KR100214701B1 - 결함발생을 방지하는 메인베어링의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 결함발생을 방지하는 메인베어링의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 주철재 베어링부를 별도로 제작하여 이 베어링부를 제외한 나머지 본체부만을 알루미늄재로 주조한 뒤, 본체부의 열처리실시후 베어링부를 알루미늄용탕에 침탕시켜 알루미늄용탕이 묻은 상태로 본체부에 접합시킴으로써 메인베어링제품을완성하는 것으로 메인베어링의 경량화와 더불어 이종금속간의 접합으로 인한 결함의 발생을 방지함으로써 베어링특성을 향상시키게 되는 것이다.

Description

결함발생을 방지하는 메인베어링의 제조방법

제1도는 본 발명에 따른 제조방법을 설명하는 흐름도이다.

[산업상의 이용분야]

본 발명은 자동차엔진의 크랭크축을 지지하는 메인베어링의 제조방법에 관한것으로, 특히 상이한 성분으로 이루어진 부위들간의 냉각차이로 인한 각종 결함들을 방지함으로써 메인베어링의 성능을 향상시키게 되는 결함발생을 방지하는 메인베어링의 제조방법에 관한 것이다.

[종래의 기술 및 그 문제점]

일반적으로 자동차엔진의 크랭크축은 크랭크케이스내에 설치되어 각 실린더의 폭발행정에서 받는 피스톤의 힘을 회전운동으로 바꾸어 주는 것으로서 크랭크저널이라고 불리우는 주축과, 커넥팅로드가 부착되어 있는 크래크핀과 암 및 이것과 중량밸런스를 잡기 위한 카운터웨이트등으로 구성되어 있다.

한편 이와 같은 크랭크축에는 크랭크축을 지지하는 미끄럼베어링으로서 메인베어링(main bearing)이 사용되고 있는바, 이러한 메인베어링은 주로 주석(Su)과 안티몬(Sb),구리(Cu)를 주성분으로 하는 배빗메탈(babbit metal)이나, 구리(Cu)에 납(Pb)을 첨가한 켈멧합금(kelmet), 또는 알루미늄등으로 이루어지게 된다.

그런데 현재 생산중인 대부분의 자동차엔진 크랭크축용 메인베어링의 소제로는 주철재가 주종을 이루고 있는바, 이는 크랭크축을 지지하기 위해서는 충분한 강도가 요구되기 때문인데, 주철재의 경우 강도는 크지만 그 중량이 무겁기 때문에 엔진과 차체중량을 증가시키게 되는 문제점을 낳게 되었고, 이를 해결하기 위해 최근에는 알루미늄을 사용하기도 하나 강도상의 문제로 말미암아 많은 제약이 있어 왔다.

이와 같은 문제점에 대한 해결방안으로서 각종 대안들이 나오고 있는바, 그 중 메인베어링이 크랭크축과 직접 접하면서 크랭크축을 지지하게 되는 베어링부에만 주철재를 사용하고 나머지 부위는 알루미늄과 같은 경금속으로써 주조를 하는 방법이 제안되었는 즉, 이는 주철재의 베어링부를 별도로 제작하여 이 베어링부를 모울드내의 베어링부가 위치되어야 할 부위에 삽입한 뒤, 탕구로부터 알루미늄용탕을 주입함으로써 주철재인 베어링부와 알루미늄재인 본체부가 접합되도록 하는 것이다.

그러나 이와 같은 방법에서는 주철재의 표면온도가 낮아 고온의 알루미늄용탕과 접하는 부위에 주철과 알루미늄의 큰 냉각속도 차이로 인한 포어(pore)의 발생과 크랙(crack) 및 기타 각종 내부결합이 유발됨으로써 피로강도 및 파괴특성 등에 악영향을 끼치게 되어 베어링으로서의 제기능을 다하지 못하게 되는 문제점이 있게 된다.

[발명의 목적]

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 메인베어링의 경량화 목적을 달성함과 더불어 상이한 재료간의 냉각속도차이로 인한 각종 결함의 발생을 방지함으로써 우수한 베어링특성을 유지할 수 있는 결함발생을 방지하는 메인베어링의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

[발명의 구성]

상기와 같은 목적을 달성을 하기 위한 본 발명은 성형하고자 하는 메인베어링의 본체 형상부를 갖춘 상형과 하형으로 구분되는 모울드를 준비하여 이 모울드내에 알루미늄용탕을 주입하고, 이어서 알루미늄용탕이 냉각된 후 모울드를 분리한 뒤, 메인베어링의 본체부에 대하여 열처리를 실시하되, 이 열처리과정중에 베어링부를 접합시키는 바, 이 베어링부는 미리 알루미늄의 녹는점과 근접온도인 섭씨 600 내지 700도의 알루미늄용탕에 침탕시켜 베어링부의 온도를 그만큼 높인후 본체부에 접합되는 부위에 알루미늄용탕이 묻은 상태에서 상기 알루미늄본체부에 접합시키도록 하고, 접합이 완료되면 접합된 메인베어링의 본체부와 베어링부를 냉각시킴으로써 주조를 완성하는 단계로 이루어져 있다.

[작용]

상기한 바와 같이 주철재인 베어링부와 알루미늄재인 본체부가 서로 다른 물리적특성을 갖는 이중금속이지만, 본 발명과 같이 주철재 베어링부를 이와 접합될 본체부의 소재인 알루미늄용탕에 침탕시켜 용탕의 온도만큼 베어링부의 온도를 상승시킨후, 이 알루미늄용탕이 베어링부의 본체부와 접합될 부위에 일정량 묻은 상태 즉, 제품의 치수를 고려하여 치수보정을 용이하게 할 수 있는 양만큼 묻은 상태에서 접합시킴으로써 용이하게 접합이 이루어지게 되고, 열처리는 접합적업이전에 알루미늄재 본체부에 미리 실시가 됨으로써 접합된 상태에서 열처리를 실시했을 경우에 발생할 가능성이 있는 균열 등의 현상을 예방할 수 있다.

[실시예]

이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 제1도에 도시된 바와 같이 메인베어링의 본체부와 베어링부가 별도로 제작된 후 이들을 서로 접합시키는 것으로서, 메인베어링의 본체부 형상을 이루는 형상부가 갖추어진 상형가 하형으로 구성된 모울드를 준비하여 이 모울드내에 알루미늄용탕을 주입함으로써 본체부를 성형하는 단계와, 상기 모울드를 분리하여 본체부를 인출, 냉각시킨후 열처리를 실시하는 단계와, 열처리 실시후 본체부에 베어링부를 접합하되 이 주철재의 베어링부는 사전에 미리 섭씨 600 내지 700도의 알루미늄용탕에 침팅시켜 베어링부의 온도를 이 온도만큼 상승시킨후 알루미늄용탕이 본체부와 접합되는 부위는 묻은 상태에서 접합을 실시하게 되는 단계로 이어지며, 접합이 완료되면 접합된 상태 그대로 냉각을 시키는 단계를 거쳐 메인베어링의 제품이 완성되는 단계에 이르게 된다.

이때, 베어링부를 사전에 섭씨 600 내지 700도로 가열하는 이유는 알루미늄 용융온도가 660℃ 이므로 , 이 용융온도에 가장 근접된 온도로 주철재의 베어링부를 가열하므로써, 본체를 형성하는 알루미늄이 모울드내로 주입될 때 온도의 친화력에 의해 이종 금속에 의한 그 경계에서 크랙이 발생되지 않도록 하기 위함이다.

여기서, 베어링부의 가열온가 알루미늄의 용융온도인 660℃보다 낮은600-660℃ 사이면 만족하나, 그 용융온도인 660℃ 이상으로 약 700℃ 까지 베어링부가 약간 더 상승하더라도 용융주입된 후 상호 결합작용될 때 커다란 지장을 주지 않게 되고, 오히려 모울드내로 주입되며 모울드에 의해 냉각된 알루미늄의 온도를 약간 상승시켜 동등 조건에서 이종 금속인 베어링부와 본체부가 하나로 결합되는데 도움을 준다.

그러므로, 베어링부의 가열온도는 알루미늄의 용융온도인 660℃ 전후인 600-700℃ 사이면 어느 온도에서든지 상호 결합하는데 지장을 주지 않게 되나, 그 가열방법이 알루미늄용탕에서 이루어 지므로 이 경우 알루미늄용융온도인 660℃ 이상으로는 크게 상승되지는 않을 것이다.

한편, 상기 베어링부에 묻은 알루미늄용탕의 양은 본체부와 베어링부의 접합시 발생하게 되는 치수의 변화에 대하여 치수보정을 용이하게 실시할 수 있도록 고려되어야 한다.

[발명의 효과]

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 메인베어링의 상당부분을 차지하는 본체부는 경금속인 알루미늄으로 이루어지고 충분한 강성이 요구되는 베어링부만이 주철재로 형성됨으로써 메인베어링의 경량화 목적을 달성할 수 있음은 물론, 주철과 알루미늄간의 냉각속도차이로 인한 각종 결함의 발생을 방지함으로써 우수한 베어링특성을 유지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 메인베어링의 본체부 형상을 이루는 형상부가 갖추어진 상형과 하형으로 구성된 모울드를 준비하여 이 모울드내에 알루미늄용탕을 주입함으로써 본체부를 성형하는 단계와, 상기 모울드를 분리하여 본체부를 인출, 냉각시킨후 열처리를 실시하는 단계, 열처리 실시후 본체부에 베어링부를 접합하되 이 베어링부는 사전에 미리 알루미늄용융온도인 660℃ 전후의 온도를 갖는 알루미늄용탕에 침탕시켜 베어링부의 온도를 이 온도만큼 상승시킨 후 알루미늄용탕이 본체부와 접합되는 부위에 묻은 상태에서 접합을 실시하게 되는 단계 및, 접합이 완료되면 접합된 상태 그대로 냉각을 시키는 단계를 거쳐 메인베어링의 제품이 완성되는 단계로 이루어지는 결함 발생을 방지하는 메인베어링의 제조방법.