KR100866851B1 - 금속 부품을 표면 경화하기 위한 방법 - Google Patents

금속 부품을 표면 경화하기 위한 방법 Download PDF

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KR100866851B1 KR1020067008448A KR20067008448A KR100866851B1 KR 100866851 B1 KR100866851 B1 KR 100866851B1 KR 1020067008448 A KR1020067008448 A KR 1020067008448A KR 20067008448 A KR20067008448 A KR 20067008448A KR 100866851 B1 KR100866851 B1 KR 100866851B1
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스티븐 티. 브론하임
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제인스 데이비드 에이.
스티븐 티. 브론하임
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Abstract

스웨이지 마운트는 제1 측면 및 제2 측면을 갖는 기부판을 포함한다. 기부판의 제1 측면으로부터 허브가 연장되고, 허브는 관통 구멍을 갖는다. 기부판의 제2 측면은 액츄에이터 아암 또는 로드 비임 중 하나 상에 장착되어, 허브의 구멍이 액츄에이터 아암 또는 로드 비임 내에 배치된 스웨이지 개구와 정렬되도록 한다. 허브는 액츄에이터 아암 또는 로드 비임 중 다른 하나의 스웨이지 개구에 삽입됨으로써, 이들 사이에 간섭 끼워맞춤을 형성한다. 스웨이지 마운트는 가스 탄화, 비드 블라스팅 또는 텀블링에 의해 표면 경화됨으로써, 간섭 끼워맞춤의 토오크 보유 값을 증가시킨다.
스웨이지, 디스크 드라이브, 작동기 아암, 로드 비임, 표면 경화, 헤드, HSA

Description

금속 부품을 표면 경화하기 위한 방법{A METHOD OF SURFACE HARDENING A METAL COMPONENT}
도1은 본 발명의 액츄에이터 아암과, 로드 비임과, 스웨이지 마운트의 부분 분해 수평도이다.
도2는 본 발명의 스웨이지 마운트를 사용하여 액츄에이터 아암에 장착된 로드 비임의 부분 확대 단면도이다.
본 발명은 디스크 드라이브 요소에 관한 것이고, 특히 자기 헤드 서스펜션 조립체의 로드 비임을 액츄에이터 아암에 고정시키는 데 이용되는 낮은 프로파일 스웨이지(swage) 장착 패스너의 토크 보유 특성의 개선에 관한 것이다.
디스크 드라이브는 대량 데이터 저장이 필요한 컴퓨터, 팩시밀리 머신, 복사기 및 임의의 다른 장치와 같은 다양한 장치에 이용된다. 디스크 드라이브 내의 2 개의 중요하고 값비싼 부조립체는 헤드 서스펜션 조립체(HSA)와 컨트롤러 구동 액츄에이터 조립체이다. 디스크 드라이브 내의 플래터(platter) 상에 저장된 디지털 정보를 판독할 수 있는 판독/기록 헤드는 HSA 내에 포함된다. 상기 HSA와 컨트롤러 구동 액츄에이터 조립체는 판독/기록 헤드를 디스크 드라이브 플래터 상의 정확한 지점에 수직 인접하도록 정밀 배치하는 유닛으로서 기능하고, 액츄에이터 아암은 HSA에 연결된 액츄에이터 아암의 제어를 통해 HSA의 운동을 플래터 표면을 가로질러 지향시킨다. 각각의 부조립체는 그 결과로서 그러한 부품들의 비용을 증가시키는 정확한 표준 규격으로 제조되는 정밀 제조 요소들을 포함한다. 각각의 부조립체에 수반되는 복잡성 및 비용으로 인해, 제조자는 HSA를 분리 및 재연결하는 능력을 갖고 비용을 실제 줄이는 액츄에이터 조립체는 재작업 또는 교체를 필요로 하는 조립체임을 알게 되었다.
경제적인 수리 및 이들 조립체의 교체를 용이하게 하기 위해, HSA와 액츄에이터 조립체는 피봇 액츄에이터 아암의 말단부와 얇은 긴 로드 비임의 선단부에 의해 형성된 적층 조인트에서 대개 연결된다. 로드 비임의 반대편 단부는 액츄에이터 컨트롤러에 응답하여 디스크 플래터를 가로질러 지나가는 판독/기록 헤드를 지지한다. 만족스런 구동 작업은 판독/기록 헤드가 약 1000분의 1초의 응답 시간 내에 플래터 상에 형성된 선택된 초소형 압축 환형 데이터 트랙에 선택적으로 수직 인접 배치될 것을 요구한다. 그러한 응답은 40Gs(중력) 까지의 스위핑 로드 비임 상의 가속 레벨을 수반한다. 따라서, 액츄에이터 아암을 로드 비임에 연결하는 패스너는 약 5 내지 10 인치-온스 이상의 상당한 토크에 견디는 성능을 갖추어야 한다.
디스크 드라이브 제조자는 더 빠른 드라이브 작동 속도와 증가된 저장 성능에 대한 시장의 요구를 맞추기 위해 그 디스크의 크기를 지속적으로 줄이는 노력을 하게 된다. 저장 성능을 증가시키기 위해, 추가의 양면 플래터는 그 각각이 그 자신의 액츄에이터 조립체와 HSA를 구비한채 수직 적층된다. 그러나, 플래터를 디스크 드라이브에 부가하는 것은 드라이브의 수직 프로파일을 증가시키는 바람직스럽지 않은 효과를 갖게 된다. 그 결과, 제조자는 현재의 드라이브 요소들을 소형화하도록 노력을 해왔다.
전체 드라이브 크기를 줄이기 위한 하나의 방법은 HSA와 액츄에이터 조립체를 연결하는 적층 수직 조인트의 크기를 줄이는 것이다. 일예로, 본 명세서에 그 내용이 참고로 기재되어 있는 미국 특허 제5,689,389호(브라운하임(Braunheim)에게 특허 허여된 '389)에서, 낮은 프로파일 스웨이지 마운트 패스너가 HSA의 로드 비임을 액츄에이터 조립체의 액츄에이터 아암에 연결하는 데 이용된다. 스웨이지 마운트 패스너가 낮은 프로파일을 갖기 때문에, 디스크 드라이브의 전체 높이는 특히 다중 플래터 및 HSA를 이용하는 드라이브에서 줄어들 수 있다. 그러나, 낮은 프로파일 스웨이지 장착 패스너의 이용시의 단점은 성능 요구가 증가할 때 스위핑 로드 비임 상에 가해진 힘 레벨을 견디는 데 요구되는 것 보다 더 적은 토크 보유력이 제공된다는 점이다.
브라운하임 특허 '389에서, 낮은 프로파일 스웨이지 마운트 패스너의 토크 유지 특성은 스웨이지 마운트 패스너의 내부 기하학적 형태를 수정함으로써 증가된다. 그러나, 스웨이지 마운트 패스너 설계를 단지 수정함으로써 달성될 수 있는 토크 보유력 레벨은 제한된다. 토크 보유력 값의 증가가 없으면, 로드 비임이 견딜 수 있는 가속도가 제한되어서, 이는 판독/기록 헤드가 플래터의 선택된 부분 위에 배치될 수 있는 속도의 상한선을 제한한다. 이는 차례로 디스크 드라이브가 달성할 수 있는 전체 접근 시간과, 디스크 드라이브 성능의 중요한 인자를 제한하게 된다. 따라서, 그 기술 분야에서 이전에 달성된 것 보다 현저히 더 큰 토크 보유력 값에 견딜 수 있는 낮은 프로파일 스웨이지 마운트 패스너의 효용에 결함이 있게 된다.
또한, 로드 비임이 판독/기록 헤드를 플래터 상의 특별한 위치로 위치시키기 위해 고속으로 가속될 때, 판독/기록 헤드는 플래터로부터 수직으로 들어올려지는 경향이 있다. 헤드가 플래터로부터 너무 멀리 이동하게 되면, 드라이브 판독/기록 작업이 좋지 않게 수행된다. 이런 영향을 최소화하기 위해, HSA는 "예비 하중(preloaded)"을 받는다. 즉, 플래터 쪽으로 편의된다. 예비 하중 시, HSA는 판독/기록 헤드를 플래터 쪽에 가깝게 만곡되게 하향 위치시킨다. 따라서, 예비 하중은 로드 비임이 가속될 때 헤드 상에 하향력을 발생시키며, 이 하향력은 헤드가 플래터에 평행한 수평면 위로 들어 올려지는 것을 억제한다. 일반적으로, 이런 결과를 달성하기 위해서는 3 내지 4 g의 예비 하중이 충분하다.
HSA를 액츄에이터 조립체에 연결하기 위해 스웨이지 마운트 체결구를 사용하는 데 있어서의 단점은 스웨이징(swaging) 공정이 "그램 로스(gram loss)"를 유발한다는 것이다. 즉, 그램 로스는 예비 하중의 유익한 효과를 무효화시킨다. 스웨이징 공정이 그램 로스에 미치는 효과는 "HSA 상의 스웨이징 전 그램 하중" 대 "스웨이징 후 그램 하중"을 비교함으로써 측정된다. 약 0.1 내지 0.3 g의 평균 그램 로스의 분포가 스웨이징 공정의 결과로서 발생함이 발견되었다. 따라서, 토크 보유력 값을 증가시키면서 그램 로스가 절감될 수 있는 낮은 프로파일 마운트 패스너를 제공하는 것이 바람직하게 된다.
본 발명은 종래 기술의 단점을 극복하기 위한 것이다. 본 발명은 표면 경화된 스웨이지 마운트와, 표면 경화된 스웨이지 마운트를 제조하고 스웨이지로 제조되는 금속을 경화하고 디스크 드라이브 액츄에이터 아암을 로드 비임에 연결하기 위한 방법을 제공하며, 이들 모두는 증가된 토오크 보유 특성을 갖는다. 본 발명의 스웨이지 마운트는 증가된 토오크 보유 특성과 함께 스웨이징 공정으로부터 나오는 개선된 낮은 그램 로스 특성을 달성할 수 있다.
본 발명의 스웨이지 마운트는 제1 및 제2 측을 갖는 기부판을 포함한다. 허브는 기부판의 제1 측으로부터 연장되며, 관통 개구를 갖는다. 기부판의 제2 측은 허브의 개구가 액츄에이터 아암 또는 로드 비임에 배치된 스웨이지 구멍이 등록되도록 액츄에이터 아암 또는 로드 비임 상에 장착된다. 허브는 그들 사이에 억지끼움을 형성하는 다른 액츄에이터 아암 또는 로드 비임의 스웨이지 구멍으로 삽입된다. 스웨이지의 양은 로드 비임이 스웨이지 마운트와 액츄에이터 아암 사이에 개재된 상태에서 로드 비임과 액츄에이터 내로 스웨이지 변형되도록 사용될 수 있다. 스웨이지 마운트는 제조 중에 표면 경화됨으로써, 억지끼움의 토오크 보유력을 증가시킨다. 낮은 프로파일 스웨이지 마운트의 토오크 보유력을 증가시킴으로써, 증가된 드라이브 접근 속도는 디스크 드라이브 프로파일을 증가시키지 않고도 달성될 수 있다. 본 명세서에 기술된 표면 경화 기술은 대체로 금속과 금속 부품에 대해 광범위한 적용 가능성을 갖는다.
본 발명의 다른 목적 및 특징은 첨부 도면과 관련해서 다음 상세한 설명으로부터 보다 명확해진다. 그러나, 축척 단위가 아닌 도면은 첨부된 청구범위에서 언급된 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아닌 설명 상의 목적을 위해서만 고안된 것으로 이해되어야 한다.
도면은 축척 단위가 아니며 단지 설명을 위한 것으로서, 유사한 인용 부호는 여러 도면에 걸쳐 유사한 요소를 나타낸다.
도1 및 도2를 참조하면, 본 발명에 따르는 구성의 스웨이지 마운트 패스너가 도시되어 있다. 종래의 디스크 드라이브에서, 로드 비임(10)은 말단부까지 연장되어 테이퍼된 대체로 직사각형의 기부 단부를 포함한다. 로드 비임(10)의 말단부 상에는 절곡부(6)를 거쳐 로드 비임에 연결된 판독/기록 헤드(8)가 현수된다. 로드 비임(10)의 기부 단부는 이 기술 분야에서 공지된 방식으로 디스크 드라이브를 조립하는 동안 스웨이징 요소를 통과시키기 하기 위해 중심에 형성된 스웨이지 구멍(14)과 편평 부착면(12)을 포함한다.
액츄에이터 아암(20)은 금속 기부(22)로부터 형성되고, 그 말단부에 평평한 장착면(24)을 포함한다. 스웨이지(swage) 개구(26)는 스웨이지 마운트(17)를 절첩식으로 수용하기 위해 장착면(24)의 중앙부를 관통하여 형성된다. 액츄에이터 아암(20)은 그 인접부(미도시함)에서 공지된 기술 방식으로 수평면을 따라 소정 각도의 경로를 통해 액츄에이터 아암(20)을 움직이는 액츄에이터 제어기에 장착된다.
스웨이지 마운트(17)는 로드 비임(10)의 평평한 부착면(12)과 액츄에이터 아암(20)의 장착면(24)에 각각 접촉하기 위해 대향 배치된 제1 및 제2 평면(46, 48)을 구비하는 수평 기판(44)을 포함한다. 기판(44)은 로드 비임(10)과 액츄에이터 아암(20)의 형상에 따라 예를 들어 직사각형 등의 다양한 다각형으로 형성될 수 있다. 스웨이지 마운트(17)의 제2 평면(48)으로부터 연장된 원통형 허브(hub)(52)는 허브(52)를 통과하여 형성된 구멍(56)을 갖는다. 허브(52) 내의 구멍(56)의 원통형 벽은 드라이브 조립 중 스웨이지 요소에 의해 접촉되는 내측 스웨이지 표면(36)과, 액츄에이터 아암(20)의 스웨이지 개구(26)의 내측 원통형 벽에 접촉하는 외측 결합 표면(34)을 한정한다.
스웨이지 마운트(17)는 다음 방식으로 액츄에이터 아암(20)에 로드 비임(10)을 고정한다. 기판(44)의 제1 평면(46)은 로드 비임(10)의 부착면(12)에 전형적으로 용접되어 허브(52)는 로드 비임(10)으로부터 외향 돌출되고 구멍(56)은 로드 비임(10)의 스웨이지 구멍(14)과 정렬한다. 다음에, 액츄에이터 아암(20)의 스웨이지 개구(26)는 허브(52)의 주위에 밀착하여 끼워진 상태에서 로드 비임(10)과 길이 방향으로 정렬되어 액츄에이터 아암(20), 로드 비임(10) 및 스웨이지 마운트(17)는 수직하게 적층된 조인트를 형성한다. 적절한 정렬이 얻어지면, 스웨이지 요소는 로드 비임(10)의 스웨이지 구멍(14)을 통해 스웨이지 마운트(17)의 구멍(56)으로 삽입된다. 전형적으로, 스웨이징 요소는 구 형상이고, 구멍(56)으로 삽입될 때 허브(52)의 내측 스웨이지 표면(36)상에 힘을 가한다. 이 힘은 허브(52)의 반경 방향의 외측 변위를 발생시켜 허브(52)의 소성 변형을 일으킨다. 이 변위는 허브(52)의 외측 결합 표면(34)이 액츄에이터 아암(20)의 스웨이지 개구(26)의 내측벽에 대항하는 반경 방향의 외향 압축 마찰력을 가압하게 한다. 이러한 프로세스의 결과, 스웨이지 마운트(17)에 액츄에이터 아암(20)을 접합하고 액츄에이터 아암(20)에 대해 로드 비임(10)의 각회전을 저지하기 위한 토크 저항을 제공하는 간섭 끼워 맞춤이 형성된다.
유사하게, 스웨이지 마운트(17)는 허브(52)가 액츄에이터 아암(20)에 먼저 용접된 다음, 로드 비임(10)의 스웨이지 개구(14)에 결합될 수 있다.
더욱이, 스웨이지 마운트(17)는 로드 비임(10)과 액츄에이터 아암(20)의 양쪽을 통해 스웨이징될 수 있어, 결과적으로 로드 비임(10)은 스웨이지 마운트(17)와 액츄에이터 아암(20)의 사이에 개재된다. 본 발명에 따르면, 스웨이지 마운트(17)의 표면이 경화되면, 현저하게 증가된 토크 보유 특징들이 달성되는 것을 알 게 되었다. 상술한 바와 같이, 낮은 외관의 스웨이지 마운트의 토크 보유 특성의 증가는 낮은 드라이브 외관을 유지하면서 증가된 드라이브 액세스 속도를 허용한다. 또한, 이러한 방식으로 토크 보유력을 증가시키는 것 이외에도, 허브의 토크 보유력의 감소 없이 허브의 길이를 줄여서 그 관성을 감소시키고 그에 따라 그 조립체의 관성을 감소시킬 수 있기 때문에, 스웨이지 마운트(17)의 질량을 줄일 뿐만 아니라 그램 로스를 실질적으로 개선하도록 스웨이지 마운트(17)의 내부 형상이 설계될 수 있다.
본 발명에 따라 스웨이지 마운트(17)가 경화되는 프로세스를 이제 설명하기로 한다.
스웨이지 마운트(17)는 일반적으로 300 계열 스테인레스 스틸(SS)로 구성되는데, 이는 이 재료의 부식 저항 특성 때문이다. 바람직한 실시예에서, 305 형 스테인리스 스틸(SS)이 스웨이지 마운트(107)를 성형하도록 이용된다. 그러나, 스탬핑을 통한 성형 후에, 스웨이지 마운트(17)의 비이커스 경도(VH)는 스탬핑 중에 금속의 기계적 충돌의 결과로서 약 350-425 VH로 증가한다. 이러한 범위의 비이커스 경도는 스웨이지 마운트(17)를 스웨이징 공정 중에 크래킹에 대해 취약하게 한다. 이러한 결과를 피하기 위해, 스웨이지 마운트(17)는 스웨이징에 적합한 값인, 약 135 VH로 그 비이커스 경도를 감소시키기 위해 스탬핑 후에 일반적으로 어닐링된다.
스웨이지 마운트(17)의 코어의 충분한 연성을 유지하는 동시에 증가된 표면 경도를 달성하기 위해서, 특정 열 처리 공정을 이용하는 것이 발견되었다. 구체적으로, 상기 공정은 침탄 가스가 어닐링 공정 중에 노 내부로 도입되는 것이다. 정상적으로, 스웨이지 마운트(17)의 어닐링은, 예를 들어, 제품명 "BAC-MH-02-03-18/AD 150"으로 로드 아일랜드(Rhode Island)의 하예스(C.I. Hayes)에 의해 판매된 헤이스 연속 벨트 노(爐)(Hayes Continuous Belt Furnace)와 같은 "험프 백 노(humpback furnace)" 내에서 수행된다. 상기 어닐링 공정은 상기 노를 대략 1,010 ℃ (1850 ℉)로 가열하고 대략 0.991221 ㎥(35 ft3.)의 수소 가스가 상기 노 내부로 도입된다. 이는 스웨이지 마운트(17)의 비커스 강도를 대략 135 VH로 감소시키는 결과를 초래한다. 이와 동시에 본 발명에 따라 스웨이지 마운트(17)의 표면을 경화시키기 위해서, 메탄과 같은 침탄 가스를 상기 노 내부에 부가함으로써 노 내에서 탄소처리 분위기를 형성한다. 이러한 가스 탄소처리 공정 동안, 스웨이지 마운트(17)의 외부면은 침탄 가스에 의해 방출된 탄소 원자가 침투함으로써, 스웨이지 마운트(17)의 표면을 보다 경화시킴과 동시에 스웨이지 마운트(17)의 코어를 어닐링시킨다.
스웨이지 마운트(17)의 표면을 경화시킴과 동시에 그 코어를 어닐링하는 공정은 지금부터 보다 상세히 기술되어질 것이다. 본 발명에 따른 실시예 공정에서 이용된 제품은 캘리포니아 골레타 소재의 인트리-플렉스 테크놀로지(IPT)에 의해 시판된 제품 번호 15118-03의 낮은 프로파일의 스웨이지 마운트이다. 먼저, 전술한 노는 대략 1,010 ℃ (1850°F)로 가열된다. 가열하는 처리 온도는 약 815 내지 1,149 ℃(1500 내지 2100℉)의 범위인 것이 바람직하다. 다음으로, 대략 0.991221 ㎥ (35 ft3.)의 수소 가스가 노 내부로 도입되며, 또한 대략 0.008496㎥ 내지 0.01416 ㎥ ( 0.3 내지 0.5 ft3.), 바람직하게는 0.011328 ㎥ (0.4 ft3.) 의 메탄 가스가 노 내부로 도입된다. 수소 가스 대 침탄 가스(예를 들어, 메탄)의 비율은 약 50:1 내지 150:1인 것이 바람직하다. 스웨이지 마운트(17)는 분당 대략 4.5인치의 벨트 속도를 갖는 노 벨트 상에 배치된다. 3″x 5″, 1/2″깊이의 바스켓 내의 대략 100개의 제품이 오븐을 통과한다. 이러한 벨트 속도에서, 스웨이지 마운트(17)는 노의 "고온 영역(hot zone)"에 대략 7.33 분동안 놓여져 있다. 상기 시간은 약 3 내지 12분인 것이 바람직하다. 이러한 조건 하에서, 스웨이지 마운트(17) 내부로 탄소 가스가 대략 0.0001″ 내지 0.0003″의 깊이로 주입된다. 이러한 공정은 스웨이지 마운트(17)의 표면 상에 대략 160 내지 185 VH의 비커스 강도를 산출하는 동시에 대략 135VH의 코어 경도를 발생시킨다. 스웨이지 마운트(17)의 표면 상에서 170-180 VH의 비커스 강도로 도시된 테스트가 바람직하며, 본 명세서에 기술된 공정에 의한 스웨이지 마운트는 미처리된 동일한 스웨이지 마운트와 비교하여 대략 200-300%의 토크 보유력 값의 개선을 제공할 수 있다.
따라서, 전술한 공정을 이용함으로써, 증가된 표면 강도를 갖는 스웨이지 마운트는 토오크 보유 특성이 증가된다. 동시에, 스웨이지 마운트(17)의 코어는 어닐링에 의해 연화되며 그로 인해 스웨이징 중에 스웨이지 마운트(17)의 열분해의 기회가 감소되어, 스웨이지 힘(swage forces)이 과다하지 않게 된다. 또한, 표면 강도를 증가시킴으로써 토오크 보유치가 상당히 증가됨으로 인해, 스웨이지 마운트(17)의 내부 형상은 그램 로스 특성을 개선시키고, 중량을 감소시키도록 설계되어져 있다.
스웨이지 마운트(17)를 열 처리하기 위해 전술한 조건, 즉 노의 온도, 수소 가스 대 메탄 가스의 비 및 벨트 속도(가열 시간)은 스웨이지 마운트(17)의 표면 및 코어에 대해 상이한 비커스 강도를 제공하기 위해 변경될 수 있다. 예를 들어, 노 내에 도입되어진 메탄의 함량을 증가시킴으로써, 높은 비커스 강도를 갖는 깊은 표면 강도를 초래할 것이다. 또한, 노의 온도는 표면 강도의 깊이를 증가시키고 동시에 스웨이지 마운트(17)의 코어를 보다 유연화시키기 위해 상승될 수 있다. 노의 벨트 속도는 또한 본 명세서에 기술된 바람직한 결과를 제공하기 위해 감소될 수 있다(가열 시간은 증가된다). 결과적으로, 가스 탄소처리 공정에서 메탄 가스는 천연 가스 또는 프로판 등의 다른 가스로 대체될 수 있다. 열처리 변수를 조절함으로써 도시된 테스트는 스웨이지 마운트(17)의 표면 강도가 450 VH로 증가될 수 있다. 그러나, 일반적으로 이러한 변수들은 스웨이지 마운트(17)가 스웨이징 중에 금이 가지 않도록 스웨이지 마운트(17)의 토크 보유력 수치를 개선시키는 동시에 코어 유연성을 유지시키기 위해 소정의 표면 강도 및 경도 깊이를 달성하도록 선택되어질 것이다. 통상적인 실험을 통해, 당업자들은 설명이 요구되는 특정 적용 특정 설계 변수를 맞추기 위해 표면 경도 및 코어 경도의 조합이 이루어짐을 인지할 수 있을 것이다. 본 발명은 기술된 특정 표면 경도 변수 또는 경화 기술로 제한되지 않으며, 디스크 드라이브 조립 및/또는 다른 임계 제조 분야의 구성에서 이용되는 스테인리스 스틸 분야에서도 토크 보유치를 증가시키고 부품의 표면 경화에 의해 최종 부품의 그램 로스 특성을 개선시키고 동시에 소정의 코어 유연성을 유지하도록 처리될 수 있음을 인지할 수 있을 것이다.
스웨이지 마운트(17)의 표면 경도를 증가시키기 위하여 전술된 열처리 방법이 양호하지만, 증가된 토크 보유력 값을 성취하는 다른 방법들도 인식되었다. 예컨대, 스웨이지 마운트(17)는 당해 기술분야에서 공지된 비드 블라스팅 공정(bead blasting process)을 받을 수 있는데, 비드 블라스팅 공정에서 유리 비드가 특정 속도로 스웨이지 마운트(17)에 발사된다. 스웨이지 마운트(17)의 표면의 타격은 스웨이지 마운트의 표면 경도를 증가시킨다.
예컨대, 표면 경화될 부품은 비제한적으로 예로써 약 5 내지 10 RPM으로 회전하는 드럼 내의 551.6 kPa(80 psi)의 공기압에서 1 내지 4분 동안, 양호하게는 4분 동안, 0.0508 mm(0.002 인치) 직경의 유리 비드를 사용하여 당해 분야에서 공지된 방식으로 비드 블라스팅될 수 있다. 135VH의 경도로 어닐링되고 5000의 로트(lot) 크기로 4분 동안 블라스팅된 전술된 동일한 IPT 부품 번호 15118-03은 약 151.8VH의 표면 경도치까지 경화되었다.
스웨이지 마운트(17)의 표면 경도를 증가시킬 수 있는 다른 방법은 샷 피닝(shot peening)인 텀블링(tumbling)이라 불린다. 텀블링에서, 스웨이지 마운트(17)는 작은 강철 샷이 적재된 버킷(bucket) 내에 배치되고 버킷은 교반 및/또는 회전된다. 볼 피닝 공정에서처럼, 스웨이지 마운트(17)의 표면의 기계적인 타격은 스웨이지 마운트의 표면의 경도를 증가시킨다.
예컨대, 양호한 텀블링 공정(샷 피닝)에서, 약 135VH의 경도로 어닐링된 동일한 IPT 부품 번호 15118-03이 미국 미네소타주 델라노 소재의 매스 피니싱 인크.(Mass Finishing Inc.)로부터 입수 가능한 타임 세이버 120식 텀블러(Time Saver 120 type tumbler) 내에서 200,000개의 로트 크기로 텀블링된다. 텀블러의 배럴은 #10 강철 샷으로 대략 절반 정도 충전된다. 물 또는 비누 또는 다른 첨가물이 포함되지 않는다. 텀블러는 약 90분 동안 약 90 RPM으로 회전되도록 설정된다. 이러한 공정은 약 149.8 VH의 표면 경도를 갖는 부품을 생산하였다.
전술된 2개의 기계적 경화 공정에 대하여, 부품은 양호하게는 경화되기 이전에 약 135VH의 경도로 또는 다른 적용 특정 코어 경도 값으로 어닐링된다.
물론, 숙련자는 스웨이지 마운트 또는 다른 부품을 표면 경화하는 다른 방법들이 전술한 바와 같이 135VH보다 큰 요구되는 적용 특정 표면 경도 값을 대체로 생성한다면, 상기 다른 방법들이 본 발명의 사상 및 지시로부터 벗어남이 없이 채용될 수 있다.
따라서, 전술된 방법을 사용하여, 상당히 증가된 표면 경도를 가짐으로써 토오크 보유 특성이 증가된 스웨이지 마운트가 제공된다. 본 발명에 따라 표면 경도를 증가시킴으로써 토오크 보유 특성이 증가되기 때문에, 스웨이지 마운트(17)의 내부 기하학적 형상은 그램 로스(gram loss) 특성을 향상시킬 뿐만 아니라 질량을 감소시키도록 수정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 양호한 실시예들에 적용된 바와 같은 본 발명의 기본적인 신규한 특징들이 설명, 도시 및 지적되었지만, 기재된 본 발명의 형태 및 상세 사항에서 다양한 생략, 치환 및 변경이 본 발명의 사상으로부터 벗어남이 없이 당해 기술 분야의 숙련자에 의해 이루어질 수 있다. 따라서, 첨부된 청구항의 청구 범위의 범주에 의해 표시되는 것으로만 제한하고자 한다.
본원 발명의 방법에 의하면, 증가된 표면 강도를 갖는 스웨이지 마운트의 토오크 보유 특성이 증가된다.

Claims (18)

  1. 금속 부품을 표면 경화하는 방법에 있어서,
    열 처리 오븐의 가열 구역을 가열하는 단계와,
    수소 가스 대 침탄 가스의 비율이 약 50:1 내지 150:1인 수소 가스 및 침탄 가스를 포함하는 가스 혼합물로 상기 오븐을 충전하는 단계와,
    상기 가열 구역이 가열되며 상기 오븐이 가스 혼합물로 충전되는 시간 동안 상기 가열 구역을 통해 상기 금속 부품을 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 부품을 표면 경화하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 열 처리 오븐의 가열 구역을 가열하는 처리 온도는 약 815 내지 1,149 ℃(1500 내지 2100℉)의 범위인 것을 특징으로 하는 금속 부품을 표면 경화하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 시간은 약 3 내지 12분인 것을 특징으로 하는 금속 부품을 표면 경화하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 열 처리 오븐의 가열 구역을 가열하는 처리 온도와, 수소 가스 대 침탄 가스의 비율과, 시간은 상기 금속 부품의 약 0.00254 mm(0.0001 inch) 내지 0.00762 mm(0.0003 inch)의 깊이까지 표면 경화를 달성하도록 선정되는 것을 특징으로 하는 금속 부품을 표면 경화하는 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 금속 부품은 스테인레스 강으로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속 부품을 표면 경화하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 침탄 가스는 메탄 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 부품을 표면 경화하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 금속 부품은 스웨이지 마운트 용인 것을 특징으로 하는 금속 부품을 표면 경화하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 금속 부품은 디스크 드라이브 액츄에이터 아암 조립체용 스웨이지 마운트인 것을 특징으로 하는 금속 부품을 표면 경화하는 방법.
  10. 금속 부품을 표면 경화하기 위한 방법에 있어서,
    열처리 오븐의 가열 구역을 가열하는 단계와,
    수소 가스 및 침탄 가스를 포함하는 가스 혼합물로써 상기 오븐을 충전시키는 단계와,
    상기 가열 구역이 가열되고 상기 오븐이 상기 가스 혼합물로써 충전되는 대략 3 내지 12분의 시간동안 상기 금속 부품을 상기 가열 구역을 통해 통과시키는 단계와,
    상기 시간 후에 상기 금속 부품을 상기 가열 구역으로부터 제거하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 금속 부품을 표면 경화하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 금속 부품은 300 시리즈 스테인레스 강으로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속 부품을 표면 경화하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 침탄 가스는 메탄 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 부품을 표면 경화하는 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 금속 부품은 스웨이지 마운트 용인 것을 특징으로 하는 금속 부품을 표면 경화하는 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 금속 부품은 디스크 드라이브 액츄에이터 아암 조립체용 스웨이지 마운트인 것을 특징으로 하는 금속 부품을 표면 경화하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 수소 가스 대 침탄 가스의 비율은 대략 50:1 내지 150:1인 것을 특징으로 하는 금속 부품을 표면 경화하는 방법.
  16. 제10항에 있어서, 열 처리 오븐의 가열 구역을 가열하는 처리 온도는 대략 815 내지 1149 ℃(1500 내지 2100 ℉)의 범위인 것을 특징으로 하는 금속 부품을 표면 경화하는 방법.
  17. 제10항에 있어서, 열 처리 오븐의 가열 구역을 가열하는 처리 온도, 수소 가스대 침탄 가스의 비율 및 상기 기간은 상기 금속 요소 내로 대략 0.00254 내지 0.00762 ㎜(0.0001 내지 0.0003 in)의 깊이까지 표면 경화가 달성되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 금속 부품을 표면 경화하는 방법.
  18. 삭제
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