KR100388826B1 - 압축기용 중공 피스톤 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압축기용 중공 피스톤 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 용접 강도의 강화 및 균일 분포 그리고 용접 후의 절삭 가공 용이의 효과를 갖는 압축기용 중공 피스톤 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하며, 원통형의 제1헤드부를 구비하는 몸체부와, 상기 몸체부의 제1헤드부와 대응되는 원통형의 제2헤드부를 구비하며 일단이 개방된 캡부를 성형하는 단계; 상기 제1,2헤드부의 각 선단부가 마찰 용접시 발생하는 융기부분이 채워지는 공간을 형성하도록 그 형상을 성형하는 단계; 상기 몸체부와 상기 캡부의 제1,2헤드부를 그 각 선단부의 상호 대응되는 접합면을 서로 맞댄채로 상대 회전시켜 접합하여 중공부를 가지는 피스톤 반제품을 형성하는 단계; 및 상기 피스톤 반제품의 외주면을 절삭하여 상기 마찰 용접시 발생한 융기 부분을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 압축기용 중공 피스톤 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압축기용 중공 피스톤을 균일하고 높은 용접 강도를 가지는 마찰 용접에 의해 제조할 수 있도록 제조 방법을 개선한 압축기용 중공 피스톤 제조 방법 및 그에 의해 제조되는 피스톤에 관한 것이다.
일반적으로 자동차등의 냉방장치를 구성하는 압축기 중 가변 용량형 사판식 압축기는, 내부에 크랭크실과 흡입실 및 토출실등의 밀폐공간을 형성하는 전,후방 하우징과, 상기 전,후방 하우징 사이에 내장되는 실린더 블록과, 상기 실린더 블록의 중앙에 회전가능하게 지지되는 구동축과, 상기 구동축에 각각 설치되는 러그 플레이트 및 사판과, 상기 사판의 둘레를 따라 슈를 개재하여 결합되는 복수개의 피스톤과, 밸브 유니트 그리고 제어밸브 및 사판 지지용 스프링을 구비한다.
이와 같은 가변 용량형 사판식 압축기에 있어서는, 냉매의 압축 과정에 있어서, 피스톤의 중량이 피스톤의 왕복운동을 방해하는 관성으로 작용하여 압축 효율을 저하시키는 요인으로 작용하는 바, 이를 개선하기 위하여 피스톤을 경량의 소재로 제조하고 있으며, 최근에는 피스톤의 내부에 중공을 형성함으로써 더욱 경량화된 피스톤의 제조 방법이 강구되고 있다.
이러한 압축기용 중공 피스톤의 제조 방법에 있어서, 종래에는 몸체부와 캡부를 각각 별개로 성형하고, 이들을 기계 가공하여 서로 가결합한 후, 진공 상태에서 몸체부 및 캡부의 접합면을 전자빔으로 용접하여 고착하는 단계를 거쳐 피스톤을 제조하도록 되어 있었다.
그러나, 이와 같이 이루어지는 압축기용 중공 피스톤 제조 방법에 있어서는, 접합면을 정밀하게 가공할 필요가 있고, 접합면의 용접 시간이 비교적 길어지며, 또한 몸체부와 캡부의 조립 및 조립 후의 가공절차가 까다롭고 복잡하므로 생산성이 크게 떨어지고 불량 발생률이 매우 높고, 전자빔 용접 과정에서 미세한 구멍들이 피스톤의 조직내에 발생함에 따라 피스톤의 내구성이 떨어지고 그 미세한 구멍들을 통해 중공부내로 냉매와 오일이 침투하여 냉매 및 오일이 부족하게 되는 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는, 유럽 특허 공보 제0 959 227호에 개시된 바와 같이, 몸체부 및 캡부를 각각 성형한 후 몸체부 및 캡부의 각 헤드형성부 선단면에 평행한 접합면을 형성하며, 이들 두 접합면을 각각 서로 맞댄 채로 대기 상태에서 상대 회전시킴으로써 발생하는 마찰열에 의해 중공부를 형성하는 방법을 채택하였다.
그러나, 상기 종래 기술은 접합면이 평면으로 되어 있음으로 인하여 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 접합면에서는 각속도의 차이로 인하여 피스톤의 외주면에 가까울수록 온도가 높아 용접 강도가 커지게 되지만, 외주면 층은 용접 후 기계 가공에 의해 제거되므로 남아 있는 부분의 용접 강도는 상대적으로 작아지게 된다.
둘째, 용접시 피스톤의 외주면에 가까울수록 온도가 높아 접합부의 융기 부위가 커져 용접 후 외주면 층의 가공 수단에 큰 부하가 걸리게 된다.
셋째, 접합면의 평면도의 미세한 차이로 인하여 용접시 접합면의 온도 분포가 균일하지 않아 접합면의 용접 강도가 균일하게 유지되기 어렵다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 상기 압축기용 중공 피스톤 및 그 제조에 있어서, 접합면을 평면으로 하지 않고 소정의 형상으로 형성하여 마찰 용접을 함으로써 용접 강도를 증가시키고 접합면상에서 용접 강도를 균일하게 분포시키며 용접 후 외주면 가공시 그 가공 수단에 걸리는 부하를 감소시킬 수 있는 압축기용 중공 피스톤 제조 방법 및 그에 의해 제조되는 피스톤을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 압축기용 중공 피스톤을 채용한 압축기의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤 개략적으로 도시하는 분리 사시도.
도 3 내지 7은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤 제조 방법을 개략적으로 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤의 몸체부와 캡부를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 9는 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤의 몸체부와 캡부를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 10은 본 발명의 바람직한 제4실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤의 몸체부와 캡부를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 11a 내지 도 11e는 본 발명의 바람직한 제5실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤 제조 방법을 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
41, 51, 58a, 91, 101 : 몸체부.
42, 52, 58b, 92, 102, 112 : 캡부.
111 : 쌍몸체부. 58 : 피스톤.
41a, 51a, 91a, 101a, 111a : 제1헤드부. 41b : 브릿지 형성부.
42a, 52a, 92a, 102a, 112a : 제2헤드부.
43, 53, 93, 103, 113 : 선단부.
43a, 53a, 93a, 103a, 113a : 융기부분이 채워지는 공간.
43b, 53b, 93b, 103b, 113b : 접합면.
43c, 53c, 103c, 113c : 챔퍼. 44, 119 : 중공부.
45, 115 : 외주면. 46, 116 : 융기 부분.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일측면에 따른 압축기용 중공 피스톤 제조 방법은, 브릿지 형성부와 상기 브릿지 형성부로부터 돌출된 원통형의 제1헤드부를 구비하는 몸체부와, 상기 몸체부의 제1헤드부와 대응되는 원통형의 제2헤드부를 구비하며 일단이 개방된 캡부를 성형하는 단계; 상기 제1,2헤드부의 각 선단부가 마찰 용접시 발생하는 융기부분이 채워지는 공간을 형성하도록 그 형상을 성형하는 단계; 상기 몸체부의 제1헤드부와 상기 캡부의 제2헤드부를 그 각 선단부의 상호 대응되는 접합면을 서로 맞댄채로 상대 회전시켜 발생하는 열에 의해 이들을 접합하여 중공부를 가지는 피스톤 반제품을 형성하는 단계; 및 상기 피스톤 반제품의 외주면을 절삭하여 상기 마찰 용접시 발생한 융기 부분을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일측면에 따른 압축기용 중공 피스톤 제조 방법은, 상기 제1,2헤드부의 각 선단부가 마찰 용접시 발생하는 융기부분이 채워지는 공간을 형성하도록 그 접합면의 양 가장자리의 모서리부분 중 적어도 하나에 챔퍼를 갖도록 성형되는 것을 특징으로 한다.
게다가, 본 발명의 일측면에 따른 압축기용 중공 피스톤의 제조 방법은, 상기 제1,2헤드부의 각 선단부가 마찰 용접시 발생하는 융기부분이 채워지는 공간을 형성하도록 라운딩 형상으로 성형되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명의 일측면에 따른 압축기용 중공 피스톤의 제조 방법은, 상기 제1,2헤드부의 각 선단부의 상호 대응되는 접합면이 요철부를 갖도록 그 형상을성형하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면의 압축기용 중공 피스톤 제조 방법은, 브릿지 형성부와 상기 브릿지 형성부로부터 돌출된 원통형의 제1헤드부를 구비하는 한 쌍의 몸체부가 상호 대칭적으로 일체화된 쌍몸체부와, 상기 쌍몸체부의 각 제1헤드부와 대응되는 원통형의 제2헤드부를 구비하며 일단이 개방된 한 쌍의 캡부를 성형하는 단계; 상기 제1,2헤드부의 각 선단부가 마찰 용접시 발생하는 융기부분이 채워지는 공간을 형성하도록 그 형상을 성형하는 단계; 상기 쌍몸체부의 각 제1헤드부와 상기 한 쌍의 캡부의 각 제2헤드부를 그 각 선단부의 상호 대응되는 접합면을 서로 맞댄채로 상대 회전시켜 발생하는 열에 의해 상기 쌍몸체부의 양측에 각각 상기 캡부를 하나씩 접합하여 양쪽에 중공부를 가지는 쌍피스톤 반제품을 형성하는 단계; 상기 쌍피스톤 반제품의 외주면을 절삭하여 상기 마찰 용접시 발생한 융기 부분을 제거하는 단계; 및 상기 쌍피스톤 반제품의 중앙부를 절단하여 두 개의 피스톤 반제품으로 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 압축기용 중공 피스톤 제조 방법들은 대기 분위기하에서 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 또다른 측면의 압축기용 중공 피스톤은, 브릿지 형성부와 상기 브릿지 형성부로부터 돌출된 원통형의 제1헤드부를 구비하는 몸체부와, 상기 몸체부의 제1헤드부와 대응되는 원통형의 제2헤드부를 구비하며 일단이 개방된 캡부를 구비하고, 상기 몸체부의 제1헤드부와 상기 캡부의 제2헤드부를 그 각 선단부의 상호 대응되는 접합면을 서로 맞댄채로 상대 회전시켜 발생하는 열에 의해 용접할 때,용접부분의 융기부분이 채워지는 공간을 형성하도록 그 형상이 성형된 상기 제1,2헤드부의 각 선단부를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또다른 측면의 압축기용 중공 피스톤은, 상기 제1,2헤드부의 각 선단부가 마찰 용접시 발생하는 융기부분이 채워지는 공간을 형성하도록 그 접합면의 양 가장자리의 모서리부분 중 적어도 일측에 형성된 챔퍼를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1 내지 7은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤 및 그 제조 방법을 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 가변 용량형 사판식 압축기는, 내부에 크랭크실(51a)과, 흡입실(52a) 및 토출실(52b)등의 밀폐공간을 형성하는 전, 후방 하우징(51)(52)과; 원주 방향으로 배열된 다수의 보어(53a)를 가지고 상기 전, 후방 하우징(51)(52) 사이에 내장되는 실린더 블록(53)과; 상기 전방 하우징(51)의 중앙을 관통하여 크랭크실(51a)에 삽입되어 상기 실린더 블록(53)의 중앙에 회전 가능하게 지지되는 구동축(54)과; 상기 크랭크실(51a) 내에서 구동축(54)의 회전에 따라 회전하도록 구동축(54)에 결합되는 러그 플레이트(55)와; 상기 구동축(54) 둘레로 설치됨과 아울러 상기 러그 플레이트(55)의 일측과 힌지 결합되어 러그 플레이트(55)의 회전에 따라 회전하면서 상기 구동축(54)의 축방향으로의 슬라이딩에 의하여 경사각이 가변되는 사판(56)과, 상기 사판(56)의 둘레를 따라 슈(57)를 개재하여 결합되어 상기 사판(56)의 회전에 따라 상기 실린더(53)의 각 보어(53a) 내에서 왕복동하는 다수의 피스톤(58)과, 그리고 상기 피스톤(58)의 왕복동에 의한 보어 내부의 압력 변화에 의하여 냉매 가스의 흡입 및 토출을 제어하도록 실린더 블록(53)과 후방 하우징(52) 사이에 개재되는 밸브 유니트(60)를 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 크랭크실(51a), 흡입실(52a) 및 토출실(52b)의 압력을 조정하여 피스톤(58)의 이송량을 조정하는 제어 밸브(62)와, 상기 러그 플레이트(55)와 사판(56) 사이에 탄성적으로 설치되어 러그 플레이트(55)의 비회전시 최소 경사각으로 사판(56)을 탄성 지지하는 사판 지지용 스프링(63)이 더 구비된다.
이와 같은 가변 용량형 사판식 압축기에 있어서 증발기로부터 이송되는 냉매를 압축하여 응축기로부터 배출하는 과정은 다음과 같이 이루어진다. 엔진의 동력에 의하여 구동축(54)이 회전하면 러그 플레이트(55)가 회전하고 이에 따라 사판(56)이 회전함으로써 피스톤(58)들은 사판(56)의 경사각과 비례하는 거리를 왕복동한다. 이러한 왕복동 과정에 있어서 피스톤(58)이 크랭크실(51a) 쪽으로 후진하는 동안에 흡입실(52a)의 냉매가 보어(53a) 내부로 유입되고, 다시 피스톤(58)이 전진하는 동안 보어(53a)에 유입된 냉매는 압축되어 높은 압력으로 토출실(52b)로 토출된 후 소정의 냉매 유로를 통하여 응축기로 배출된다.
도 2는 몸체부(58a)와 캡부(58b)로 이루어진 상기 피스톤(58)을 개략적으로 도시하는 분리 사시도이다.
도 3 내지 7을 참조하면서, 본 발명의 제1실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤 제조 방법을 설명한다.
본 발명의 제1실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤 제조 방법은, 브릿지 형성부(41b)와 상기 브릿지 형성부(41b)로부터 돌출된 원통형의 제1헤드부(41a)를 구비하는 몸체부(41)와, 상기 몸체부(41)의 제1헤드부(41a)와 대응되는 원통형의 제2헤드부(42a)를 구비하며 일단이 개방된 캡부(42)를 성형하는 단계; 상기 제1,2헤드부(41a)(42a)의 각 선단부(43)가 마찰 용접시 발생하는 융기부분이 채워지는 공간(43a)을 형성하도록 그 접합면(43b)의 양 가장자리의 모서리부분에 챔퍼(43c)를 갖도록 성형되는 단계; 상기 몸체부(41)의 제1헤드부(41a)와 상기 캡부(42)의 제2헤드부(42a)를 그 각 선단부(43)의 상호 대응되는 접합면(43b)을 서로 맞댄채로 상대 회전시켜 발생하는 열에 의해 이들을 접합하여 중공부(44)를 가지는 피스톤 반제품(47)을 형성하는 단계; 및 상기 피스톤 반제품(47)의 외주면(45)을 절삭하여 상기 마찰 용접시 발생한 융기 부분(46)을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 몸체부(41)와 캡부(42)의 성형단계에 있어서, 상기 몸체부(41)와 캡부(42)는 각각 별개로 성형되며, 단조 또는 주조 공정에 의해 차후의 절삭 가공의 여유를 두고 성형되는 것이 바람직하다. 상기 몸체부(41)는 어느 한 쪽 외주면에서 다른 한 쪽 외주면 쪽으로 요입 형성된 요입 공간(41c)에 의하여 이루어지는 브릿지 형성부(41b)와, 상기 브릿지 형성부(41b)로부터 돌출된 제1헤드부(41a)를 구비한다. 상기 캡부(42)는 상기 제1헤드부(41a)와 대응되는 일 단부가 개방된 중공 원통형 제2헤드부(42a)를 구비한다. 상기 몸체부(41)와 캡부(42)는 모두 알루미늄 합금 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제1,2헤드부(41a)(42a)의 각 선단부(43)의 성형단계에 있어서는, 도 4 에 도시된 바와 같이, 각 선단부(43)를 절삭하여 마찰 용접에 의해 발생하는 융기 부분이 채워지는 공간(43a)이 형성되도록 접합면(43b)을 형성한다. 바람직하게는, 먼저 단순 평삭 가공에 의해 각 선단부(43)의 서로 대응되는 평면을 형성한 다음, 그 평면의 양 가장자리의 모서리 부분을 소정의 각도로 절삭하여 챔퍼(43c)를 형성한다. 도 3에 점선으로 도시된 바와 같은 오목한 요입부(41d)를 절삭하는 공정과 상기 선단부(43)를 절삭하는 공정을 동시에 수행하는 것이 공정 단계의 단축 및 중공부의 확대를 위하여 바람직하다.
상기 제1,2헤드부(41a)(42a)의 각 선단부(43)의 마찰 용접 단계에 있어서는, 도 5 에 도시된 바와 같이, 상기 몸체부(41)를 회전시키면서 상기 캡부(42)를 상기 몸체부(41) 쪽으로 가압하여 발생하는 마찰열에 의해 서로 대응되는 접합면(43b)들을 용착시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 캡부(42)를 회전시키면서 상기 몸체부(41)를 상기 캡부(42) 쪽으로 가압하여 발생하는 열에 의해 상기 접합면(43b)들을 용착시킬 수 도 있다. 더욱이, 상기 몸체부(41)와 캡부(42)를 서로 맞댄채로 상대 회전시켜 발생하는 마찰열에 의해 상기 접합면(43b)들을 용착시킬 수 있다.
이러한 마찰 용접 단계는 상온의 대기 분위기하에서 이루어질 수 있다.
상기 피스톤 반제품(47)의 외주면(45)을 절삭하여 마찰 용접에 의해 발생한 융기 부분(46)을 절삭 가공하는 단계에 있어서는, 도 6 에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤 반제품(47)을 고정한 상태에서 그 외주면(45)을 선삭 가공하여 피스톤의 외주면을 형성한다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤 제조 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤 제조 방법은, 상기 제1실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤 제조 방법과 거의 동일하며, 다만, 상기 몸체부(51)의 제1헤드부(51a)와 상기 캡부(52)의 제2헤드부(52a)의 각 선단부(53)가 마찰 용접에 의해 발생하는 융기 부분이 채워지는 공간(53a)을 형성하도록 그 접합면(53b)의 양 가장자리 중 외주면 쪽의 가장자리의 모서리 부분에 챔퍼(53c)를 형성하도록 한 점에서만 상기 제1실시예와 다르다.
즉, 상기 제1실시예의 제1,2헤드부(41a)(42a)의 각 선단부(43)를 성형하는 단계에 있어서, 상기 각 선단부(53)는 마찰 용접에 의해 발생하는 융기 부분이 채워지는 공간(53a)을 형성하도록 그 접합면(53b)의 외주면 쪽의 가장자리의 모서리 부분에 챔퍼(53c)를 형성하고, 내주면 쪽의 가장자리 모서리 부분에는 챔퍼를 형성하지 않는다.
피스톤 내주면 쪽에 형성된 융기 부분은 마찰 용접에 의해 형성되는 중공부 내부에 발생하므로 피스톤의 왕복동을 방해하지 않아 차후 이를 절삭 가공할 필요가 없다. 따라서, 상기 본 발명의 제2실시예에 따르면, 용접 강도를 감소시키지 않으면서, 내주면 쪽의 가장자리 모서리 부분에 챔퍼를 형성하는 공정을 생략할 수있는 장점이 있다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤 제조 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤 제조 방법은, 상기 제1실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤 제조 방법과 거의 동일하며, 다만, 상기 몸체부(91)의 제1헤드부(91a)와 상기 캡부(92)의 제2헤드부(92a)의 각 선단부(93)가 마찰 용접에 의해 발생하는 융기 부분이 채워지는 공간(93a)을 형성하도록 라운딩 형상으로 형성된 점에서만 상기 제1실시예와 다르다.
즉, 상기 제1,2헤드부(91a)(92a)의 각 선단부(93)가, 도 9에 도시된 바와 같이, 둥근 형상으로 되도록 형성함으로써 마찰 용접에 의해 발생하는 융기 부분이 채워지는 공간을 형성하는 것이다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤 제조 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤 제조 방법은, 상기 제2실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤 제조 방법과 거의 동일하며, 다만, 상기 몸체부(101)의 제1헤드부(101a)와 상기 캡부(102)의 제2헤드부(102a)의 각 선단부(103)가 마찰 용접에 의해 발생하는 융기 부분이 채워지는 공간(103a)을 형성하도록 그 접합면(103b)의 양 가장자리 중 외주면 쪽의 가장자리의 모서리 부분에 챔퍼(103c)를 형성하고 상기 접합면(103b)의 표면에 요철부를 형성한 점에서만 상기 제1실시예와 다르다.
즉, 상기 제1,2헤드부(101a)(102a)의 각 선단부(103)가 마찰 용접에 의해 발생하는 융기 부분이 채워지는 공간(103a)을 형성하도록 그 접합면(103b)의 외주면 쪽 가장자리의 모서리 부분에 챔퍼(103c)를 형성하는 이외에 상기 접합면(103b)의 표면에 요철부를 형성하는 공정을 추가함으로써 마찰 효율을 높여 용접 강도의 향상을 도모할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤 제조 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤 제조 방법은, 브릿지 형성부(111b)와 상기 브릿지 형성부(111b)로부터 돌출된 원통형의 제1헤드부(111a)를 구비하는 한 쌍의 몸체부가 상호 대칭적으로 일체화된 쌍몸체부(111)와, 상기 쌍몸체부(111)의 각 제1헤드부(111a)와 대응되는 원통형의 제2헤드부(112a)를 구비하며 일단이 개방된 한 쌍의 캡부(112)를 성형하는 단계; 상기 제1,2헤드부(111a)(112a)의 각 선단부(113)가 마찰 용접시 발생하는 융기부분이 채워지는 공간(113a)을 형성하도록 그 접합면(113b)의 양 가장자리 모서리 부분에 챔퍼(113c)를 갖도록 그 형상을 성형하는 단계; 상기 쌍몸체부(111)의 각 제1헤드부(111a)와 상기 한 쌍의 캡부(112)의 각 제2헤드부(112a)를 그 각 선단부(113)의 상호 대응되는 접합면(113b)을 서로 맞댄채로 상대 회전시켜 발생하는 열에 의해 상기 쌍몸체부(111)의 양측에 각각 상기 캡부(112)를 하나씩 접합하여 양쪽에 중공부(119)를 가지는 쌍피스톤 반제품(117)을 형성하는 단계; 상기 쌍피스톤 반제품의 외주면(115)을 절삭하여 상기 마찰 용접시 발생한 융기 부분(116)을 제거하는단계; 및 상기 쌍피스톤 반제품(117)의 중앙부(118)를 절단하여 두 개의 피스톤 반제품(120)으로 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 제5실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤 제조 방법은 상기 제1실시예에 따른 압축기용 중공 피스톤 제조 방법과 거의 동일하다. 다만, 제1실시예에 있어서는, 몸체부와 캡부가 각각 하나씩 마찰 용접되는 반면, 제5실시예에 있어서는, 도 11a에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 몸체부가 상호 대칭적으로 일체화된 쌍몸체부(111)와, 서로 동일한 형상인 한 쌍의 캡부(112)가 동시에 마찰 용접되는 점에서 양자는 다르다. 따라서, 제5실시예에 있어서는, 마찰 용접에 의해 접합된 쌍몸체부(111)와 한 쌍의 캡부(112)에 의해 이루어진 쌍피스톤 반제품(117)의 외주면(115)을 절삭 가공한 후에는, 도 11e에 도시된 바와 같이, 상기 쌍피스톤의 중앙을 절단하여 두 개의 피스톤 반제품(120)을 제조할 수 있다.
상기한 본 발명의 제5실시예에 따르면, 1회의 공정으로 두 개의 피스톤 반제품을 제조할 수 있어 공정 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 압축기용 중공 피스톤 제조방법이 갖는 효과는 다음과 같다.
첫째, 용접 강도가 강화 된다. 중공 피스톤의 몸체부와 캡부의 상대 회전에 의한 마찰 용접에 의할 경우, 용접부가 되는 접합면의 각속도 차이로 인해 접합면의 외주면측에서부터 온도가 상승하면서 용접이 진행된다. 따라서 용접 강도는 외주면측에 가까운 용접 부분, 즉 마찰 용접에 의한 융기 부분에서 크게 되는 데, 종래 기술에 있어서는, 이 부분은 용접 후의 외주면 절삭 가공에 의해 제거되므로 상대적으로 잔류하는 용접 부분에서의 용접 강도가 약화 된다. 그러나, 본 발명에 있어서는, 마찰 용접에 의한 융기 부분을 대폭 줄일 수 있으므로 융기 부분의 제거에 따른 용접 강도의 약화를 방지함으로써 결과적으로 마찰 용접에 의한 중공 피스톤의 용접 강도를 대폭 강화할 수 있다.
둘째, 중공 피스톤 외주면의 절삭 가공시 가공 수단에 가해지는 부하를 대폭 감소시킬 수 있다. 본 발명에 의할 경우, 중공 피스톤을 구성하는 몸체부와 캡부의 각 헤드부의 각 선단부가 마찰 용접에 의해 발생하는 융기 부분이 채워지는 공간을 형성하도록 그 접합면 가장자리 모서리 부분에 챔퍼를 주는 등 소정의 형상으로 성형됨으로써 마찰 용접에 의해 피스톤 외주면위로 융기하는 부분을 크게 감소시켜 용접 후 피스톤 외주면의 절삭 가공시 가공 수단이 받게 되는 부하를 대폭 감소시킬 수 있다.
셋째, 접합면에 대한 용접 강도가 균일하게 분포된다. 본 발명에 의할 경우, 중공 피스톤을 구성하는 몸체부와 캡부의 각 헤드부의 각 선단부가 마찰 용접에 의해 발생하는 융기 부분이 채워지는 공간을 형성하도록, 그 접합면 가장자리 모서리 부분에 챔퍼를 주는 등 소정의 형상으로 성형됨으로써, 마찰 용접에 따른 온도 상승이 용접부가 되는 선단부 중앙의 접합면에 집중되어 접합면에 대한 용접 강도가 균일하게 분포된다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
Claims (8)
- 브릿지 형성부와 상기 브릿지 형성부로부터 돌출된 원통형의 제1헤드부를 구비하는 몸체부와, 상기 몸체부의 제1헤드부와 대응되는 원통형의 제2헤드부를 구비하며 일단이 개방된 캡부를 성형하는 단계;상기 제1,2헤드부의 각 선단부가 마찰 용접시 발생하는 융기부분이 채워지는 공간을 형성하도록 그 형상을 성형하는 단계;상기 몸체부의 제1헤드부와 상기 캡부의 제2헤드부를 그 각 선단부의 상호 대응되는 접합면을 서로 맞댄채로 상대 회전시켜 발생하는 열에 의해 이들을 접합하여 중공부를 가지는 피스톤 반제품을 형성하는 단계; 및상기 피스톤 반제품의 외주면을 절삭하여 상기 마찰 용접시 발생한 융기 부분을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기용 중공 피스톤 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제1,2헤드부의 각 선단부가 마찰 용접시 발생하는 융기부분이 채워지는 공간을 형성하도록 그 접합면의 양 가장자리의 모서리부분 중 적어도 하나에 챔퍼를 갖도록 성형되는 것을 특징으로 하는 압축기용 중공 피스톤 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제1,2헤드부의 각 선단부가 마찰 용접시 발생하는 융기부분이 채워지는 공간을 형성하도록 라운딩 형상으로 성형되는 것을 특징으로 하는 압축기용 중공 피스톤 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제1,2헤드부의 각 선단부의 상호 대응되는 접합면이 요철부를 갖도록 그 형상을 성형하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기용 중공 피스톤 제조 방법.
- 삭제
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 압축기용 중공 피스톤 제조가 대기 분위기하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축기용 중공 피스톤 제조 방법.
- 브릿지 형성부와 상기 브릿지 형성부로부터 돌출된 원통형의 제1헤드부를 구비하는 몸체부와,상기 몸체부의 제1헤드부와 대응되는 원통형의 제2헤드부를 구비하며 일단이 개방된 캡부를 구비하고,상기 몸체부의 제1헤드부와 상기 캡부의 제2헤드부를 그 각 선단부의 상호 대응되는 접합면을 서로 맞댄채로 상대 회전시켜 발생하는 열에 의해 용접할 때, 용접부분의 융기부분이 채워지는 공간을 형성하도록 그 형상이 성형된 상기 제1,2헤드부의 각 선단부를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 압축기용 중공 피스톤.
- 제7항에 있어서,상기 제1,2헤드부의 각 선단부가 마찰 용접시 발생하는 융기부분이 채워지는 공간을 형성하도록 그 접합면의 양 가장자리의 모서리부분 중 적어도 일측에 형성된 챔퍼를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 압축기용 중공 피스톤.
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