KR100195829B1 - 내연기관용 오일 링의 사이드 레일의 평강 와이어 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

내연기관용 오일 링의 사이드 레일의 평강 와이어 제조 방법에 있어서, 최종 소성 가공 공정은 와이어의 두께(t)에 대한 와이어와 각 롤 사이의 호형 접촉 길이(L)이 비(L/t)가 1.8 이하가 되도록 설정된 상태에서, 와이어의 대향 엣지 표면을 감소시키도록 롤-가공하거나 대향 주표면으로부터 압력을 가하는 동안, 와이어의 대향 엣지 표면을 감소시키도록 롤-가공하거나 와이어 드로잉 다이를 이용하여 드로잉한다. 내연기관용 오일 링의 사이드 레일의 평강 와이어에 있어서, 오일 링 조립체의 하나의 링에 대응하는 길이에 대한 상기 방법에 의해 제조된 와이어의 폭 변동은 8㎛ 이하이다.

Description

내연기관용 오일 링의 사이드 레일의 평강 와이어 및 그 제조 방법

제1도는 와이어 재료가 4개면에서 규제되고 턱스 헤드(Turk's head)형 롤이 사용되는 본 발명에 따른 롤링 공정을 보여주는 개략도.

제2a도는 본 발명이 적용된, 제2b도의 선 2A-2A를 따라 절취한 오일 링 조립체의 단면도.

제2b도는 오일 링 조립체의 사시도.

제3a도는 에저 롤(edger roll)을 이용한 롤링 공정을 보여주는 단면도.

제3b도는 에저 롤을 이용한 롤링 작업에 의해 생긴 평강 와이어중 하나의 변형된 형상을 도시한 도면.

제3c도는 에저 롤을 이용한 롤링 작업에 의해 생긴 평강 와이어의 다른 변형된 형상을 도시한 도면.

제4도는 평강 와이어의 상면 및 하면에서 평강 와이어를 감소시키기 위해 롤을 이용한 롤링 공정을 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : C형 링 6 : 에저 롤

7 : 와이어 재료

[발명의 배경]

본 발명은 여러 가지의 내연기관에 사용되는 강(steel)으로 만들어진 3부분 형태의 오일 링의 사이드 레일의 평강 와이어 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

내연기관에 사용되는 강의 오일 링은 후술되는 2개의 형태 즉, 3부분(three-piece) 형태 및 2부분(two-piece) 형태로 분류된다. 3부분 형태의 오일 링은 주로 디젤 엔진에 사용되지만 경우에 따라서는 가솔린 엔진에도 사용된다. 제2a도 및 제2b도의 단면도 및 사시도에 도시된 바와 같이, 상기 3부분 형태는 총 3개의 부분 즉, 사이드 레일로 불리우는 2개의 C형 링(1)과 스페이서 익스팬더(spacer expander)로 불리우는 단일 링(2)을 포함하며, 사이드 레일은 대향 측단부 또는 측단부면이 내측 및 외측부에 반경방향으로 위치되도록 넓은 주표면에 평행하게 굴곡시킴으로써 평면 형태의 단면과 둥근 측단부를 가진 강 와이어로 구성된다. 2부분 형태의 오일 링은 총 2개의 부분, 즉 단일 스프링과 성형된 단면을 가진 단일의 홈 형성 링을 포함한다. 본 발명은 전자 형태의 오일 링에 관한 것이다.

이들 오일 링은 압축 링에 적절한 막 두께를 갖는 윤활유를 제공하고, 오일이 연소실로 유입하는 것을 방지하기 위해 실린더 벽상에 남아 있는 잉여 오일을 긁어내는 작용을 한다.

사이드 레일의 평강 와이어는 일반적으로 다음과 같이 제조된다. 먼저, 적절한 재료로 만들어진 강 와이어 로프가 예정된 직경을 가진 와이어로 드로잉함으로써 형성되고, 와이어가 서로 대향된 한쌍의 수평 롤 사이를 통과함으로써 스퀴즈 된다. 스퀴즈된 와이어는 또한 그 대향 주표면으로부터 감소시키기 위한 수평 롤 스탠드와 와이어의 둥근 측단부로부터 감소시키기 위한 한쌍의 캘리버 수직 에저롤(caliber vertical edger rolls)을 가진 수직 롤 스탠드를 통해 압연되고, 상기 2개의 롤 스탠드는 그 대향 주표면으로부터 와이어를 감소시키기 위한 최종 롤 스탠드와 그들 사이의 중간 어닐링 수단이 선택적으로 끼워져 일렬로 배열된다. 다시말해서, 종래의 방법에 따르면, 와이어는 그 대향 주표면과 둥근 표면을 최종 롤 스탠드뿐만 아니라 다른 롤 스탠드에서도 자유로운 상태하에서 압연된다.

압연된 와이어는 켄칭 및 템퍼링의 연속적인 열처리를 받고 난 다음 C형 링으로 컬링(curling) 및 전단된다. 그 후, (크롬 도금이나 질화처리)같은 표면 처리층(3)이 외주면(또는 외측 단부면)에 부착된다. 마지막으로, 대향 주표면은 연마되어 마무리된 제품이 얻어진다.

와이어의 외주면을 연마할 때, 종래의 평강 와이어는 대향 내면과 실린더의 내벽에 접촉되는 외주면 사이의 와이어 폭의 큰 변동(즉, 최대폭과 최소폭 사이의 큰 차이)을 가지므로, 컬링후 외주면의 원형도가 나빠진다. 또한, 와이어의 기계 가공성은 이미 열처리 되었기 때문에 떨어지게 되므로, 실린더 내벽면과의 충분히 높고 정밀한 접촉은 장시간의 외주면의 그라인딩공정이 2번이상 반복되지 않는한 성취될 수 없다.

특히, 종래의 폭 변동의 허용치는 각 재료 코일에 대해 0.015㎜이고, 재료의 실제 폭 변동은 0.015 내지 0.010㎜ 범위이다. 링 재료가 그 외주면에서 단지 한번 그라인딩되면, 각 사이드 레일의 외주면의 원형도는 사이드 레일과 실린더의 내면 사이에 접촉 압력이 충분치 못한 영역이나 간극의 발생 등과 같은 만족스럽지 못한 결과를 낳는다. 그 결과, 실린더의 내면상에 균일하고 적절한 두께를 가진 윤활유막을 제공하는 가장 중요한 사이드 레일의 역할이 수행되지 않는다.

이상의 점을 고려하여, 사이드 레일용 평강 와이어에 관해서, 최근에 종래의 값으로부터 폭 편차의 허용값을 더욱 감소시키기 위한 요구가 있어 왔다. 그러나, 후술되는 바와 같이 적절한 가공 방법이 없어, 충분히 작은 폭 변동값을 가진 와이어를 얻을 수 없었다.

[발명의 설명]

평강 와이어의 제조 방법과 관련한 본 발명의 목적은 사이드 레일의 외주를 그라인딩 하는 단계나 작업 부하를 감소시키고, 접촉 압력이 고징밀 평강 와이어를 만듬으로써 사이드 레일과 실린더의 내면 사이에서 충분치 못한 영역이나 간극의 발생을 방지하고, 윤활유막을 균일하고 적절한 두께로 확실히 형성하기 위해 폭 변동을 작게 유지시키는 것이다.

평강 와이어가 상술된 종래의 제조 방법에서 최종 스탠드의 대향 주표면으로부터 압연되는 이유가 후술된다. 사이드 레일용 평강 와이어가 4.8의 두께 대 폭의 비를 가지므로, 평강 와이어가 에저 롤의 최종 스탠드의 폭방향으로부터 압연되면, 평강 와이어는 롤링중 좌굴되어 폭 중심에서 굴곡되므로(제3b도), 와이어의 대향 주표면을 위해 필요한 5㎛ 이하의 고평면도를 유지할 수 없게 된다.

한편, 2개의 수평 롤과 2개의 수직 롤을 가진 턱스 헤드형 롤 밀은 복잡한 장치임에도 불구하고 얻어지는 효과가 그다지 양호하지 않으므로, 작업물을 4개 방향에서 동시에 압연하는데 사용되지 않는다. 또한, 지금까지 와이어 드로잉 다이가 평강 와이어에 사용되지 못한 이유는 얻어지는 효과가 그다지 양호하지 않은 것이기 때문으로 생각된다.

시험 결과, 본 발명자는 종래의 제조 방법이 평강 와이어의 폭 편동을 최소화 시키는데 적절치 못하다는 것을 알았다. 이러한 관점에서, 본 발명자는 시험을 반복했고, 평강 와이어의 가공상의 좌굴 및 다른 단점이 예방되고 폭 변동이 종래 제조 방법의 개량에 의해 최소화될 수 있다는 결론을 얻었다.

특히, 사이드 레일용 평강 와이어의 폭 변동을 감소시키고자, 본 발명자는 에저 롤을 이용하는 종래의 롤링 밀에 의해 압연된 와이어 재료의 단면 형상을 관찰하였다.

그 결과, 제 3a도에 도시된 바와 같이 에저 롤(6) 사이에서 가공된 와이어 재료(7)가 제3b도에 도시된 바와 같이 좌굴된 형태로 변형되거나 (종종, 최종 에저 롤 스탠드에서 관찰됨), 제3c도에 도시된 바와 같이 중간이 두껍게 된 형태로 변형되거나 (종종, 중간 에저 롤 스탠드에서 관찰됨), 상기 2개의 변형의 결합 형태로 변형되며, 좌굴된 형태 등은 대향 주표면측으로부터 와이어 재료를 롤-감소시킴으로써 거의 제거되지만 (제4도 도시된 것과 같음), 상기 형태의 교정시 발생되는 변형은 주로 폭방향으로의 연장부로서 나타나고, 상기 폭방향 연장부의 변동은 예를 들어 롤 스탠드 사이에서 발생된 장력의 변동에 의해 증폭된다. 즉, 종래 방법에 따르면, 작업물의 측단부면이 최종 스탠드에서 자유롭게 유지되므로, 회전중 그 외주면에서의 에저 롤의 진동에 의해서 생성될뿐만 아니라 좌굴된 형태나 중간이 두꺼운 형태로 유지되고 에저 롤 스탠드에서 발생되는 작업물 단면의 면적 변화와 관련하여, 큰 폭 변동을 초래하는 롤링중의 장력 변동 등, 작업물 특성의 변동으로 인해서도 대향 주 표면 측부로부터 작업물의 압연중에 축적된다는 것을 발견했다.

본 발명의 제조 방법은 최종단계에서, 대향 주 표면과 측단부면이 자유롭지 못한 상태에서 와이어를 가공하거나, 와이어가 중간영역에서 좌굴 또는 두꺼워지는 것을 방지하기 위해 대향 주 표면에서 지지되거나 가압되는 상태에서 와이어를 측단부면으로부터 롤-감소시키거나, 감소되는 상태하에서 그 측단부면으로부터 와이어에 압력을 가하면서 와이어를 가공함으로써, 평강 와이어의 폭 변동이 종래 제품의 것보다 훨씬 적을 수 있고 중간 영역에서의 좌굴이나 두꺼워짐이 대향 주표면으로부터 롤-가공중에 발생되지 않는다고 하는 본 발명자에 의한 발견에 기초한다.

그러므로, 본 발명에 따르면, 평강 와이어가 측단부면으로부터 롤링에 의해 축소될 때, 와이어의 폭 변동은 롤 자체에 의해 발생된 것과 같은 값으로 제한될 수 있으므로 최소화된다. 폭 변동이 약 10㎛ 이상의 종래 값에서 8㎛ 이하의 값으로, 바람직하게는 6㎛ 이하 또는 4㎛ 이하로 현저히 감소될 수 있다.

그래서, 본 발명의 제조 방법에 의해, 첫 번째로, 8㎛ 이하의 작은 폭 변동을 가진 사이드 레일용 평강 와이어를 제조하고 사이드 레일의 외주면을 그라인딩 하는 작업을 용이하게 하는 것이 가능하다.

특히, 본 발명의 제1특징에 따르면, 오일 링 조립체의 원주(약 150 내지 350㎜)에 대응하는 길이에 대해 와이어의 폭 크기 변동이 8㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 내연 기관의 오일 링의 사이드 레일용 평강 와이어가 제공된다. 본 발명의 제2특징에 따르면, 최종 소성 가공 공정이 와이어-드로잉 다이를 이용하는 드로잉 공정인 것을 특징으로 하는 내연기관용 오일 링의 사이드 레일의 평강 와이어 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 제3특징에 따르면, 와이어가 와이어의 동일한 단면을 유지하도록 대향 주표면으로부터 롤-감소되거나 지지되는 동안, 최종 소성 가공 공정이 와이어를 대향 측단부면으로부터 롤-감소시키기 위해 회전되도록 구동되거나 회전이 자유로운 2개의 수직 롤 및 2개의 수평 롤을 가진 턱스 헤드형 롤링밀을 사용함으로써 실행되는 공정인 것을 특징으로 하는 내연기관용 오일 링의 사이드 레일의 평강 와이어 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 제4특징에 따르면, 필수적인 최종 소성 가공 공정이 와이어를 대향 측단부면으로부터 롤링-감소시키기 위해 회전되도록 구동되거나 회전이 자유로운 한쌍 이상의 롤을 사용함으로써 실행되는 공정이고, 와이어의 두께에 대한 와이어와 각 롤 사이의 원호형 접촉 길이부의 비율이 1.8 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 오일 링의 사이드 레일의 평강 와이어 제조 방법이 제공된다.

[발명의 상세한 설명]

본 발명에 따른 오일 링의 사이드 레일용 평강 와이어에서, 오일 링 조립체의 원주에 대응하는 길이에 대한 와이어의 폭 변동이 최소로 되므로, 컬링(curling)중 폭 변동으로 야기된 스프링 변화도가 최소화 될 수 있으므로, 오일 링 조립체의 사이드 레일의 외주면의 원형도는 종래 와이어를 사용하여 얻어지는 원형도와 비교하여 현저히 향상되며, 반복될 그라인딩 단계수를 감소시키거나 작업시간을 크게 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따른 사이드 레일용 평강 와이어의 폭 변동이 8㎛ 이하로 제한되는 이유는 종래의 오일 링 사이드 레일용 평강 와이어의 각 코일에 대해 10㎛ 이상의 폭 변동의 값과는 명백한 차이를 보여주기 위한 것이다.

본 발명에 따르면, 폭 변동은 후술되는 예에서도 알 수 있는 바와 같이 6㎛ 이하 또는 4㎛ 이하로 쉽게 감소될 수 있다.

본 발명의 제조 방법에서, 제1특징에 따른 와이어 드로잉 다이를 이용한 드로잉 공정에 있어서, 작업물이나 와이어는 표면들이 다이 구성의 각 벽면과 접촉하여 유지되기 때문에 대향 주표면 및 대향 측단부면에서 규제된다. 그러므로, 와이어는 중간부에서 두꺼워지거나 좌굴 되는 것이 방지될 수 있고, 치수 및 형상의 변동이 와이어 드로잉 자체에 고유인 범위 및 실용적으로 무시가능한 범위로 감소 될 수 있다.

본 발명의 제2 및 제3특징에 따른 롤-가공 공정에서, 고도의 표면 거칠기가 높은 가공 속도로 실현될 수 있다. 더 나아가, 단순한 윤활 수단만이 필요하므로, 디그리싱(degreasing)등의 포스트 처리(post-treatment)를 포함하는 가공 공정이 촉진될 수 있다.

이들 롤-가공 공정에서, 제2특징에 따른 최종 스탠드에서 수평 롤(8)과 수직롤(9)을 포함하는 턱스 헤드형 롤(Turk's head type roll)을 이용한 공정에 의해 와이어가 예를 들면 제1도에 도시된 바와 같이 대향 주 표면상에서 규제되므로, 와이어는 중간부에서 두꺼워지고 좌굴되는 것이 방지될 수 있다. 또한, 와이어 단면적이 변화될지라도, 이들 변화는 최종 스탠드의 롤-가공동안 길이방향으로 세장형으로 모두 전환되고, 폭 변동은 와이어가 대향 주표면과 대향 측단부에서 제한되기 때문에 작게 유지된다. 이 방법에서, 작업물이 중간부에서 두꺼워지거나 좌굴되는 것이 방지되므로, 단지 측단부로부터 작업물은 롤-감소시키는 방법으로 성취된 것보다 큰 롤링 드래프트(rolling draft)로 감소될 수 있다.

본 발명의 제3실시예에 따른 제조 방법은 그 중간부에서 두꺼워지거나 작업물의 좌굴 발생을 방지할 수 있는 에저 롤을 이용하는 압연조건의 발견에 기초하고 있다.

특히, 작업물의 두께에 대한 각 에저 롤과 작업물 사이의 호형 접촉 길이의 비가 1.8 이하로 설정됨으로 그 중간부에서 두꺼워지거나 작업물이 좌굴되는 것을 크게 낮춰 유지할 수 있다는 것이 증명되었다. 이러한 현상은 호형 접촉 길이가 짧게 되고 롤링력이 감소되고 그에 따라서 작업물의 좌굴이 방지되는 것에 기인하는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 제한된 호형 접촉부의 작업물의 엣지에 가해진 롤링력은 작업물의 길이 방향에서 폭방향 중심쪽으로 발산하여 분산되는 것으로 생각된다. 이해될 수 있는 바와 같이, 이러한 사실은 작업물이 그 중간부가 두꺼워지게 되는 것을 방지하는데 효과적이다. 호형 접촉 길이는, 예를들어 (1) 롤 스탠드의 수를 증가시키거나 롤링 드래프트 자체를 측단부로부터 감소시킴으로써 롤 스탠드당 롤링 드래프트를 감소시키고, (2) 각 에저 롤의 직경을 감소시키는 것에 의해 감소될 수 있다. 작업물의 동일 단면을 유지하기 위해 대향 주 표면으로부터 작업물을 롤-감소시키거나 지지하는 롤이 분배되기 때문에 가공 공정의 사용은 롤링 밀을 단순화시킬 수 있다.

본 발명은 상세한 것과 같은 형상의 특징을 가진 오일 링 사이드 레일용의 평강 와이어에 관한 것이며, 강의 화학적 조성물이 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 오일 링의 특성을 향상시키고 특정 형태의 효과를 효과적으로 향상시킬 수 있는 화학적 조성물이 제공된다.

본 발명에 따른 오일 링 사이드 레일용의 강 와이어로서 사용되는 재료는 단지 롤링 및 드로잉 같은 가공을 위해 필요한 최소 소성 변형성을 갖는 것이 요구된다.

현재, 이러한 목적에 가장 많이 사용되는 재료는 적절한 양의 Cr 및 탄소를 함유하는 마르텐사이트 스테인레스강이 있다.

탄소는 Mo, W, V 및 Nb같은 첨가 원소 및 Cr과 결합하여 카바이드를 형성하므로, 내마모성 및 반시저 특성(anti-seizure property)이 향상되고, 또한 이를 강화시키기 위해 매트릭스에 부분적으로 용해된다.

그러므로, 탄소는 본 발명에 사용되기에 적합한 강에 0.3 내지 1.5% 그리고, 분말 야금 방법에 의해 제조된 강에 약 2.8% 까지 첨가될 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이, 내마모성 및 반시저 특성의 향상을 위해 탄소와 결합하여 카바이드(M₂₃C₆및 M₇C₃형)를 형성하기 때문에, Cr은 본 발명의 오일 링에서 필수 성분이다. 또한, Cr의 일부는 강도, 내산화성 및 내열성을 향상시키도록 매트릭스에서 용해된다. 더 나아가, 강이 질화 처리되면, 강성의 질화물층이 형성되어 내마모성 및 내열성을 크게 향상시킨다. 이들 효과를 성취하기 위해 Cr은 본 발명에서 사용하기 적합한 강에 3 내지 25% 바람직하게는 10 내지 25%가 첨가된다.

본 발명의 와이어의 화학성분에 있어서, 탄소 및 Cr의 함유량이 가장 중요하지만, 탄소 및 Cr외에 다른 원소도 선택적으로 첨가될 수 있다.

여러 가지 원소 조합의 원하는 강의 예는 중량으로 0.3 내지 1.5% 탄소, 1.5% 이하의 Si, 1.5% 이하의 Mn 및 3 내지 25%의 Cr으로 이루어진 강과, 상기 강과 동일한 성분을 포함하고 하나이상의 3% 이하의 Mo+W/2와 3% 이하의 V+Nb/2으로 1 이상의 Mo, W, V 및 Nb를 선택적으로 함유하는 강을 포함한다.

또한, 상기 조합을 갖는 가에, 내마모성 향상을 위해 5% 이하의 Cu 및 12% 이하의 Co, 또는 질화특성의 향상을 위해(예를 들어, 저-Cr 강의 낮은 내마모성을 보상하기 위해)0.5 내지 2% Al, 또는 켄칭 특성 향상을 위해 0.3 내지 5% Ni를 첨가함으로써 만들어진 다른 강의 본 발명에 따른 오일 링용 평강 와이어 재료로서 유용하다.

주 성분으로서 Cr과 탄소의 범위를 주목하면, 본 발명에서 사용되는 강은 0.3 내지 0.8% 탄소 및 3 내지 7% Cr을 함유하는 저-Cr 강, 0.3 내지 0.8%의 탄소 및 7 내지 15% Cr을 함유하는 중-Cr 강 및, 0.5 내지 1.5% 탄소 및 15 내지 25% Cr을 함유하는 고-Cr 강이 있다.

전형적인 보다 실용적인 강의로서는 0.35% 탄소, 0.36% Si, 0.25% Mn 및 6% Cr을 포함하고 또는 상기에 부가하여 0.% Al을 함유하는 강, 0.5% 탄소, 0.2% Si, 0.25% Mn 및 8% Cr을 함유하는 강, 0.65% 탄소, 0.25% Si, 0.4% Mn 및 12.5% Cr을 함유하는 강, 0.6% 탄소, 0.4% Si, 0.3% Mn, 15% Cr, 1.5% Mo+W/2 및 0.5% V+Nb/2를 함유하는 강, 0.65% 탄소, 0.35% Si, 0.35% Mn, 13.6% Cr, 0.25% Mo+W/2 및, 0.07% V+Nb/2를 함유하는 강, 0.63% 탄소, 0.4% Si, 0.35% Mn, 13.5% Cr, 0.3% Mo+W/2 및, 0.1% V+Nb/2를 함유하는 강, 0.83% 탄소, 0.4% Si, 0.3% Mn, 17.5% Cr, 1.1% Mo+W/2, 0.1% V 및 선택적으로 8% 이하의 Co를 함유하는 강, 0.8% 탄소, 0.4% Si, 0.4% Mn, 21.5% Cr, 1% Mo+W/2, 0.25% V+Nb/2, 4% 이하의 Co, 및 선택적으로 2% 이하의 Cu를 포함하는 강, 0.8% 탄소, 0.35% Si, 0.5% Mn, 15% Cr, 1.2% Mo+W/2, 0.2% V+Nb/2 및 0.8% Co를 함유하는 강 및, 1.3% 탄소, 0.3% Si, 0.3% Mn, 23% Cr, 1.2% Mo+W/2, 0.1% V+Nb/2 및 선택적으로 6% 이하의 Co를 함유하는 강이 있다.

[예]

후술하는 예에서, 표 2에 기술된 5종류의 재료가 사용된다.

[예 1]

먼저, 예정된 단면부를 가진 각 재료가 준비되어 와이어-드로잉 다이를 이용해 0.50㎜ 두께와 2.35㎜ 폭의 사이드 레일 와이어로 성형된다. 상기 다이는 소결된 다이아몬드로 만들어지고 와이어의 단면과 같이 대향 엣지에서 둥근 형태를 가진 소위 트랙 형태였다. 다이의 접근각은 원형부를 위해 노멀 드로잉에 사용된 12°내지 15°의 총 각도로 설정되었다. 습식 윤활유가 와이어의 다듬질 결을 고려하여 사용되었다. 그 결과, 재료 3번에서, 폭 변동은 전 길이에 걸쳐 (0.006㎛의 분산으로) 2.348 내지 2.354 범위내에 유지되고, 표준 편차(견본 N의 수=30, 후술되는 예에 동일하게 적용됨)는 0.00125㎛이었다. 다른 재료1번, 2번, 4번 및 5번에서, 칫수 범위는 드로잉 공정에서 씨닝(thinning)이나 패트닝(fattening)에 따라 변화되지만, 칫수 변동과 표준 편차는 3번 재료와 거의 동일하였다. 시이저(seizure) 및 분리같은 문제는 결코 발생되지 않았고, 많은 와이어 드로잉이 10톤 이상으로 장착된 하나의 다이에 의해 성취된다. 그래서, 와이어는 산업적 관점에서 대량 생산될 수 있다고 확인되었다. 드로잉 중에 발생된 와이어의 트위스팅 및 지그재그 운동이 발생되었지만, 지그재그 운동은 통과선을 조절함으로써 해소되었고 트위스팅(twisting)은 다이 구멍의 접근부를 변경함으로써 해소되었다.

[예 2]

시험은 복수의 예비 쉐이핑 스탠드(shaping stand)를 일렬로 제공하고 예비 쉐이핑 스탠드의 하류의 성형 밀을 다양한 방법으로 변경시킴으로써 실시되었다. 예비 쉐이핑 스탠드에서, 둥근 와이어를 스퀴징(squeezing)하고 스퀴즈된 와이어를 대향 주표면으로부터 감소시키는 롤 스탠드는 구동 내지 회전롤(driven-to-rotate)로 구성되는 반면에, 와이어를 측단부로부터 감소시키는 에저 롤 스탠드는 비구동 자유롤로 구성된다.

가공 스케쥴이 표1에 기재되어 있다. 특히, 가공 스케쥴은 복수의 예비 쉐이핑 롤 스탠드, ① 비가공 수단(N), ② 턱스 헤드형 롤의 2개의 스탠드(A) 또는 3개의 스탠드(B 내지 E), ③ 수직한 2개의 축 에저 롤의 1개의 스탠드(F), 2개의 스탠드(G, J, K) 또는 3개의 스탠드(H, I, O, P), ④ 턱스 헤드형 롤의 하나의 스탠드 및 에저 롤의 하나의 스탠드 (L), 또는 ⑤ 반대 순서로 턱스 헤드형 롤의 하나의 스탠드와 에저 롤의 하나의 스탠드(M)중, 최종 스탠드로서, 와이어를 대향 주표면으로부터 감소시키기 위해, (표 1에서 콜럼 대향 주표면 감소 롤에 대응하는)대향 주표면 감소 롤 스탠드의 하류에 제공함으로써 5개의 형태로 설정되었다. 표 1에는 이들 롤-감소 스케쥴 및 초래된 폭 변화(총 감소 및 스탠드당 감소 △t), 작업물 두께에 대한 호형 접촉 길이의 비 L/t, 폭 변동, 대향 주표면의 평면도 등이 나타나 있다.

기재된 롤-감소 스케쥴에서, N은(에저 롤에 의해 롤링된 후 전면 및 배면으로부터 작업물을 롤-감소시키는) 종래 공정에 대응하고, A내지 E 및 M은 본 발명의 제3특징에서 한정한 바와 같이 턱스 헤드형 롤을 이용하여 실행되는 공정에 대응하며, F 내지 L, O 및 P는 최종 롤 스탠드의 자유 롤로서 에저 롤에 의해 작업물을 롤-감소시키는 공정에 대응한다. 스케쥴 F 내지 L, O, P 중, F 내지 L은 공작물 두께에 대한 호형 접촉 길이의 비율 L/t가 1.8 이하로 유지되는 즉, 본 발명의 제4특징에 대응하는 경우를 나타내고, 한편 O, P는 L/t가 1.8 이상으로 만들어져 있는 비교예를 나타낸다.

부가하여, L/t는 측정된 작업물의 두께 t=0.5㎜에 대한 작업물의 호형 접촉길이(L)의 비율을 나타내며, L은 식 L=(R△t)을 이용하여 롤 반경(R)=50㎜과 작업물의 에저 표면을 감소시키기 위한 롤 스탠드당 평균 감소율(△t)부터 구해진다.

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 종래 방법에 대응하는 N은 0㎛와 거의 같은 대향 주 표면의 양호한 평면도를 제공하지만, 13㎛의 큰 폭 변동을 갖는다. 대조적으로, 최종 소성 가공 공정이 턱스 헤드형 롤이나 에저 롤에 의해 실행되는 방법(A내지 M)은 8㎛ 이하의 폭 변동과 4㎛ 이하의 양호한 평면도를 제공한다. 그러나, 작업물이 1.8 이상의 L/t를 가진 엣지 표면으로부터 크게 롤-감소되고 대향 주 표면이 제한되지 않는 방법 O, P에 따르면, 대향 주 표면의 평면도는 각각 좌굴의 발생으로 인해 기준치를 벗어나 6㎛ 및 7㎛만큼 크고, 폭 변동은 비교적 큰 7㎛이다.

L/t가 1.8 이하로 설정되어도 비교적 큰 L/t 값을 가진 방법은 상대적으로 큰 폭 변동을 제공하므로, 총 감소율이 커지면, 폭 변동은 스탠드당 감소율을 저감시키기 위해 롤 스탠드의 수를 증가시킴으로써 보다 작아지게 될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

3번 이외의 다른 재료에서도, 상술된 것과 거의 동일한 결과가 얻어졌다.

[예 3]

다음, 재료3번과 대응하는 방법을 사용하여 예2에서 제조한 와이어 A, C, E 및 N에 대해 전술한 열처리를 행한 후, 본 발명자는 와이어를 링 형태로 감아서 절단한 다음 절단된 와이어를 가스 질화 처리함으로써 사이드 레일용의 질화처리된 링을 얻었다.

링은 회전 숫돌에 의해 외주면이 연마되고, 각 와이어를 위한 링의 외주면과 실린더의 내벽 사이의 간극을 완전히 제거하는데 요구되는 그라인딩 허용치를 비교하기 위해 실린더에 설치했다. 비교결과를 표 3에 나타냈다.

부가하여, 실린더 내벽과 링 외주면 사이의 간극은 실린더에 링을 설치하고 광선을 일측부에서 실린더로 조사하고 다른 측부에서 누설된 광선의 존재나 부재를 검사함으로써 확인되었다.

표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 종래 와이어(N)를 이용하여 얻어진 링은 22㎛의 그라인딩 허용값을 필요로 하고, 또한 효율적 관점에서 2개 공정 즉, 거친 그라인딩 및 다듬질 그라인딩 공정으로 나누어지는 그라인딩 공정을 필요로 한다.

한편, 8㎛ 이하의 폭 변동을 가진 와이어(E)를 사용하여 제조된 링에서, 누출되지 않은 광선이 종래값에 거의 절반인 13㎛의 그라인딩 허용치로 검출되었고 그라인딩 시간이 30% 삭감되었다.

5㎛ 이하의 폭 변동을 가진 와이어(A)를 이용하여 제조된 링에서, 거친 그라인딩이 필요없게 되고 그라인딩 허용치가 종래값의 1/3인 약 7㎛로 감소되었다. 향상된 치수 정밀도(3㎛ 이하의 폭 변동)를 가진 와이어(C)를 이용하여 얻어진 링에서, 간극이 없는 것과 같은 정밀도를 가진 링의 외주면은 단독 랩핑(lapping)으로 외주면을 단지 5㎛ 그라인딩 함으로써 성취된다.

간극이 없는 상태로 다듬질된 링에 스페이스 익스팬더를 부착시킴으로써, 거의 균일한 접촉 압력이 성취된다.

그래서, 와이어의 폭 변동의 정밀도는 링 외주를 그라인딩 하기 위해 필요한 공정수에 명백히 영향을 미치고, 종래 와이어와 비교할 때 본 발명에 따른 와이어의 중요한 효과는 폭 변동을 8㎛ 이하로 낮춤으로써 확인되었다. 폭 변동이 5㎛ 이하로 감소되면,거친 그라인딩 공정이 필요없게 된다. 또한, 래핑 허용치는 폭방향 변동을 3㎛ 이하로 낮춤으로써 감소될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 와이어를 사용하여 제조된 사이드 레일로서 사용하기 위한 링은 최소 폭 변동을 갖고, 종래 와이어를 이용하여 제조된 링에 비해 그라인딩 공정수를 훨씬 줄일 수 있다. 그 결과, 오일 링용 사이드 레일은 저 비용 및 고 수율로 대량 생산될 수 있다.

Claims (7)

1. 오일 링 조립체의 원주에 대응하는 길이에 대한 와이어의 폭 치수 변동이 8㎛ 보다 작은 것을 특징으로 하는 내연기관용 오일 링의 사이드 레일의 평강 와이어.
2. 최종 소성 가공 공정이 와이어-드로잉 다이를 이용하는 드로잉 공정인 것을 특징으로 하는 내연기관용 오일 링의 사이드 레일의 평강 와이어의 제조 방법.
3. 와이어의 동일한 단면을 유지하도록 와이어가 대향 주 표면으로부터 지지되거나 롤-감소되는 동안, 최종 소성 가공 공정이 와이어를 대향 측단부면으로부터 롤-감소시키기 위해 회전되도록 구동되거나 회전이 자유로운 2개의 수직 롤 및 2개의 수평 롤을 가진 롤링 밀을 사용함으로써 실행되는 공정인 것을 특징으로 하는 내연기관용 오일 링의 사이드 레일의 평강 와이어 제조 방법.
4. 최종 소성 가공 공정이 와이어를 대향 측단부면으로부터 롤링-감소시키기 위해 회전되도록 구동되거나 회전이 자유로운 한쌍 이상의 롤을 사용함으로써 실행되는 공정이고, 와이어의 두께에 대한 와이어와 각 롤 사이의 호형 접촉 길이의 비율이 1.8 보다 작도록 설정되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 오일 링의 사이드 레일용 평강 와이어 제조 방법.
5. 제2항에 있어서, 처리되어야 할 평강 와이어는 단면으로 보았을 때 대향 엣지가 둥글게 된 형태를 갖는 트랙 형상으로 미리 제공된 것을 특징으로 하는 내연기관용 오일 링의 사이드 레일의 평강 와이어 제조 방법.
6. 제3항에 있어서, 처리되어야 할 평강 와이어는 단면으로 보았을 때 대향 엣지가 둥글게 된 형태를 갖는 트랙 형상으로 미리 제공된 것을 특징으로 하는 내연기관용 오일 링의 사이드 레일의 평강 와이어 제조 방법.
7. 제4항에 있어서, 처리되어야 할 평강 와이어는 단면으로 보았을 때 대향 엣지가 둥글게 된 형태를 갖는 트랙 형상으로 미리 제공된 것을 특징으로 하는 내연기관용 오일 링의 사이드 레일의 평강 와이어 제조 방법.