KR100967579B1 - 액체 플러스 액체 이중원심주조를 이용하여 제조된복층베어링 및 복층베어링 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체 플러스 액체 이중원심주조를 이용하여 제조된 베어링 및 베어링 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액체 플러스 액체 이중원심주조에 의해 이종 금속이 내,외부층을 이루어 고하중, 가혹용 복층베어링 및 그 제조방법에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명에 따른 액체 플러스 액체 이중원심주조를 이용하여 제조된 복층베어링 및 복층베어링 제조방법에 의하면, 이중원심주조에 의해서 외부를 이루는 제1층과 내부를 이루는 중공형의 제2층으로 이루어진 복층 베어링으로서,

상기 제1층은 SS41, S10C ~ S55C, SCM440 중 선택된 어느 하나로 이루어지고, 상기 제2층은 중량%로 Cu : 20 ~ 85, Zn : 14.7 ∼ 50, Al : 0.1 ∼ 10, Mn : 0.1 ∼ 10, Fe : 0.1 ~ 10로 이루어진 것을 특징으로 한다.

원심주조, 베어링, 이중 구조, 부싱, 부시

Description

액체 플러스 액체 이중원심주조를 이용하여 제조된 복층베어링 및 복층베어링 제조방법{.}

본 발명은 액체 플러스 액체 이중원심주조를 이용하여 제조된 베어링 및 베어링 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액체 플러스 액체 이중원심주조에 의해 이종 금속이 내,외부층을 이루어 고하중, 가혹용 복층베어링 및 그 제조방법에 관한 것이다.

대한민국 특허출원번호 제1998-0063084호 출원일 : 1998.12.31 "복합 소결체 베어링과 그 제조방법"

대한민국 특허출원번호 제1995-0031727호 출원일 : 1995.09.25 "고-액 복합윤활 분말소결 베어링 및 이의 제조방법"

대한민국 특허출원번호 제2000-0058031호 출원일 : 2000.10.02 "복합 소결 슬라이딩 부싱"

미끄럼(SLIDING) 베어링 또는 부싱/부시(BUSH)는 회전하고 있는 축(軸)을 일정한 위치에 고정시키고 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하면서 축을 회전시키는 역할을 수행하는 기계요소이다.

통상적인 베어링(이하 "부싱/부시"의 개념을 포함한다)은 면과 면이 접촉하기 때문에 축이 회전할 때 마찰저항이 커져 윤활유를 수시로 주입해야 되고, 장기간 사용하다보면 소착 마모로 이어져 주변부품 등의 손상을 가져왔으며, 굴삭기 등과 같이 고하중 또는 가혹용 조건에서는 사용이 불가능한 문제점이 발생하였다.

공지의 예들로서, 대한민국 특허출원번호 제1998-0063084호 출원일 : 1998.12.31 "복합 소결체 베어링과 그 제조방법", 대한민국 특허출원번호 제1995-0031727호 출원일 : 1995.09.25 "고-액 복합윤활 분말소결 베어링 및 이의 제조방법", 대한민국 특허출원번호 제2000-0058031호 출원일 : 2000.10.02 "복합 소결 슬라이딩 부싱" 등이 출원되어 상기와 같은 문제점을 해결하고 있다.

그러나, 상기 공지의 예들은 프레스 가공 또는 용접, 소결과정 등 다단의 가공과정을 필연적으로 거쳐야 했고, 이는 제작비 상승으로 이어지는 문제점이 발생하였다. 또한 소결과정은 이종의 금속이 접합되므로 접합강도가 저하되는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 종래의 기술과 비교하여 제조 비용이 저렴할 뿐만 아니라 수명이 향상될 수 있으며, 조직이 치밀하게 되는 액체 플러스 액체 이중원심주조를 이용하여 제조된 복층베어링 및 복층베어링 제조방법을 제공하는데 있다.

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상기된 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이중원심주조에 의해서 외부를 이루는 제1층과 내부를 이루는 중공형의 제2층으로 이루어진 복층 베어링으로서,

상기 제1층은 SS41, S10C ~ S55C, SCM440 중 선택된 어느 하나로 이루어지고, 상기 제2층은 Cu : 60 ∼ 99.3중량%, Zn : 0.1 ∼ 15중량%, Sn : 0.5 ∼ 15중량%, Pb : 0.1 ∼ 10중량%로 이루어진 복층 베어링을 제공한다.

바람직하게, 본 발명은 이중원심주조에 의해서 외부를 이루는 제1층과 내부를 이루는 중공형의 제2층으로 이루어진 복층 베어링으로서,

상기 제1층은 SS41, S10C ~ S55C, SCM440 중 선택된 어느 하나로 이루어지고, 상기 제2층은 Cu : 45 ∼ 95.7중량%, Ni : 0.1 ∼ 10중량%, Al : 4 ∼ 15중량%, Mn : 0.1 ∼ 20중량%, Fe : 0.1 ~ 10중량%로 이루어진 복층 베어링을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적 및 효과는 이하의 상세한 설명으로부터 명확하게 되고, 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 상세한 설명 및 실시예는 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니다.

상기된 바와 같은 본 발명에 따른 액체 플러스 액체 이중원심주조를 이용하여 제조된 복층베어링은, 종래의 베어링 제조비용보다 40% 절감되어 제조 비용이 저렴할 뿐만 아니라, 제조된 복층 베어링에서 결함(기포)의 발생이 현저하게 감소되고 조직이 치밀하여 제1층과 제2층의 접합률이 증가되고 내마모성 및 내충격성이 향상될 수 있어서 수명이 향상될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 먼저, 도면에 걸쳐 기능적으로 동일하거나, 유사한 부분에는 동일한 부호를 부여한다.

도 1은 본 발명에 따라서 제조된 복층베어링을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 액체 플러스 액체 이중원심주조를 이용하여 제조된 복층 베어링은 이중원심주조에 의해서 외부를 이루는 제1층(10)과 내부를 이루는 중공형의 제2층(10)으로 이루어져 있다.

본 발명에 적용된 이중원심주조는 액체 플러스 액체 이중원심주조를 이용하 는 것으로, 이러한 제조방법은 본 출원인에 의해서 출원된 대한민국 특허출원번호 제2007-0109350호에 상세하게 개시되어 있다.

구체적으로 본 발명에 있어서 제1층(10)은 SS41, S10C ~ S55C, SCM440 중 선택된 어느 하나가 적용된다. 이러한 제1층(10)을 이루는 구성물은 1300℃∼1600℃의 온도로 용융되어 액상으로 구비되고, 원심주조법에 의해 소정 크기의 외면(12) 및 내면(14)을 가지는 중공체로서 주조된다. 이때, 사용되는 원심주조법은 수평 또는 수직 원심주조법이 사용될 수 있다.

상기된 바와 같은 복층 베어링의 제조 방법은 먼저 원심주형을 소정의 온도에서 예열하고, 원심주형의 내부에 이형 목적의 코팅제가 분사 도포한다. 이형 목적의 코팅제로는 실리카계(SILICA), 지르코니아 등의 이형제와 계면 활성제 등을 선택 또는 혼용하여 사용할 수 있다.

계속하여, 원심 주형을 고속 회전시키면서 상기된 바와 같은 조성의 액상의 금속을 원심 주형 내로 주입시켜 제1층(10)을 형성시키게 된다.

상기된 바와 같은 조성의 제1층(10)의 재료는 원심력에 의해서 원심 주형 내면에 고른 두께와 밀도로 밀착되면서, 소정의 두께를 갖는 중공형의 관(管) 형상을 이루게 된다.

본 발명에 따라서, 제1층(10)을 이루는 중공형의 관 내에 다시 동합금계의 중공형으로 이루어진 제2층(20)이 형성되어 축이 삽입되면 실질적인 축의 지지 및 축의 회전을 안내하게 된다.

이와 같이, 제1층(10) 내에 제2층(20)이 형성되는 과정은 상기된 바와 같이 원심 주조법에 의해 주조되는 제1층(10)의 온도를 체크한 후에 제2층(20)을 이루도록 중량%로 Cu : 20 ~ 85, Zn : 14.7 ∼ 50, Al : 0.1 ∼ 10, Mn : 0.1 ∼ 10, Fe : 0.1 ~ 10 등과 같은 재료가 1300℃ ∼ 1600℃에서 용융되어 액상으로 제1층(10) 내면(14)에 주입되어 원심 주조법에 의해 성형된다.

본 발명에 있어서, 상술한 제2층(20)을 이루는 재료는 중량%로 Cu : 60 ∼ 99.3, Zn : 0.1 ∼ 15, Sn : 0.5 ∼ 15, Pb : 0.1 ∼ 10의 재료가 적용될 수 있다.

보다 바람직하게, 제2층은 다시 중량%로 Cu : 45 ∼ 95.7, Ni : 0.1 ∼ 10, Al : 4 ∼ 15, Mn : 0.1 ∼ 20, Fe : 0.1 ~ 10의 재료가 적용될 수도 있다.

제2층(20)을 위한 재료는 상술한 바와 같이 원심 주조법에 의해 중공형의 관의 형체로 성형된 제1층(10)이 식으면서 완전히 굳기 전 상태의 적절한 타이밍에 제1층(10)의 내면(14)에 용융 상태에서 액상으로 주입된다.

이렇게 액상 플러스 액상의 방법으로 제2층(20)을 이루는 재료를 주입하는 이류는 제1층(10)의 내면(14)과 제2층(20)의 외면(22) 사이의 접촉 구간의 경계면에서 서로 다른 재료가 상호 교환 및 혼련됨으로써, 제1층(10)과 제2층(20)의 상호 접합력을 향상시키기 위한 것이다.

제2층(20)을 위한 재료를 용융 상태의 액상으로 주입하는 시점은 제1층(10)의 재료에 따라서 차이는 있지만, 선택된 각 재료가 갖는 고유의 액상선(LIQUIDUS LINE) 온도보다 낮은 범위에서 제2층(20)을 위한 재료를 주입하는 것이 바람직하다.

액상선은 액체 상태의 금속이 응고가 시작되는 온도를 나타내는 것으로, 즉 제1층(10)이 형성된 후, 제1층(10)으로 선택된 재료가 서서히 식으면서 액상선 온도를 지나 하강하여 결국 완전한 응고가 되는 온도 이하로 떨어지는데, 완전히 굳기 전에 제2층(20)을 주입한다. 이와 같은 공정이 진행되는 동안 불활성가스나 질소가스등을 주입할 경우에는 접합면과 결합강도가 증가된다.

즉, 전기 설명으로부터 명확해지듯이, 이 발명은 통상적으로 베어링 또는 부싱, 부시의 역할을 수행하는 동합금계의 제2층(20)을 이종의 금속과 결합시키면 그 접합강도가 저하되는 문제점을 해결한 것으로, 위와 같이 본 발명에 적용된 이중원심주조법을 적용하면 액체 플러스 액체로 결합되므로 그 경계면에서 결합력이 뛰어나게 되고, 종래의 제조방법보다 그 제조과정을 단순화시킬 수 있다.

본 발명은 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 일탈하는 일없이, 다른 여러 가지 형태로 실시할 수 있다. 그 때문에, 전술한 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안된다. 본 발명의 범위는 특허청구의 범위에 의해서 나타내는 것으로써, 명세서 본문에 의해서는 아무런 구속도 되지 않는다. 다시, 특허청구범위의 균등 범위에 속하는 변형이나 변경은, 모두 본 발명의 범위 내의 것이다.

도 1은 각각 본 발명에 따라서 제조된 복층 베어링을 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10: 제1층 12: 외면

14: 내면 20: 제2층

Claims (3)

1. 삭제
2. 이중원심주조에 의해서 외부를 이루는 제1층과 내부를 이루는 중공형의 제2층으로 이루어진 복층 베어링으로서,

   상기 제1층은 SS41, S10C ~ S55C, SCM440 중 선택된 어느 하나로 이루어지고, 상기 제2층은 Cu : 60 ∼ 99.3중량%, Zn : 0.1 ∼ 15중량%, Sn : 0.5 ∼ 15중량%, Pb : 0.1 ∼ 10중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 액체 플러스 액체 이중원심주조를 이용하여 제조된 복층베어링.
3. 이중원심주조에 의해서 외부를 이루는 제1층과 내부를 이루는 중공형의 제2층으로 이루어진 복층 베어링으로서,

   상기 제1층은 SS41, S10C ~ S55C, SCM440 중 선택된 어느 하나로 이루어지고, 상기 제2층은 Cu : 45 ∼ 95.7중량%, Ni : 0.1 ∼ 10중량%, Al : 4 ∼ 15중량%, Mn : 0.1 ∼ 20중량%, Fe : 0.1 ~ 10중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 액체 플러스 액체 이중원심주조를 이용하여 제조된 복층베어링.

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