KR100601267B1

KR100601267B1 - 사일런트 체인용 소결 스프로켓 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100601267B1
Application number: KR1020040057340A
Authority: KR
Inventors: 후지키아키라; 마에카와유키히로; 마부치유타카; 무라타다카시; 스즈키다카시; 야마다쥰이치; 츠츠이다다유키; 이시이게이
Original assignee: 닛산 지도우샤 가부시키가이샤; 히다치 훈마츠 야킨 가부시키가이샤
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-07-13
Also published as: CN1576650A; CN100338373C; JP4301507B2; EP1500449A3; US20050039575A1; JP2005054989A; EP1500449A2; US7041149B2; KR20050012161A

Abstract

높은 전체 밀도를 확보할 수 있고, 뛰어난 내면압성(耐面厭性)이 있는 소결 스프로켓이다. 하기 (1)∼(3) 중 어느 하나의 소결합금으로 구성하여, 치부(齒剖)의 표층부를 전조(轉造: form rolling)에 의해서 상대밀도를 95% 이상으로 치밀화하여, 표면 경도를 700HV 이상으로 한다.

(1) Mo: 1.O∼2.O 질량%를 함유하고 있는 Fe-Mo-C계 소결합금

(2) Mo: 1.0 질량%를 초과하여 2.0 질량% 이하, Ni: 1.0 질량%를 초과하여 2.5% 이하를 함유하고 있는 Fe-Mo-Ni-C계 소결합금

(3) Mo: 0.3∼1.0 질량%, Ni: 1.5 질량% 이상 3.0 질량% 미만, Cu:1.0∼2.5질량%를 함유하고 있는 Fe-Mo-Ni-Cu-C계 소결합금

Description

사일런트 체인용 소결 스프로켓 및 그 제조방법{SINTERING SPROCKET FOR SILENT CHAIN AND METHOD THEREOF}

본 발명은, 자동차 엔진의 캠샤프트 타이밍 체인용 스프로켓 등에 사용되는 소결 스프로켓 및 그 제조방법에 관한 것이다.

이러한 스프로켓에 있어서는, 강재를 단조에 의해 스프로켓 소재에 조형(造形)하여, 기계가공에 의해 마무리하여 침탄 담금질하여 뜨임(tempering)한 것이 알려져 있다.

조형이 용이한 분말야금기술에 의해 제조되는 소결 스프로켓으로서는, 혼합분말을 온간성형하여 7.3 Mg/㎥정도의 비교적 높은 밀도로 된 Ni, Mo, Cu 및 C를 포함하는 철(鐵)계 재료로 이루어지며, 온도 1180℃ 이상으로 소결된 소결체, 또는 침탄 담금질 또는 고주파 담금질하여 뜨임하는 기술이 제안되어 있다(일본국 특개 제2001-295915호 공보(2페이지) 참조. 이하, 상기 공보를 특허문헌1로 칭한다.). 또한, 동일한 원소를 포함하여 저탄소량의 철계 재료로 이루어지고, 통상의 분말 성형에서 밀도를 7.O5 Mg/㎥으로 된 소결체의 치부(齒部)를 전조(轉造)에 의해서 치밀화한 후 침탄 담금질하여 뜨임하는 기술도 제안되어 있다(일본국 특개 제2002- 129295호 공보(2페이지) 참조. 이하, 상기 공보를 특허문헌2로 칭한다.).

사일런트 체인용 스프로켓은, 치차의 치합과 같이 치형(齒形)끼리의 치합으로 회전전달하는 구조이기 때문에, 통상의 롤러 체인용 스프로켓과 비교하면 치합면압이 높다. 이것 때문에, 사일런트 체인용 스프로켓은, 롤러 체인용 스프로켓에 비해 치부의 밀도가 보다 높고, 담금질에 의해 단단한 것이 필요하다.

상술한 특허문헌1 또는 2에 기재되어 있는 소결 스프로켓은, 각각 뛰어난 것이지만, 특허문헌1에 기재된 바와 같이, 분말 성형을 온간 성형(溫間成形)으로 행하고 전체 밀도를 비교적 높은 7.3 Mg/㎥정도로 하여, 118O℃ 이상의 높은 온도로 소결하는 경우에는, 소결 온도가 높기 때문에 제조 비용이 높아지는 결점이 있고, 온간 성형에 의해 전체 밀도가 높아진다. 그러나, 치면의 밀도와 다른 부분의 밀도가 동일하므로, 치면의 내면압성(耐面厭性)을 더욱 향상하는 여지가 있다.

또한, 특허문헌2에 기재된 바와 같이, 비교적 밀도가 낮고, 특허문헌1에 기재된 것과 유사한 합금 조성으로 페라이트(ferrite) 조직이 40 면적% 이상이 되어 소성 가공성(塑性加工性)이 양호한 합금조직을 갖는 소결체의 치부를 전조하여 치밀화하는 경우는, 표면을 보다 고밀도로 하기 때문에, 전조대(轉造代)를 크게 할 필요가 있어, 이 때문에 제작능률을 개선할 수 있는 여지가 있다.

본 발명은, 상기 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 담금질 성이 양호한 소결합금으로, 보다 높은 전체 밀도를 확보할 수 있고, 치면을 전조에 의해 고밀도로 형성하여 뛰어난 내면압성을 갖는 사일런트 체인용 소결 스프로켓 및 그 제조방법 을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 사일런트 체인용 소결 스프로켓은, 청구항1 기재와 같이, 소결합금 조성이 (1) Mo: 1.0∼2.0 질량%를 함유하고 있는 Fe-Mo-C계 소결합금, (2) Mo: 1.0 질량%를 초과하고 2.0 질량% 이하, Ni: 1.0 질량%를 초과하고 2.5% 이하를 함유하고 있는 Fe-Mo-Ni-C계 소결합금, (3) Mo: 0.3∼1.0 질량%, Ni: 1.5 질량% 이상 3.0 질량% 미만, Cu: 1.0∼2.5 질량%를 함유하고 있는 Fe-Mo-Ni-Cu-C계 소결합금 중 어느 하나로 이루어져, 치부의 표층부가 전조에 의해서 상대 밀도를 95% 이상으로 치밀화시켜, 표면 경도가 700 HV 이상인 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 이 사일런트 체인용 소결 스프로켓의 제조방법은, 청구항2 기재와 같이, 분말의 조성이 질량비로 (1) Mo: 1.0∼2.0%, 잔부: Fe 및 불가피적 불순물, (2) 1.0% < Mo ≤2%, 1.0% <Ni ≤2.5%, 잔부: Fe 및 불가피적 불순물, 또는 (3) Mo: 0.3∼1.0%, 1.5% ≤Ni < 3.0%, Cu: 1.0∼2.5%, 잔부: Fe 및 불가피적 불순물 중 어느 하나의 합금철분을 사용하여, 상기 합금철분과 흑연분말과의 혼합분말을 성형 및 소결한 소재를 전조하여 표면을 치밀화한 후, 침탄 담금질 및 뜨임을 행하여, 표면 경도를 700 HV 이상으로 하는 것을 특징으로 하고 있다.

이러한 소결 스프로켓의 제조방법에 있어서는, 성형이, 청구항3 기재와 같이, 온간성형인 것, 침탄 담금질 처리가, 청구항4 기재와 같이, 소결합금의 오스테나이트(austenite)화 온도영역에서, 2단계의 다른 온도로 유지한 후, 급냉하는 상태인 것, 및 전조가, 청구항5 기재와 같이, 치부표면의 상대밀도를 95% 이상으로 하는 상태인 것이 바람직하다.

또한, 전조 공정에 있어서는, 청구항6 기재와 같이, 전조되는 스프로켓 소재의 치부가, 전조에 의한 버어(burr)의 밀려나옴을 미리 고려하여 면취되어 있는 상태, 및 청구항7 기재와 같이, 전조를 행하고 있는 도중에, 전조에 의해 공작물의 치부 단면에 돌출하는 버어를, 전조기에 부착설치한 제거공구를 사용하여 제거하는 상태를 채용하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 구성하는 각 요건과 실시의 상태를 설명한다.

(1) 소결합금의 성분

발명의 대상이 되는 소결합금은, Fe-Mo-C계, Fe-Mo-Ni-C계, 및 Fe-Mo-Ni-Cu-C계의 3종류이고, 이들은 합금 첨가 원소수가 적은 구성으로, 각 원소의 함유량을 조정함으로써, 각각 소성 가공성이 양호하고 또한 강인(强靭)하며, 더구나 담금질 성이 양호한 재료로서 선택된 것이다. 상기 각 조성의 3자를 비교하면 전자로부터 순서대로 강도가 비교적 높은 것으로 되어 있고, 소성 가공성 및 담금질 성은 각각 우수하다.

또, 소결체의 탄소량은, 강도, 인성 및 소성 가공성을 확보하기 위해서, 0.5∼0.6 질량% 정도가 최적이다. 또한, 침탄 담금질에 의해서 표층부의 탄소량은, 더욱 0.1∼0.2 질량% 정도 많아지지만, 담금질에 의해서 표층부가 마르텐사이트(martensite) 조직으로 되는 것이 바람직하다.

함유하는 원소의 효과는 다음과 같다.

Mo는, 철합금 매트릭스(Matrix)를 강화하여 강도를 향상시킴과 동시에, 담금 질 성도 향상시킨다. 단, 함유량이 지나치게 많으면 취화(脆化)하여, 전조에 의한 치밀화가 곤란해진다.

Ni는, 소결밀도 및 인성(靭性)을 향상시킨다. 단, 함유량이 지나치게 많으면 취화에 의해 전조에서 치밀화가 곤란해진다.

Cu는, 철합금 매트릭스를 강화하여 고강도화를 도모하며, 더구나 담금질 성도 향상시킨다. 단, 함유량이 지나치게 많으면 소결시의 치수팽창이 증대하기 때문에 치수변화의 변동을 가져와, 전조 편차를 발생하기 쉽게 된다.

(2) 소결합금의 조성범위와 혼합분

제1의 합금 Fe-Mo-C계는, 가장 함유원소가 적은 것이다. Mo 함유량은 1.0∼2.0 질량%이다. 함유량이 1.0 질량% 미만이면 상기 효과가 얻어지지 않고, 2.0 질량%보다 많은 경우에서는 상술한 결점이 있어 바람직하지 않다.

제조에 사용하는 분말은, Mo 분말의 형태로 첨가하면 소결하였을 때의 합금화가 불완전하게 되어, 충분한 강도를 확보하는 것이 어렵게 되므로, Fe-Mo 합금철분의 형태가 바람직하다. 합금철분이더라도 후술하는 온간 분말 성형에 의하면, 분말의 압축성은 충분히 얻어진다. 후술하는 별도의 합금계의 경우도 마찬가지로, 탄소는 흑연가루의 형태로 첨가되고, 소결체의 결합탄소량 0.5∼0.6 질량% 정도를 얻기 위해서, 흑연가루는 0.6∼1.0 질량% 혼합된다. 또한, 혼합가루를 100∼150℃로 가열하여 압축성형하는, 즉, 온간성형을 위한 성형윤활제가 통상과 같이 혼합된다.

제2의 합금 Fe-Mo-Ni-C계는, 상기 제1 소결 합금 조성에 부가하여, 인성을 높이기 위해서 Ni를 함유한 것이다. 이 성분 조합에 있어서, Mo 함유량은 1.0 질량%보다 많고 2.0 질량% 이하이며, Ni 함유량은 1.0 질량%보다 많고 2.5 질량% 이하이다.

이 경우, Mo 및 Ni의 함유량을 각각 각각 많게 설정하면, 소성 가공성이 약간 악화하기 때문에, 각각 상기한 범위의 중간의 함유량의 조합으로 하거나, 한쪽의 함유량을 작게 하고, 다른 쪽의 함유량을 많게 설정하는 것이 보다 바람직하다.

제조에 사용하는 분말은, Fe와 Mo의 합금분말의 주위에 Ni의 금속입자가 확산 접합하고 있는 철분을 사용하는 것이 바람직하다. 각각의 금속가루를 혼합한 것에 비해 성분 편석(偏析)이 일어나기 어렵고, Fe와 Ni의 합금분말의 주위에 Mo의 금속입자가 확산 접합하고 있는 철분을 사용하는 것에 비해, Ni가 소결시에 Fe-Mo 합금입자의 표면에 확산하기 때문에, 소결에 의한 밀도향상의 이점과, 이것에 따라 강도 및 인성이 향상하는 이점이 있다.

제3의 합금 Fe-Mo-Ni-Cu-C계는, 상기 제2의 합금 조성에 대하여, 강도를 높이기 위해서, Mo함유량을 약간 적게 하고, Cu를 함유시킨 것이다. 이 성분 조합에 있어서, Mo함유량이 0.3∼1.0 질량%이고, Ni 함유량이 1.5 질량% 이상 3.0 질량%보다 적고, Cu함유량은 1.0∼2.5 질량%이다. 각각의 함유량이 적으면 소성 가공성은 양호하지만, 강도나 담금질 성의 향상이 적고, 함유량이 지나치게 많다면 전조하기 어렵게 된다.

제조에 쓰는 분말은, 철분입자의 주위에 Ni, Mo, Cu의 금속입자가 확산접합하고 있는 철분을 사용하는 것이 바람직하다. 각각의 금속가루를 혼합한 것에 비 해 성분 편석이 일어나기 어렵고, 합금철분에 비해 압축성이 양호하다는 이점이 있다.

(3) 온간 성형

합금철분에 온도안정성을 구비한 윤활제 및 흑연가루를 혼합한 분말을 100℃ 이상으로 가열하고, 120℃ 이상으로 가열된 금형을 사용하여 압축성형을 한다. 이 온간 분말 성형에 의하면, 분말의 압축성이 양호해진다. 예컨대, 성형 압력 490MPa(5OOOkgf/㎠)으로 얻어지는 성형 밀도는, 상온성형의 경우보다 약 O.1Mg/㎥ 정도 높기 때문에, 종래의 성형 프레스를 사용하여 보다 높은 밀도를 얻을 수 있다. 환언하면, 통상의 밀도의 성형체를 낮은 압력으로 성형할 수가 있다. 또한, 상온 분말 성형으로 제조된 소결체에 비해 조대(粗大)한 기공이 적어, 입자간의 야금적인 결합이 양호해진다고 하는 특징도 볼 수 있다.

(4) 소결

소결은 통상의 방법으로 행해진다. 소결 온도는 1120∼1150℃ 정도로 한다. 이 온도는, 상기한 종래 기술의 소결 온도보다 낮은 통상의 철계 소결합금의 소결 온도이다.

(5) 소결체의 치차전조(轉造)

소결체의 치차전조는, 스프로켓 소결체를 회전 가능한 축에 고정하여, 2개의 치차를 소결체의 치부에 가압 회전시키는 통상의 전조기를 사용하여 행할 수 있다. 이것에 의해, 소결 스프로켓의 치부 표면이 소성 변형하여 치밀화된다. 치밀화된 표층은, 보다 높은 밀도이면 내면압 피로가 보다 뛰어난 것이 되지만, 치밀화된 표 층부의 상대밀도가 95% 이상이면, 열처리품의 내마모성은 충분한 것으로 된다.

전조대를 많게 한 경우에는, 전조되는 스프로켓 소재의 치부의 단부에 버어의 밀려나옴을 발생시키는 경우가 있어, 이 버어의 밀려나옴을 고려하여, 미리 압분 성형체의 치부 테두리를 면취(chamfering)한 형상으로 해두는 것이 바람직하다. 또한, 예컨대 일본국 특개평 11-347674호 공보에 기재된 바와 같이, 전조 장치에 부착설치된 절삭 바이트를 전조되어 있는 소결 스프로켓에 꽉 눌러 치부 단면에 돌출하는 버어를 전조 중에 절삭제거하는 방법을 채용하는 것도 바람직하다.

(6) 열처리

전조된 스프로켓 소재는, 필요에 따라 단면 등을 절삭가공하여, 담금질 및 뜨임된다. 소결 및 전조한 채로는 충분한 내마모성이 얻어지지 않기 때문에, 내면압, 내피칭성을 확보하기 위해서, 적어도 치부 표면이 마르텐사이트 조직인 경질로 하는 것이 필요하다. 여기서 말하는 경질이란, 표면 경도가 700 HV 이상인 경우에 상당한다.

담금질은, 통상의 침탄 담금질에 의한 것이 가능하지만, 소결 합금의 오스테나이트화 온도영역(A₃변태점 이상의 영역)에서, 2단계의 다른 온도로 유지한 후, 급냉하는 방법이 바람직하다. 즉, 침탄 담금질 처리에서, 첫번째의 가열을 비교적 고온에서 하여 치밀화된 표면부에 침탄한 후, 두번째의 가열은 통상의 담금질 온도이다. 전자보다 저온으로 유지하고 나서 담금질하면, 효율이 좋고 균일하게 침탄되어, 담금질 경도가 높고, 철의 잔류 오스테나이트의 발생이 없고, 열처리 왜곡이 적은 치수 정밀도가 양호한 것이 얻어진다. 이 경우, 첫번째의 가열의 전반은, 침 탄성 가스분위기로 하여 침탄시키고, 후반은 탈탄(脫炭) 하지 않은 정도의 가스 분위기로 하여 주로 확산을 도모할 수 있다. 가열시간은, 결정립이 조대화하지 않은 범위이면 된다. 첫번째의 가열은, 900∼950℃(A₃변태 + 약 100℃), 두번째의 가열은, 830∼870℃(A₃변태 + 약 50℃)정도이다.

뜨임은, 철강재료에 시행하는 뜨임과 동일하게, 온도를 180℃ 전후로 하여, 대기 중에서 할 수 있다.

실시예

이하, 실시예를 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명한다. 실시예 및 비교예의 소결 스프로켓은, 치수 44, 치선경(齒先經) 89mm 및 내경 20mm이고, 평균 두께가 8.5mm로 치부 근방과 내경 근방에 단차가 있는 형상으로 한 것이다. 또한, 소결합금의 물성치는, 소결 스프로켓과 동일한 방법으로 제작된 시험편에 의해 측정된 것이다.

이하, 합금 조성은 질량% 이지만, 간략화를 위해, %로 나타낸다.

<실시예1의 시료>

실시예1의 스프로켓은, 그 제작시에, 우선 Mo를 1.5% 함유하는 Fe-Mo 합금철분에 0.8%의 흑연가루와 윤활제를 포함하는 혼합가루를 온도 130℃로 가열하고, 150℃로 가열한 금형을 사용하여 압축성형한 후, 온도 1140℃에서 소결하였다. 다음에, 소결된 스프로켓 소재의 치부를 전조하였다. 그리고, 전조된 스프로켓 소재에 열처리를 실시하였다. 침탄 담금질은, 최초에 930℃로 가열 유지하고, 이어서 온도를 내려 850℃로 유지한 후, 기름 속에서 급냉하였다. 담금질 품(品)은 180℃에서 60분간 뜨임 하였다.

<실시예2의 시료>

실시예2의 스프로켓도, 실시예1의 스프로켓과 같은 순서로 제작하였다. 실시예2의 스프로켓이 실시예1의 스프로켓과 다른 점은, Fe 및 Mo의 합금분말의 주위에 Ni의 금속입자가 확산 접합하고 있는 합금철분에 0.8%의 흑연가루 및 윤활제를 포함하는 것을 사용 혼합 분말로 한 점이다. 상기 합금철분의 조성은 Ni가 2%, Mo가 1.5%로 하였다.

<실시예3의 시료>

실시예3의 스프로켓도, 실시예1의 스프로켓과 같은 순서로 제작하였다. 혼합분말은, 철분입자의 주위에 Ni, Mo, Cu의 금속입자가 확산 접합하고 있는 철분에 0.8%의 흑연가루와 윤활제를 포함하는 것이다. 상기 합금철분의 조성은 Ni가 2%, Mo가 0.5%, Cu가 2% 이다.

<실시예4의 시료>

실시예4의 스프로켓은, 실시예2의 스프로켓과 같은 순서로 제작한 것이다. 실시예4의 스프로켓이 실시예2의 스프로켓과 다른 점은, 소결 온도를 1190℃로 한 점이다.

비교예1∼3는, 각각 일본국 특개 제2001-295915호 공보(상기 특허문헌1) 기재의 실시예1, 실시예4, 실시예3에 상당하는 것이다. 또, 경도는 HRA로 환산하였다.

<비교예1의 시료>

상기한 공개 공보 중의 실시예1에 상당하는 것으로, 철분입자의 주위에 Ni, Mo, Cu의 금속입자가 확산 접합하고 있는 철분에 1%의 흑연가루와 윤활제를 포함하는 혼합가루를 사용하였다. 상기 합금철분의 조성은, Ni를 4%, Mo를 0.5%, Cu를 2%로 하였다. 각 실시예와 같이 온간 분말 성형하여, 온도 1195℃에서 소결하여 소결체를 얻었다.

<비교예2의 시료>

상기한 공개 공보 중의 실시예4에 상당하는 것이다. 비교예1과 같은 방법에 의해서 얻은 압분체(厭粉體)를 1200℃로 소결하여 제작한 소결체 소재의 치부에 고주파 담금질하고 뜨임을 실시한 것이다.

<비교예3의 시료>

상기한 공개 공보 중의 실시예3에 상당하는 것이다. Fe-Mo 합금분말의 주위에 Ni 분말입자가 확산 접합하고, Mo가 1.5%, Ni가 2%의 철합금분말에, 1%의 흑연가루와 윤활제를 포함하는 혼합가루를 사용하여, 온간 성형한 성형체를 온도 1260℃로 소결한 후, 통상의 침탄 담금질, 뜨임을 실시한 것이다.

<실시예 시료의 단면현미경조직>

각 실시예의 스프로켓의 치부의 단면현미경조직은, 각 소결체의 결합탄소량이 0.6% 정도의 펄라이트(pearllite)조직이고, 전조된 표층부의 기공량은 1∼3 면적% 정도이었다. 또한, 담금질된 스프로켓의 치부 근방은, 마르텐사이트조직이었다.

<평가방법>

각 소결 스프로켓을 시판의 자동차용 가솔린 엔진에 탑재하여, 하기의 (1)∼(5)의 조건 하에서 실제로 운전한 경우의 스프로켓의 치부의 마모량을 형상측정기를 사용하여 측정하였다.

(1) 시험시의 사일런트 체인 장력(편장): 1500N

(2) 엔진회전수: 6000 rpm

(3) 시험시간: 100시간

(4) 시험용 오일: 5W-30SG

(5)시험온도: 110℃

<평가결과>

표 1에, 소결합금중의 Cu, Ni, Mo함유량, 소결 온도, 전조의 유무, 담금질 방법, 스프로켓과 동일 방법으로 제작된 시험편의 물성, 및 스프로켓의 마모량을 나타낸다. 스프로켓의 마모량은, 비교예 1의 마모량을 100으로 하였을 때의 지수로 나타낸다.

표1

구분		스프로켓의 제조 조건						동일 제조 조건의 시험편의 물성			마모량 지수
		성분(질량%)			소결 온도 ℃	담금질	전조	밀도 Mg/㎥	경도 HRA	인장 강도 MPa
		Cu	Ni	Mo	소결 온도 ℃	담금질	전조	밀도 Mg/㎥	경도 HRA	인장 강도 MPa
비 교 예	1	2	4	0.5	1195	무	무	7.3	65	800	100
	2	2	4	0.5	1200	고주파	무	7.3	69	1250	68
	3	0	2	1.5	1260	침탄	무	7.3	70	1300	57
실 시 예	1	0	0	1.5	1140	침탄	유	7.0	69	920	76
	2	0	2	1.5	1140	침탄	유	7.0	69	960	58
	3	2	2	0.5	1140	침탄	유	7.0	70	980	60
	4	0	2	1.5	1190	침탄	유	7.0	70	1090	54

표1로부터 분명한 바와 같이, 각 실시예는 각 비교예에 비해 밀도가 낮고, 소결체의 인장 강도가 약간 낮은 것을 알 수 있다. 그러나, 각 실시예는, 치부가 전조에 의해 치밀화되고, 더구나 침탄 담금질되어 있기 때문에, 마모량에 대해서는, 소결 온도가 각 비교예와 동등한 고온인 실시예4에서 가장 작아 뛰어난 결과를 나타내고 있다. 또한, 소결 온도가 1140℃인 것(실시예1∼3)의 마모량에 대해서는, 실시예1에서는 비교예2, 3의 열처리품보다는 많지만 비교예1보다는 적고, 실시예2 및 실시예3에 대해서는 대체로 뛰어난 결과를 나타내고 있다.

이것들의 결과로부터 분명한 바와 같이, 온간 성형의 특징을 살려 밀도를 높게 하면, 당연히 마모량을 보다 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따라 담금질 성이 양호한 소결합금으로, 보다 높은 전체 밀도를 확보할 수 있고, 치면을 전조에 의해 고밀도로 형성하여 뛰어난 내면압성을 갖는 사일런트 체인용 소결 스프로켓이 제공된다.

Claims

하기 (1)∼(3)중 어느 하나의 소결합금으로 이루어지며, 치부(齒部, gear teeth)의 표층부가 전조(轉造, form rolling)에 의해서 상대밀도가 95% 이상으로 치밀화되어, 표면 강도가 700HV 이상인 것을 특징으로 하는 내연기관의 크랭크축, 캠축, 밸런서(balancer)축, 또는 워터 펌프축 중 어느 하나에 사용되는 사일런트 체인용 소결 스프로켓.

(1) Mo: 1.0∼2.O 질량%, C:0.5%~0.6 질량%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 Fe-Mo-C계 소결합금

(2) Mo: 1.0 질량%를 초과하여 2.0 질량% 이하, Ni: 1.0 질량%를 초과하여 2.5질량% 이하, C:0.5%~0.6 질량%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 Fe-Mo-Ni-C계 소결합금

(3) Mo: 0.3∼1.0 질량%, Ni: 1.5 질량% 이상 3.0 질량% 미만, Cu: 1.0∼2.5질량%, C:0.5%~0.6 질량%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 Fe-Mo-Ni-Cu-C계 소결합금
분말의 조성이 질량비로 하기의 (1)∼(3)중 어느 하나의 합금철분을 사용하며, 상기 합금철분과 흑연분말과의 혼합분말을 성형 및 소결한 소재를 전조하여 표면을 치밀화한 후, 침탄 담금질 및 뜨임을 행하여, 표면 경도를 700 HV 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 사일런트 체인용 소결 스프로켓의 제조방법.

(1) Mo: 1.0∼2.0%, 잔부: Fe 및 불가피적 불순물

(2) 1.0% < Mo ≤2%, 1.0% <Ni ≤2.5%, 잔부: Fe 및 불가피적 불순물

(3) Mo: 0.3∼1.0%, 1.5% ≤Ni < 3.0%, Cu: 1.0∼2.5%, 잔부: Fe 및 불가피

적불순물
제 2 항에 있어서, 혼합분말의 압분성형(厭粉成形)이 온간성형(溫間成形)인 것을 특징으로 하는 사일런트 체인용 소결 스프로켓의 제조방법.
제 2 항에 있어서, 침탄 담금질 처리가, 소결합금의 오스테나이트(austenite)화 온도 영역에 있어서, 2단계의 다른 온도로 유지한 후, 급냉하는 상태인 것을 특징으로 하는 사일런트 체인용 소결 스프로켓의 제조방법.
제 2 항에 있어서, 전조에 의해서 치부 표면의 상대밀도를 95% 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 사일런트 체인용 소결 스프로켓의 제조방법.
제 2 항에 있어서, 전조되는 스프로켓 소재의 치부가, 전조에 의한 버어(burr)의 밀려나옴을 미리 고려하여 면취(챔퍼링: chamfering)할 수 있는 것을 특징으로 하는 사일런트 체인용 소결 스프로켓의 제조방법.
제 2 항에 있어서, 전조를 행하고 있는 도중에, 전조에 의해 공작물의 치부 단면에 돌출하는 버어를, 전조기(轉造幾)에 부착설치한 제거공구를 사용하여 제거하는 것을 특징으로 하는 사일런트 체인용 소결 스프로켓의 제조방법.