자동차 부품 5가지의 특성, 재질, 열처리

목차

1. 자동차 창문.

2. 타이어 휠.

3. bonnet.

4. 변속기.

5. 엔진밸브.

본문내용

opeller Shaft) 사이에 설치되어 엔진의 동력을 자동차의 주행상태에 알맞도록 엔진의 회전력을 증대시키거나 감소시켜 구동바퀴에 전달하는 역할을 하며, 자동차를 후진하게 하는 기능을 갖고 있는 장치이다.
즉, 자동차용 엔진은 회전방향이 일정하고 발생하는 토크는 실용회전 속도범위에서 거의 일정하다. 이것에 대해 차량의 주행조건은 정지로부터 출발, 저속주행으로부터 고속주행, 특히 후진등 광범위하게 변화한다.
따라서 각 주행조건에 대응하여 엔진성능을 충분히 발휘하기 위하여 변속기가 이용되며, 수동변속기는 수동조작에 의해 변속비를 변화시키는것, 회전방향을 역전시키는것, 동력 전달을 하지 않는 상태를 만드는것과 같은 기능을 수행한다.
(2) 열처리 필요성
자동차를 구성하는 각종 부품 중 강도와 내구성 및 고도정밀성이 요구되는 기어류와 샤프트류에 필요한 공정이다. 이 열처리는 강도의 내구성을 높이고 고도의 정밀도를 가능하게 함으로써, 추후 기계가공을 용이하게 하는 동시에 열간(熱間) 단조품의 조직균일화와 절삭성, 표면처리의 안정, 냉간 단조픔의 연화처리 등을 가능하게 한다. 그리고 엔진 및 변속기 등 핵심부품의 공정으로 주조→단조→소결→열처리→기계가공→조립공정이 있다.
(3) 종류 및 특성
1) 활동기어식(Sliding Gear Type)
변환(Shift) 레버에 의해 직접 기어를 움직여 변속하는 것으로 가장 간단한 변속방식이다. 구조가 간단하고 취급이 용이하지만 변속시에 기어 자체가 축선상을 활동하여 맞물려야 한다는 단점이 있다.
2) 상시치합식(Constant-Mesh Type)
섭동기어식에 뒤이어 개발된 것으로 섭동기어식이 기어자체를 이동시켜 접속하는 것과는 달리 주축위를 자유롭게 회전하는 기어와 부축기어가 항상 맞물린 상태로 회전한다. 변속할 때는 주축의 스플라인 위에 끼워져 섭동(Sliding)하는 도그 클러치를 주축상의 기어와 물리게 하여 회전력을 주축에 전달한다.
구조가 간단할 뿐만 아니라 기어형이 헬리컬이므로 하중 부담능력이 크고 운전이 정숙하여 아직도 대형버스나 트럭 등에 이용되고 있다.
그러나 변속 시 도그클러치가 주축상의 기어와 물릴때에 소음을 피할 수 없다는 단점이 있다.
3) 동기치합식(Synchro-Mesh Type)
동기치합식은 상시치합식에서의 단점을 개선시킨 것으로 그 장점은 다음과 같다.
①변속 시 소음이 거의 없고 변속이 용이하다.
②변속하기 위해서 특별히 가속페달을 밟거나 더블 클러치를 조작할 필요가 없다.
③따라서 기어가 보호된다(수명이 길다).
④헬리컬 기어형이므로 하중부담능력이 크다.
동기화란 주축상에서 자유로이 회전하는 클러치기어의 테이퍼와 싱크로나이저링의 안쪽 테이퍼 사이의 접촉마찰을 매개로 하여 클러치허브와 단기어의 원주 속도가 같아져 슬리브기어가 단기어와 쉽게 물리게 되는 과정을 말한다.
근간의 자동차용 수동변속기에서는 싱크로메시기구가 이용된 상시물림 동기치합식이 이용되고 있으며, 이 형식은 종래의 상시 물림식의 도그 클러치를 개량한 싱크로 메시 기구가 부착되어 있다.
5.엔진밸브.
(1) 정의 및 재질
특수강의 하나로 타이타늄을 주체로 하는 합금.
4사이클 과정가운데「흡입」과 「배기」 행정중에는 혼합기를 연소실 안으로 흡입하고 또 연소가스를 외부로 배출시키는 실린더와 외부와의 셔터 역할을 하는 기구를 밸브라고 한다.
일반적으로 흡기밸브가 배기밸브 보다 지름이 크고 최근에는 밸브의 복수화가 유행되어 흡기×2, 배기식」의 3밸브 방식이나「흡기×2, 배기×2」의 4밸브방식(4기통은 16밸브)이 많아지고 있다.
엔진의 출력은 밸브 헤드부분 지름의 크기에 따라 밀접한 관계를 가지며, 밸브 지름이 큰 편이 흡배기 효율이 좋다.
(2) 재질의 특성
엔진밸브의 재질은 타이타늄 합금을 주로 쓰는데 다음과 같은 특성이 있다.
1) 내식성
타이타늄은 해수 분위기를 포함한 일상적인 기후 조건에서는 백금에 유사할 정도로 완벽에 가까운 내식성을 가지고 있다.
2) 높은 비강도(강도/밀도)
타이타늄은 비중이 건축용 금속재료로 많이 사용되는 철이나 동합금에 비하여 낮은 반면에 강도는 월등히 우수하다.
3) 불연성
타이타늄은 금속재료에 비하여 열전도도와 열팽창성이 낮아서 시공 후 사용 중에 기후의 변화에 의한 변형과 스트레스가 적어서 수명이 연장된다. 또한 기존의 세라믹 재료와 융화되어 사용하기가 용이하다.
4) 가공성
타이타늄은 일반 건축용 강재나 스테인리스 강 보다 강도는 높지만 연성이 좋기 때문에 강이나 스테인리스로 제조될 수 있는 제품은 모두 타이타늄으로 제조할 수 있다.
5) 용접성
타이타늄은 용융상태에서 공기 중에 있는 질소, 산소, 수소 등과 같은 가스 상과 반응이 쉽게 일어나고, 고용량도 많아서 쉽게 취화되는 단점이 있다.
(3) 열처리
공업적으로는 크롤법으로 제조한다. 원료는 보통 산화타이타늄 TiO2이 94% 정도 함유되어 있는 루틸 또는 60% 정도 함유되어 있는 타이타늄철석 등이다. 이것을 일단 제련하여 타이타늄슬래그 분말로 만들고, 목탄 또는 코크스를 가하여 소결(燒結)한 후 염소화로(鹽素化爐) 속에서 900℃ 정도로 사염화타이타늄을 만든다.
TiO2＋2C＋2Cl2 → TiCl4+2CO
생성된 사염화타이타늄에는 철·규소·바나듐 등의 염화물이 불순물로 함유되어 있으므로, 이것들을 증류에 의해서 정제한다. 정제된 사염화타이타늄은 1기압의 아르곤가스 속에서 융해한 마그네슘에 떨어뜨림으로써 금속타이타늄으로 분리시킨다.
TiCl4＋2Mg → Ti+2MgCl2
다시 반응물을 가열하여 불순물을 증발시켜 타이타늄스펀지로 만드는데, 보통 1공정에서 1t 정도의 타이타늄을 만든다. 순도는 99.6∼99.85%이다. 이것을 다시 정제하는 데는 아이오딘법이 사용된다. 조(粗)타이타늄금속을 아이오딘과 250∼300℃에서 반응시켜 아이오딘화타이타늄을 만들고, 그 증기를 1,100∼1,500℃에서 열분해시켜 고순도의 타이타늄과 아이오딘으로 분리한다. 열분해는 보통 전류를 통한 텅스텐선상에서 시행한다. 이 방법으로 얻은 타이타늄은 순도가 높아 99.96%이므로, 아이오딘법 타이타늄이라 하여 구별한다. 이밖에 융해염 전해법 등을 사용하는 일도 있다.

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