KR100956600B1 - 스페리칼 베어링 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스페리칼 베어링 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 고력 황동 베어링 형태의 내부 공간을 갖는 금형과 중심 몸체를 마련하는 단계와, 상기 금형의 내부 공간 중앙 영역에 상기 중심 몸체를 배치하는 단계와, 상기 금형의 내부 공간에 용탕을 삽입시키는 단계 및 상기 금형을 분리시켜 내측에 중심 몸체 및 외측에 고력 황동이 위치한 베어링 몸체를 제작하는 단계를 포함하는 스페리칼 베어링의 제조 방법을 제공한다. 이와 같이 그 내부 공간에 주물 주철이 위치한 금형 내에 고력 황동 용탕을 부어 제작된 스페리칼 베어링은 종래의 고력 황동 베어링에 비하여 그 제작 단가를 줄일 수 있고, 하중 지지, 보의회전 흡수, 미끄름 마찰 계수가 적고, 내하중성, 내식성, 내후성 및 내구성이 뛰어난 품질을 가질 수 있다.

스페리칼, 베어링, 반구, 주철, 황동, 원가, 금형

Description

스페리칼 베어링 및 이의 제조 방법{SPHERICAL BEARING AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 스페리칼 베어링 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 제품의 생산 원가를 절감할 수 있는 스페리칼 베어링 및 이의 제조 방법을 제공한다.

종래의 스페리칼 베어링 받침은 교량의 상부 구조와 하부 구조의 접점에 위치하여 상부 구조에서 전달되는 하중을 하부 구조에 전달한다. 이를 통해 지진, 바람, 온도 변화 등에 의한 상대 변위나 상 구조의 수평력을 정적으로 흡수하여 교량의 내빈 기능을 원활히 하고 내구수명을 연장하는 중요한 장치이다.

이러한 스페리칼 배어링 플레이트의 미끄럼면은 평면과 곡면으로 되어 평면부에는 보이 신축음, 곡면부에는 회전을 흡수한다. 그리고, 스페리칼 배어링 소재는 마찰부에 내식성, 내하중성, 내마모성, 마찰 계수 등이 우수한 물질을 사용한다.

이에 현재에는 고력 황동 주물로 제작된 고력 황동 베어링을 사용하고 있다. 하지만, 최근들어 원자재의 급격한 상승으로 인해 이러한 고력 황동 베어리를 사용할 경우, 전체 구조물의 생산단가가 상승하게 되는 문제가 있다. 물론 고력 확동 주물 이외의 재료로 베어링을 제작할 수 있지만, 이경우 앞서 언급한 특성을 얻기 어려운 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제를 해결하기 위하여 창출된 것으로, 하중 지지, 보의 회전 흡수, 미끄름 마찰 계수가 적고, 내하중성, 내식성, 내후성 및 내구성이 뛰어난 품질을 갖고 그 생산 단가를 줄일 수 있는 스페리칼 베어링 및 이의 제조 방법을 제공한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고력 황동 베어링을 갖는 스페리칼 베어링의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 고력 황동 베어링 형태의 내부 공간을 갖는 금형과 중심 몸체를 마련하는 단계; 상기 금형의 내부 공간 중앙 영역에 상기 중심 몸체를 배치하는 단계; 상기 금형의 내부 공간에 용탕을 삽입시키는 단계; 및 상기 금형을 분리시켜 내측에 중심 몸체 및 외측에 고력 황동이 위치한 베어링 몸체를 제작하는 단계를 포함하는 스페리칼 베어링의 제조 방법을 제공한다.

상기 금형의 내부 공간의 벽면과 상기 중심 몸체의 사이의 길이의 평균 즉, 상기 고력 황동의 두께가 15 내지 20mm이고, 상기 중심 몸체를 상기 금형의 내부 공간 중앙 영역에 배치하기 위해 상기 중심 몸체의 하측에서 연장된 다수의 주철 지지대를 구비하고, 상기 주철 지지대의 길이가 15 내지 20mm인 것을 특징으로 한다.

상기 금형의 내부 공간 중앙 영역에 상기 중심 몸체를 배치하는 단계는, 상 기 금형의 내부 공간 하측 면에 다수의 주철 지지대를 설치하는 단계; 및 상기 주철 지지대 상에 상기 중심 몸체를 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 중심 몸체는 별도의 주물 공정을 통해 제작되고, 상기 중심 몸체는 주철 바디와, 주철 바디를 관통하는 다수의 관통홀을 구비하고, 상기 용탕을 상기 관통홀 내부와, 상기 주철 바디와 상기 금형의 내측면 사이로 주입하는 것을 특징으로 한다.

상기 중심 몸체로 주철 또는 주강을 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상판 및 하판; 상기 상판과 하판 사이에 위치한 고력 황동 베어링; 상기 상판과 상기 고력 황동 베어링 사이에 마련된 미러 플레이트; 및 상기 미러플레이트와 상기 고력 황동 베어링 사이에 마련된 미끄럼 판을 포함하는 스페리칼 베어링을 제공한다.

상기 고력 황동 베어링은 내부에 위치하는 내부 중심 몸체와, 내부 중심 몸체를 감싸는 외부 고력 황동 몸체를 구비하고, 상기 고력 황동 몸체의 평균 두께는 15 내지 20mm이고, 상기 내부 조철 몸체가 상기 고력 황동 베어링 내부 공간의 70 내지 80%를 차지하고, 상기 내부 중심 몸체에는 상기 고력 황동 몸체가 관통하는 다수의 관통홀이 마련된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 그 내부 공간에 주물 주철이 위치한 금형 내에 고력 황동 용탕을 부어 제작된 스페리칼 베어링은 종래의 고력 황동 베어링에 비하여 그 제작 단가를 줄일 수 있고, 하중 지지, 보의회전 흡수, 미끄름 마찰 계수가 적고, 내하중성, 내식성, 내후성 및 내구성이 뛰어난 품질을 갖는다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의거 보다 상세하게 설명한다.

도 1 본 발명의 일 실시예에 따른 스페리칼 베어링을 설명하기 위한 분해 사시도이다. 도 2 및 도 3은 일 실시예의 고력 황동 베어링의 내측에 삽입되는 내부 중심 몸체의 단면도와 평면도이다. 도 4 및 도 5는 일 실시에의 고력 황동 베어링의 단면도들이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 스페리칼 베어링은 상판(10) 및 하판(20)과, 상기 상판(10)과 하판(20) 사이에 위치한 고력 황동 베어링(100)과, 상기 상판(10)과 고력 황동 베어링(100) 사이에 마련된 미러 플레이트(30)와, 미러플레이트(30)와 고력 황동 베어링(100) 사이에 마련된 미끄럼 판(40)을 구비한다. 이에 한정되지 않고, 상기 하판(20)에는 도시되지 않았지만, 부상 방지 장치 및 앵커홀 등이 마련된 수도 있다.

여기서, 상기 고력 황동 베어링(100)의 경우, 최근 그 원자재 가격이 급등한 황동 주물을 통해 제작된다. 따라서, 다른 구조물에 비하여 그 가격이 월등히 상승하였다.

이에 본 실시예에서는 고력 황동 베어링(100)의 종래의 특성을 유지하면서도 제작 단가를 줄일 수 있는 고력 황동 베어링(100)을 제공한다.

본 실시예의 고력 황동 베어링(100)은 KS, DC0007 고강도 황동 주물이다. 그리고, 그 표면에 고체 윤활제가 습동면 면적의 25~30%가 되도록 균등 배치된다. 그리고, 하판에 4 내지 6 m/m 깊이로 삽입되며 고체 윤활제와 동질면의 윤활피막이 20미크론 이상 도포된다. 그리고, 본 실시예에서는 이러한 고력 황동 베어링(100)의 제작을 위한 원가 절감을 위해 고력 황동 베어링(100)을 단일의 황동 주물로 제작하지 않는다. 즉, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 그 내부 소재는 주물 주철을 사용하고, 외측면을 고력 황동 주물로 제작한다.

고력 황동 베어링(100)은 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 내부 중심 몸체(110)와, 내부 중심 몸체(110)를 감싸는 외부 고력 황동 몸체(120)를 구비한다. 이때, 내부 중심 몸체(110)는 주철 바디(111)와, 주철 바디(111)를 관통하는 다수의 관통홀(112)을 구비한다. 주철 바디(111)는 도 2에 도시된 바와 같이 대략 반원 형태로 제작된다. 주철 바디(111)는 도 2에서와 같이 상측 평면과, 상측 평면 가장자리에서 수직하게 하측 방향으로 연장된 측면과, 상기 측면하측에 위치하는 하측 볼록면을 갖는다. 주철 바디(111)에는 상측 에서 하측 방향으로 관통된 다수의 관통홀(112)이 마련된다. 이 관통홀(112)는 쇳물 구멍으로 금형 내부에 주철 바디(111)가 위치할 경우, 주철 바디(111) 하측으로 쇳물이 빠르게 유입되도록 할 수 있다. 또한, 주철 바디(111) 사이의 관통홀(112) 내측으로 쇳물이 흘러들어가 주철 바디(111)와 그 표면의 고력 황동 몸체(120)간의 결합력을 높일 수 있다. 여기서, 상기 주철 바디(111) 대신 주강 바디를 사용할 수 있다. 즉, 상기 중심 몸체(110) 로 주철 또는 주강을 사용할 수 있다.

여기서, 잉곳 형태의 내부 중심 몸체(110)는 주물 주철로 제작된다. 그리고, 외부 고력 황동 몸체(120)는 금형 공정을 통해 제작된다. 즉, 금형 내에 주물 주철(즉, 내부 중심 몸체(110))을 배치하고, 그 내부에 황동을 부어 본 실시예의 고력 황동 베어링(100)을 제작한다. 따라서, 상기 금형 내에 주물 주철을 세우기 위한 별도의 다리들이 마련되고, 이 다리들은 후속 공정에서 제거된다.

중심 몸체(110)를 감싸는 외부 고력 황동 몸체(120)의 두께는 도 4에 도시된 바와 같이 15 내지 20mm인 것이 효과적이다. 상기 범위 보다 작을 경우에는 앞서 언급한 스페리칼 베어링의 특성이 일부 나타나지 않는 문제가 발생한다. 또한, 상기 범위보다 클 경우에는 원가 절감 효과가 작아지는 단점이 있다. 그리고, 바람직하게는 내부 중심 몸체(100)는 고력 황동 베어링(100) 내부 공간의 70 내지 80%를 차지하는 것이 효과적이다. 이 경우, 상기 범위보다 작을 경우에는 원가 절감 효과가 작아지고, 상기 범위보다 클 경우에는 스페리칼 베어링의 특성이 일부 나타나지 않는 문제가 발생한다.

하기에서는 도면을 참조하여, 이러한 고력 황동 베어링(100)의 제조 방법을 설명한다.

도 6 내지 도 9는 본 실시예의 고력 황동 베어링의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이 고력 황동 베어링(100)을 제작하기 위한 금형(200)을 마련한다. 여기서, 상기 금형은 그 내측에 고력 황동 베어링(100)과 동일한 형 태의 내부 공간(A)이 마련된다. 즉, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 금형은 원형의 상측면과 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 오목하게 들어간 내부 공간이 형성된다. 이때, 상기 금형(200)을 주물 주철로 제작하는 것이 효과적이다. 여기서, 상기 내부 공간(A)은 대략 반구형으로 제작된다. 물론 제작하고자 하는 고력 황동 베어링 형상으로 제작되는 것이 바람직하다.

이어서, 도 7에 도시된 바와 같이 제작하고자 하는 고력 황동 베어링(100) 보다 작은 사이즈의 중심 몸체(110)를 제작한다. 이때, 중심 몸체(110)는 별도의 금형을 통해 제작하는 것이 효과적이다. 즉, 소정의 주물을 제작하고, 그 주물 내부에 주철 또는 주강 용탕을 부어 중심 몸체(110)을 제작한다. 이때, 중심 몸체(110) 에는 다수의 관통홀(112)이 마련된다.

이어서, 상기의 중심 몸체(110)를 도 7에 도시된 바와 같이 금형(200) 내부 공간의 중앙 영역에 배치시킨다. 이는 중심 몸체(110)가 고력 황동 베어링(100)의 중심 영역에 위치하기 때문이다. 이를 통해 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 중심 몸체(110)가 금형(200)의 내부 공간에서 금형(200) 내벽으로부터 이격되어 있는 상태로 배치된다. 이를 위해 본 실시예에서는 상기 금형(200) 내부 공간의 하측에 상기 중심 몸체(110)를 이격시키기 위한 다수의 주철 지지대(210)가 배치된다. 이러한 주철 지지대(210)를 금형(200)의 내부 바닥면에 설치한 다음 그 상측에 중심 몸체(110)를 배치함으로 인해 중심 몸체(110)를 금형(200) 내부 공간의 중심 영역에 배치할 수 있다. 즉, 중심 몸체(110)가 금형(200) 내벽으로 부터 이격되도록 할 수 있다. 이때, 상기 주철 지지대(210)의 길이는 목표하는 외부 고력 황동 몸체(120) 의 두께와 동일한 것이 효과적이다. 따라서, 주철 지지대(210)의 높이(즉, 길이)를 조절하여 외부 고력 황동 몸체(120)의 두께를 조절할 수 있다. 본 실시예에서는 3개 이상의 주철 지지대(210)를 사용한다.

이어서, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 중심 몸체(110)가 배치된 금형(200)의 내부 공간(A)에 황동 용탕을 붓는다. 그리고, 이어서, 상기 금형(200) 내부를 냉각시킨 다음 금형을 분리하여 도 9에 도시된 바와 같은 고력 황동 베어링(100)을 제작한다.

이때, 금형의 내부 공간(A)에 부어진 쇳물은 금형(200)과 중심 몸체(110)의 사이 영역과 중심 몸체(110)의 관통홀(112)을 따라 주입된다. 이를 통해 쇳물에 의해 중심 몸체(110)가 흔들리거나 기울리는 현상을 방지할 수 있다. 이때, 본 실시예에서는 약 30 × 50 파이(즉, mm)의 쇳물 구멍 즉, 관통홀(112)을 중심 몸체(110)의 5개소에 만든 다음 15 내지 20mm 두께로 용탕을 삽입한다. 즉, 쉿물 구멍에 황동이 녹아 있는 용탕 즉, 쇳물을 붓는다.

여기서, 금형(200)의 내부 공간(A)에는 중심 몸체(110)가 위치해 있다. 따라서, 이 중심 몸체(110)의 용량에 해당하는 만큼의 용탕을 덜 주입해도 된다. 이로인해 전체 제작단가를 줄일 수 있다. 즉, 예를 들어 150톤 이상 베어링 사용량 월 동합금 소재 예상 발주 금액은 60000Kg ×8500원/Kg 즉 510,000,000이다. 따라서, 만일 중심 몸체(110)가 베어링의 내부 공간의 70% 정도를 차지하는 경우, 약 357,000,000 정도의 금액을 절감할 수 있게 된다. 이때, 주물의 사용량을 제외하여 순수 절감액은 약 153,000,000원 정도 절감할 수 있게 된다.

이어서, 금형(200)을 분리하여 표면 영역에 고력 황동이 15 내지 20mm 두께로 형성되고, 내부에는 주물 주철이 위치한 고력 황동 베어링(100)이 제작된다. 이때, 도 9의 (a)에서와 같이 고력 황동 베어링(100)의 배면 즉, 볼록면에 중심 몸체(110)를 지지하기 위한 주철 지지대(210)가 돌출될 수 있다. 따라서, 후속 가공을 통해 돌출된 주철 지지대(210)를 제거한다. 즉, 제품 탈형후 삽입 부위를 제거한다. 이어서, WPS, PQW에 의해 용접후 가공으로 연결한다. 물론, 이후에 기계적 연삭 및 표면 처리 등을 더 수행할 수 있다.

도 1 본 발명의 일 실시예에 따른 스페리칼 베어링을 설명하기 위한 분해 사시도.

도 2는 일 실시예의 고력 황동 베어링의 측면도.

도 3은 일 실시예의 고력 황동 베어링의 배면도.

도 4 및 도 5는 고력 황동 베어링의 측면도.

도 6 내지 도 9는 본 실시예의 고력 황동 베어링의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 상판 20 : 하판

30 : 미러 플레이트 40 : 미끄럼판

100 : 고력 황동 베어링 110 : 내부 중심 몸체

120 : 고력 황동 몸체 200 : 금형

Claims (7)

1. 고력 황동 베어링을 갖는 스페리칼 베어링의 제조 방법에 관한 것으로,

   상기 고력 황동 베어링 형태의 내부 공간을 갖는 금형과 중심 몸체를 마련하는 단계;

   상기 금형의 내부 공간 중앙 영역에 상기 중심 몸체를 배치하는 단계;

   상기 금형의 내부 공간에 용탕을 삽입시키는 단계; 및

   상기 금형을 분리시켜 내측에 중심 몸체 및 외측에 고력 황동이 위치한 베어링 몸체를 제작하는 단계를 포함하는 스페리칼 베어링의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 금형의 내부 공간의 벽면과 상기 중심 몸체의 사이의 길이의 평균 즉, 상기 고력 황동의 두께가 15 내지 20mm이고,

   상기 중심 몸체를 상기 금형의 내부 공간 중앙 영역에 배치하기 위해 상기 중심 몸체의 하측에서 연장된 다수의 주철 지지대를 구비하고, 상기 주철 지지대의 길이가 15 내지 20mm인 것을 특징으로 하는 스페리칼 베어링의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 금형의 내부 공간 중앙 영역에 상기 중심 몸체를 배치하는 단계는,

   상기 금형의 내부 공간 하측 면에 다수의 주철 지지대를 설치하는 단계; 및

   상기 주철 지지대 상에 상기 중심 몸체를 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스페리칼 베어링의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 중심 몸체는 별도의 주물 공정을 통해 제작되고,

   상기 중심 몸체는 주철 바디와, 주철 바디를 관통하는 다수의 관통홀을 구비하고, 상기 용탕을 상기 관통홀 내부와, 상기 주철 바디와 상기 금형의 내측면 사이로 주입하는 것을 특징으로 하는 스페리칼 베어링의 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 중심 몸체로 주철 또는 주강을 사용하는 것을 특징으로 하는 스페리칼 베어링의 제조 방법.
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