KR100906414B1

KR100906414B1 - 압축기용 사판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100906414B1
Application number: KR1020080000559A
Authority: KR
Inventors: 박상길; 서창발
Original assignee: 주식회사 킹텍코리아
Priority date: 2008-01-03
Filing date: 2008-01-03
Publication date: 2009-07-09
Also published as: JP2009162217A; KR20090074875A

Abstract

본 발명은 압축기의 사판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명 압축기의 사판은, 주물성형된 사판 베이스와, 상기 주물성형된 사판 베이스의 표면에 위치하는 질화층과, 상기 질화층의 표면에 위치하는 다공층을 포함하여 구성된다. 또한, 본 발명 압축기의 사판 제조방법은, a) 원통형의 주조품을 제조하는 단계와, b) 상기 주조품을 절삭 및 가공하여 사판 베이스를 형성하는 단계와, c) 상기 사판 베이스를 460 내지 630℃의 온도에서, NH₃가스와 촉매인 Rx가스를 2시간 내지 24시간 공급하여, 그 사판 베이스의 표면에 8 내지 15㎛ 두께의 질화층과, 그 질화층 상에 1 내지 3㎛ 두께의 다공층을 형성하는 단계를 포함하여 구성된다. 이와 같은 구성의 본 발명은, 사판 베이스의 표면을 연질화 처리를 통해 처리하여, 질화층 및 다공층을 형성함으로써, 그 다공층에 의한 충분한 윤활성을 제공하며, 사판 베이스의 마모를 방지할 수 있게 되어, 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

사판, 연질화, 질화층, 다공층

Description

압축기용 사판 및 그 제조방법{Swash plate for compressor and manufacturing method thereof}

본 발명은 압축기용 사판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제조공정을 단순화하고 원가를 절감할 수 있는 압축기용 사판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 사판식 압축기는 차량용 에어컨의 냉매 압축기 등으로 널리 사용되고 있으며, 회전축에 대하여 경사지게 위치하는 사판의 회전에 따라 피스톤이 왕복운동을 하는 구조를 가진다.

이처럼 사판은 다른 구성요소들과 접하며 구동을 하기 때문에 표면의 마모를 방지하고, 윤활성을 나타낼 수 있도록 테프론 코팅을 하고 있으며, 이와 같은 종래 사판의 구조 및 그 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 사판식 압축기의 단면 구성도이다.

도 1을 참조하면 일반적인 사판식 압축기는 구동력을 전달하는 구동축(1)과, 상기 구동축(1)의 회전력을 전달받아 회전하는 트러스트 플랜지(2)와, 상기 트러스트 플랜지(2)와 링크(3)에 의해 결합되며, 상기 구동축(1)과는 힌지볼(4)을 사이에 두고 경사지게 위치하는 사판(5)과, 상기 사판(5)의 회전력을 슈(6)에 의해 전달받아 직선왕복운동을 하는 피스톤(7)을 포함하여 구성된다.

상기 사판(5)은 슈(6)와 직접 접하며, 그 부분에서의 마모를 감소시키고 윤활성을 가질 필요가 있다.

도 2는 종래 사판의 제조공정 흐름도이다.

도 2를 참조하면 종래 사판의 제조공정은, 알루미늄을 용해시켜 원기둥 형태의 주조물을 형성하는 단계(S210)와, 상기 주조물을 절삭하고, 사판의 형태를 가공 형성하는 단계(S220)와, 고주파를 이용하여 경화를 수행하는 단계(S230)와, 상기 슈(6)와 접하는 면인 플레이트를 정삭 가공하는 단계(S240)와, 표면에 테프론 코팅을 수행하는 단계(S250)를 포함한다.

이하, 종래 사판의 제조공정을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, S210단계에서는 용융된 알루미늄을 이용하여 원기둥 형태의 주조물을 형성한다.

그 다음, S220단계와 같이 상기 주조물을 절삭하여 기본적인 사판의 형태를 획득하고, 홀과 플레이트를 가공한다.

그 다음, S230단계와 같이 고주파 경화를 통하여 내부의 열전자를 이용한 가 열을 통해 사판을 경화한다.

도 3은 종래 고주파 처리된 사판의 경도를 깊이에 따라 측정한 결과표이고, 도 4는 그 결과를 그래프로 표현한 것이며, 도 5는 고주파 경화에 사용된 사판 시료의 전자현미경 사진이다.

이를 참조하면, 고주파 경화는 약 2.7mm 깊이까지 이루어졌으며, 표면의 경도는 HV630 내외가 된다.

그 다음, S240단계와 같이 그 플레이트를 정삭 가공하여 상기 슈(6)와의 마찰면이 보다 더 균일하게 되도록 한다.

그 다음, S250단계와 같이 그 플레이트를 포함한 전체에 테프론 코팅을 수행한다.

도 6은 상기 테프론 코팅 후 사판의 단면을 촬영한 전자현미경 사진이다.

도 6을 참조하면, 상기 테프론 코팅층의 두께는 약 20㎛이며, 표면의 경도는 HV719 내지 HV771의 값을 나타낸다.

즉 고주파 경화에 의한 경화보다도 더 경도가 높은 테프론 코팅층을 형성하여, 그 사판의 마모를 방지하고, 윤활성을 향상시킬 수 있다.

그러나 상기 테프론 코팅은 그 재료의 가격이 비쌀 뿐만 아니라, 코팅 공정에서도 비용 많이 드는 문제점이 있었다.

또한 테프론 코팅 전에 사판을 고주파 경화시켜야 하기 때문에 공정이 복잡하여 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자하는 과제는, 테프론 코팅을 하지 않고, 우수한 경도 및 윤활성을 제공하는 압축기의 사판 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 압축기의 사판은, 주물성형된 사판 베이스와, 상기 주물성형된 사판 베이스의 표면에 위치하는 질화층과, 상기 질화층의 표면에 위치하는 다공층을 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명 압축기의 사판 제조방법은, a) 원통형의 주조품을 제조하는 단계와, b) 상기 주조품을 절삭 및 가공하여 사판 베이스를 형성하는 단계와, c) 상기 사판 베이스를 460 내지 630℃의 온도에서, NH₃가스와 촉매인 Rx가스를 2시간 내지 24시간 공급하여, 그 사판 베이스의 표면에 8 내지 15㎛ 두께의 질화층과, 그 질화층 상에 1 내지 3㎛ 두께의 다공층을 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.

본 발명은 사판 베이스의 표면을 연질화 처리를 통해 처리하여, 질화층 및 다공층을 형성함으로써, 그 다공층에 의한 충분한 윤활성을 제공하며, 사판 베이스의 마모를 방지할 수 있게 되어, 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 테프론 코팅에 비하여 더 강한 경도의 질화층을 이용하기 때문에 사판 베이스를 별도로 경화하는 공정을 생략할 수 있어 공정을 단순화하는 효과가 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 압축기의 사판 및 그 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명 압축기의 사판 제조공정의 흐름도이다.

도 7을 참조하면 본 발명 압축기의 사판 제조방법은, 원통형 알루미늄 주조품을 형성하는 단계(S710)와, 상기 주조품을 절단하고 가공하여 완성품 형태의 사판 베이스를 획득하는 단계(S720)와, 상기 사판 베이스를 연질화하여 표면에 질화층과 다공층을 형성하는 단계(S730)를 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 압축기의 사판 제조방법을 보다 상세히 설명한다.

먼저, S710단계와 같이 용융된 알루미늄으로 원통형의 주조품을 형성하고, S720단계에서는 상기 주조품을 절삭가공하여 사판의 형태를 완전하게 가지는 사판 베이스를 형성한다.

그 다음, S730단계에서와 같이 상기 사판 베이스를 연질화 시킨다.

상기 사판 베이스를 연질화시키는 공정은 그 사판을 공정로 내에 고정시키고, 460 내지 630℃의 온도 분위기에서, NH₃가스와 Rx가스(엔도(endo)가스)를 공급하여 그 표면을 연질화한다.

상기 NH₃가스는 직접 사판 베이스를 질화시키는 것이며, Rx가스는 그 질화의 촉매로 이용된다.

상기 NH3가스와 Rx가스는 부피비로 각각 85 내지 95부피%와 5 내지 15부피%가 사용됨이 바람직하며, 그 혼합가스의 총 유량은 18 내지 25m³/hour가 공급되는 것이 바람직하다.

이와 같은 공정은 2시간 내지 24시간 동안 진행되며, 이러한 공정으로 상기 사판 베이스의 표면에는 질화층이 8 내지 15㎛의 두께로 형성되며, 그 질화층의 표면에는 1 내지 3㎛ 두께의 다공층이 형성된다.

일반강에는 Si의 함량이 최대 0.7%이며, 이러한 일반강에는 질화층의 형성이 용이하다. 그러나 주물에는 2 내지 3%의 Si가 포함되어 있어 연질화시 그 Si가 N과 결합되기 때문에 연질화가 용이하지 않았으며, 위의 공정조건에 의해 연질화를 시킬 수 있게 된다.

도 8은 본 발명에 따른 압축기 사판의 단면 전자현미경 사진이다.

도 8을 참조하면, 주조된 사판 베이스(10)와, 그 주조된 사판 베이스(10)의 표면에 8 내지 15㎛의 두께로 형성된 질화층(20)과, 상기 질화층(20)의 표면에 1 내지 3㎛의 두께로 형성된 다공층(30)으로 구성된다.

이와 같이 구성된 상기 질화층(20)과 다공층(30)의 경도는 HV850 내지 HV950을 나타내기 때문에 종래 테프론 코팅에 비하여 경도가 더 향상되어, 내마모성 및 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 다공층(30)은 다공질의 표면을 가짐으로써 상기 슈와 접촉면적을 줄이며, 윤활제의 보유가 용이하여 윤활작용을 더욱 원활하게 수행할 수 있게 된다.

도 1은 일반적인 사판식 압축기의 단면 구성도이다.

도 2는 종래 사판의 제조공정 흐름도이다.

도 3은 종래 고주파 처리된 사판의 경도를 깊이에 따라 측정한 결과표이다.

도 4는 도 3의 표를 표현한 그래프이다.

도 5는 고주파 경화에 사용된 사판 시료의 전자현미경 사진이다.

도 6은 종래 테프론 코팅 후 사판의 단면을 촬영한 전자현미경 사진이다.

도 7은 본 발명 압축기의 사판 제조공정의 흐름도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10:사판 베이스 20:질화층

30:다공층

Claims

a) 원통형의 주조품을 제조하는 단계;

b) 상기 주조품을 절삭 및 가공하여 사판 베이스를 형성하는 단계; 및

c) 상기 사판 베이스를 460 내지 630℃의 온도에서, NH₃가스 85 내지 95체적%와 촉매인 Rx가스 5 내지 15체적%를 2시간 내지 24시간 공급하여, 그 사판 베이스의 표면에 8 내지 15㎛ 두께의 질화층과, 그 질화층 상에 1 내지 3㎛ 두께의 다공층을 형성하는 단계를 포함하는 압축기 사판 제조방법.
삭제
제1항에 있어서,

상기 NH₃가스와 Rx가스의 총 공급유량은 18 내지 25 m³/hour 인 것을 특징으로 하는 압축기 사판 제조방법.
주물성형된 사판 베이스;

상기 주물성형된 사판 베이스의 표면에 위치하는 8 내지 15㎛ 두께의 질화층; 및

상기 질화층의 표면에 위치하는 1 내지 3㎛ 두께의 다공층을 포함하는 압축기의 사판.
삭제