KR100563697B1 - 피스톤식 유압펌프의 피스톤 슈 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피스톤 슈의 제조방법에 관한 것으로, 특히 탄소강 등과 같은 강판재 위에 동합금분말을 일정두께로 올려놓고 650~850℃의 환원성 분위기로 유지된 로에서 1차소결한 후, 압연하여 1차성형하고, 다시 700~900℃로 유지된 로에서 2차 소결한 후 압연하여 동합금의 강판재를 성형한다. 이와 같이 만들어진 강판재를 피스톤 슈의 베이스부재의 직경과 동일한 직경으로 블랭킹하여 블랭킹된 베이스부재를 스핀들에 물려 일정한 속도로 회전시키면서 그 한쪽면에 강구를 가압하여 2서로 마찰용접으로 접합하여 피스톤 슈를 제조한다.

본 발명은 피스톤 슈의 볼 부를 강구를 사용하고, 그 강구를 원반형 베이스부재에 가압하여 마찰용접으로 접합하므로 제조비용이 절감되고 공정이 간단하여 생산상을 향상시킬 수 있다.

피스톤 슈, 볼, 마찰용접

Description

피스톤식 유압펌프의 피스톤 슈 제조방법{Method for manufacturing a piston shoe for piston hydraulic pump}

도 1은 일반적인 피스톤 식 유압펌프의 개략적 부분 단면도,

도 2는 종래 피스톤 슈의 결합단면도,

도 3은 본 발명의 피스톤 슈의 결합단면도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 본 발명에 따라 제조된 피스톤 슈

10: 베이스부재 11: 강판재

12: 동합금 13: 강구

본 발명은 피스톤 슈 제조방법에 관한 것으로, 특히 피스톤식 유압펌프 또는 유압모터에 사용되는 피스톤 슈를 간단한 공정으로 대량생산할 수 있는 피스톤 슈 제조방법에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 피스톤식 유압펌프나 유압모터(이하, '유압펌프'로 약칭함)에서 피스톤 슈(30)는 볼부(30a)가 피스톤(31)에 관절연결되고, 베이스부(30b)는 사판(33)에 슬라이드접촉하게 설치되어 있다. 이러한 피스톤 슈(30)는 도 2에 도시된 바와 같은 형상으로 이루어져 펌프작동중에 베이스부(30b)의 한쪽면이 사판(33)과 지속적으로 마찰접촉하게 된다.

그런데, 펌프작동시 펌프의 토출유량은 반복하여 가변되어야 하고, 이를 위하여 펌프의 사판각은 반복적으로 증감된다. 이 경우 피스톤 슈(30)의 베이스부(30b)는 맞닿고 있는 사판(33)으로부터 마찰저항을 받는다. 따라서 피스톤 슈(30)는 마찰부의 윤활성능을 향상시키기위하여 동합금을 사용하고 있다.

그런데 유압펌프의 토출유량을 증가시키기 위하여 사판각을 증대시켜야 하는 경우, 피스톤 슈의 피스톤 블록에 대하여 경사각도 증가하여 베이스부(30b)에 가해지는 마찰저항은 더욱 증가하고, 크기는 소형화하면서 최대 토출유량을 증가시키는 현재의 펌프의 추세에 의하면 피스톤블록에 대한 피스톤 슈의 경사각은 커지게 되는 데, 이 경우 피스톤 슈의 베이스부(30b)에 가해지는 저항은 더 커지게 된다.

따라서 근래에는 상기 피스톤 슈의 각도를 증가시키더라도 그에 따른 저항에 충분히 강성을 유지하도록 피스톤 슈를 도 3에 도시된 바와 같이 강재의 베이스부(30b)에 동합금(30c)을 접합한 소재를 사용하고 있다.

그러나 상기와 같이, 피스톤 슈의 재료를 강재에 동합금을 접합한 것을 사용하는 경우, 피스톤 슈의 크기가 작아서 2개의 재료를 주로 브레이징(brazing)으로 접합하게 되므로 브레이징시 사용되는 필러와 같은 부재료의 비용등이 추가되어 재료단가가 상승하는 문제가 있다. 또 상기와 같이 동합금을 접합한 강재를 기계가공하여 구형상의 볼 부를 가공하므로 기계가공비 및 기계가공시 발생하는 소재의 손실량(도 2의 이점쇄선부분)때문에 원가가 상승할 뿐아니라 가공이 까다로운 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기 종래의 피스톤 슈의 제조방법이 가진 단점을 해소하기 위하여 고안된 것으로, 제조원가가 낮고 제조공정이 간단한 피스톤 슈의 제조방법을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이, 강판재(11)의 한쪽면에 동합금분말(12)을 소결하여 성형한 베이스부재(10)와, 볼 베어링용 강구(13)를 서로 접합하여 피스톤 슈(1)를 제작하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 구체적으로 탄소강 등과 같은 강판재(11) 위에 동합금분말을 일정두께로 올려놓고 650~850℃의 환원성 분위기로 유지된 로에서 1차소결한 후, 압연하여 1차성형하는 단계; 상기 1차성형단계에서 성형된 강판재를 다시 700~900℃로 유지된 로에서 2차 소결한 후 압연하여 2차성형하는 단계; 상기 2차성형단계를 거쳐 만들어진 강판재를 소정직경의 베이스부재로 제작하는 단계; 상기 베이스부재(10)를 회전시키면서 그 한쪽면에 강구(13)를 가압하여 서로 마찰용접으로 접합하는 단계를 포함한다.

상기 강판재의 두께가 10㎜이상이면 압연이 어렵고, 이에 따라 동합금과 강 판재의 접합력이 낮어지므로 강판재의 두께는 10mm를 넘지 않도록 하여야 한다. 그리고 상기 볼과 베이스부재를 서로 마찰용접할 때 스핀들의 회전속도(결국 베이스부재의 회전속도가 됨)는 300~650SFM(SPM=스핀들의 RPM×부품직경(ft))으로 한다. 만일 스핀들의 회전속도가 200SFM 이하로 되면 토크가 높아져 금속이 파열되는 현상이 발생한다. 또 회전하고 있는 베이스부재에 볼을 가압할 때, 가열부분에서는 가압력을 3~5톤/in²으로 하고, 용접부분에서는 8~12톤/in²으로 한다.

실시예1;

두께 10㎜의 SPCC강판재 위에 동합금분말을 얹고 750℃에서 1차소결하고나서 다시 820℃에서 2차소결한 후, 동합금분말이 소결된 강판재를 압연율 20%로 압연하여 동합금분말이 소결된 강판재를 제작하였다. 이렇게 제작된 강판재를 직경 20㎜의 원반형 베이스부재를 블랭킹하였다. 원반형 베이스부재를 스핀들에 물려서 350SPM으로 회전시키면서 중심에 직경 15㎜의 볼베어링용 스테인레스 강구를 가압하되, 가열시에는 4톤/in²의 압력을 가하고, 용접시에는 10톤/in²의 압력으로 가압하여 베이스부재와 볼을 서로 마찰용접으로 접합하여 피스톤 슈를 제작하였다.

실시예2;

두께 10㎜의 S45C 탄소강 강판재 위에 동합금분말을 얹고 720℃에서 1차소결하고나서 다시 840℃에서 2차소결한 후, 동합금분말이 소결된 강판재를 압연율 30%로 압연하여 동합금분말이 소결된 강판재를 제작하였다. 이렇게 제작된 강판재를 직경 40㎜의 원반형 베이스부재를 블랭킹하였다. 원반형 베이스부재를 스핀들에 물 려서 400SPM으로 회전시키면서 중심에 직경 15㎜의 볼베어링용 스테인레스 강구를 중심축방향으로 가압하되, 가열시는 5톤/in²의 압력으로 가압하고, 용접시에는 12톤/in²의 압력으로 가압하여 베이스부재와 볼을 서로 마찰용접으로 접합하여 피스톤 슈를 제작하였다.

상기 본 발명에 따르면 강판재에 동합금을 소결하여 일체로 제작된 강재를 기계가공하여 피스톤 슈의 볼 형상과 베이스부재를 일체로 가공하는 종래 피스톤 슈 제조방법에 비하여, 기계가공에 따른 소재소모량을 줄이고, 마찰용접과 같은 간단하고, 신속한 공정으로 높은 신뢰성의 부품을 만들 수 있으므로 원가를 절감함과 아울러 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 강판재의 한쪽면 위에 동합금분말을 일정두께로 올려놓고 소정의 온도로 소결하여 성형하는 단계, 상기 성형단계에서 성형된 강판재를 소정직경의 베이스부재로 제작하는 단계, 상기 베이스부재의 한쪽면에 볼베어링용 강구를 가압하여 접합하는 단계를 포함하는 피스톤슈의 제조방법에 있어서,

   상기 성형단계는 동합금분말이 올려진 강판재를 650-850℃의 환원성분위기에서 1차 소결하고 압연하는 1차 성형단계와, 이를 다시 700-900℃의 온도에서 2차소결하여 압연하는 2차성형단계를 포함하고,

   상기 강구를 베이스부에 접합하는 단계는 베이스부재를 회전시키면서 강구를 가압하여 서로 마찰용접으로 접합하는 것을 특징으로 하는 피스톤 슈의 제조방법.
3. 삭제

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