KR100793702B1 - 자동변속기용 기어류 및 샤프트의 열처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동변속기용 기어류 및 샤프트의 열처리 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 자동변속기용 기어류 및 샤프트 제품을 910 ~ 950℃로 가열하면서 침탄질화를 실시하여 탄화물 또는 질화물을 제품 표면부에 형성시키는 제1공정과; 제1공정후, 상기 제품을 오일 또는 염욕 담금질하는 제2공정과; 제2공정후, 1차 냉각 단계로서 액체질소를 이용하여 서브 제로(Sub-zero) 처리조에서 -40℃로 냉각하여 30분간 유지시키는 제3공정과; 제3공정후, 제2차 냉각 단계로서 액체질소를 이용하여 -80℃로 냉각하여 40분간 유지시키는 제4공정과; 제4공정후, 상기 서브 제로 처리조에서 제품을 꺼내어 150℃에서 60분간 템퍼링 처리하는 제5공정; 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 기어류 및 샤프트의 열처리 방법을 제공하고자 한 것이다.
자동변속기, 기어류, 샤프트, 열처리 방법

Description

자동변속기용 기어류 및 샤프트의 열처리 방법{Heat treatment method for gear and shaft of auto transmission}
도 1은 자동변속기 구조를 보여주는 개략도,
도 2는 종래의 열처리 방법에 따른 제품 표면의 조직을 보여주는 현미경 사진,
도 3은 본 발명의 열처리 방법에 따른 제품 표면의 조직을 보여주는 현미경 사진.
본 발명은 자동변속기용 기어류 및 샤프트의 열처리 방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 침탄질화열처리후에 표면에 형성되는 잔류 오스테나이트의 함량을 줄이고 표면경도를 높임으로써, 피로성능의 저하없이 내마모성을 향상시켜 자동변속기 부품의 수명향상과 부품의 축소설계를 가능케하여 생산원가 절감 및 변속기 중량감소의 효과를 얻을 수 있도록 한 자동변속기용 기어류 및 샤프트의 열처리 방 법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동변속기는 도 1에 나타낸 바와 같이 자동차 엔진에서 발생하는 회전력을 적당한 차속으로 변환하기 위하여 보통 2~3개의 유성기어 세트와 출력(Output)기어, 차동기어, 샤프트 등이 조합되어 내장되며, 여기에 클러치 및 브레이크를 조합하여 변속을 하는 구조로 되어있다.
이러한 자동변속기의 부품중 기어류 및 샤프트는 엔진의 동력을 직접적으로 전달하기 때문에 그 표면부에서 과다한 접촉응력과 굴곡응력을 반복적으로 받게 되므로 접촉부의 피로손상 및 기어치나 샤프트의 절손 등이 발생할 우려가 있다.
따라서 이러한 손상을 방지하기 위하여 일반적으로 자동변속기용 기어류 및 샤프트는 Cr과 Mn이 다량 첨가된 표면경화함금강을 침탄열처리 또는 침탄질화열처리를 실시하여 제조하며, 특히 최근에는 피로강도 향상을 위하여 표면부위에 잔류오스테나이트를 일정량 형성시키는 침탄질화열처리가 자주 응용되고 있다.
자동변속기용 기어류 및 샤프트 제조시 실시하는 종래의 침탄질화열처리 방법은 열처리 대상품을 910 ~ 950℃의 온도범위로 승온하여, 탄소 및 질소 화합물이 생성되도록 3 ~ 6시간 동안 탄소, 질소 분위기에서 가열후, 약 850℃ 정도로 냉각하여 유냉 또는 염욕에 의한 담금질처리를 실시한다.
이러한 침탄질화열처리를 실시함으로써 기어류 및 샤프트의 표면은 충분한 경도를 가지며, 내부는 인성이 높은 부품을 제작할 수가 있었다.
그러나, 종래의 침탄질화열처리 방법은 비교적 고온(910~950℃)에서 장시간 탄소와 질소 분위기로 가열을 함으로써 열처리 제품의 표면은 과다한 잔류오스테나 이트를 함유하게 되며, 이러한 제품은 표면의 경도저하가 발생하고 내마모성이 저하하여, 마모로 인한 치형변화 및 소음발생의 문제를 야기하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 침탄질화열처리후에 표면에 형성되는 잔류 오스테나이트의 함량을 줄이고 표면경도를 높임으로써, 피로성능의 저하없이 내마모성을 향상시켜 자동변속기 부품의 수명향상과 부품의 축소설계를 가능케하여 생산원가 절감 및 변속기 중량감소의 효과를 얻을 수 있도록 한 자동변속기용 기어류 및 샤프트의 열처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 자동변속기용 기어류 및 샤프트의 열처리 방법에 있어서, 자동변속기용 기어류 및 샤프트 제품을 910 ~ 950℃로 가열하면서 침탄질화를 실시하여 탄화물 또는 질화물을 제품 표면부에 형성시키는 제1공정과; 제1공정후, 상기 제품을 오일 또는 염욕 담금질하는 제2공정과; 제2공정후, 1차 냉각 단계로서 액체질소를 이용하여 서브 제로(Sub-zero) 처리조에서 -40℃로 냉각하여 30분간 유지시키는 제3공정과; 제3공정후, 제2차 냉각 단계로서 액체질소를 이용하여 -80℃로 냉각하여 40분간 유지시키는 제4공정과; 제4공정후, 상기 서브 제로 처리조에서 제품을 꺼내어 150℃에서 60분간 템퍼링 처리하는 제5공정; 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 기어류 및 샤프트의 열처 리 방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 자동변속기용 기어류 및 샤프트에 대한 열처리 방법을 제공하고자 한 것으로서, 침탄질화열처리후에 표면에 형성되는 잔류 오스테나이트의 함량을 줄이고 표면경도를 높임으로써, 피로성능의 저하없이 내마모성을 향상시켜 자동변속기 부품의 수명향상과 부품의 축소설계를 가능케하여 생산원가 절감 및 변속기 중량감소의 효과를 얻을 수 있도록 한 것이다.
본 발명에 따른 열처리 방법을 순서대로 설명하면 다음과 같다.
1) 자동변속기용 기어류 및 샤프트 제품을 910 ~ 950℃로 가열하면서 침탄질화를 실시하여 탄화물 또는 질화물을 제품 표면부에 형성시키는 제1공정이 진행된다.
2) 제1공정후, 상기 제품을 오일 또는 염욕 담금질하는 제2공정이 진행된다.
3) 제2공정후, 1차 냉각 단계로서 액체질소를 이용하여 서브 제로(Sub-zero) 처리조에서 -40℃로 냉각하여 30분간 유지시키는 제3공정이 진행된다.
4) 제3공정후, 제2차 냉각 단계로서 액체질소를 이용하여 -80℃로 냉각하여 40분간 유지시키는 제4공정이 진행된다.
5) 제4공정후, 상기 서브 제로 처리조에서 제품을 꺼내어 150℃에서 60분간 템퍼링 처리하는 제5공정이 진행된다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 다음 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
자동변속기용 기어류 및 샤프트 제품을 950℃로 가열하면서 침탄질화를 실시한 후, 오일 또는 염욕 담금질하였고, 이어서 1차 냉각 단계로서 액체질소를 이용하여 서브 제로 처리조에서 -40℃로 냉각하여 30분간 유지시킨 다음, 제2차 냉각 단계로서 -80℃로 냉각하여 40분간 유지시켰으며, 마지막으로 서브 제로 처리조에서 제품을 꺼내어 150℃에서 60분간 템퍼링하였다.
비교예
자동변속기용 기어류 및 샤프트 제품을 950℃의 온도범위로 승온하여, 탄소 및 질소 화합물이 생성되도록 5시간 동안 탄소, 질소 분위기에서 가열후, 850℃ 정도로 냉각하여 염욕에 의한 담금질처리를 실시하였다.
실험예
본 발명의 실시예에 따른 열처리 방법을 적용한 제품의 조직과, 비교예로서 종래의 열처리방법을 적용한 제품의 조직을 현미경을 통하여 관찰하였는 바, 그 결과는 첨부한 도 2 및 도 3에 각각 나타낸 바와 같다.
본 발명의 제품에 대한 조직을 보여주는 도 3에 나타낸 바와 같이, 잔류 오스테나이트가 도 2에 나타낸 종래의 제품에 비하여 줄어듬을 알 수 있었다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동변속기용 기어류 및 샤프트의 열처리 방법에 의하면, 침탄질화열처리후에 표면에 형성되는 잔류 오스테나이트의 함량을 줄이고 표면경도를 높임으로써, 피로성능의 저하없이 내마모성을 향상시켜 자동변속기 부품의 수명향상과 부품의 축소설계를 가능케하여 생산원가 절감 및 변속기 중량감소의 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

  1. 자동변속기용 기어류 및 샤프트의 열처리 방법에 있어서,
    자동변속기용 기어류 및 샤프트 제품을 910 ~ 950℃로 가열하면서 침탄질화를 실시하여 탄화물 또는 질화물을 제품 표면부에 형성시키는 제1공정과;
    제1공정후, 상기 제품을 오일 또는 염욕 담금질하는 제2공정과;
    제2공정후, 1차 냉각 단계로서 액체질소를 이용하여 서브 제로(Sub-zero) 처리조에서 -40℃로 냉각하여 30분간 유지시키는 제3공정과;
    제3공정후, 제2차 냉각 단계로서 액체질소를 이용하여 -80℃로 냉각하여 40분간 유지시키는 제4공정과;
    제4공정후, 상기 서브 제로 처리조에서 제품을 꺼내어 150℃에서 60분간 템퍼링 처리하는 제5공정;
    으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 기어류 및 샤프트의 열처리 방법.
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