KR0117949Y1 - 복수개의 중공 내부표면에 이종금속을 접합시키기 위한 코어장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 다수개의 종공을 갖춘 블록의 상기 중공부 내면에 내마모성이나 내산화성을 향상기키기 위해 다른 재질의 금속을 접합시키는데 사용하는 코어장치에 관한 것으로, 코어호울러(1)에 다수개의 코어(2)가 블록(3)에 형성된 다수개의 중공(4)과 동일한 간격과 그 중심이 일치하도록 설치된 구조로 이루어져, 상기 코어호울러(1)와 블록(3)이 결합되면 코어호울더(1)에 설치되어 있는 코어(2)가 블록(3)의 각 중공(4)속에 정확한 동심을 이루도록 삽입배치되어 있고, 또한 상기 코어호울더(1)의 코어(2)와 블록(3)의 중공(4)이 정확하게 동심상으로 맞추어질 수 있도록 하게 하기 위한 위치세팅수단이 구비된 구조로 이루어져, 다수개의 구조로 이루어져, 다수개의 중공부내면에 정확한 동심원상으로 다른 재질의 금속을 접합시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

복수개의 중공 내면표면에 이종금속을 접합시키기 위한 코오장치

제1도는 본 고안의 1 실시예를 도시한 것으로서, 코어 호울더에 코어 위치 교정용 핀이 형성됨과 더불어 코어가 결합된 상태의 사시도,

제2도는 본 고안의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 코어 호출더에 코어위치 고정용 걸림돌기가 형성됨과 더불어 코어가 결합된 상태의 사시도,

제3도는 종래의 방법에 의해 실린더 블록에 1개씩의 코어를 사용하여 주조접합을 행할 경우 발생하기 쉬운 코어의 편심불량의 예를 나타내기 위한 것으로서,

(a)는 접합된 실린더 블록에 형성된 1 개의 중공에 코어를 사용하여 비철금 속의 윤활재를 삽입한 상태이고,

(b)는 주조접합중 코어의 부상 및 기울어짐에 의하여 주조잡합후 발생하는 편심불량의 예이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:코어호울더 2:코어

3:블록 4:중공

5:핀 6:핀구멍

7:돌기 8:오목홈

9:코어 조립용 홀

본 고안은 실린더의 내부와 같은 중공부 내면에 내마모성이나 내산화성을 향상시키기 위해 다른 재질의 금속을 접합시키는데 사용하는 코어장치에 관한 것으로, 특히 다수개의 중공부를 동시에 정확한 동심원상으로 다른 재질의 금속을 접합시킬 수 있도록 하는 코어장치에 관한 것이다.

일반적으로 중공부속에서 작동기기가 왕복이동하도록 된 장치, 예컨대 각종 유압장치에 사용되는 유압용 피스톤펌프 또는 피스톤모우터와 같이 회전운동에너지를 유압에너지로 변환시키거나 또는 유압에너지를 회전운동에너지로 변환시키는 유압기기는 중공형태로 된 실린더블록내부에서 피스톤이 왕복이동하도록 되어 있는 바, 특히 상기 실린더 블록은 고속으로 왕복운동을 하는 피스톤을 가이드하는 역할과 매우 높은 유압력 및 기계적 하중을 지지하는 역할을 동시에 담당하게 된다.

따라서, 이러한 왕복이동을 지지해 주는 실린더 블록의 소재로서는 통상 강도가 높은 합금강이나 구상흑연주철을 사용하고, 왕복운도을 하는 피스톤과 집접적으로 상대마찰을 하게 되는 실더와의 중공부 내벽면은 마찰 특성이 우수하고 내마모성이 우수한 동 또는 동합금등과 같은 비철금속을 접합피복시켜 사용하는 것이 일반적이다. 이때 실린더블록의 몸체를 이루는 철금속과 이 철금속에 피복되어 있는 비철금속(윤활재)의 함계면(含界面)은 피스톤의 왕복운동에 의한 전단응력과 고압하에서의 수축과 팽창의 반복에 의하여 상기 비철금속이 박리되지 않도록 충분한 접삽강도를 가져야 한다.

이와같이 서로 종류가 다른 이종금속을 접합시키는 방법으로는 고체상태에서 접합하는 확산접합 및 압연접합등과, 액체상태에서 접합하는 주조접합과 용접육성접합등이 실용화되어 있다. 이러한 방법들중에서 실런더블록과 같이 원형의 중공부내면을 이종금속으로 처리하여야 하는 경우에는 이들 이종금속사이에 곡면의 접합계면을 형성시켜야 하는 특성으로 인해 확산접합방법과 주조접합방법이 일반적으로 사용되고 있다.

여기서, 확산접합은 비철재질로 된 분말을 부시(bush)형태로 성형시킨 분말성형체 또는 비철 주조재를 실런더블록의 중공 내부에 삽입하여 고온으로 가열함으로서, 철계인 실런더블록보다 열팽창계수가 큰 비철계의 삽입체가 고온의 열에 의해 팽창되면서 실런더블록의 중공내벽에 밀착되게 되어 가압효과를 주게 되므로, 결국 상기 실런더블록과 삽입체 사이의 계면에서 성분원소의 상호 확산이 일어나 접합이 되게 하는 방법이다.

상기에서 계면(界面)을 통한 성분원소의 빠른 확산반응과 접합을 위해서는 접합을 이루는 온도에서 접합계면의 산화가 일어나지 않아야 하고, 이미 존재하고 있는 금속산화물을 환원시켜 금속-금속 계면을 형성시켜 주어야 하므로, 확산접합을 위한 가열은 환원성 또는 중성의 분위기에서 행해지는 것이 보통이며, 이때 사용되는 분위기 가스로는 수소, 질소, 알곤, 또는 이들의 혼합가스나 진공이 있다.

이에 반해 주조접합법은 실린더 블록의 중공 내부에 실린더 블록의 재료보다 용융점이 낮은 비철계의 재료를 분말이나, 칩, 또는 주조재 부시의 형태로 충진하고, 가열로내에서 이 비철계 재료로 이루어진 윤활재를 그 용융점이상으로 가열함으로써 교체상태의 실린더 블록과 액체상태의 윤활재가 접합되도록 하는 방법이다.

이 방법에 있어서도 실린더 블록과 윤활재의 계면 또는 비철금속인 윤활재 표면의 산화물을 환원시키기 위하여, 확산접합의 경우와 같은 분위기가스를 사용하는 것이 일반적이다.

상기한 바와 같은 주조법에 의한 윤활재를 실린더 블록의 중공내에 접합시키는 방법은 생산성이 높고 치밀한 윤활재 조직을 얻을 수 있는 잇점이 있는 반면에, 윤활재가 용융되어 실리더 블록의 중공 내부를 전체에 채워지게 되므로, 피스튼을 삽입시키기 위해 필요한 중공을 가공할 때 그 가공량이 많아져서 생상선이 저하되고 재료의 손실도 크게 되는 단점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 고안된 방법으로서, 제2도에 도시된 바와 같이, 실린더 블록(101)의 중공(102)내에 피스톤의 외경보다 약간 작은 직경을 가진 코어(103)을 삽입하고, 이 코어(103)와 실린더 브록(101)의 중공(102)사이에 윤활재(104)의 재료를 부말, 칩, 또는 부시의 형태로 삽입하여 용융시키도록 함으로써, 상기 실린더블록(101)의 중공(102)내벽에 윤활재(104)가 피복 접합되게 한 방법이 있다.

이러한 방법이 있어서, 상기 코어는 그 재질을 반복사용이 가능한 알루미나(Al2O3)나 지르코니아(AzO3)를 사용하거나, 1회 만 사용할 수 있는 사형코어를 사용한다.

그러나 이 방법의 큰 단점은 코어(103)가 중공(102)속에 삽입된 상태에서 수직상태를 유지할 수 있도록 붙잡아주는 수단이 없어서, 상기 윤할재(104)가 용융되면서 제1(a)도에 도시된 바와 같이 상기 중공(102)내부에서 기울어지게 되는 현상을 방지할 수가 없으므로, 상기 코어(103)를 사용하여 형성시킨 윤활재(104)의 두께가 일정하게 되지 않으므로, 피스톤이 왕복이동하게 되는 중공(102)을 완성시킨 후에 윤활재(104)의 두께가 얇아 가공이 안되는 부분이 생기는 불량이 발생하기 쉽다는 점이다.

특히, 1 개의 블록(101)에 여러개의 중공(102)을 형성시켜야 하는 피스톤실린더와 같은 구조에 있어서는, 상기 여러개의 중공(102) 중에서 한 개의 중공(102)에만 이러한 편심불량이 발생하여도 실린더 블록(101)전체가 불량이되어 사용할 수 없게 된다. 또한 여러개(보통7-15개)의 중공(102) 개개에 코어(103)를 한개씩 삽입시켜야 하므로 작업생산성이 저하되는 문제점이 있다.

이에 본 고안은 상기한 바와 같은 제 문제점들을 해소시켜 코어의 편심에 의한 불량 및 작업생산성저하의 문제를 해결할 수 있도록 한 복수개의 중공 내부표면에 이종금속을 접합피복시키기 위한 코어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 다수개의 코어가 블록에 형성된 다수개의 중공과 동일한 간격으로 그 중심이 일치하도록 링형의 코어호울더 하부에 설치되고, 상기 코어호울더의 코어와 블록의 중공이 정확하게 동심상으로 맞추어질 수 있도록 위치세팅수단이 구비되어 있어, 상기 코어가 구비된 코어호울더를 블록의 중공속에 간단하게 삽입시키기만 하면 코어의 중심이 중공의 중심과 정확하게 일치하도록 되어 있다.

여기서, 상기 코어가 코어호울더에 설치되는 방식은, 코어호울더와 코어를 일체식으로 형성시킬 수도 있고, 코어를 코오호울더에 분리 가능하도록 결합시킬 수도 있다.

그리고, 위치세팅수단은 필요에 따라 여러 가지로 구비시킬 수 있는바, 예컨대 그 한가기 실시예로서 상기 중공이 형성된 블록에 핀구멍을 형성시키고, 코어호울더에는 상기 핀구멍에 삽입되어질 수 있는 핀을 설치한 구조로 할 수가 있으며, 다른 실시예로서 상기 중공이 형성된 블록에 오목홈을 형성시키고 코어호울더에는 상기 오목홈에 끼워질 수 있는 돌기를 형성시킨 주조로 할 수가 있다.

따라서, 이러한 위치세팅수단을 갖춘 코어호울더를 블록에 간단히 결합시키면서, 코어호울더에 구비된 수단과 블록에 형성된 수단을 간단히 맞추어 주기만 하면, 코어호울더에 구비된 다수개의 코어가 블록에 형성된 다수개의 중공속에 각각 한개씩 정확한 동심상으로 배치되는 구조로 되어 있다.

따라서, 상기 코어가 삽입된 각 중공의 내벽면에 균일한 두께의 윤활피복층을 형성시킬 수 있는 것이다.

이하 본 고안을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

본 고안에 따른 장치는, 코어호울더(1)에 다수대의 코어(2)가 블록(3)에 형성된 다수개의 중공(4)과 동일한 간격과 그 중심이 일치하도록 설치된 구조로 이루어져, 상기 코어호울더(1)를 블록(3)에 간단히 결합시키면 이 코어호울더(1)에 설치되어 있는 코어(2)가 블록(3)의 각 중공(4)속에 정확한 동심을 이루도록 되어 있다.

한편, 상기한 바와 같은 구조로 이루어진 본 고안은, 코어호울더(1)이 코어(2)가 블록(3)의 중공(4)에 정확하게 맞추어져 결합되어질 수 있도록 하기 위해 위치세팅수단을 구비할 수가 있는바, 이 위치세팅수단을 제1(a)도에 도시된 바와 같이 코어호울더(1)에 설치한 핀(5)과, 블록(4)에 형성시킨 핀구멍(6)으로 이루어지게 할 수가 있으며, 또한 이와는 다른 실시예로서 제1(b)도에 도시한 바왁 같이 코어호울더(1)에 형성시킨 돌기(7)와 블록(4)에 형성시킨 오목홈(8)으로 이루어지게 할 수가 있다.

이러한 구조로 이루어져 있는 상기 위치세팅수단으로 코어호울더(1)에 형성시킨 핀(5) 또는 돌기(7)가 블록(4)에 형성시킨 핀구멍(6) 또는 오목홈(8) 속에 삽입되어지도록 맞추어 주면서, 코어호울더(1)를 블록(4)에 결합시키면 코어호울더(1)에 설치된 코어(2)가 블록(3)의 중공(4)에 정확하게 동심을 맞추면서 결합되어지게 된다.

또한, 상기 코어호울더(1)에 결합되는 코어(2)는 일체형 또는 조립형으로 제거할 수가 있는 바, 이때 일체형 코어는 금형 또는 목형을 사용하여 코어(2)와 코어호울더(1) 및 위치세팅용 핀(6)을 일체로 제작한 것이고, 조립형 코어는 상기 코어(2)와, 위치고정용 핀(6)이 부착된 코어호울더(1)를 별도로 제작하는 바, 상기 코어호울더(1)에 코어(2)가 조립될 수 있도록 등간격을 이루면서 배치된 다수의 코어 조립용 홀(9)이 코어호울더(1)에 개공되어, 상기 코어 조립용 홀(9)에 각각의 코어(2)를 삽입시킴으로서 코어(2)와 코어호울더(1)를 서로 조립하도록 한 것이다.

상기한 바에서 일체형 코어는 별도의 조립공정이 필요없으므로 작업생산성이 높은 장점이 있는 반면 금형의 설계 및 제작이 까다로우며 조형시 코어가 파손될 위험이 있고, 조립형 코어는 금형의 설계 및 제작이 쉽고 조형시 파손의 위험이 적으나 조립공정을 거쳐야하는 단점이 있으므로, 코어의 형상 및 갯수, 조형방법 등의 조건에 따라 유리한 방법을 선택할 필요가 있다.

한펴, 본 고안의 장치를 사용하여 형성시키는 윤활재의 형태는 칩 또는 분말형태 모두 무방하나, 작업생산성의 측면에서는 부시(bush) 형태가 가장 유리하다. 그리고 조형방법은 주조에서 사용되는, 주물사와 경화제 또는 점결재를 이용한 어느 방법이건 가능하나, 높은 강도 및 치수정밀도가 얻어지고, 주조접합 완료후 탈사가 용이한 RCS(Resin Coatde Sand)법이 가장 유리하다. 이 RCS법은 열경화성 수지가 도포된 주물사를 금형의 캐비티내에 공압을 이용하여 강제 충진시키고 이 금형을 200-400℃로 가열하여 코어를 경화시킨 다음 금형으로부터 취출해내는 방법이다.

한편, 상기 실시예에서 실린더 블록(3)에 되어지는 핀구멍(6) 또는 오목홈(8)의 깊이는 주조접합후 상면 또는 측면의 가공여유 이내로 하여야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 장치는 블록(3)에 형성된 다수개의 중공(4)에 윤활재를 형성시킬 때, 이 윤활재층의 두께를 동일하게 형성시킬 수 있고, 코어(2)의 편심에 의한 블록(3)의 불량현상을 해소시킬 수 있게 되는 것이다.

Claims (5)

1. 다수개의 코어(2)가 블록(3)에 형성된 다수개의 중공(4)과 동일한 간격으로 그 중심이 일치하도록 링형의 코어호울더(1) 하부에 설치되고, 상기 코어호울더(1)의 코오(2)와 블록(3)의 중공(4)이 정확하게 동심상으로 맞추어질 수 있도록 위치세팅수단이 설치된 복수개의 중공 내부표면에 이종금속을 접합시키기 위한 코어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 위치세팅수단은 상기 코어호울더(1)의 하부에 핀(5)이 설치되고, 블록(3)에서는 상기 핀(5)의 중심이 일치하도록 핀구멍(6)을 설치한 것을 특징으로 하는 복수개의 중공내부표면에 이종금속을 접합시키기 위한 코어장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 위치세팅수단이 코어호울더(1)에 형성시킨 돌기(7)와 블록(4)에 형성시킨 오목홈(8)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 복수개의 중공내부표면에 이종금속을 접합시키기 위한 코어장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 코어호울더(1)와 코어(2)가 일체로 만들어진 것을 특징으로 하는 복수개의 중공내부표면에 이종금속을 접합시키기 위한 코어장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 코어호울더(1)에 개공된 다수개의 코어 조립용 홀(9)에 다수개의 코어(2)가 삽입설치되도록 서로 분리형으로 만들어진 것을 특징으로 하는 복수개의 중공내부표면에 이종금속을 접합시키기 위한 코어장치.