밸브트레인용 롤러태핏 하우징의 제작 공정 개발 및 시제품 평가

Abstract

본 연구에서는 엔진의 밸브트레인에 적용되는 롤러 태핏 하우징의 냉간단조 공정을 개발하였다. 시제품을 제작하였으며, 태핏 하우징의 내구성 평가를 통하여 작동성을 확인하였다. 소재 시편의 압축시험을 통하여 태핏에 사용되는 소재의 물성을 확보하고 상용 소프트웨어인 Deform-3D을 이용하여 단조해석을 수행하였다. 해석결과를 바탕으로 냉간단조 공정을 설계하였으며, 실제 금형을 제작하고 시제품을 제작하였다. 제작한 시제품의 평가를 위하여 치수정밀도, 표면조도, 평행도, 동심도를 확인하였으며, 목표한 항목에 모두 부합하는 결과를 확인하였다. 또한 제품의 작동성 및 내구성 평가를 수행하기 위하여, 엔진 밸브트레인의 구동을 모사하는 별도의 시험장치 개발을 완료하였다. 디젤엔진의 아이들 상태를 가정하여 작동성을 평가하고, 엔진의 최고 회전수를 가정하여 내구성 시험을 진행하였다. 시험결과 태핏하우징의 마모는 시험 전, 후 외경 치수 0.002 mm 감소로, 미소한 마모를 보였다. 본 연구를 통하여 정밀 냉간단조 기술을 이용한 제품개발 프로세스를 정립하였다. 또한 본 연구에서 개발한 작동성 평가 시험기를 통해 밸브트레인용 부품의 작동성 및 내구성 평가 시험이 가능할 것으로 사료된다. In this study, a cold forging process was developed for the roller tappet housing of an engine valvetrain system. A tappet sample was manufactured and subjected to an endurance test. The material properties were obtained from a compression test, and forging analysis was carried out to design a forging process using a commercial program, Deform-3D. The forging process was set up based on the analysis results, and a die set and sample tappet housing were manufactured. To evaluate the sample, the dimensional accuracy, surface roughness, parallelism, and concentricity were measured and confirmed. To evaluate the actuation and durability, a special test rig was developed to simulate the valvetrain system of the engine. An actuation test was performed based on the idle speed of a general diesel engine, and an endurance test was done based on the maximum speed. The results show minor wear of 0.002 mm. The developed test rig will be used to evaluate the actuation and durability of other valvetrain parts.