KR100795339B1 - Fabrication of ceramic ball and alumina ceramic bearing - Google Patents

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KR100795339B1
KR100795339B1 KR1020060113213A KR20060113213A KR100795339B1 KR 100795339 B1 KR100795339 B1 KR 100795339B1 KR 1020060113213 A KR1020060113213 A KR 1020060113213A KR 20060113213 A KR20060113213 A KR 20060113213A KR 100795339 B1 KR100795339 B1 KR 100795339B1
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추민철
조성재
윤경진
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한국표준과학연구원
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Abstract

A method of fabricating a ceramic ball using a mold, a surface reinforced ball, and housing and an alumina ceramic bearing by the same is provided to improve durability of ceramic ball bearing and to present a centrifugal molding method in manufacturing the alumina bearing ball. A method of fabricating a ceramic includes the steps of: remove large pieces or lumps of ceramic slurry after rotating alumina ceramic slurry in a mold at high speed(S100); producing an alumina ceramic ball molding body through high speed centrifugal molding(S200); reinforcing the surface of the produced alumina ceramic ball through coating with glass powder and heating after high temperature sintering and rough processing(S300); and performing fine processing and washing of the surface reinforced ceramic ball(S400).

Description

세라믹 볼 제조방법 및 이를 이용한 알루미나 세라믹 볼 베어링{Fabrication of Ceramic ball and alumina ceramic bearing}Ceramic ball manufacturing method and alumina ceramic ball bearing using the same {Fabrication of Ceramic ball and alumina ceramic bearing}

도 1은 본 발명에 따른 알루미나 세라믹 볼 제조방법 중 필수공정만을 간략하게 도시한 공정도,1 is a process diagram briefly showing only essential steps of the alumina ceramic ball manufacturing method according to the present invention,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 베어링 볼용 몰드를 나타낸 평면도,Figure 2 is a plan view showing a mold for a bearing ball according to an embodiment of the present invention,

도 3은 도 2의 AA단면도,3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

도 4는 베어링 볼용 몰드에 고정대를 장착하여 나타낸 측면도. Figure 4 is a side view showing the mounting bracket to the bearing ball mold.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

10: 하우징 40: 고정수단10: housing 40: fixing means

50: 중공 60: 볼 성형틀50: hollow 60: ball forming mold

60a: 구형틀 60b: 유입관60a: sphere 60b: inlet pipe

80: 공급부80: supply

본 발명은 세라믹 볼 제작용 몰드 및 표면 강화처리된 볼과 하우징으로 볼베어링을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원심성형에 의한 세라믹 볼과 하우징의 제작 방법과 이를 이용한 알루미나 세라믹 볼베어링의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a ball bearing with a mold for producing a ceramic ball and a surface-reinforced ball and a housing, and more particularly, a method for manufacturing a ceramic ball and a housing by centrifugal molding and a method for manufacturing an alumina ceramic ball bearing using the same. It is about.

세라믹 소재는 밀도 및 열팽창률이 낮고, 고경도 및 내열 특성이 우수하여 각종 기계 부품에 적용하는데, 특히 기계 산업의 급속한 발달에 따라 가혹한 조건에서 사용이 가능한 베어링 소재인 세라믹은 고온 안정성, 내식성이 탁월하고 또한 강(鋼)보다 강성률 및 내피로성이 우수하여 널리 적용되고 있다.Ceramic materials have low density, low thermal expansion rate, high hardness and heat resistance, and they are applied to various mechanical parts. Especially, ceramics, which are bearing materials that can be used in harsh conditions with the rapid development of the machinery industry, have excellent high temperature stability and corrosion resistance. In addition, it is widely applied due to its superior stiffness and fatigue resistance than steel.

현재 산, 알칼리 등의 조건에서 사용되고 있는 내식용 베어링은 ZrO2계, Si3N4계가 대부분이며, 고온 및 고속용 베어링으로는 비교적 비중이 적은 Si3N4계나 Al2O3계가 주로 사용되고 있으며, 일반적인 내식용 베어링에 사용되는 ZrO2는 소결 온도의 상승에 따라 3가지 형태의 결정구조 상변태(단사정 → 정방정 → 입방정)가 일어나며, 소결 후 냉각시에 정방정에서 단사정으로의 상변태가 일어난다. 이때 4% 정도의 부피 팽창이 일어나 시편이 파손되는 연유로 단독의 소결은 어렵다.Currently, corrosion resistant bearings used in acid, alkali, etc. are mostly ZrO 2 and Si 3 N 4 , and Si 3 N 4 and Al 2 O 3 are used mainly for high-temperature and high-speed bearings. ZrO 2 used in general corrosion resistant bearings has three types of crystal structure phase transformation (single crystal → tetragonal crystal → cubic crystal) as the sintering temperature rises. Happens. At this time, it is difficult to sinter alone with condensed milk, which causes the specimen to be broken due to volume expansion of about 4%.

따라서 소결성을 개선하기 위해 ZrO2에 안정화제로서 Y2O3, CeO2, MgO 중에서 선택한 1종을 첨가하여 사용되고 있다. 여기서 ZrO2에 Y2O3가 첨가된 경우는 기계적 특성이 우수하나 내식성이 떨어져 주로 카터(Cutter)류 등의 일반 내마모품에 적용되며, CeO2또는 MgO가 첨가된 경우는 내식성이 우수하나 과도한 입성장으로 기계적 인 물성이 부족한 실정이다. 한편, Al2O3의 경우, 경도 및 내부식성이 우수한 경제적인 재료이지만 강도 및 내마모 특성이 타 세라믹 재료 Si3N4 및 ZrO2에 비해 떨어져 베어링으로 적용하기 어려운 문제점이 있다.Therefore, in order to improve sinterability, ZrO 2 is used by adding one kind selected from among Y 2 O 3 , CeO 2 , and MgO as a stabilizer. Where Y 2 O 3 is added to ZrO 2 , its mechanical properties are excellent, but its corrosion resistance is mainly applied to general wear-resistant products such as cutters, and when CeO 2 or MgO is added, Due to excessive grain growth, the mechanical properties are insufficient. On the other hand, Al 2 O 3 is an economical material having excellent hardness and corrosion resistance, but has a problem that strength and wear resistance are difficult to apply to bearings as compared to other ceramic materials Si 3 N 4 and ZrO 2 .

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 알루미나 세라믹 볼 및 하우징의 표면을 강화하여, 내구성이 향상된 알루미나 세라믹 볼 베어링의 제조방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing alumina ceramic ball bearings, which has improved durability by strengthening the surface of the alumina ceramic ball and the housing.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 알루미나 세라믹 볼 베어링을 제조하는데 있어서, 원심성형에 의한 세라믹 볼 성형방법 및 그 제작용 몰드를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a ceramic ball molding method by centrifugal molding and a mold for manufacturing the same in manufacturing the alumina ceramic ball bearing.

상기와 같은 본 발명의 목적은 상·하부가 각각 분리되는 중공의 하우징과 상기 하우징의 내주연 수직중심부로부터 상·하방향으로 일정길이의 둘레를 외향연장시켜 구성되는 공급부와 상기 공급부의 둘레에 일정한 등간격으로 외향연장시킨 다수개의 유입관 및 구형틀로 이루어진 볼성형틀 및 상기 하우징의 상·하부를 결합고정하는 고정수단을 포함하여 구성되는 베어링 볼 제작용 몰드에 의해 달성된다. 여기서 하우징은 내부가 비치도록 투명체로 구성하는 것이 바람직하다.The object of the present invention as described above is a constant in the periphery of the supply portion and the supply portion is formed by extending the circumference of the predetermined length in the up and down direction from the hollow housing and the inner peripheral vertical center of the housing, respectively, the upper and lower portions are separated It is achieved by a mold for producing a bearing ball comprising a ball forming frame consisting of a plurality of inlet pipes and a spherical frame extending outwardly at equal intervals and fastening means for fastening the upper and lower portions of the housing. Here, the housing is preferably composed of a transparent body so that the interior is reflected.

또한, 본 발명의 목적은 알루미나 세라믹 볼 제조방법에 있어서,In addition, an object of the present invention is a method for producing alumina ceramic ball,

세라믹 슬러리를 원심침강시켜 큰 입자나 덩어리를 제거한 다음 이를 몰드에 담아 고속으로 회전시켜 세라믹 성형체를 완성하는 단계;Centrifuging the ceramic slurry to remove large particles or agglomerates, and then rotating the ceramic slurry at a high speed to complete the ceramic molded body;

상기 단계를 거쳐 생성된 세라믹 성형체를 소결한 후, 소결체 표면에 유리분말을 도포하고 열처리하여 표면을 강화하는 단계;After sintering the ceramic formed body produced through the above steps, applying glass powder to the surface of the sintered body and heat-treating it to strengthen the surface;

세라믹 소결체의 표면을 정밀 가공한고 세척하는 단계;Precision machining and cleaning the surface of the ceramic sintered body;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미나 세라믹 볼 제조방법에 의해서도 달성될 수 있다.It can also be achieved by a method for producing alumina ceramic ball comprising a.

한편, 본 발명은 알루미나 세라믹 볼 제조방법에 있어서, 상기 몰드는, 중공형이며 상기 중공의 수직 중심부로부터 상부와 하부가 서로 분리가능하도록 구성한 하우징과 상기 하우징의 내주연 수직 중심부에 일정한 등간격으로 외향연장시킨 다수개의 유입관 및 구형틀로 이루어진 볼성형틀과 상기 본체의 상·하부를 결합고정하는 고정수단으로 구성되는 것이 특징이다.On the other hand, the present invention is a method for producing alumina ceramic ball, the mold is hollow, the housing configured to be separated from each other from the vertical vertical center of the hollow and the inner peripheral vertical center of the housing at regular equal intervals outward It is characterized in that it consists of a ball forming frame consisting of a plurality of elongated inlet pipes and spherical frame and the fixing means for fixing the upper and lower parts of the main body.

상기 목적과 본 발명의 다른 목적 및 이점과 특징들은 양호한 실시예의 첨부도면과 관련한 이하의 상세한 설명을 통해 더욱 명확해질 것이다.These and other objects, advantages and features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings of preferred embodiments.

이하에서는 본 발명의 바른 실시예를 도시한 도면을 참조하여 상세히 설명하되 이에 앞서, 본 발명에 이용되는 관련기술을 간략하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the drawings showing a preferred embodiment of the present invention will be described in detail, but before, the related art used in the present invention will be briefly described.

본 발명에 이용되는 관련기술은 본 발명의 출원인이 보유하고 있는 등록특허 제314100호와 제555222호이다. 이는 "원심성형에 의한 세라믹 튜브 제조방법 및 제 조된 세라믹 튜브"와 "유리를 이용한 산화물 세라믹스의 표면개질 방법 및 표면개질된 산화물 세라믹스"에 관한 것으로서, 전자는 양질의 상품가치가 높은 세라믹 튜브제조 기술에 관한 것이고, 후자의 기술은 세라믹스의 강도, 내열 충격 특성, 내마모성을 향상시킨 것이다.Related technologies used in the present invention are the registered patents No. 314100 and No. 555222 owned by the applicant of the present invention. This relates to "Ceramic Tube Manufacturing Method and Fabricated Ceramic Tube by Centrifugal Molding" and "Surface Modification Method and Surface-Modified Oxide Ceramics of Oxide Ceramics Using Glass". The former is a high quality ceramic tube manufacturing technology. The latter technique is to improve the strength, thermal shock resistance and wear resistance of ceramics.

도 1은 본 발명에 따른 알루미나 세라믹 볼 제조방법 가운데 필수공정을 개략적으로 도시한 공정도이고, 도 2는 베어링 볼용 몰드를 나타낸 평면도이며, 도 3은 도 2의 AA단면도이고, 도 4는 베어링 볼용 몰드의 양측에 고정대를 장착하여 나타낸 측면도이다.1 is a process diagram schematically showing an essential process of the alumina ceramic ball manufacturing method according to the invention, Figure 2 is a plan view showing a mold for a bearing ball, Figure 3 is a cross-sectional view AA of Figure 2, Figure 4 is a mold for a bearing ball Side view showing the mounting brackets on both sides of the

본 발명에 따른 베어링 볼 제작용 몰드의 구성은 크게 하우징(10), 유입관(60b)과 구형틀(60a)이 일체로 형성된 볼성형틀(60), 상기 하우징(10)의 상·하부를 결합고정하는 고정수단(40)으로 이루어진다.The configuration of the bearing ball manufacturing mold according to the present invention is largely the housing 10, the inlet pipe (60b) and the ball mold 60 formed integrally with the spherical frame (60a), the upper and lower parts of the housing (10) It consists of a fixing means 40 for fixing the coupling.

하우징(40)은 중공(50)형으로서, 중공(50)의 수직중심부 둘레는 하우징(40)의 외측방향으로 외향연장되는 유입관(60b)과 구형틀(60a)이 일체로 성형된 볼성형틀(60)이 구비된다. 또한, 이러한 볼성형틀(60)은 중공(50)의 수직중심부 둘레에 일정한 등간격으로 다수개 구비된다.The housing 40 has a hollow 50 shape, and a ball molding in which the inlet pipe 60b and the spherical frame 60a are integrally formed around the vertical center of the hollow 50 in the outward direction of the housing 40. The mold 60 is provided. In addition, the ball molding frame 60 is provided in plural at regular intervals around the vertical center of the hollow 50.

그리고, 하우징(40)을 외부에서도 육안으로 관찰 가능하도록 2액형 에폭시 수지나 불포화 폴리에스테르 수지 혹은 투명 아크릴판으로 구성될 수 있다.The housing 40 may be made of a two-component epoxy resin, an unsaturated polyester resin, or a transparent acrylic plate so that the housing 40 may be visually observed from the outside.

고정수단(40)은 중공(50)의 수직중심부로부터 상·하로 분리되는 하우징(10)을 고정하기 위해 구성된다. 이러한 고정수단(40)의 종류로는 통상의 렌치볼트일 수 있으며, 샘즈 볼트(Sems Bolt), 스쿠아 넥 볼트(Square Neck Bolt)등 당업자에 의해 다양한 선택이 가능하다.Fixing means 40 is configured to fix the housing 10 is separated from the vertical center of the hollow 50 up and down. The fixing means 40 may be a conventional wrench bolt, and various selections may be made by those skilled in the art such as Sams Bolt, Square Neck Bolt, and the like.

구형틀(60a)은 유입관(60b)으로부터 유입된 슬러리가 일정시간동안 건조되어 슬러리를 구의 형상으로 생성하기 위해 구비된다. 본 발명에서는 진구도가 1마이크론 이하의 정밀볼(G10급)을 생성하도록 일련의 공정을 거치지만 상기 구형틀(60a) 또한, 정밀하게 제작되는 것이 바람직하다. The spherical mold 60a is provided for drying the slurry introduced from the inlet pipe 60b for a predetermined time to produce the slurry in the shape of a sphere. In the present invention, although the spherical degree is subjected to a series of processes to produce a precision ball (G10 class) of 1 micron or less, the spherical mold 60a is also preferably manufactured precisely.

유입관(60b)은 구형틀(60a)에 슬러리가 유입되도록 구성하는 것인데 이것 또한 정밀한 진구도를 위해 구형틀(60a)의 지름보다 작음은 물론 슬러리의 입자가 충분히 유입될 수 있을 정도의 지름이면 된다.The inlet pipe 60b is configured to allow the slurry to flow into the spherical mold 60a, which is also smaller than the diameter of the spherical mold 60a for precise precision, and the diameter of the slurry can be sufficiently introduced. do.

이하에서는 베어링 볼 제작용 몰드를 이용한 알루미나 세라믹 볼 베어링의 제조방법을 개시하되, 통상의 볼 베어링 제작과정 중 본 발명에서의 특징적인 부분만을 한정하여 개시한다.Hereinafter, a method of manufacturing an alumina ceramic ball bearing using a mold for manufacturing a bearing ball will be disclosed, but will be limited to only the characteristic parts of the present invention during a conventional ball bearing manufacturing process.

본 발명의 베어링 볼 제작용 몰드를 이용한 알루미나 세라믹 볼 베어링의 제조방법은 다음과 같다.The manufacturing method of the alumina ceramic ball bearing using the bearing ball manufacture mold of this invention is as follows.

알루미나 세라믹 슬러리를 원심침강시켜 큰 입자나 덩어리를 제거한 다음 이를 몰드에 담아 고속으로 회전시킨 후 다시 큰 입자나 덩어리가 생성되면 제거하는 단계(S100)와 Centrifuging the alumina ceramic slurry to remove large particles or agglomerates, and then placing them in a mold, rotating them at high speed, and then removing them when the large particles or agglomerates are formed again (S100);

상기 단계(S100)를 거쳐 큰 입자 덩어리가 제거된 슬러리를 상기 몰드에 담아 고속 원심성형으로 알루미나 세라믹 볼 성형체를 제작 완성하는 단계(S200)와The step (S200) of manufacturing the alumina ceramic ball molded body by high-speed centrifugal molding by putting the slurry from which the large particle mass is removed through the step (S100) in the mold;

상기 (S200)단계를 거쳐 생성된 알루미나 세라믹 볼 성형체를 고온 소결한 후 황삭가공 단계를 거쳐 표면에 유리분말을 도포하고 표면 열처리하여 표면을 강화처리하는 단계(S300) 및High temperature sintering of the alumina ceramic ball molded body produced by the step (S200) and then the glass powder is applied to the surface through the roughing step and the surface heat treatment to strengthen the surface (S300) and

상기 단계(S300)를 거친 알루미나 세라믹 볼 성형체의 표면을 최종 치수로 정밀가공하고 세척하는 단계(S400)를 포함하여 이루어진다.It comprises a step (S400) of precisely processing and washing the surface of the alumina ceramic ball molded body after the step (S300) to the final dimensions.

상기 (S100)단계의 알루미나 세라믹 슬러리는 세라믹 분말을 액체 용매에 분산시키고 염을 첨가하여 고체 함량이 약 5 내지 25 부피%이고 세라믹 입자가 아주 약하게 응집한다. 세라믹 분말은 알루미나, 지르코니아, 이들의 혼합물 등이며, 액체용매와 세라믹 분말의 혼합비율은 슬러리의 고체함량이 약 5 내지 25 부피%가 되도록 한다. 바람직하게는, 슬러리의 고체함량은 5 부피% 내지 20 부피%이다. 그리고 세라믹 슬러리에는 성형체의 강도를 증가시키기 위해 결합제를 첨가하기도 한다. 세라믹 성형에 사용되는 결합제는 다수 공지되어 있으며, 크게 점토 결합제, 분자 결합제 및 막형성 결합제로 분류된다. 고순도 세라믹의 제조에는 분자 결합제와 막형성 결합제가 쓰인다. 분자 결합제는 다시 비닐 결합제, 셀룰로오스 결합제, 폴리에틸렌 글리콜 결합제로 나뉜다. 본 발명에서 사용되는 결합제는 특별히 제한되지 않으며 비닐 결합제 등을 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 사용된 결합제는 물에 대한 PVA(폴리비닐알콜)의 비율이 20중량%가 되도록 희석시킨 제품이다. 결합제(고체PVA)의 사용량은 세라믹 분말에 대해 1 중량% 이하이며, 바람직하게는 0.8 중량% 이하이다.The alumina ceramic slurry of step (S100) is a dispersion of the ceramic powder in a liquid solvent and a salt is added to the solid content of about 5 to 25% by volume and very weakly agglomerated ceramic particles. The ceramic powder is alumina, zirconia, mixtures thereof, and the like, and the mixing ratio of the liquid solvent and the ceramic powder is such that the solids content of the slurry is about 5 to 25% by volume. Preferably, the solids content of the slurry is 5% to 20% by volume. In addition, a binder may be added to the ceramic slurry to increase the strength of the molded body. Many binders used in ceramic molding are known and are broadly classified into clay binders, molecular binders and film-forming binders. Molecular binders and film-forming binders are used in the manufacture of high purity ceramics. Molecular binders are further divided into vinyl binders, cellulose binders, and polyethylene glycol binders. The binder used in the present invention is not particularly limited and a vinyl binder may be used. The binder used in the embodiment of the present invention is a product diluted so that the ratio of PVA (polyvinyl alcohol) to water is 20% by weight. The amount of the binder (solid PVA) is 1 wt% or less with respect to the ceramic powder, preferably 0.8 wt% or less.

염을 첨가하는 이유는 슬러리내의 세라믹 분말 입자들을 아주 약하게 응집시키기 위해서이다. 슬러리 내의 세라믹 분말들이 아주 약하게 응집되면 완전 분산된 상태의 슬러리보다 성형속도가 빨라지고 성형체의 구조도 균일해지게 된다. 이 용도로 사용되는 염은 수용성 전해질, 즉 Li+, Na+, K+, Rb+, NH4 +, Mg2 +, Ca2 +, Sr2 +, Ba2 + 이온이나 SO4 2 -, C1-, NO3 - 이온 등을 포함하는 것이다. 그 예로는 NH4Cl 등이 있다. 염의 첨가 농도는, 전해질 이온의 원자가가 커질수록 응집시키는 능력이 커지기 때문에 염의 종류에 따라서 달라질 수 있지만, 대체로 액체용매에 대해 0.5M이하, 바람직하게는 0.1M 내지 0.3M이다.The reason for the salt addition is to very weakly aggregate the ceramic powder particles in the slurry. When the ceramic powder in the slurry is very weakly aggregated, the forming speed is faster than that of the fully dispersed slurry, and the structure of the molded body is uniform. Salt used for this purpose is a water-soluble electrolyte, i.e. Li +, Na +, K +, Rb +, NH 4 +, Mg 2 +, Ca 2 +, Sr 2 +, Ba 2 + ions and SO 4 2 -, C1 - , NO 3 - ions and the like. Examples include NH 4 Cl and the like. The addition concentration of the salt may vary depending on the type of salt, because the greater the valence of the electrolyte ions, the greater the ability to aggregate, but is generally 0.5 M or less, preferably 0.1 M to 0.3 M with respect to the liquid solvent.

그 밖에도, 당업계에서 통상적으로 사용되는 첨가제, 예를 들면 소포제, 가소제 등을 첨가할 수 있다.In addition, additives commonly used in the art, for example, antifoaming agents, plasticizers and the like can be added.

한편, 이와 같은 아주 약하게 응집된 슬러리를 원통형 몰드에 붓고 마개를 막은 후 원심력을 이용하여 큰 입자 및 입자 덩어리를 침강시키기 위하여 원심분리한다. 이 때 적절한 원심력장의 세기나 지속시간은 몰드의 크기, 세라믹 분말의 입도등에 따라 달라지며, 당업자가 약간의 실험을 통해 결정할 수 있다. 원심침강을 마치면, 몰드의 마개를 열고 가운데에 모인 슬러리를 회수한다. 이 슬러리는 미세조직의 불균일함을 일으킬 수 있는 큰 입자 덩어리, 불순물 등이 제거된 슬러리이다.On the other hand, this very weakly agglomerated slurry is poured into a cylindrical mold, plugged and centrifuged to sediment large particles and agglomerates using centrifugal force. At this time, the strength or duration of the appropriate centrifugal force field depends on the size of the mold, the particle size of the ceramic powder, and the like, and can be determined by a person of ordinary skill in the art by a few experiments. After the centrifugal sedimentation, the stopper of the mold is opened to recover the slurry collected in the center. This slurry is a slurry from which large particle masses, impurities, etc., which may cause non-uniformity of microstructures are removed.

이렇게 큰 입자 덩어리들이 제거된 슬러리를 다시 한쪽 끝이 마개로 막힌 원통형 몰드에 붓고 다른쪽을 마개로 마저 막은 후 원심력을 가하여 원심성형한다. 원심성형을 마치면, 몰드의 한쪽 마개를 열고 가운데에 모인 액체용매를 따라낸 후 건조 과정을 거쳐 원하는 성형체를 얻는다.The slurry from which such large particles are removed is poured into a cylindrical mold with one end cap and the other end with a cap and then centrifuged by centrifugal force. After the centrifugal molding, one stopper of the mold is opened, the liquid solvent collected in the center is poured out, and the desired molded body is obtained by drying.

여기서, 쓰이는 몰드는 상기와 같이 베어링의 내·외륜 또는 베어링 볼을 제작하기 위한 원통형 몰드와, 상기에서 개시한 베어링 볼 제작용 몰드일 수 있다. 그리고 이와 같은 몰드는 택일적으로 선택하는 것이 아니라, 원통형 몰드는 베어링의 내·외륜을 제작하기 위한 성형체를 생성하기 위한 것이고, 베어링 볼용 몰드는 베어링에 구비되는 볼을 생성하기 위한 것이기 때문에 두가지 몰드를 다 사용해서 내·외륜용 성형체 및 볼 성형체를 제조하는 것이다.Here, the mold to be used may be a cylindrical mold for producing the inner and outer rings of the bearing or the bearing ball as described above, and a mold for producing the bearing ball as described above. And such a mold is not an alternative choice, but the cylindrical mold is to create a molded body for manufacturing the inner and outer rings of the bearing, the bearing ball mold is to create a ball provided in the bearing, so the two molds By using it, the molded object for inner and outer rings, and a ball molded object are manufactured.

그리고, 베어링 볼용 몰드는 상·하부로 나누어지는 각각의 하우징(10)에 고정대(30)를 결합하고 상기 고정대(30)와 하우징(10)의 중심을 관통하는 회전축(미도시)의 회전력으로 원심성형을 하는 것이다. 따라서, 상기 베어링 볼용 몰드로 볼을 생성하기 위해서는 하우징(10)의 내부에 구비된 공급부(80)에 약하게 응집된 슬러리를 담고, 이를 고속으로 회전시키는 것이다. 상기 고속의 회전으로 슬러리는 유입관(60b)를 통해 구형틀(60a)로 이동되며, 상기 구형틀(60a)에서 슬러리가 응집된다. In addition, the bearing ball mold is coupled to each of the housings 10 divided into upper and lower parts, and the centrifugal force is rotated by a rotational shaft (not shown) passing through the center of the fixing unit 30 and the housing 10. It is molding. Therefore, in order to produce the ball with the bearing ball mold, the slurry containing the weakly aggregated in the supply unit 80 provided inside the housing 10 is rotated at a high speed. The slurry is moved to the spherical mold 60a through the inlet pipe 60b by the rotation of the high speed, and the slurry aggregates in the spherical mold 60a.

슬러리가 구형틀(60a)에 고르게 응집되었는지는 투명재질로 이루어진 하우징(10)에 의해 가능하다.Whether the slurry is evenly aggregated in the spherical mold 60a is possible by the housing 10 made of a transparent material.

이와 같은 과정으로 성형된 내·외륜용 성형체 및 세라믹 볼 성형체는 소결하는 단계를 거치게 되는데, 세라믹 볼 성형체의 경우는 소결한 후에 황삭가공을 실시하여 진구도를 향상시킨다.The inner and outer ring molded body and the ceramic ball molded body formed by such a process are subjected to a step of sintering. In the case of the ceramic ball molded body, roughing is performed after sintering to improve sphericity.

아울러, 세라믹은 높은 융점을 갖는 것으로 알려져 있고, 특히, 알루미나는 2046℃에서 용융된다. 따라서 유리는 조성에 따라 다르지만, 1000℃ 이상의 온도를 가하면 유리는 용융되어 액상이 되고 알루미나 세라믹 소결체(내·외륜용 소결체, 볼 소결체)의 표면층에 침투시킬 수 있다.In addition, ceramics are known to have high melting points, and in particular, alumina is melted at 2046 ° C. Therefore, although glass differs depending on a composition, when temperature is 1000 degreeC or more, glass will melt | dissolve and become a liquid, and can penetrate into the surface layer of an alumina ceramic sintered compact (sintered body for inner and outer rings, ball sintered compact).

침투된 유리에 의해 알루미나 세라믹 성형체의 균열이 채워져 치유되므로 강도가 향상이 되고, 특히, 모재인 알루미나 세라믹에 비하여 열팽창계수가 작은 유리를 이용시는 상온으로 식히는 동안 알루미나 세라믹 성형체의 표면층에 압축응력이 발생하고, 이 압축응력으로 인하여 강도, 내열충격특성, 내마모 특성이 향상된다.As the cracks of the alumina ceramic molded body are filled and healed by the impregnated glass, the strength is improved. Particularly, compressive stress is generated in the surface layer of the alumina ceramic molded body during cooling to room temperature when using a glass having a low coefficient of thermal expansion compared to the alumina ceramic as the base material. In addition, the compressive stress improves strength, thermal shock resistance, and wear resistance.

이와 같은 고온소결 및 표면처리로서 완성된 알루미나 세라믹 소결체 중 특히, 볼 소결체는 정밀표면 다듬기를 통하여 진구도를 향상시킨다. 그리고 알루미나 세라믹 성형체의 표면을 세척하여 베어링용 볼 성형체 및 내·외륜용 소결체를 완성한다.Among the alumina ceramic sintered bodies completed by such high temperature sintering and surface treatment, in particular, the ball sintered body improves sphericity through precision surface smoothing. The surface of the alumina ceramic molded body is washed to complete the ball molded body for bearing and the sintered body for inner and outer rings.

이와 같이 완성된 베어링용 볼 소결체 및 내·외륜용 소결체를 이용하여 통상의 베어링 조립법으로 베어링을 조립하면 알루미나 세라믹 베어링이 완성된다.The alumina ceramic bearing is completed by assembling the bearing by a conventional bearing assembly method using the completed ball sintered body for bearings and the sintered body for inner and outer rings.

상기 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 베어링 볼 제작용 몰드를 이용한 알루미나 세라믹 볼 제조방법에 의하면 구형 성형체를 경제적인 방법으로 제작가능하며 가공비를 획기적으로 절약할 수 있는 효과가 있다.According to the alumina ceramic ball manufacturing method using the bearing ball manufacturing mold according to the present invention as described above, it is possible to manufacture the spherical shaped body in an economical manner, and there is an effect that can significantly reduce the processing cost.

또한, 표면개질 방법으로 세라믹 볼 및 내·외륜을 표면 강화 하였으므로 표 면상태가 양호하며 내마모성이 향상되어 고속의 회전이 가능하다.In addition, the surface of the ceramic ball and the inner and outer rings are strengthened by the surface modification method, so that the surface state is good and the wear resistance is improved, thereby enabling high speed rotation.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명됐지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구범위에 속함은 자명하다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it will be readily apparent to those skilled in the art that various other modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the present invention. It is obvious that all belong to the appended claims.

Claims (7)

상·하부가 각각 분리되는 중공(50)의 하우징(10);A housing 10 of the hollow 50 in which the upper and lower portions are separated; 상기 하우징(10)의 내주연 수직중심부로부터 상·하방향으로 일정길이의 둘레를 외향연장시켜 구성되는 슬러리 공급부(80);A slurry supply unit 80 configured to extend outwardly a circumference of a predetermined length in the vertical direction from an inner circumferential vertical center of the housing 10; 상기 공급부(80)의 둘레에 일정한 등간격으로 외향연장시킨 다수개의 유입관(60b) 및 구형틀(60a)로 이루어진 볼성형틀(60);A ball molding frame (60) consisting of a plurality of inlet tubes (60b) and a spherical frame (60a) extending outwardly at regular equal intervals around the supply part (80); 상기 하우징(10)의 상·하부를 결합고정하는 고정수단(40);Fixing means (40) for coupling and fixing the upper and lower portions of the housing (10); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 베어링 볼 제작용 몰드.Bearing ball manufacturing mold, characterized in that comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하우징(10)은 내부가 비치도록 투명체로 구성한 것을 특징으로 하는 베어링 볼 제작용 몰드.The housing 10 is a mold for manufacturing a bearing ball, characterized in that configured as a transparent body so that the inside is reflected. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 볼성형틀(60)은 하우징(10)의 수직 중심부로부터 방사형으로 배열된 것을 특징으로 하는 베어링 볼 제작용 몰드.The ball molding frame 60 is a mold for producing a bearing ball, characterized in that arranged radially from the vertical center of the housing (10). 알루미나 세라믹 볼 제조방법에 있어서,In the alumina ceramic ball manufacturing method, 알루미나 세라믹 슬러리를 원심침강시켜 큰 입자나 덩어리를 제거한 다음 이를 몰드에 담아 고속으로 회전시킨 후 다시 큰 입자나 덩어리가 생성되면 제거하는 단계(S100);Centrifuging the alumina ceramic slurry to remove large particles or agglomerates, and then placing them in a mold and rotating them at high speed, and then removing the large particles or agglomerates (S100); 상기 단계(S100)를 거쳐 큰 입자 덩어리가 제거된 슬러리를 상기 몰드에 담아 고속 원심성형으로 알루미나 세라믹 볼 성형체를 제작 완성하는 단계(S200);A step (S200) of manufacturing the alumina ceramic ball molded body by high-speed centrifugation by putting the slurry from which the large particle mass is removed through the step (S100) in the mold; 상기 (S200)단계를 거쳐 생성된 알루미나 세라믹 볼 성형체를 고온 소결한 후 황삭가공 단계를 거쳐 표면에 유리분말을 도포하고 표면 열처리하여 표면을 강화처리하는 단계(S300);Sintering the alumina ceramic ball molded body produced through the step (S200) at high temperature, and then applying a glass powder to the surface through a roughing step and performing a surface heat treatment to strengthen the surface (S300); 상기 단계(S300)를 거친 알루미나 세라믹 볼 성형체의 표면을 정밀가공하고 세척하는 단계(S400);Precisely processing and washing the surface of the alumina ceramic ball molded body which has been subjected to the step (S300) (S400); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미나 세라믹 볼 제조방법.Alumina ceramic ball manufacturing method comprising a. 제 4항에 있어서, 상기 몰드는,The method of claim 4, wherein the mold, 상·하부가 각각 분리되는 중공(50)의 하우징(10);A housing 10 of the hollow 50 in which the upper and lower portions are separated; 상기 하우징(10)의 내주연 수직중심부로부터 상·하방향으로 일정길이의 둘레를 외향연장시켜 구성되는 슬러리 공급부(80);A slurry supply unit 80 configured to extend outwardly a circumference of a predetermined length in the vertical direction from an inner circumferential vertical center of the housing 10; 상기 공급부(80)의 둘레에 일정한 등간격으로 외향연장시킨 다수개의 유입관(60b) 및 구형틀(60a)로 이루어지되 하우징(10)의 수직 중심부로부터 방사형으로 배열된 다수의 볼성형틀(60);Consists of a plurality of inlet pipes (60b) and a spherical frame (60a) extending outwardly at constant equal intervals around the supply portion 80, a plurality of ball molding frame (60) arranged radially from the vertical center of the housing (10) ); 상기 하우징(10)의 상·하부를 결합고정하는 고정수단(40);Fixing means (40) for coupling and fixing the upper and lower portions of the housing (10); 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미나 세라믹 볼 제조방법.Alumina ceramic ball manufacturing method comprising a. 제 4항 또는 제 5항의 방법으로 제조된 알루미나 세라믹 볼.An alumina ceramic ball prepared by the method of claim 4 or 5. 제 6항의 알루미나 세라믹 볼을 이용하여 제조된 알루미나 세라믹 볼 베어링.An alumina ceramic ball bearing manufactured using the alumina ceramic ball of claim 6.
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