KR100588921B1 - 실린더블록내의 라이너 제거방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실린더블록내의 라이너 제거방법에 관한 것으로, 실린더블록 주조 공정에서 불량 실린더블록이 발생할 경우, 가열장치를 이용하여 상기 불량 실린더블록의 실린더보어에 구비된 주철 라이너 주위를 가열하여, 용융온도가 상대적으로 낮은 라이너 주변부 금속이 용해되도록 한 상태에서 라이너를 제거해내고, 라이너가 제거된 상태의 불량 실린더블록은 용해장소로 이송되어 새로운 실린더블록의 제조에 투입되어 재활용되는 실린더블록의 라이어 제거방법에 관한 것이다.

본 발명의 방법에 의해, 알루미늄 실린더블록에서 주철 라이너의 제거 및 스크랩 처리작업을 전자동으로 진행할 수 있게 되어 작업의 편의성과 효율성 및 알루미늄 용탕으로의 주철 라이너 유입이 방지되므로 용탕성분의 제어를 통한 품질향상을 함께 도모할 수 있다.

Description

실린더블록내의 라이너 제거방법{Removing method of cast iron liner in the cylinder block}

도 1a 는 종래 실린더블록의 형상을 도시한 사시도,

도 1b 는 상기 도 1a 의 실린더블록 내에 설치된 라이너의 사시도,

도 1c 는 종래 실린더블록의 제조 공정도,

도 2a 와 도 2b 는 본 발명에 사용되는 실린더블록의 라이너 제거장치의 개략적인 단면도,

도 2c 는 상기 도 2a 의 가열장치에 의해 주철 라이너 주변부가 용융되는 상태를 도시한 평면도,

도 3 은 본 발명에 따른 실린더블록내의 라이너 제거 공정도,

도 4a 내지 도 4f 는 본 발명에 따른 실린더블록내의 라이너 제거공정단계를 도시한 단면도,

도 5a 내지 도 5c 는 본 발명에 사용되는 고주파 유도가열장치의 설명도임.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 실린더블록 3 : 주철 라이너

4 : 실린더블록 하우징부(알루미늄재질)

5 : 실린더보아 9 : 크랭크실(공동부)

10 : 트랜스퍼 11 : 관통공

20,20‘ : 라이너 제거용 상,하 실린더 구동장치

23 : 상,하 클램프 30 : 가열장치의 발열부

40 : 측방향 실린더 구동장치 41 : 측면클램프

본 발명은 실린더블록내의 라이너 제거방법에 관한 것으로, 특히 실린더보어내의 주철 라이너를 라이너 주위의 금속만을 국부적으로 가열, 용융시킨 후 제거함으로써 주철 라이너 제거작업의 효율성을 높일 수 있고, 불량 실린더블록의 용해로 형성된 용탕성분의 제어를 통한 품질향상을 도모할 수 있는 실린더블록내의 라이너 제거방법에 관한 것이다.

최근의 자동차 경량화에 따라 종래의 주철 실린더블록은 알루미늄 실린더블록으로 대체되는 추세에 있다. 상기 종래의 주철 실린더블록은 사형 중력주조에 의해 양산되고 있지만 알루미늄 실린더블록으로 대체되면서 생산 및 비용면을 고려하여 주로 다이 캐스팅법으로 개발되어지고 있다.

도 1a 는 종래 알루미늄 실린더블록의 구조의 일예를 도시한 사시도이고,

도 1b 는 상기 도 1a 의 알루미늄 실린더블록의 실린더 보어에 장착된 라이너의 사시도이다.

도시된 바와 같이, 실린더 블록(1)에는 다수개, 예컨대 4 개의 실린더보아 (5)가 형성되고, 이 실린더보아(5)의 내측에 라이너(3)가 결착되어 있다.

상기 실린더블록(1)의 특성상 피스톤이 구동하는 상기 실린더 보어(5) 부위는 엔진의 성능, 강성 및 윤활성 등을 고려하여 주철 라이너로 구성되어 있다.

도 1c 는 상기와 같은 종래 알루미늄 실린더블록의 제조공정을 도시한 블록도이다.

종래 알루미늄 실린더블록 작업과정은 금형에 주철 라이너를 삽입하여 금형을 닫은 후, 사출성형으로 주조하고, 이후 금형을 개방하여 제품을 취출한 후 마감처리를 하는 공정으로 진행됨을 알 수 있다.

따라서, 종래 알루미늄 실린더블록을 제조할 경우, 주철로 된 라이너를 금형에 삽입한 상태에서 동시에 주조하여 모재인 알루미늄부와 주철 라이너 사이의 밀착성 향상과 주조의 편이성을 꾀하고 있다.

상기 도 1c 에서, “7”로 표시된 박스안의 공정은 모두 주조 머신 내에서 이루어지는 공정이다.

일반적으로 변속기 케이스 류와 하우징 류 등을 주조할 경우, 대개 다이캐스팅 공법으로 주조하게 되며, 주조시 장내, 외에서 발생하는 불량품은 스크랩으로 리턴시켜 재용해되어 사용된다.

그러나, 앞에서 설명한 바와 같이, 종래 알루미늄 실린더블록(1)의 경우 소재의 내부에 이종재인 주철 라이너(3)가 삽입되어 있어 발생되는 불량 실린더블록(1)을 리턴 스크랩으로 사용할 수가 없었다. 이는 주철 라이너(3)가 삽입된 실린더블록(1)이 재 용해되면, 주철 라이너(3)에서 발생되는 이종원소, 특히 Fe 성분이 불량을 초래하는 요인으로 작용하기 때문이며, 완전히 용해되지 않는 주철 라이너로 인하여 용해로를 주기적으로 청소해 주어야 하는 불편이 따랐었다.

현재까지의 주철 라이너를 분리할 수 있는 장치는 없는 상황이며, 불량의 알루미늄 실린더블록은 영세한 업체 등에서 파쇄 및 가공 등의 원시적인 방법으로 분리하여 단순히 고철로 사용하고 있는 실정이다.

또한 주조 공장에서 주철 라이너가 삽입된 소재가 그대로 용해로 들어갈 경우 용해중에 주철 라이너에서 발생하는 철 성분으로 알루미늄 용탕의 철 성분이 증가하게 되고, 이로 인해 실린더블록의 대량 주조불량이 발생하게되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 가열장치의 발열부를 실린더 보아내의 라이너 내측에 위치시켜 라이너보다 상대적으로 용융점이 낮은 라이너 주위의 금속만을 국부적으로 가열, 용융시킨 후, 주철 라이너를 실린더블록 보어로부터 제거함으로써, 주철 라이너의 제거 및 스크랩 처리작업을 보다 효율적으로 수행할 수 있고, 주철 라이너의 유입 방지로 용탕성분의 제어를 통한 품질향상을 도모할 수 있는 실린더블록내의 라이너 제거방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실린더블록내의 라이너 제거방법은 불량 실린더블록을 스크랩 처리하기 위한 실린더블록내의 라이너 제거방법으로서, 내 부에 상기 실린더블록과 다른 재질로 형성된 라이너가 삽입되어 있는 불량 실린더블록을 라이너 제거용 상,하 실린더구동장치 측으로 이동, 장착시키는 단계와, 상기 불량 실린더블록의 저부로부터 상측의 실린더보아 내측으로 가열장치의 발열부를 삽착시킨 후, 발열부를 가열시켜 상기 라이너의 주변의 실린더블록 하우징부 금속을 용융상태로 만드는 단계와, 상기 라이너 제거용 상,하 실린더 구동장치의 클램프를 하강시켜 라이너를 클램핑한 후, 재 상승시켜 라이너를 제거하는 단계와, 상기 주철 라이너가 제거된 상태의 불량 실린더블록을 용해장소로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 가열장치는 고주파 자기유도 발생장치를 사용하며, 가열장치의 발열부는 실린더보아의 수와 같은 4개의 발열부를 가지며, 상기 각 발열부는 실린더블록 저부 공간부인 크랭크룸으로부터 상측의 라이너 내측에 위치시키도록 하는 것이 바람직하다.

상기에서, 불량 실린더블록은 알루미늄재로 제조되고, 실린더보아에 장착되는 상기 라이너는 주철재로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 고주파 자기유도발생장치는 피발열체인 도체와, 상기 도체의 주위로 감겨진 코일로 구성되는 발열부와, 상기 코일에 인가되는 전원 인가부를 포함하는 구성이 되도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실린더블록내의 라이너 제거방법에 대한 상세한 설명을 하기로 한다.

도 2a 는 본 발명의 방법에 사용되는 라이너 제거용 상,하 실린더 구동장치 의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고,

도 2b 는 상기 도 2a 의 측면도이다.

상기 도시된 실린더블록(1)의 단면도는 상기 도 1a 의 실린더 블록(1)의 A-A 선에 따른 단면도로서, 상측에는 주철 라이너(3)가 위치하고, 그 하부에는 빈 공간의 크랭크실(9)이 형성되며, 상기 주철 라이너(3)와 크랭크실(9) 외측의 하우징부(4)는 주철에 비해 용융점이 낮은 알루미늄으로 형성되어 있다.

상기와 같이 구성된 실린더블록(1)에 있어서, 하우징(4)을 형성하는 알루미늄의 용융점은 약 500-600℃ 인데 비해, 실린더보아(도 1a 의 5)에 장착된 주철 라이너(3)의 용융점은 약 1,400℃ 정도이다. 따라서 가열장치로 상기 알루미늄의 용융점 부근인 약 600-700℃ 로 조절해줄 경우, 주철 라이너(3)는 용융되지 않고 주변부인 알루미늄만 용융되게 할 수 있다.

상기 실린더블록(1)의 하부에는 실린더블록(1)을 이송하는 트랜스퍼(10)가 위치하고 상기 각 빈 공간인 크랭크실(9)과 접하는 부분에는 관통공(11)이 형성되어 하부의 가열장치 발열부(30)가 상기 크랭크실(9)을 거쳐 상부의 실린더보아 내의 주철 라이너(3) 내측으로 삽입되는 구조로 되어 있다.

상기 가열장치의 발열부(30)는 주철 라이너(3)와 같은 수인 4개로 형성되며, 상기 각 발열부(30)는 실린더블록 저부 공간부인 크랭크실(4)로부터 상측의 라이너(3)의 내측 공간에 위치되도록 한다.

상기 가열장치로는 예컨데, 고주파 자기유도 가열장치를 사용할 수 있으며, 상기 고주파 자기유도 가열장치에 대해서는 이하에서 별도로 설명하기로 한다.

상기 도 2b 에서, 부호 (40)은 선단의 측면 클램프(41)를 측방향으로 왕복 이동시키는 측면 실린더 구동장치의 실린더부로서, 라이너 제거시 실린더블록(1)을 측방향에서 고정시키는 역할을 한다.

도 2c 는 상기한 본 발명의 가열장치에 의해 주철 라이너(3) 주변부가 용융되는 상태를 도시한 도면으로, 도 1a 에 도시된 실린더블록(1)의 상부에서 본 상태를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 가열장치의 발열부(30)를 주철 라이너(3)의 내부에 위치시킬 경우, 주철 라이너(3)에 비해 용융점이 낮은 라이너(3)와 인접해 있는 알루미늄부(4‘)가 용융되어진다.

도 3 은 본 발명의 방법에 따라 실린더블록내의 라이너 제거 공정을 도시한 블록도이다.

상기 공정에서는 도 2a 와 도 2b 에 도시된 라이너 제거용 상,하 실린더 구동장치(20,20‘)와 측면 실린더 구동장치(40)가 함께 사용된다.

도 3 을 참조하면, 본 발명의 방법에 따른 실린더블록내의 라이너 제거 공정은 실린더블록 주조 공정(110)에서 불량 실린더블록이 발생할 경우(120), 가열장치(170)를 이용하여 상기 불량 실린더블록(120)의 실린더보어에 구비된 라이너 주위를 가열하여(130), 용융온도가 상대적으로 낮은 라이너 주변부가 용해되도록 한 상태에서 라이너를 제거해내고(140), 라이너가 제거된 상태의 불량 실린더블록(150)은 용해장소로 이송시키고(160), 이송된 불량 실린더블록은 용해되어 다시 새로운 실린더블록의 제조(110)에 투입되어 재활용되는 공정으로 이루어진다.

도 4a 내지 도 4f 는 본 발명에 따른 상기 실린더블록 라이너 제거 공정 플로우를 단계별로 도시한 단면도이다.

본 발명의 기술은 가열장치를 이용하여 라이너 주위의 알루미늄만을 국부적으로 가열 및 용융시킨 후, 주철 라이너를 실린더블록 보아로부터 제거하는데 중점을 두고 있다.

도 4a 를 참조하면, 실린더블록의 주조가 이루어지는 과정에서 불량 실린더블록(1)이 발생하게 되면, 내부에 주철 라이너(3)가 삽입되어 있는 상태에서 불량품을 화살표 방향인 상,하 실린더 구동장치(20,20‘) 측으로 트랜스퍼(10)를 이용하여 이동시킨다. 도면에서, 부호(4)는 알루미늄으로 주조된 실린더블록의 하우징부이고, 부호(9)는 공동부인 크랭크실을 나타낸다.

도 4b 를 참조하면, 이동된 불량 실린더블록(1)의 저부에 가열장치의 발열부(30)를 위치시키고, 실린더블록(1) 저부의 크랭크실(9) 공간 안으로 삽입한다.

도 4c 는 상기 가열장치의 발열부(30)가 상기 크랭크실(9)을 통과하여 주철 라이너(3)의 내측으로 완전히 삽입된 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서 가열장치를 작동시켜 발생되는 열로 주철 라이너(3)의 주위에 인접해 있는 알루미늄 재질의 하우징부(도2c 의 4‘)를 반용융상태로 만든다.

도 4d 를 참조하면, 좌,우 측면의 실린더 구동장치(40)를 작동시켜 측면 클램프(41)를 실린더블록(1)에 밀착시켜 고정시킨 후, 가열장치의 발열부(30)를 하부로 이동시키고, 라이너 제거용 상,하 실린더 구동장치(20,20‘)를 작동시켜 라이너 제거용 클램프(23)를 주철 라이너(3)의 내측면 안으로 이동시킨다.

도 4e 를 참조하면, 상기 라이너 제거용 클램프(23)를 화살표 방향으로 상승시켜 주철 라이너(3)를 제거한 후, 좌/우 측면 클램프(41)를 이동시켜 실린더블록 소재의 고정상태를 해제시킨다.

도 4f 를 참조하면, 상기 주철 라이너(3)가 제거된 상태의 실린더블록(1‘)을 트랜스퍼(10)를 이용하여 용해장으로 이동시킨다. 도면에서 부호 (5’)는 주철 라이너(3)가 제거된 후의 실린더보아를 나타낸다.

한편, 도 5a 내지 도 5c 는 상기 본 발명의 방법에 사용되는 가열장치의 일예로서, 고주파 자기유도발생장치의 유도가열의 원리와 및 가열된 상태의 발열부를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에서 적용되는 고주파 자기유도 발생장치는 피가열물인 가운데의 도체(31)와, 상기 도체(31)의 둘레로 감겨진 코일(33)로 이루어지는 발열부(30)와, 상기 발열부(30)의 코일(33)에 전기를 인가하는 전기 공급부(미도시) 등을 포함하는 구성으로 되며, 코일(33)에 공급되는 전류로 인해 자력(Φ) 가 발생되어 가운데의 도체(31)는 도 5c 에 도시된 바와 같이 가열되어진다.

이때, 상기 고주파 자기유도 발생장치의 발열부(30)에서 형성되는 온도는 약 650 - 700℃ 범위로 한다.

상기에서 설명한 본 발명의 실린더블록 라이너 제거 시스템의 적용으로, 알루미늄 실린더블록에서 전자동으로 주철 라이너의 제거 및 스크랩 처리가 가능해져 작업의 편의성 및 효율성이 향상되며, 알루미늄 용탕으로 주철 라이너의 유입이 방지되므로 용탕성분 제어를 통한 품질향상을 도모할 수 있다.

이상 상술한 바와 같이, 불량 실린더블록을 스크랩 처리함에 있어, 가열장치로 주철 라이너 주변의 알루미늄을 용융시킨 후, 주철 라이너를 제거함으로써, 비교적 간단한 장비의 도입으로 불량 실린더블록 소재 처리 작업의 단순화를 기할 수 있고, 불량소재인 알루미늄의 재활용을 통해 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 알루미늄 실린더블록에 포함된 상기 주철 라이너로 인한 종래의 스크랩 처리 과정에서 주철 라이너가 제거됨으로써 용탕의 품질을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 불량 실린더블록을 스크랩 처리하기 위한 실린더블록내의 라이너 제거방법으로,

   내부에 상기 실린더블록과 다른 재질로 형성된 라이너가 삽입되어 있는 불량 실린더블록을 라이너 제거용 상,하 실린더구동장치 측으로 이동, 장착시키는 단계와,

   상기 불량 실린더블록의 저부로부터 상측의 실린더보아 내측으로 가열장치의 발열부를 삽착시킨 후, 발열부를 가열시켜 용융점이 상대적으로 낮은 상기 라이너의 주변 금속을 용융상태로 만드는 단계와,

   상기 라이너 제거용 상,하 실린더 구동장치의 클램프를 하강시켜 라이너를 클램핑한 후, 재 상승시켜 라이너를 제거하는 단계와,

   상기 주철 라이너가 제거된 상태의 불량 실린더블록을 용해장소로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더블록내의 라이너 제거방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 불량 실린더블록은 알루미늄재로 주조된 실린더블록이고, 상기 라이너는 주철재로 형성된 것을 특징으로 하는 실린더블록내의 라이너 제거방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 가열장치는 고주파 자기유도 발생장치를 사용하며, 가열장치의 발열부는 실린더보아의 수와 같은 개수를 가지며, 상기 각 발열부는 실린더블록 저부 크랭크실 공간으로 상측의 라이너 내측 공간에 위치되도록 하는 것을 특징으로 하는 실린더블록내의 라이너 제거방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 고주파 자기유도발생장치는 피발열체인 도체와, 상기 도체의 주위로 감겨진 코일로 구성되는 발열부와, 상기 코일에 인가되는 전원 인가부를 포함하는 장치인 것을 특징으로 하는 실린더블록내의 라이너 제거방법.
5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 가열장치의 발열부에서 이루어지는 가열온도는 650-700℃ 범위인 것을 특징으로 하는 실린더블록내의 라이너 제거방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 라이너 제거용 상하 실린더 구동장치의 클램프는 실린더보아의 수와 같게 형성되고, 각 라이너의 내측면을 압착하여 고정시키는 것을 특징으로 하는 실린더블록내의 라이너 제거방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 라이너 제거전 단계에서, 측방향 실린더 구동장치로 불량 실린더블록을 측방향에서 고정시키고, 라이너 제거후 상기 고정상태를 해제시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더블록내의 라이너 제거방법.

Images