40Cr 재질 전차축 구동 샤프트 포크 및 너클

40Cr(AISI 5140 합금 구조강에 해당)은 중탄소 합금강으로 우수한 담금질성, 강도 및 인성을 가지며, 담금질 및 템퍼링 처리 후 경도는 HRC25-35에 도달할 수 있으며, 자동차 전차축 구동 시스템의 고응력 부품에 널리 사용됩니다. 전차축 구동 샤프트 포크와 너클은 전륜 구동 또는 사륜 구동 차량의 핵심 구동 및 조향 부품으로, 토크, 충격 및 피로 하중을 견디기 위해 40Cr 단조 성형을 사용하는 경우가 많습니다. 40Cr의 선택은 우수한 종합적인 기계적 특성(예: 인장 강도 ≥785MPa)에서 비롯되며, 중저가 상용차, 승용차 및 대형 트럭에 적합하지만 담금질 균열 위험에 주의해야 합니다.

전차축 구동 샤프트 포크(Yoke)

전차축 구동 샤프트 포크는 드라이브 샤프트 전단의 연결 부품으로, 유니버설 조인트와 반축을 연결하여 차동 장치에서 바퀴로 동력을 전달하며, 특히 등속 구동 차축이 아닌 경우에 중요합니다.

• 주요 기능:
  • 토크 전달: 엔진 출력 토크(500-2000Nm에 도달 가능)를 견뎌 전후 차축 동력 분배가 균등하도록 보장합니다.
  • 각도 보정: 유니버설 조인트와 함께 조향 시 드라이브 샤프트 각도 변화에 적응하여 진동과 소음을 줄입니다.
  • 충격 저항: 노면의 요철로 인한 축 방향/반경 방향 하중을 흡수하여 구동 시스템의 이탈 또는 파손을 방지합니다.
• 구조적 특징:
  • 포크형 디자인: U자형 또는 십자형 홈 구조, 직경 φ40-80mm, 길이 100-200mm, 포크 입구에 니들 베어링 홈이 있습니다.
  • 설치 위치: 전차축 차동 장치 출력단, 반축 스플라인과 연결되며, 맥퍼슨 또는 더블 위시본 서스펜션에 적합합니다.
  • 사양 예시: 산시 F2000 대형 트럭용 40Cr 포크 헤드, 무게 약 2-5kg.
• 40Cr 재료 장점:
  • 담금질 및 템퍼링 후 종합적인 성능이 우수하여 중간 정도의 정밀도, 고속 환경(회전 속도 ≤5000rpm)에 적합합니다.
  • 열처리: 단조 후 850-880℃에서 균일하게 가열하고, 860℃에서 담금질 + 템퍼링하여 균열을 방지합니다.
• 가공 공정 요약:
  1. 단조 성형: 자유 단조 또는 금형 단조, 온도 1100-1200℃.
  2. 조가공: 포크 암 선삭 + 홈 밀링, 여유량 0.5mm 남김.
  3. 열처리 + 정밀 가공: 담금질 및 템퍼링 후 CNC 정밀 선삭, 동축도 ≤0.02mm 보장. 어려움: 포크 입구의 정밀도가 높아야 하므로 PCD 공구를 사용하여 경화 표면을 가공해야 합니다.

너클(Steering Knuckle)

너클은 앞바퀴 조향 허브로, 서스펜션, 조향 시스템 및 휠 허브를 연결하여 조향 토크와 제동력을 견딥니다.

• 주요 기능:
  • 조향 지원: 바퀴 회전 각도(±45°)를 안내하여 안정적인 조작을 보장합니다.
  • 하중 분담: 수직 하중(1-3톤/바퀴) 및 횡력을 견뎌 타이어 편마모를 방지합니다.
  • 통합 기능: ABS 센서와 볼 조인트를 설치하여 조향 응답을 최적화합니다.
• 구조적 특징:
  • 양뿔 모양의 주조/단조품: 상/하 이어홀은 컨트롤 암을 연결하고, 주축 구멍은 휠 허브를 설치하며, 직경 φ50-70mm입니다.
  • 설치 위치: 전차축 독립 서스펜션에서 맥퍼슨 스트럿 및 조향 로드와 연결됩니다.
  • 사양 예시: 축 직경 50-70mm, 무게 3-6kg, 산타나 또는 대형 트럭 전차축에 적합합니다.
• 40Cr 재료 장점:
  • 고강도: 담금질 후 HRC50 이상, 축 부분 조직이 균일하고, 피로 수명 >10^6회 반복.
  • 대체 추세: 비용 절감을 위해 비담금질강으로 대체될 수 있지만, 40Cr은 여전히 중급 모델에서 주류입니다.
• 가공 공정 요약:
  1. 단조 + 균일 가열: 단조 후 즉시 850℃에서 10-20분 동안 유지하여 변형을 줄입니다.
  2. 조/정밀 가공: 5축 CNC 밀링 이어홀 + 축 부분 선삭, 표면 거칠기 Ra1.6μm.
  3. 열처리 + 검사: 860℃ 수냉, 경도 기울기(표면 > 중심부)를 검사합니다. 어려움: 축 직경이 담금질 조직에 영향을 미치며, 큰 직경은 중심부를 연화시키기 쉬우므로 유지 시간을 최적화해야 합니다.