예를 들어 터보차저 차단판은 완벽한 밀봉 및 진동 삐걱거림 방지를 위해 핵심 직경에서 ±0.075mm 만큼 엄격한 공차가 요구될 수 있습니다. 이 수준의 정밀도를 달성하려면 견고한 공구와 종종 바코드, 생산 일자 등의 추적성을 확보하기 위한 레이저 에칭과 같은 2차 공정을 제조 라인 내에 통합하는 것이 필요합니다.

가장자리 균열

엠보싱 처리된 시트를 플랜지 가공할 때 에지 균열이 발생할 수 있습니다. 엠보싱 공정은 재료의 연성을 저하시켜 인장 시 파열되기 쉬운 상태로 만듭니다. 이러한 결함 모드를 방지하기 위해서는 엠보스 비율 (돌출부 높이 대 지름)을 최적화하는 것이 핵심 설계 요소입니다.

엠보싱 패턴과 열 기능

히트 실드의 질감은 기능적 사양입니다. 패턴 선택은 금속 성형성과 열적 특성 모두에 영향을 미칩니다.

• 반구형 패턴: 다방향 강성과 우수한 반사율을 고루 갖추고 있어 널리 사용됩니다. 복사 열을 효과적으로 산란시키는 딤플 효과를 만들어냅니다.
• 육각형/스터코 패턴: 이들은 다른 외관을 제공하며 돌멩이 충격이 잦은 하체 터널과 같은 환경에서 더 뛰어난 내구성을 제공할 수 있습니다.

시뮬레이션 연구에 따르면 엠보스 형상이 열 전달 특성에 영향을 미치는 역할을 한다고 합니다. 가공성 잘 설계된 패턴은 드로잉 중 재료가 더 고르게 흐르도록 해 깊은 균열의 위험을 줄이는 반면, 취성 합금에 공격적인 패턴을 적용하면 즉각적인 파손으로 이어진다.

응용 프로그램 및 산업 사례

자동차 열 차폐 장치는 부품 수명과 승객의 안락함을 위해 열 관리가 중요한 모든 위치에 적용된다.

• 터보차저 차폐 장치: 일반적으로 321 스테인리스강을 사용한다. 터빈 하우징에서 발생하는 급격한 열 순환과 강한 복사열을 견딜 수 있어야 한다.
• 배기 매니폴드 차폐 장치: 종종 다층 구조의 알루미늄 또는 강철로 제작된다. 매니폴드의 잔열로부터 엔진 베이 내 배선 및 플라스틱 부품을 보호한다.
• 차량 하부 터널: 배기 시스템 전체 길이에 따라 형성된 큰 알루미늄 시트(1050/3003). 캐빈 바닥으로의 열 전달을 방지하며 공기역학적 평탄화와 소음 감소라는 두 가지 목적을 동시에 수행하는 경우가 많다.
• 전자제어장치(ECU) 보호: 민감한 차량용 전자 장비로부터 열을 반사하도록 설계된 작고 정밀하게 프레스 성형된 차폐 장치.