KR100922043B1

KR100922043B1 - 이종소재의 마찰접합 방법

Info

Publication number: KR100922043B1
Application number: KR1020070084587A
Authority: KR
Inventors: 이진욱
Original assignee: 대한소결금속 주식회사
Priority date: 2007-08-22
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2009-10-19
Also published as: KR20090020120A; CN101372067A; CN101372067B

Abstract

본 발명은 마찰접합 과정에서 결합공간을 밀폐시켜 홀 가공과정에서 발생하는 칩이 결합공간에 잔존하는 것을 방지하도록 한 이종소재의 마찰접합 방법에 관한 것으로서, 소결제품과 일반제품의 접합부위 중 일반제품의 접합부위에 후 가공시 경화로 인한 가공성이 저하되지 않도록 결합공간을 일체로 형성하여 소결제품과 일반제품을 가압 마찰시켜 마찰접합함에 있어서;

상기 결합공간에 마찰접합 후 소결제품 또는 일반제품에 후 가공을 통하여 홀을 형성할 때 발생하는 칩의 축적을 방지하면서 배출을 용이하게 하여 사용 과정에서 칩으로 인한 불량과 손상을 방지할 수 있도록 결합공간을 밀폐형으로 유지하기 위한 밀폐수단을 더 구비하고;

상기 밀폐수단은 소결제품 또는 일반제품에서 일반제품 또는 소결제품 방향으로 돌출되게 밀폐돌기를 형성하여 마찰접합 과정에서 밀폐돌기의 끝단부가 소결제품 또는 일반제품과 연접시켜 밀폐돌기에 의하여 결합공간이 밀폐되도록 마찰접합하는 것이 특징이다.

마찰접합

Description

이종소재의 마찰접합 방법{FRICTION WELDING METHOD}

본 발명은 이종소재의 마찰접합 방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 이종의 재질로 구성된 소재 또는 부품 사이의 접합을 마찰에 의하여 접합할 수 있도록 한 새로운 방법의 제공에 관한 것이다.

통상적인 마찰접합은 두 소재를 정지척과 회전척에 고정시켜 연접시킨 후 정지척에 고정된 소재에 압력을 가하면서 회전척에 고정된 소재로 밀어주어 두 소재의 마찰열에 의하여 접합 되도록 하고 있다.

상기와 같이 두 소재를 접합할 때 종래에는 소재의 마찰 접합면에 별도의 가공과정이 없거나 홀과 같은 가공이 필요없는 경우에만 한시적으로 사용하였기 때문에 마찰접착의 조건에 큰 영향을 미치지 않았던 것이 사실이다.

그러나, 마찰접합시키고자 하는 소재의 접합면이나 접합면을 경유하여 구멍이나 기타 부품장착 부위 등과 같이 접합 후 가공을 필요로 하는 경우에는 마찰열에 의하여 접합 되는 과정에서 접합면이 상당한 경도를 가지는 형태로 소재변형이 일어나기 때문에 접합 후 가공이 어렵게 된다.

이러한 후 가공성의 문제를 해결하기 위하여 접합면에 미리 구멍과 같은 것 을 가공한 상태에서 마찰접합시킬 경우에는 마찰열에 의하여 가공된 부위가 변형되어 정상적인 형상을 유지하지 못하게 되므로 재가공을 더욱 어렵게 한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 본원 출원인이 선행하여 특허(제 2007-0040546)호로 출원한 바 있으며, 이의 기술내용을 도 1을 통하여 살펴보면 다음과 같다.

소결제품(50)과 일반제품(51)을 마찰 가압하여 접합할 때, 소결제품(50)의 접합부위(52)에는 후 가공성을 배제할 수 있도록 홀(54)을 일체로 형성하고, 상기 일반제품(51)의 접합부위(53)에는 마찰접합시 소결제품(50)의 접합부위(52)가 변형되면서 삽입되는 형태로 수용할 수 있도록 결합공간(55)을 더 형성한다.

상기와 같이 결합공간을 형성하여 마찰접합 완료된 후 일반제품에 소결제품과 연결되는 홀 형성부위는 마찰에 의한 영향을 받지 않은 상태이기 때문에 홀 형성 작업은 용이하게 이루어질 수 있다.

그러나, 일반제품에 홀을 형성하면서 발생한 칩이 결합공간에 잔존하는 형태가 되고, 이를 에어건 또는 흡입수단 등을 이용하여 칩을 제거하도록 노력하고 있으나 발생한 칩 전체가 깨끗하게 제거되지 못하게 된다.

즉, 미처 제거되지 못한 일부 칩이 결합공간의 구석진 곳에 끼워진 상태에서 실제품과 결합하게 되고, 실 제품이 작동하는 과정에서 결합공간에 존재하던 칩이 배출되는 경우가 발생할 경우에는 실 제품에 상당히 치명적인 영향을 미치게 된다.

그리고, 마찰접합 과정에서 발생한 비드가 접합 초기에는 이상이 없는 상태로 있으나, 실제 사용하는 과정에서 발생하는 마찰, 진동 등에 의하여 탈락 되는 현상이 발생하고 이 경우에도 칩이 유출되었을 때 발생하는 문제와 동일한 문제를 유발하여 실제 제품에 치명적인 악영향을 미치는 원인이 된다.

또한, 마찰접합 후 실제 사용될 때 윤활유 등이 주입될 경우에는 결합공간에서 와류 되는 현상으로 인하여 정상적인 압력이 유지되지 못하게 되므로 역시 작동성에 문제를 가지게 되는 등 많은 문제점이 발생한다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로 서, 소결제품과 일반제품의 접합부위 중 일반제품의 접합부위에는 후 가공시 경화로 인한 가공성이 저하되지 않도록 결합공간을 일체로 형성하여 소결제품과 일반제품을 가압 마찰시켜 마찰접합함에 있어서;

상기 밀폐수단은 소결제품 또는 일반제품에서 일반제품 또는 소결제품 방향으로 돌출되게 밀폐돌기를 형성하여 마찰접합 과정에서 밀폐돌기의 끝단부가 소결제품 또는 일반제품과 연접시켜 밀폐돌기에 의하여 결합공간이 밀폐되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명은 마찰접합 과정에서 결합공간을 밀폐형태가 되도록 함으로서 홀을 가공하는 과정에서 발생하는 칩이 결합공간에 잔존하는 것을 방지하여 실제품 사용과정에서 칩 유출로 인한 문제와 불량을 해결할 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.

이하 첨부되는 도면과 함께 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 기술이 적용된 이종소재의 마찰접합 방법의 1실시예를 도 시한 것으로서 마찰접합이 이루어지기 전 상태를 도시한 단면도, 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 이종소재의 마찰접합 방법의 1실시예를 도시한 것으로서 마찰접합이 이루어진 상태를 도시한 단면도, 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 이종소재의 마찰접합 방법의 2실시예를 도시한 것으로서 마찰접합이 이루어지기 전 상태를 도시한 단면도, 도 5는 본 발명의 기술이 적용된 이종소재의 마찰접합 방법의 2실시예를 도시한 것으로서 마찰접합이 이루어진 상태를 도시한 단면도, 도 6은 본 발명의 기술이 적용된 이종소재의 마찰접합 방법의 3실시예를 도시한 것으로서 마찰접합이 이루어지기 전 상태를 도시한 단면도, 도 7은 본 발명의 기술이 적용된 이종소재의 마찰접합 방법의 3실시예를 도시한 것으로서 마찰접합이 이루어진 상태를 도시한 단면도, 도 8은 본 발명의 기술이 적용된 이종소재의 마찰접합 방법의 4실시예를 도시한 것으로서 마찰접합이 이루어지기 전 상태를 도시한 단면도, 도 9는 본 발명의 기술이 적용된 이종소재의 마찰접합 방법의 4실시예를 도시한 것으로서 마찰접합이 이루어진 상태를 도시한 단면도로서 함께 설명한다.

통상적으로 소결제품(100)과 일반제품(101)을 가압 마찰시켜 마찰접합함에 있어서 소결제품(100)과 일반제품(101)의 접합부위(102,103) 중 일반제품(101)의 접합부위(103)에는 후 가공시 경화로 인한 가공성이 저하되지 않도록 결합공간(105)을 일체로 형성하고 있다.

본 발명에서는 상기 결합공간(105)에 마찰접합 후 소결제품(100) 또는 일반제품(101)에 후 가공을 통하여 홀(106)을 형성할 때 발생하는 칩의 축적을 방지하면서 배출을 용이하게 하여 사용 과정에서 칩으로 인한 불량과 작동 과정에서의 손 상을 방지할 수 있도록 결합공간(105)을 밀폐형으로 유지하기 위한 밀폐수단(110)을 더 구비하는 것이 특징이다.

상기 밀폐수단(110)은 소결제품(100)에 홀(111)을 선행하여 형성한 경우에는 일반제품(101)의 결합공간(105)의 중앙부에서 홀(111) 방향으로 돌출되게 밀폐돌기(112)를 돌출시켜 마찰접합과정에서 밀폐돌기(112)가 홀(111)과 연접 또는 홀(111) 내부에 결합 되도록 함으로서 밀폐돌기(112)에 의하여 결합공간(105)이 밀폐되도록 한다.

물론, 상기 마찰접합 후 일반제품(101)에 홀(106)을 형성할 때에는 밀폐돌기(112)를 관통하게 되므로 홀(106) 형성시 발생하는 칩 등은 결합공간(105)에 축적되는 현상이 없게 되는 것이다.

상기 밀폐돌기(112)는 밀폐돌기(112)의 끝단부(113)에서 소결제품(100)에 형성되는 홀(111)의 입구(114)까지의 길이는 소결제품(100)과 일반제품(101)이 마찰접합 시 필요한 접합깊이보다 약간 더 길게 형성하여 마찰접합 후 밀폐돌기(112)의 끝단부(113)가 홀(111) 내에 위치하여 결합공간(105)을 완전하게 밀폐할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 밀폐돌기(112)의 끝단부(113)에서 소결제품(100)에 형성되는 홀(111)의 입구(114)까지의 길이를 접합깊이보다 약간 더 길게 하는 정도는, 마찰접합이 완료되는 시점에서 밀폐돌기(112)의 끝단부(113)가 소결제품(100)과 마찰을 일으키더라도 경화되지 않으면서 소결제품(100)과 일반제품(101)과의 간격 또는 공간이 없도록 할 수 있을 정도이므로 실제로는 1∼3㎜이하 정도가 된다.

상기와 같이 밀폐돌기(112)의 끝단부(113)가 마찰접합 최종단계에서 심하지는 않지만 마찰을 일으킴으로서 밀폐돌기(112)에 의하여 결합공간(105)을 완벽하게 밀폐형으로 유지할 수 있기 때문이다.

본 발명의 2실시예로서는 상기 밀폐돌기(112)의 끝단부(113)에 경사면(115)을 형성하여 마찰접합 시 경사면(115)이 홀(111)에 삽입되어 경사면(115)의 외경부(116)와 홀(111)의 내경부(117)가 밀착되어 결합공간(105)을 완전 밀폐형으로 유지할 수 있게 된다.

본 발명의 3실시예와 4실시예는 소결제품(100)에 선행하여 홀(111)을 형성하지 않을 경우에 적용할 수 있도록 한 것으로서, 밀폐돌기(112)를 소결제품(100)에서 일반제품(101) 방향으로 돌출시키거나, 밀폐돌기(112)를 일반제품(101)에서 소결제품(100) 방향으로 돌출시켜 마찰접합 시 밀폐돌기(112)의 끝단부(113)가 일반제품(101) 또는 소결제품(100)과 연접되어 결합공간(105)을 밀폐형으로 유지할 수 있도록 한다.

상기와 같은 본 발명의 기술이 적용된 이종소재의 마찰접합 방법은,

소결제품(100)과 일반제품(101)을 연접시킨 후 가압하면서 회전시키고 이 과정에서 발생하는 마찰열에 의하여 두 제품이 결합 되도록 하게 된다.

이 과정에서 결합공간(105)에 구비되는 밀폐수단(110)에 의하여 완전하게 밀폐된 상태에 있게 되고, 이러한 상태에서 소결제품(100) 또는 일반제품(101)에 홀(106,111)을 관통되게 형성하면 된다.

상기와 같이 홀(106,111)을 형성하더라도 결합공간(105)의 밀폐수단(110)을 구성하는 밀폐돌기(111)가 마찰접합 과정에서 심한 마찰열을 발생하지 않았기 때문에 마찰접합 된 부위와 같은 경화상태가 아니기 때문에 일반적인 드릴링과 같은 작업을 통하여서도 충분하게 홀(106,111)의 형성이 가능하게 된다.

이는 소결제품(100) 또는 일반제품(101)으로부터 돌출되는 밀폐돌기(111)의 끝단부(113)가 처음에는 소결제품(100) 또는 일반제품(101)과 떨어진 상태에 있으나, 마찰접합이 이루어지는 과정에서 끝단부(113)가 서서히 근접하게 되고, 마찰접합이 완료될 시점에는 끝단부(113)가 미세하게 마찰 되어 끝단부(113)와 소결제품(100) 또는 일반제품(101)과의 간격 또는 공간이 없는 상태가 된다.

그러므로 결합공간(105)은 밀폐형으로 되면서 밀폐돌기(111)는 미세한 마찰에 의하여 경화가 진행되지 않은 상태이므로 쉽게 홀(106,111)을 형성할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 마찰접합 과정에서 발생할 수 있는 마찰열에 의한 경화현상을 방지하면서 결합공간(105)을 밀폐형태로 가면서 소결제품(100)과 일반제품(101)에 홀(106,111)의 형성을 쉽게 할 수 있는 가공의 용이성을 가지면서, 가공과정에서 발생한 칩을 완전하게 제거할 수 있으므로 가공완료된 후 실제품을 사용하는 과정에서 칩으로 야기될 수 있는 작동불량과 같은 문제를 해결할 수 있게 된다.

도 1은 종래 기술이 적용된 이종소재의 마찰접합이 이루어진 상태를 도시한 단면도.

도 2는 본 발명의 기술이 적용된 이종소재의 마찰접합 방법의 1실시예를 도시한 것으로서 마찰접합이 이루어지기 전 상태를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명의 기술이 적용된 이종소재의 마찰접합 방법의 1실시예를 도시한 것으로서 마찰접합이 이루어진 상태를 도시한 단면도.

도 4는 본 발명의 기술이 적용된 이종소재의 마찰접합 방법의 2실시예를 도시한 것으로서 마찰접합이 이루어지기 전 상태를 도시한 단면도.

도 5는 본 발명의 기술이 적용된 이종소재의 마찰접합 방법의 2실시예를 도시한 것으로서 마찰접합이 이루어진 상태를 도시한 단면도.

도 6은 본 발명의 기술이 적용된 이종소재의 마찰접합 방법의 3실시예를 도시한 것으로서 마찰접합이 이루어지기 전 상태를 도시한 단면도.

도 7은 본 발명의 기술이 적용된 이종소재의 마찰접합 방법의 3실시예를 도시한 것으로서 마찰접합이 이루어진 상태를 도시한 단면도.

도 8은 본 발명의 기술이 적용된 이종소재의 마찰접합 방법의 4실시예를 도시한 것으로서 마찰접합이 이루어지기 전 상태를 도시한 단면도.

도 9는 본 발명의 기술이 적용된 이종소재의 마찰접합 방법의 4실시예를 도시한 것으로서 마찰접합이 이루어진 상태를 도시한 단면도.

*도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명*

100; 소결제품

101; 일반제품

105; 결합공간

110; 밀폐수단

112; 밀폐돌기

Claims

소결제품(100)과 일반제품(101)의 접합부위(102,103) 중 일반제품(101)의 접합부위(103)에는 후 가공시 경화로 인한 가공성이 저하되지 않도록 결합공간(105)을 일체로 형성하여 소결제품(100)과 일반제품(101)을 가압 마찰시켜 마찰접합함에 있어서;

상기 결합공간(105)에 마찰접합 후 소결제품(100) 또는 일반제품(101)에 후 가공을 통하여 홀(106,111)을 형성할 때 발생하는 칩의 축적을 방지하면서 배출을 용이하게 하여 사용 과정에서 칩으로 인한 불량과 손상을 방지할 수 있도록 결합공간(105)을 밀폐형으로 유지하기 위한 밀폐수단(110)을 더 구비하고;

상기 밀폐수단(110)은 소결제품(100) 또는 일반제품(101)에서 일반제품(100) 또는 소결제품(100) 방향으로 돌출되게 밀폐돌기(112)를 형성하여 마찰접합 과정에서 밀폐돌기(112)의 끝단부(113)가 소결제품(100) 또는 일반제품(101)과 연접시켜 밀폐돌기(112)에 의하여 결합공간(105)이 밀폐되도록 하는 것을 특징으로 하는 이종소재의 마찰접합 방법.
제 1 항에 있어서;

상기 밀폐돌기(112)는 소결제품(100)에 홀(111)을 선행하여 형성하였을 경우에는 일반제품(101)의 결합공간(105)의 중앙부에서 홀(111) 방향으로 돌출되게 밀폐돌기(112)를 돌출시켜 마찰접합과정에서 밀폐돌기(112)가 홀(111)과 연접 또는 홀(111) 내부에 결합 되게 하는 것을 특징으로 하는 이종소재의 마찰접합 방법.
제 1 항에 있어서;

상기 밀폐돌기(112)의 끝단부(113)에서 소결제품(100)에 형성되는 홀(111) 입구(114)까지의 길이는 소결제품(100)과 일반제품(101)이 마찰접합 시 필요한 접합깊이보다 약간 더 길게 형성하여 마찰접합 후 밀폐돌기(112)에 의하여 결합공간(105)이 완전밀폐되도록 하는 것을 특징으로 하는 이종소재의 마찰접합 방법.
제 2 항에 있어서;

상기 밀폐돌기(112)의 끝단부(113)에 경사면(115)을 형성하여 마찰접합 시 경사면(115)이 홀(111)에 삽입되어 경사면(115)의 외경부(116)와 홀(111)의 내경부(117)가 밀착되게 하는 것을 특징으로 하는 이종소재의 마찰접합 방법.