딥 드로우 스탬핑 오일팬: 공정, 사양 및 엔지니어링 가이드

TL;DR

딥 드로우 스탬핑 오일 팬 평판 금속 시트(일반적으로 인터스티셜 프리(IF) 또는 초 심층 성형 강재 (EDDS) )를 깊이가 지름을 초과하는 복잡한 형태로 늘려서 이음매 없이 누출이 없는 저장 공간을 만드는 정밀 금속 성형 공정입니다. 주조 알루미늄 방식과 달리 스탬핑된 팬은 연성, 경량성, 대량 생산 시 비용 절감 측면에서 우수합니다.

주요 제조 기준에는 최대 13인치 까지의 드로우 깊이를 확보하면서 플랜지 평탄도 공차를 0.1mm 내로 유지하여 완벽한 밀봉을 보장하는 것이 포함됩니다. 이 공정은 주름이나 파열을 방지하고 재료 흐름을 제어하기 위해 400톤에서 2000톤 이상의 유압 또는 기계 프레스가 필요합니다.

딥 드로우 스탬핑 대 주조: 엔지니어링 비교

자동차 엔지니어 및 조달 관리자에게 딥 드로잉 강판 오일 팬과 주조 알루미늄 오일 팬 중 선택은 일반적으로 다음 세 가지 요소에 달려 있습니다: 내구성, 무게 및 밀봉의 완전성 . 깊은 드로우 성형(deep draw stamping)은 단일 금속 블랭크를 하나의 중공 축대칭 형태로 변형하여 이음매 없이 제작함으로써 용접 가공에서 발생하는 누출 경로를 근본적으로 제거합니다.

구조적 완전성과 가공 경화

주조 알루미늄은 강성을 제공하지만 도로의 잔해와 같은 충격에 의해 파손되기 쉽습니다. 특히 노면 가까이 위치한 오일팬의 경우 이러한 파손은 치명적인 결함입니다. 반면, 딥 드로우 성형된 강판은 성형 공정 중에 가공 경화 (또는 변형 경화) 효과를 얻습니다. 재료가 늘어나면서 결정 구조가 재배열되어 인장 강도가 크게 증가합니다. 스탬핑된 강판 오일팬은 충격 시 부서지는 대신 찌그러지기 때문에 엔진 윤활 시스템을 보존할 수 있습니다.

비용 및 대량 생산 효율성

딥 드로잉은 대량 생산 자동차 제조에서 주도적인 선택입니다. 금형(다이 및 펀치)이 검증된 후에는 사이클 시간이 초 단위로 측정됩니다. 반면 주조는 더 긴 냉각 시간과 보다 광범위한 2차 가공이 필요합니다. 중장비 디젤 응용 분야의 경우, 두꺼운 벽의 주조품이 가지는 무게 부담 없이 필요한 강성을 제공하는 스탬프 성형 팬을 사용합니다. .071” CR IF (냉간 압연 간극 고체) 강철은 두꺼운 벽 주조물의 무게 부담 없이도 필요한 내구성을 제공합니다.

단계별 제조 공정

결함 없는 오일팬을 생산하려면 엄격하고 다단계에 걸친 공정이 필요합니다. 평평한 코일에서 13인치 깊이의 저장탱크로 전환되는 과정에서는 소재 흐름과 마찰학(tribology)에 대한 정밀한 제어가 요구됩니다.

1. 블랭킹 및 윤활 처리

이 공정은 마스터 코일에서 초기 형태 또는 '블랭크'를 절단하는 것으로 시작됩니다. 블랭크의 크기는 면적이 아닌 부피를 기준으로 계산되며, 이는 재료 흐름을 고려하기 위함입니다. 시트와 다이 사이의 마찰을 최소화하기 위해 특수 고압 윤활제를 도포하며, 극도의 변형 중 갈림(galling)을 방지하기 위해 매우 중요합니다.

2. 드로잉 공정

이 단계가 핵심입니다. 블랭크는 정밀한 압력으로 클램프되는데, 압력이 너무 낮으면 주름이 생기고, 너무 높으면 찢어질 수 있습니다. 블랭크 홀더 기계식 또는 유압 펀치가 금속을 다이 공동 안으로 밀어 넣습니다. 깊은 팬(예: 8~13인치)의 경우 최종 깊이에 도달하기 위해 여러 개의 드로잉 공정(리드로잉)이 필요할 수 있으며, 이는 금속의 성형 한계선도(FLD)를 초과하지 않도록 하기 위함입니다.

3. 아이러닝 및 벽 두께 제어

딥 드로잉은 본질적으로 바닥 모서리 부분에서 재료를 얇게 만들고 플랜지 부분에서는 두꺼워지게 합니다. 정밀 아이언닝 공정을 통합하여 재료를 재분배하고 균일한 벽 두께를 확보하는 것이 일반적입니다. 제조업체는 구조적 성능을 보장하기 위해 벽 두께를 엄격한 허용오차 내(일반적으로 ±0.005인치) 유지해야 합니다.

이러한 복잡한 형상을 구현하려면 견고한 설비를 갖춘 제조 파트너가 필요합니다. 소이 메탈 테크놀로지 와 같은 공급업체는 최대 600톤 규모의 프레스를 사용하며 IATF 16949 표준을 준수하여 서브프레임 및 오일팬과 같은 핵심 부품의 급속 시제품 제작에서 대량 생산까지의 갭을 해소합니다.

4. 트리밍 및 플랜징

형상이 성형된 후, 불필요한 재료를 절단 제거합니다. 엔진 블록과 연결되는 마감면인 플랜지는 이후 평탄하게 다듬어집니다. 이는 가장 중요한 품질 요소로서, 휘어진 플랜지는 오일 누유를 유발하게 됩니다. 주요 제조업체들은 일반적으로 가스켓과의 완벽한 밀봉을 보장하기 위해 250mm 당 0.1mm 의 평탄도 허용오차를 목표로 삼습니다.

딥 드로잉용 재료 사양

오일팬은 심한 변형을 겪기 때문에 적절한 강종 선택은 필수입니다. 일반 탄소강은 종종 필요한 신장율 특성을 충족하지 못합니다.

대부분의 중형 이상 용도에 대해 제조업체는 일반적으로 다음과 같은 소재를 지정합니다 .071" (1.8mm) CR IF 또는 .055" (1.4mm) EDDS 이러한 등급은 표준 철강에서는 파열될 수 있는 "신장(stretch)" 비율까지 허용합니다.

중요한 설계 및 품질 고려사항

오일팬 설계는 단순한 형상 이상을 의미합니다. 조립 부품은 엄격한 검증 시험을 통과하면서도 여러 기능들을 통합해야 합니다.

누유 테스트 및 검증

무결함이 표준입니다. 완성된 오일팬은 100% 누유 테스트를 거칩니다. 일반적으로 1.5바 공기 감압 테스트 또는 수중에 30초간 침지하여 미세한 핀홀을 식별합니다. 스틸 팬의 경우, 도로 염분에 대한 내식성을 입증하기 위해 전자코팅 또는 분체코팅의 내구성 테스트인 염수 분무 테스트(보통 480시간 이상)도 필수입니다.

기능 통합

최신 오일팬은 단순한 외함이 아니라 조립품입니다. 다음이 필요합니다:

• 배플: 고속 코너링이나 급제동 시 오일 공급 부족을 방지하기 위해 오일받이 내부에 점용접된 구조.
• 배출 플러그 시트: 토크 하중 80 N·m 이상을 견딜 수 있도록 보강된 부위 변형 없이.
• 디프스틱 가이드: 측면 벽에 통합된 정밀 스탬핑 튜브.

발진 각도 및 곡률 반경

다이에서 부품을 쉽게 분리할 수 있도록 하기 위해 수직 벽에는 일반적으로 발진 각도가 필요합니다. 그러나 딥 드로잉은 주조보다 더 직선에 가까운 벽을 허용합니다. 모서리의 곡률 반경은 균열의 원인이 되는 응력 집중을 줄이고 재료의 흐름을 용이하게 하기 위해 일반적으로 재료 두께의 6~8배 정도로 충분히 여유 있게 설정해야 합니다.

완벽한 씰을 위한 엔지니어링

딥 드로잉 스탬핑은 비용, 중량, 신뢰성 간의 균형을 갖춘 오일팬 제조의 표준 기술입니다. IF 강과 같은 첨단 소재와 블랭크 홀더 압력에서 플랜지 평탄화에 이르는 정밀한 공정 제어를 활용함으로써 제조업체는 자신들이 보호하는 엔진보다 더 오래 지속되는 부품을 제공할 수 있습니다. 엔지니어에게는 설계 초기 단계에서 드로우 깊이, 재료 신장율, 씰링 허용오차에 대한 명확한 사양을 정의하는 것이 성공의 핵심입니다.

자주 묻는 질문

1. 딥 드로잉과 일반 스탬핑의 차이점은 무엇입니까?

주요 차이점은 깊이 대 지름 비율입니다. 딥 드로잉(deep drawing)은 부품의 깊이가 지름의 절반을 초과하는 경우를 특별히 정의합니다. 이 공정은 상당한 재료 흐름과 늘림이 수반되며, 반면 일반 스탬핑(또는 얕은 드로잉)은 벽 두께 감소 없이 절단, 굴곡 및 표면 세부 형상을 형성하는 데 중점을 둡니다.

2. 딥 드로잉 오일팬에 가장 적합한 강재는 무엇인가요?

인터스티셜 프리(IF) 강재 그리고 초 심층 성형 강재 (EDDS) 이 최고의 선택입니다. 이러한 등급은 초저탄소 함량을 가지며 티타늄 또는 니오븀으로 안정화되어 있어 균열이나 파열 없이 깊은 형태(8–13인치)로 늘려야 하는 극도의 연성을 제공합니다.

3. 왜 주조 알루미늄 대신 스탬프 강재를 사용하나요?

스탬프 가공된 강판은 일반적으로 주조 알루미늄보다 경량이며, 더 유연하고 대량 생산 시 훨씬 저렴합니다. 주조 알루미늄은 더 높은 강성을 가지지만 도로의 잔해와 충돌할 경우 균열이 생길 수 있습니다. 반면 스탬프 가공된 강판은 파손보다는 찌그러지는 경향이 있어 엔진 오일 공급 장치에 대한 보다 나은 고장 방지 성능을 제공합니다.