KR101057214B1 - 사륜 자동차용 하이포이드 링 기어의 제조방법 - Google Patents

사륜 자동차용 하이포이드 링 기어의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 단조작업만으로 완전한 기어 완제품이 제조되도록 하는 사륜 자동차용 하이포이드 링 기어의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 사륜 자동차용 하이포이드 링 기어의 제조방법은, 바아(Bar) 형상을 가지는 원 소재를 일정 길이로 절단하는 소재형성단계(S10), 상기 소재형성단계(S10)에서 절단된 소재를 일정 온도로 가열하는 가열단계(S20), 상기 가열단계(S20)에 의해 고온으로 된 소재를 가압하여 중간물(50,52,54)을 형성하는 열간단조단계(S30) 또는 온간단조단계, 상기 열간단조단계(S30) 또는 온간단조단계에서 성형된 중간물(50,52,54)을 불림(normalizing)처리하는 소준단계(S40), 상기 열간단조단계(S30) 또는 온간단조단계에 의해 개략적인 형상이 성형된 제품을 저온 상태에서 가압하여 제품을 완성하는 냉간단조단계(S50), 마모 방지를 위한 침탄열처리단계(S60), 및 제품의 내측 부분을 제거하여 중앙부에 관통 홀을 형성하는 피어싱단계(S70) 등으로 이루어진다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 재료비가 절감되고 치형의 정도(精度,accuracy)를 확보할 수 있는 이점이 있다.
기어, 단조, 하이포이드, 열간, 냉간

Description

사륜 자동차용 하이포이드 링 기어의 제조방법 {Forging method of hypoid ring gear for motor vehicles}
본 발명은 하이포이드 링 기어의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열간 또는 온간단조단계와 냉간단조단계 등을 거쳐 단조작업만으로 완전한 하이포이드 링 기어 완제품이 제조되도록 하는 사륜 자동차용 하이포이드 링 기어의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 하이포이드 링 기어(hypoid gear)는, 환형의 링(Ring) 형상을 가지는 기어(gear)로, 스파이럴 베벨기어와 비슷한 기능을 가지며, 축 사이의 거리가 그다지 크지 않은 곳에 사용되고, 사륜 자동차의 뒤차축처럼 축을 엇갈리게 할 필요가 있을 때 주로 쓰이는 것이다.
이러한 하이포이드 링 기어는, 일반적인 기어와 마찬가지로, 환형의 링 형상 몸체 일면에 다수의 기어이(齒;tooth)가 성형된다.
그리고, 이러한 하이포이드 링 기어는, 몸체는 단조작업 등으로 보통 성형되고, 기어이(齒;tooth) 부분은 가공에 의해 성형된다.
일반적으로 단조(鍛造,forging)는, 금속을 두들기거나 눌러서 필요한 형체로 만드는 일을 총칭하는 것으로, 고압의 프레스를 이용하여 제품에 적합한 형상이 성형된 상부금형을 가압함으로써 원하는 형상의 제품을 찍어내는 것이 일반적이다.
따라서, 통상 하이포이드 링 기어와 같은 기어는 환형의 몸체는 단조작업에 의해 성형하고, 기어이(齒;tooth)는 절삭가공에 의해 직접 조각하게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 방법에 의한 하이포이드 링 기어의 제조에 있어서는 재료비의 낭비가 초래되는 단점이 있다. 즉, 가공에 의해 기어이(齒;tooth)를 성형하게 되면, 불필요한 부분을 제거하고 기어이(齒;tooth)를 깎게 되므로, 재료의 낭비가 초래된다.
또한, 단조작업으로 몸체를 완성한 다음, 별도의 장비를 이용하여 기어이(齒;tooth)를 절삭가공하게 되므로, 작업능률이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소정 크기의 소재를 열간단조와 냉간단조를 차례로 거치도록 하여, 단조 작업에 의해 기어이(齒;tooth)까지 동시에 성형되도록 하는 사륜 자동차용 하이포이드 링 기어의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 단조 비용(COST)의 저감 및 치(齒;tooth)면 정도를 향상시키는데 주된 목적이 있다. 즉, 링 기어의 내경부를 피어싱 (Piercing)하지 않은 상태에서, 열간단조 또는 온간단조 → 소준열처리(Normalizing) → 냉간단조 → 침탄열처리 까지의 치면정도의 변화량을 억제하는 것에 의하여 정밀성형화를 행하는 사륜 자동차용 하이포이드 링 기어의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 사륜 자동차용 하이포이드 링 기어의 제조방법은, 바아(Bar) 형상을 가지는 원 소재를 일정 길이로 절단하는 소재형성단계, 상기 소재형성단계에서 절단된 소재를 일정 온도로 가열하는 가열단계, 상기 가열단계에 의해 고온으로 된 소재를 가압하여 중간물을 형성하는 열간단조단계 또는 온간단조단계, 상기 열간단조단계 또는 온간단조단계에서 성형된 중간물을 불림(normalizing)처리하는 소준단계, 상기 열간단조단계 또는 온간단조단계에 의해 개략적인 형상이 성형된 제품을 저온 상태에서 가압하여 제품을 완성하는 냉간단조단계, 마모 방지를 위한 침탄열처리단계, 및 제품의 내측 부분을 제거하여 중앙부에 관통 홀을 형성하는 피어싱단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 사륜 자동차용 하이포이드 링 기어의 제조방법에 따르면, 열간단조와 냉간단조 등과 같은 단조가공에 의해 하이포이드 링 기어와 같은 기어(gear)가 완성된다. 따라서, 종래와 같이 단조작업에 의해 평판 형태의 기어(gear) 몸체를 형성한 다음, 별도의 가공설비를 이용하여 절삭가공에 의해 치형, 즉, 기어이(齒;tooth)를 형성하는 작업이 불필요하므로, 작업능률이 향상되는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 제조방법에 의하면, 별도의 절삭가공이 불필요하므로, 이러한 절삭가공으로 버려지는 재료가 절감되는 이점이 있다. 즉, 절삭가공에 의해 치형을 형성하는 경우에 상당한 량의 소재가 잘려나가게 되는데, 이러한 소재의 낭비를 방지할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명은, 치형형성이 이루어진 다음 내부의 내경을 형성하는 피어싱단계가 행하여진다. 따라서, 기어이(齒;tooth)를 형성하는 치형형성과정에서는 성형하중이 내경부로 분류된다. 즉, 기어이(齒;tooth) 성형시 부산물이 내,외측으로 동시에 토출 가능하므로, 결국 치형형성시 금형(기어부)에 가해지는 성형하중을 내경부로 분류시켜 성형하중을 경감시키는 것에 의해 금형 수명이 향상되는 장점이 있다.
이와 같이, 본 발명에서의 치형형성과정시, 내측(내경부분)으로 금형 하중을 분류시키는 것에 의하여 성형하중이 증가하지 않고, 금형의 부하를 억제시킬 수 있다. 그 결과 치형 외경부분의 버(Burr)가 작아지거나, 버(Burr)의 두께가 얇아지는 것에 의하여 재료 코스트(Cost)를 저감시키는 효과도 있다.
뿐만 아니라, 성형부품의 내경부를 피어싱(Piercing)하지 않은 상태로, 열간단조 또는 온간단조 → 소준열처리(Normalizing) → 냉간단조 → 침탄열처리 까지의 공정을 행하는 것에 의하여 치형 정도의 변형량이 아주 적은 치형단조 정도(精度,accuracy)를 확보할 수 있는 이점이 있다.
이하 본 발명에 의한 사륜 자동차용 하이포이드 링 기어의 제조방법의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1에는 본 발명에 의한 기어 제조방법에 의해 성형되는 하이포이드 링 기어가 사시도로 도시되어 있다.
이에 도시된 바와 같이, 하이포이드 링 기어는 전체적으로는 환형의 링(ring) 형상을 가지며, 환형의 몸체 상면은 외측으로 갈수록 점차 낮아지도록 소정의 경사를 가진다. 그리고, 이러한 상면에는 기어이(齒;tooth)가 나선형으로 라운드지게 형성되어 있다.
그리고, 도 2에는 본 발명에 의한 사륜 자동차용 하이포이드 링 기어 제조방법의 일 실시예가 블럭구성도로 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명에 의한 열간단조단계에 의해 중간물이 형성되는 상태가 단면으로 도시되어 있다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 사륜 자동차용 하이포이드 링 기어 제조방법은, 바아(Bar) 형상을 가지는 원 소재를 일정 길이로 절단하는 소재형성단계(S10)와, 상기 소재형성단계(S10)에서 절단된 소재를 일정 온도로 가열하는 가열단계(S20)와, 상기 가열단계(S20)에 의해 고온으로 된 소재를 가압하여 중간물(50,52,54)을 형성하는 열간단조단계(S30) 또는 온간단조단계와, 상기 열간단조단계(S30) 또는 온간단조단계에서 성형된 중간물(50,52,54)을 불림(normalizing)처리하는 소준단계(S40)와, 상기 열간단조단계(S30) 또는 온간단조단계에 의해 개략적인 형상이 성형된 제품을 저온 상태에서 가압하여 제품을 완성하는 냉간단조단계(S50)와, 마모 방지를 위한 침탄열처리단계(S60)와, 제품의 내측 부분을 제거하여 중앙부에 관통 홀을 형성하는 피어싱단계(S70) 등으로 구성된다.
상기 소재형성단계(S10)는, 단조 가공에 투입된 소재를 만드는 과정으로, 소정의 길이를 가지는 원기둥 형상의 긴 원(原) 소재를 일정 길이로 잘라 단조 성형에 적합하도록 하는 것이다.
예를 들어, 긴 원기둥 형상의 원(原) 소재를 상하길이 약 117.9mm, 외경 약 Φ70, 중량 약 3.560g이 되도록 일정 간격으로 절단하여 단조 가공에 투입된 소재를 형성한다.
그리고, 이러한 소재를 단조 가공을 하기 전에 먼저 가열을 하게 되는데, 이러한 과정이 상기 가열단계(S20)이다.
상기 가열단계(S20)는, 소재를 1200℃ ~ 1300℃로 가열하는 과정이다. 즉, 상기 소재를 열간단조로 성형하기 위해서는 소정 온도로 가열해야 하는데, 소재를 1200℃ ~ 1300℃로 가열하는 과정이 상기 가열단계(S20)이다.
상기와 같이 소재가 가열되고 나면, 열간단조로 가공하는 열간단조단계(S30)가 진행된다.
열간단조는, 1000℃~1250℃의 고온에 강을 가열해 변형 저항을 적게하여 작은 힘으로 큰 변형을 주어 조형을 쉽게 할 수 있도록 하는 것과 단련효과를 더해 재질의 개선강화를 꾀하는 특징을 가지는 단조방법의 하나이다.
열간단조는 생산속도가 빠르므로 생산성이 좋고 복잡한 형상의 성형을 쉽게할 수 있어 일반적으로 널리 사용되고 있다. 그리고, 이러한 열간단조는 자유단조와 형타단조로 나누어 분류하기도 한다.
열간단조의 기술은 주변기술을 포함해 최근 10년간에 급속히 개발되었으며, 설비의 대형화와 고속화, 공정 및 설비의 복합화와 직결화가 채택되어져 작업속도의 향상, 품질의 향상, 작업환경의 개선 등이 진전되어, 이제까지 주류였던 햄머에서 기계 PRESS나 유압 PRESS 혹은 복동 PRESS로의 교체의 경향이 강하게 진행되어 왔다.
이와 같은, 열간단조는 복잡한 형상부품을 용이하게 성형할 수 있으나 고온이기 때문에 탈탄, 표면불량, 스케일(SCALE)에 의한 타흔 흠 등의 결점과 고온작업 때문에 환경의 악화가 문제로 되기도 한다. 또한, 살을 충만시키기 위해 제품중량의 약 20~30%여분의 소재를 사용하여 'FLASH'라 부르는 찌꺼기를 발생시키고 있다.
그리고, 프레스(PRESS)에 의한 열간단조는 통상 "3STAGE"의 기계 프레스(PRESS)가 사용되고 있으나, 복잡한 형상부품을 형타하는 경우는 예비성형에 REDUCE ROLL, UPSETTER, CROSS ROLL, TWISTER를 조합해 제조 라인(LINE)을 만들고 있다.
본 발명에서는, 상기 열간단조단계(S30)는, 1100℃ 전후에서 이루어진다. 즉, 상기 가열단계(S20)에서는 소재를 1200℃ ~ 1300℃로 가열하게 되며, 이때 가열된 소재의 냉각을 고려하면, 상기 1차중간물(50)은 주로 약 1100℃ 전후에서 수행된다.
상기 열간단조단계(S30)는, 1차중간물(50)을 만드는 업세팅과정(S32)과, 2차중간물(52)을 만드는 블럭화과정(S34)과, 기어이(齒;tooth)를 형성하여 3차중간물(54)을 만드는 치형형성과정(S36)과, 성형잔존물을 제거하는 트리밍과정(S38) 등으로 이루어진다.
상기 업세팅과정(S32)은, 상기 가열단계(S20)를 거친 소재를 가압하여, 일정 두께를 가지는 평판으로 성형하여 1차중간물(50)을 만드는 과정이다. 즉, 상기 소재형성단계(S10)에서 소정 길이(약 117.9mm)로 절단된 소재를 프레스(PRESS)로 눌러 소정 두께를 가지는 원형의 평판으로 만든다.
보다 구체적으로 살펴보면, 도 3의 (a)에서와 같이, 1차하부금형(60)의 상면에 소재를 올려놓고, 1차상부금형(62)을 상측으로부터 프레스(PRESS)로 가압하여 압력을 가하게 되면, 소재가 상하로 압축되어 도시된 바와 같은 1차중간물(50)이 형성된다.
상기 블럭화과정(S34)은, 상기 업세팅과정(S32)를 거친 1차중간물(50)를 가압하여, 제품의 골격을 형성하여 2차중간물(52)을 만드는 과정이다. 즉, 도 3의 (a)에서와 같이 소정 두께를 가지는 원판 형상의 1차중간물(50)을 상하로 가압하여 제품의 개략적 형상이 만들어지도록 한다.
도 3의 (b)에는 이러한 블럭화과정(S34)이 도시되어 있다. 이에 도시된 바와 같이, 2차하부금형(70)에 상기 1차중간물(50)을 올려놓고, 2차상부금형(72)을 프레스(PRESS)에 의해 상측으로부터 누르게 되면, 상기 1차중간물(50)이 구체적 형상을 가지게 되어, 도시된 바와 같은 2차중간물(52)이 성형된다.
이때 상기 2차하부금형(70)의 상면과 상기 2차상부금형(72)의 하면은 요철(凹凸)부분이 가미되어, 상기 1차중간물(50)의 중앙 부분이 상대적으로 더 얇게 되도록 하여 테두리가 두터운 기어(gear)와 유사한 골격의 2차중간물(52)을 형성하게 된다.
상기 치형형성과정(S36)은, 상기 블럭화과정(S34)을 거친 2차중간물(52)을 재차 가압하여, 기어이(齒;tooth)를 형성하여 3차중간물(54)을 만드는 과정이다. 치형을 형성하는 이러한 치형형성과정(S36)에는 약 1000 ~ 1500 톤(Ton) 정도의 단조(프레스)압력이 요구된다.
상기 치형형성과정(S36)은 도 3의 (c)에 자세히 도시되어 있다. 이에 도시된 바와 같이, 3차하부금형(80)에 상기 2차중간물(52)을 올려놓고, 3차상부금형(82)을 프레스(PRESS)에 의해 상측으로부터 누르게 되면, 상기 2차중간물(52)이 구체적 형상을 가지게 되어, 도시된 바와 같은 3차중간물(54)이 성형된다.
상기 3차하부금형(80)의 상면에는, 도시된 바와 같이 상기 3차중간물(54)의 하부 형상이 완전히 성형되도록 상기 2차하부금형(70)보다 더 요철(凹凸)이 많이 형성되며, 상기 3차상부금형(82)은 상기 3차중간물(54)의 상면에 치형(齒形) 등이 형성되도록 보다 치형(齒形) 등과 대응되는 요철(凹凸)이 하면에 형성된다.
따라서, 상기 3차중간물(54)은, 기어이(齒;tooth) 즉, 치형(齒形)과 같은 기어(gear)의 세부적인 형상이 구체적으로 형성된 것으로, 이러한 3차중간물(54) 형성과정에서는 플래시(FLASH)라 불리는 잔존물이 테두리로부터 측방으로 형성된다. 즉, 금형의 기어부에 밀려 기어이를 형성하는 외의 다른 부분 부산물은 기어이의 내측 또는 외측으로 밀려난다.
보다 구체적으로 살펴보면, 상기 치형형성과정(S36)에서는, 금형(기어부)에 가해지는 성형하중을 내경부로 분류시켜 성형하중을 경감시키게 된다. 즉, 상기 치형형성과정(S36)에서는, 내경 부분으로 소재가 분류되도록 하여, 성형하중이 증가하지 않도록 하여 금형의 부하를 억제시킴으로써 치형 외경 부분의 버(Burr,FLASH)가 작아지거나 버(Burr)의 두께를 얇게하여 재료 코스트(Cost)를 저감시키게 된다.
이처럼 도 3의 (c)에서와 같이, 치형형성과정(S36)에서는 상기 3차하부금형(80)과 3차상부금형(82)이 서로 밀착되면, 상기 2차중간물(52)의 치형 형성부분의 소재가 외측으로 밀려나면서 플래시(FLASH)라 불리는 불리는 버(Burr)를 형성하는 한편, 내측으로도 밀려나게 된다. 따라서, 소재가 내,외측으로 동시에 밀려나는 것이 가능하므로, 상대적으로 성형하중이 경감되는 것이다.
상기 트리밍과정(S38)은, 상기 치형형성과정(S36)을 거치면서 기어이의 외측으로 밀려나, 상기 3차중간물(54)의 외측 테두리에 부착된 성형잔존물(FLASH)을 제거하는 과정이다. 즉, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같은, 상기 3차중간물(54)의 테두 리로부터 측방으로 돌출된 잔존물인 플래시(FLASH,54a)를 제거하는 과정이다.
상기 소준단계(S40)는, 가열된 상기 중간물(50,52,54)을 냉각하는 열처리 과정이다. 일반적으로 소준(燒準)은, 불림(normalizing)이라고도 불리는 열처리 과정으로, 강(鋼)을 표준상태로 만들기 위한 열처리로 강을 단련한 후, 오스테나이트의 단상(單相)이 되는 온도범위에서 가열하여 대기 속에 방치하여 자연냉각(自然冷却) 한다. 이것의 목적은 주조 또는 과열 조직을 미세화하고, 냉간가공·단조 등에 의한 내부응력을 제거하며, 결정조직, 기계적·물리적 성질 등을 표준화시키는 데 있다.
한편, 상기 냉간단조단계(S50)는, 상기와 같은 과정에 의해 열간단조단계(S30)가 진행된 중간물(50,52,54)을 다시 저온의 상태에서 보다 완전한 제품을 만드는 단조 과정이다.
일반적으로 냉간단조라고 하는 것은 상온에 있어서, 소성가공을 하여 성형하는 단조방법을 일컫는다. 따라서, 통상의 열간단조와는 변형이론, 제조공정, 사용기계 제품의 기본 등이 원천적으로 다르다.
냉간단조의 특징은 우선 재료의 절약을 들 수 있다. 즉, 가열에 의한 SCALE LOSS가 없는 것 및 제품의 던살이 없든가, 있어도 극히 소량이기 때문에 재료회수율이 특히 좋다. 그리고, 제품의 치수정밀도가 좋다. 즉, 사상치수 정밀도가 좋으므로 후공정의 기계가공이 불필요하거나 또는 가공공수가 대폭으로 저감된다. 또한, 표면사상층이 좋다. 즉, 평활한 상SCALE, 탈탄층등이 없으므로 가공이 불필요 또는 가공공수가 저감된다. 또한 가공경화에 의한 기계적 성질의 향상 등이 있다.
냉간단조를 행하는 경우에는 재료의 변형저항이 크기 때문에 높은 가공압력이 필요하게 되어 프레스(PRESS)에는 높은 강성과 정밀도가 요구된다. 이러한 프레스(PRESS)의 종류는 압박식, 기계식, COLD FORMER등이 있고 목적에 따라서 사용된다. 본 발명에 의한 하이포이드 링 기어의 제조에는 STROKE가 짧아도 가능하므로, 능률이 좋은 기계식 PRESS가 사용됨이 바람직하다.
그리고, 냉간단조에서는, 냉간 성형시에 극히 높은 가공압력을 받기 때문에 파손, 마모에 견딜 수 있는 재질로 금형이 이루어져야 한다. 따라서, 적절한 소재의 선정, 합리적인 금형의 설계제작이 무엇보다도 중요하다.
상기 냉간단조단계(S50)는, 상기 열간단조단계(S30)에서 성형된 중간물(50,52,54)이 상기 소준단계(S40)를 거친 다음, 제품의 각 부 크기를 완성하는 사이징(sizing)과정이다. 그리고, 이러한 냉간단조단계(S50)에는 사이징(sizing)과정 외에 다른 과정이 추가적으로 수행되는 것도 가능할 것이다.
상기 냉간단조단계(S50)에서 수행되는 사이징(sizing)과정은, 교정용 금형을 사용하여 치형을 정밀하게 가공하기 위한 과정이다. 즉, 고 정밀도를 가지는 금형을 사용하여 상기 3차중간물(54)에 형성된 기어이(齒;tooth)를 보다 정밀하게 단조가공하기 위한 과정이다.
도 4에는 상기 냉간단조단계(S50)가 진행되는 상태가 단면으로 도시되어 있다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 냉간단조단계(S50)에서는 냉간하부금형(90)과 냉간상부금형(92) 사이에 상기 3차중간물(54)이 놓여져, 사이징(sizing) 작업이 수행된다. 그리고, 이때에는 상기 3차중간물(54)은 도시된 바와 같이, 거꾸로 놓여진 다. 즉, 상기 3차중간물(54)의 치형 부분이 하측으로 향하도록 놓여진다.
상기와 같은 냉간단조단계(S50)가 완료되고 나면, 마모 방지를 위한 침탄열처리단계(S60)가 수행된다. 침탄(浸炭,carburizing, cementation)은, 강(鋼)의 탄소함유량을 증가시키기 위하여 탄소를 강의 표면층에 침입·고용시키는 방법이다. 이러한 침탄이 행하여지면, 잘 마모되지 않고 잘 갈라지지 않는 특성을 가지게 된다. 그리고, 이러한 침탄 후에 담금질을 추가적으로 더하면 표면은 더욱 단단해지고 내마모성이 좋아진다.
상기 피어싱단계(S70)은, 상기와 같은 냉간단조단계(S50) 및 침탄열처리단계(S60)가 완료된 제품에서 불필요한 내경부를 제거하는 과정으로, 중앙부에 관통 홀을 형성하는 과정이다. 즉, 본 발명에 의한 제조방법으로 완성되는 하이포이드 링 기어는, 중앙부가 비어있는 기어(gear)인데, 상기 3차중간물(54)은 중앙부가 그대로 존재하므로, 이러한 내측의 중간부분(내경부)을 제거하는 과정이다.
상기와 같은 각 과정에 의해 완전한 형태의 하이포이드 링 기어(gear)가 제조된다.
이와 같이, 본 발명의 제조방법은, 성형부품의 내경부를 피어싱(Piercing)하지 않은 상태로, 열간단조 또는 온간단조 → 소준열처리(Normalizing) → 냉간단조 → 침탄열처리 까지의 공정을 행하도록 구성된다. 즉, 열간단조 또는 온간단조 → 소준열처리(Normalizing) → 냉간단조 → 침탄열처리를 행한 다음에 피어싱(Piercing)을 하여, 내경부를 제거한다. 따라서, 치형 정도의 변형량이 아주 적은 치형단조 정도(精度,accuracy)를 확보하는 것이 가능하게 된다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
예를 들어, 상기 열간단조단계(S30)를 '온간단조단계'로 대체하는 것도 가능하다. 즉, 상기에서 예로 든 열간단조 작업을 상대적으로 온도 낮은 온간단조로 행하는 것도 가능함은 물론이다. 온간단조는, 열간단조와 냉간단조의 중간 온도에서 양쪽의 장점을 살리는 것을 겨냥한 작업으로, 이미 알려진 기술이므로 여기서는 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명 실시예에 의해 제조되는 하이포이드 링 기어의 일례를 보인 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 사륜 자동차용 하이포이드 링 기어의 제조방법의 바람직한 실시예의 각 단계를 보인 블럭구성도.
도 3은 본 발명 실시예를 구성하는 열간 또는 온간단조에 의해 제품이 가공되는 상태를 보인 단면도.
도 4는 본 발명 실시예를 구성하는 냉간단조단계에 의해 사이징(sizing)이 수행되는 상태를 보인 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
S10. 소재형성단계 S20. 가열단계
S30. 열간단조단계 S32. 업세팅과정
S34. 블럭화과정 S36. 치형형성과정
S38. 트리밍과정 S40. 소준단계
S50. 냉간단조단계 S60. 침탄열처리단계
S70. 피어싱단계 50. 1차중간물
52. 2차중간물 54. 3차중간물

Claims (6)

  1. 바아(Bar) 형상을 가지는 원 소재를 상하길이 117.9mm, 외경 Φ70, 중량 3.560g이 되도록 일정 간격으로 절단하는 소재형성단계(S10),
    상기 소재형성단계(S10)에서 절단된 소재를 1200℃ ~ 1300℃로 가열하는 가열단계(S20),
    상기 가열단계(S20)에 의해 고온으로 된 소재를 가압하여 중간물(50,52,54)을 형성하는 열간단조단계(S30) 또는 온간단조단계,
    상기 열간단조단계(S30) 또는 온간단조단계에서 성형된 중간물(50,52,54)을 불림(normalizing)처리하는 소준단계(S40),
    상기 열간단조단계(S30) 또는 온간단조단계를 거친 제품을 저온 상태에서 가압하여 제품을 완성하는 냉간단조단계(S50),
    마모 방지를 위한 침탄열처리단계(S60), 및
    제품의 내측 부분을 제거하여 중앙부에 관통 홀을 형성하는 피어싱단계(S70)를 포함하며;
    상기 열간단조단계(S30) 또는 온간단조단계는,
    상기 가열단계(S20)를 거친 1100℃의 소재를 가압하여 일정 두께를 가지는 평판으로 성형하여 1차중간물(50)을 만드는 업세팅과정(S32)과, 상기 업세팅과정(S32)를 거친 1차중간물(50)를 가압하여 제품의 골격을 형성하여 2차중간물(52)을 만드는 블럭화과정(S34)와, 상기 블럭화과정(S34)을 거친 2차중간물(52)을 재차 가압하여 기어이(齒;tooth)를 형성하여 3차중간물(54)을 만드는 치형형성과정(S36)과, 상기 치형형성과정(S36)을 거친 3차중간물(54)에 부착된 성형잔존물을 제거하는 트리밍과정(S38)을 포함하고;
    상기 냉간단조단계(S50)는,
    상기 소준단계(S40)를 거친 제품의 각 부 크기를 완성하는 사이징(sizing)과정을 포함하며;
    상기 치형형성과정(S36)에서는,
    금형(기어부)에 가해지는 성형하중을 내경부로 분류시켜 성형하중을 경감시키고, 내경 부분으로 소재가 분류되도록 하여, 성형하중이 증가하지 않도록 하여 금형의 부하를 억제시킴으로써 치형 외경 부분의 버(Burr)가 작아지거나 버(Burr)의 두께를 얇게하여 재료 코스트(Cost)를 저감시키는 것을 특징으로 하는 사륜구동 자동차용 하이포이드 링 기어의 제조방법.
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