KR101130549B1 - 피스톤펌프 및 피스톤모터용 실린더블록의 용융착 라이닝방법 - Google Patents

피스톤펌프 및 피스톤모터용 실린더블록의 용융착 라이닝방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피스톤펌프 및 피스톤모터용 실린더블록의 용융착 라이닝방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 원통형으로 형성되는 실린더블록의 몸통에 원주 방향으로 형성되는 수개의 실린더홀의 내벽면에 동이나 동합금으로 라이닝을 형성하기 위하여 실린더홀의 내측 바닥의 중심부에 코어핀의 압입 설치할 수 있는 코어끼움홈을 형성한 뒤에 그 코어끼움홈에 코어핀의 하단부를 압입 고정하되, 코어핀의 외주면과 실린더홀의 내주면 사이에는 라이닝 형성을 위한 틈새를 형성하도록 코어핀을 설치하며, 그 틈새로 동용융액을 주입함으로써, 동용융액이 주입되는 부피가 감축되어 동용융액의 사용량이 대폭 절감되고 제조공정이 단축되어 종래의 발명에서 발생하던 모든 문제를 완벽하게 해결할 수 있도록 하기 위한 것이다.
본 발명은 사판식 또는 사축식 피스톤펌프나 피스톤모터에 사용되는 실린더블록(10)의 실린더홀(11)에 라이닝(15)을 형성시키는 방법에 있어서, 원통형 몸통(13)의 상면에 원주 방향을 따라서 다수개의 실린더홀(11)을 수직방향으로 형성하며, 몸통(13)의 상측 중앙부에 원기둥형 축삽입부 형성부(21)가 수직하게 형성되고 그 축삽입부 형성부(21)의 둘레를 따라 외측은 높고 내측은 낮아지는 호퍼형 용융액주입부(22)를 형성하며, 축삽입부 형성부(21)의 반대편에는 중앙부에 중앙돌출부(24b)와 외주연에 누출방지턱(24a)이 구비되는 용융액주입공간(24)를 형성하게 가공하여 실린더블록 반제품(20)을 형성하는 실린더블록 반제품 제조단계(A)와, 상기 실린더블록 반제품 제조단계(A)를 거친 후, 각각의 실린더홀(11) 내측에 코어핀(25)을 끼움 설치하되, 실린더홀(11)의 내주연과 코어핀(25)의 외주연 사이에 틈새가 형성되도록 실린더홀(11)의 내측에 코어핀을 설치하는 세팅단계(B)와, 상기 세팅단계(B)를 거친 후, 상기 각각의 틈새와 용융액주입부(22)에 붕사를 채워 넣은 뒤에 실린더블록 반제품(20)이 900~1,000℃에 도달하도록 가열하는 1차가열단계(C)와, 상기 1차가열단계(C)를 거친 후, 용융액주입부(22)을 통하여 각각의 틈새로 동용융액(27)을 주입하는 1차용융액 주입단계(D)와, 상기 1차용융액 주입단계(D)를 거친 후, 대기 중에서 냉각된 실린더블록 반제품(20)을 뒤집어서 용융액주입공간(24)에 붕사를 채워 넣고 실린더블록 반제품(20)이 900~1,000℃에 도달하도록 가열하는 2차가열단계(E)와, 상기 2차가열단계(E)를 거친 실린더블록 반제품(20)의 용융액주입공간(24)에 동용융액(27)을 주입하는 2차용융액 주입단계(F)와, 상기 2차용융액 주입단계(F)를 거치고 대기 중에서 냉각된 실린더블록 반제품(20)을 제조하고자 하는 실린더블록(10)의 치수와 형상에 맞게 축삽입부 형성부(21)와 용융액주입공간(24)에 고착된 동 고화체를 포함한 몸통(13)을 절삭 가공하여 축삽입공(14)과, 용융액주입공간(24)의 저면에 소정의 두께로 동융착부(19)가 각각 형성되게 하며, 코어핀(25)의 중심부부터 실린더홀(11)의 내주면에 소정의 두께로 융착된 고화체의 내주면까지 정해진 치수에 맞게 보링가공을 하여 라이닝(15)을 형성하고, 각각의 실린더홀(11) 하측과 동융착부(19) 외측의 개방된 공간과 통하는 유압포트(17)를 가공하여 실린더블록(10)의 제조를 완성하는 제품화단계(G)를 거쳐서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

피스톤펌프 및 피스톤모터용 실린더블록의 용융착 라이닝방법{Melting bond type lining method of cylinder block forpiston pump and piston motor}
본 발명은 피스톤펌프 및 피스톤모터용 실린더블록의 용융착 라이닝방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 원통형으로 형성되는 실린더블록의 몸통에 원주 방향으로 형성되는 수개의 실린더홀의 내벽면에 동이나 동합금으로 라이닝을 형성하기 위하여 실린더홀의 내측 바닥의 중심부에 코어핀의 압입 설치할 수 있는 코어끼움홈을 형성한 뒤에 그 코어끼움홈에 코어핀의 하단부를 압입 고정하되, 코어핀의 외주면과 실린더홀의 내주면 사이에는 라이닝 형성을 위한 틈새를 형성하도록 코어핀을 설치하며, 그 틈새로 동용융액을 주입함으로써, 동용융액이 주입되는 부피가 감축되어 동용융액의 사용량이 대폭 절감되고 제조공정이 단축되어 종래의 발명에서 발생하던 모든 문제를 완벽하게 해결할 수 있도록 하기 위한 것이다.
일반적으로 피스톤펌프(Piston pump) 또는 피스톤모터(Piston motor)는 실린더블록에 형성된 복수개의 실린더홀의 내부에 각각 삽입되는 각각의 피스톤을 순차적으로 왕복 운동시켜 유체의 흡입과 압축작용을 수행함으로써 고압의 유압원을 발생시키거나 동력을 발생시키도록 구성된 장치를 말한다.
이러한 피스톤펌프 또는 피스톤모터는 그 구조에 따라 피스톤이 삽입된 실린더블록을 하우징의 내부에서 구동축(shaft)과 함께 회전시켜 실린더블록을 따라 피스톤의 삽입깊이가 서로 다르게 되도록 한 사판식(斜板式, Swashplate type)과, 구동축을 중심으로 실린더블록 상에 각도를 부여하여 원주방향을 따라 피스톤이 왕복 운동되도록 한 사축식(斜軸式, Bent axis type)과, 편심캠을 중심으로 실린더홀과 피스톤을 방사상으로 배열시킴으로서 편심캠의 편심구동에 따라 각각의 피스톤이 전진 또는 후진하면서 흡입과 토출행정을 수행하도록 한 레이디얼식(Radial type)으로 구분된다.
이 중에서 종래의 사판식 피스톤펌프 또는 피스톤모터(100)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 전후방이 개구되게 형성된 하우징(1)이 구비되며, 상기 하우징(1)의 전방에는 내부에 유체유로가 구비된 커버(2)가 결합되고, 상기 하우징(1)의 전방에 결합된 커버(2)의 내측면에는 유체유로와 연통되는 흡입포트 및 토출포트가 구비된 밸브플레이트(3)가 결합되어 있다.
그리고, 상기 하우징(1)의 내부에는 전단부가 밸브플레이트(3)의 후방측 구면에 구면 접촉되는 실린더블록(10)이 구동축(4)에 의해 회전가능하게 설치되고, 상기 실린더블록(10)에 형성되는 복수개의 실린더홀(11)의 내부에는 각각의 피스톤(12)이 왕복운동가능하게 삽입 설치된다.
또한, 상기 실린더블록(10)의 후방에는 실린더블록(10)의 실린더홀(11)에 각각 삽입된 복수개의 피스톤(12)을 순차적으로 왕복 운동시키게 되는 사판(5)이 소정의 각도로 경사지게 설치되고, 상기 하우징(1)의 내측상부에는 상기 사판(5)을 회동시켜 경사각을 조절하게 되는 액츄에이터(6)가 설치된다.
이와 같이 구성되는 종래의 사판식 피스톤펌프 또는 피스톤모터(100)는 하우징(1)의 내측상부에 설치된 액츄에이터(6)를 이용하여 사판(5)의 경사각을 조절할 수 있게 됨으로써, 피스톤(12)의 스트로크(Stroke, 행정)를 조절할 수 있게 됨에 따라 토출유량을 용이하게 가변시킬 수 있게 된다.
그리고, 상기와 같이 구성되는 피스톤펌프 또는 피스톤모터(100)에 사용되고 있는 실린더블록(10)은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 원통형상으로 된 몸통(13)의 중앙부에 구동축(4)의 삽입을 위한 축삽입공(14)이 형성되고 몸통(13)의 원주 방향을 따라서는 복수개의 실린더홀(11)이 배열 설치되는데, 이와 같은 실린더블록(10)의 구조는 사축식 피스톤펌프나 피스톤모터에 있어서도 동일한 형태로 적용된다.
한편, 상기와 같이 구성되는 종래의 피스톤펌프 또는 피스톤모터(100)에 사용되고 있는 실린더블록(10)에 구비된 실린더홀(11)의 내주면에는 피스톤(12)의 왕복운동에 대한 내마모성 및 윤활성능을 부여하기 위하여 동이나 동합금재질로 된 라이닝(15)을 형성하게 된다.
이러한 라이닝(15)을 형성하기 위한 종래의 피스톤펌프 및 피스톤모터용 실린더블록의 용융착 라이닝방법에 대해서는 본 발명의 출원인이 선출원하여 등록된 대한민국 특허등록 제605668호(2006년07월20일 등록)의 등록공보에 기재되어 알려져 있다.
상기 종래의 피스톤펌프 및 피스톤모터용 실린더블록의 용융착 라이닝방법은 사판식 또는 사축식 피스톤펌프나 피스톤모터에 사용되는 실린더블록의 실린더홀에 내마모성 및 윤활성능을 부여할 수 있도록 실린더홀의 내벽을 따라 라이닝을 형성시키는 방법에 있어서, 실린더블록을 기계가공으로 1차로 가공품을 제조하는 형성하는 1차 가공품 제조단계와, 실린더블록에 용융액을 주입하기 위하여 실린더홀의 상부측을 막고 에어벤트홀을 형성하게 하는 세팅단계와, 1차가공품을 예열하는 예열단계와, 실린더블록에 용융액을 주입하고 냉각시키는 용융액주입 및 냉각단계와, 용융액이 고체화된 실린더블록을 2차로 기계 가공하여 실린더블록을 완성하는 제품화단계로 이루어진다.
상기 1차 가공품 제조단계는 원통 형상의 몸통 중앙부에 축공과 축삽입부를 형성시키고, 몸통의 원주 방향을 따라서는 2개 이상의 실린더홀을 코어구멍과 함께 형성시키며, 몸통의 바닥부에는 외주면을 따라 누출방지벽을 형성시킨 상태에서, 각각의 실린더홀 측으로 에어벤트홀과 주입공을 관통 형성하는 단계이다.
상기 세팅단계는 실린더홀의 상부측에 형성된 상기 코어구멍에 코어를 압입시켜 실린더홀의 상부를 막은 뒤에, 몸통의 바닥부에 형성된 에어벤트홀에는 파이프 형상의 스트로우를 연결시키는 단계이다.
그리고, 상기 예열단계는 세팅단계를 거친 1차가공품에 동(Cu)용융액이 강재(鋼材)를 가공 형성한 1차가공품에 융착이 잘 되도록 붕사를 얹은 뒤에 이를 예열하는 단계이다.
상기 용융액주입 및 냉각단계는 몸통의 바닥부가 상부를 향하도록 한 상태에서 몸통의 바닥부측으로 라이닝 소재의 용융액을 부어 상기 용융액이 주입공을 통하여 각각의 실린더홀의 내부로 충진되도록 함과 동시에, 실린더홀의 내부공기는 에어벤트홀과 연결된 스트로우를 통하여 배출되도록 한 뒤에 용융액을 냉각시키는 단계이다.
또한, 상기 제품화단계는 코어와 스트로우를 제거하고, 제조하고자 하는 실린더블록의 치수와 형상에 맞추어 몸통과 축공을 2차 가공하며, 실린더홀과 통하는 수개의 유압포트를 가공함과 동시에, 실린더홀에 충진된 용융액의 고화체에 보링가공을 행하여 실린더홀의 내벽을 따라 라이닝을 형성시켜서 실린더블록을 완성시키는 것이다.
이와 같은 종래발명을 본 발명과 비교하였을 때, 첫 째 본 발명에는 없는 수개(9개)의 에어벤트홀과 수개(9개)의 주입공이 형성되어야 하고, 그 각각의 에어벤트홀에 빨대형태의 스트로우를 삽입하며 제품화단계에서는 그 스트로우를 제거해야 하므로 제조공정이 추가되어 제조원가가 상승되는 문제가 있었다.
둘째, 라이닝을 형성하는 실린더홀의 내부공간 전체에 동용융액이 채워짐에 따라 라이닝 형성을 위하여 소정의 두께만큼만 남겨두고 동용융액이 고화된 동고화제를 절삭가공으로 깎아내게 되어 고가의 동용융액의 소비량이 많아지게 되는데, 이는 원재료(동:Cu)의 재료비가 상승되는 것은 물론이고, 그 동용융액을 용융시키는데 그 만큼 많은 시간과 연료, 인력이 소요되며, 실린더홀의 내부공간 전체에 채워진 동용융액이 고화된 고화체를 절삭가공으로 깎아내는 가공량이 많음에 따라 전체적으로 실린더블록을 제조하는 원가가 상승되는 문제를 지니고 있었다.
대한민국 특허등록 제605668호(발명의 명칭 : 피스톤펌프 및 피스톤모터용 실린더블록의 용융착 라이닝방법)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 실린더블록의 몸통에 형성되는 수개의 실린더홀의 내측 바닥면 중심부에 코어핀을 압입 설치할 수 있는 코어끼움홈을 형성한 뒤에 그 코어끼움홈에 코어핀의 하단부를 압입 고정하되, 코어핀의 외주면과 실린더홀의 내주면 사이에는 라이닝 형성을 위한 틈새를 형성하도록 코어핀을 설치한 뒤에, 그 틈새로 동용융액을 주입함으로써, 동용융액이 주입되는 부피공간이 감축되어 동용융액의 사용량이 대폭 절감되고 제조공정이 단축되어 종래의 발명에서 발생하던 모든 문제를 완벽하게 해결할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 본 발명은 사판식 또는 사축식 피스톤펌프나 피스톤모터에 사용되는 실린더블록의 실린더홀에 라이닝을 형성시키는 방법에 있어서, 원통형 몸통의 상면에 원주 방향을 따라서 다수개의 실린더홀을 수직방향으로 형성하며, 몸통의 상측 중앙부에 원기둥형 축삽입부 형성부가 수직하게 형성되고 그 축삽입부 형성부의 둘레를 따라 외측은 높고 내측은 낮아지는 호퍼형 용융액주입부를 형성하며, 축삽입부 형성부의 반대편에는 중앙부에 중앙돌출부와 외주연에 누출방지턱이 구비되는 용융액주입공간를 형성하게 가공하여 실린더블록 반제품을 형성하는 실린더블록 반제품 제조단계와, 상기 실린더블록 반제품 제조단계를 거친 후, 각각의 실린더홀 내측에 코어핀을 끼움 설치하되, 실린더홀의 내주연과 코어핀의 외주연 사이에 틈새가 형성되도록 실린더홀의 내측에 코어핀을 설치하는 세팅단계와, 상기 세팅단계를 거친 후, 상기 각각의 틈새와 용융액주입부에 붕사를 채워 넣은 뒤에 실린더블록 반제품이 900~1,000℃에 도달하도록 가열하는 1차가열단계와, 상기 1차가열단계를 거친 후, 용융액주입부를 통하여 각각의 틈새로 동용융액을 주입하는 1차용융액 주입단계와, 상기 1차용융액 주입단계를 거친 후, 대기 중에서 냉각된 실린더블록 반제품을 뒤집어서 용융액주입공간에 붕사를 채워 넣고 실린더블록 반제품이 900~1,000℃에 도달하도록 가열하는 2차가열단계와, 상기 2차가열단계를 거친 실린더블록 반제품의 용융액주입공간에 동용융액을 주입하는 2차용융액 주입단계와, 상기 2차용융액 주입단계를 거치고 대기 중에서 냉각된 실린더블록 반제품을 제조하고자 하는 실린더블록의 치수와 형상에 맞추어 축삽입부 형성부와 용융액주입공간에 고착된 동 고화체를 포함한 몸통 전체를 절삭 가공하여 축삽입공과, 용융액주입공간의 저면에 소정의 두께로 동융착부가 각각 형성되게 하며, 코어핀의 중심부부터 실린더홀의 내주면에 소정의 두께로 융착된 고화체 내주면까지 정해진 치수에 맞게 보링가공을 하여 라이닝을 형성하고, 각각의 실린더홀 하측과 동융착부 외측의 개방된 공간과 통하는 유압포트를 가공하여 실린더블록의 제조를 완성하는 제품화단계를 거쳐서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명은, 실린더블록의 실린더홀에 라이닝을 형성할 때, 실린더홀의 내주면과 실린더홀의 내부에 끼워지는 코어핀의 외주면 사이에 틈새가 형성되도록 한 뒤에 그 틈새로 동용융액을 주입함으로써, 동용융액이 주입되는 부피공간이 감축되어 동용융액의 사용량이 대폭 절감되게 되고, 이렇게 동용융액의 사용량이 절감됨에 따라 고가의 원재료비가 대폭 절감되는 효과와, 동을 용융시키는 시간이 단축됨에 따라 연료 및 부대비용이 절감되는 효과가 있는 것이다.
또한, 종래발명에서는 에어벤트홀과 주입공을 별도로 형성한 뒤에 그 에어벤트홀에 스트로우를 끼우고 주입공으로 동용융액을 주입하고 동용융액이 응고된 뒤에는 스트로우를 제거해야 했으나, 본 발명에는 에어벤트홀과 주입공을 별도로 형성하지 않음에 따라 제조공정이 단축되는 효과가 있게 되고, 그로 인하여 실린더블록을 생산하는 생산성이 향상되고 제조원가가 단축되는 등의 매유 유용한 효과가 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 의해 제작된 실린더블록이 설치된 피스톤펌프 또는 피스톤모터를 나타내는 단면도
도 2의 (가), (나)는 본 발명에 의해 제작된 실린더블록의 평면 및 저면사시도.
도 3은 본 발명에 의해 제조되는 실린더블록의 용융착 라이닝방법을 나타내는 공정블록도.
도 4는 본 발명에 포함되는 실린더블록 반제품 제조단계에서 제조된 실린더블록 반제품의 단면도.
도 5의 (가), (나)는 본 발명에 포함되는 세팅단계를 나타내는 것으로서, 코어핀을 설치한 실린더블록 반제품의 단면도와 평면도.
도 6은 본 발명에 포함되는 1차가열단계를 나타내는 것으로서, 동용융액을 주입할 부위에 붕사를 얹은 실린더블록 반제품의 단면도.
도 7은 본 발명에 포함되는 1차용융액주입단계를 나타내는 실린더블록 반제품의 단면도.
도 8은 본 발명에 포함되는 2차가열단계를 나타내는 것으로서, 동용융액을 주입할 부위에 붕사를 얹은 실린더블록 반제품의 단면도.
도 9 본 발명에 포함되는 2차용융액주입단계를 나타내는 실린더블록 반제품의 단면도.
도 10의 (가) 내지 (다)는 본 발명에 포함되는 제품화단계를 거쳐 완성된 실린더블록의 단면도와 평면도, 그리고 저면도.
이하, 본 발명에 따른 피스톤펌프 및 피스톤모터용 실린더블록의 용융착라이닝방법에 대하여 첨부된 도면 도 1 내지 도 10을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 전체적인 공정은 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 실린더블록의 제조를 위한 실린더블록 반제품을 제조하는 단계(A)와, 실린더블록 반제품 상의 실린더홀에 라이닝 형성에 필요한 세팅을 행하는 단계(B)와, 세팅단계(B)를 거친 실린더블록 반제품을 1차가열하는 단계(C)와, 1차가열단계(C)를 거친 실린더블록 반제품의 실린더홀 내부로 라이닝 형성을 위한 동용융액을 주입시키는 단계(D)와, 1차용융액 주입단계(D)를 거친 실린더블록 반제품(20)을 2차로 가열하는 단계(E)와, 2차가열단계(E)를 거친 실린더블록 반제품의 용융액주입공간에 동용융액을 주입시키는 단계(F)와, 동용융액이 냉각된 실린더블록 반제품을 실린더블록의 치수와 형상에 맞도록 최종 가공하는 단계(G)를 거쳐서 이루어진다.
먼저, 상기 실린더블록 반제품 제조단계(A)는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 소정의 직경을 가지는 강(剛)봉을 포함한 금속봉을 원재료로 하여 이를 일정한 길이만큼 절단시킴으로서 실린더블록의 몸통(13)을 형성시킨 다음, 원통형 몸통(13)의 상면에 원주 방향을 따라서 다수개의 실린더홀(11)을 수직방향으로 형성하면서, 그 실린더홀(11)의 바닥 중앙부에 실린더홀(11) 보다 직경이 축소된 코어끼움홈(23)을 형성한다.
그 뒤에 몸통(13)의 상측 중앙부에 원기둥형 축삽입부 형성부(21)가 수직하게 형성되고 그 축삽입부 형성부(21)의 외주연에 몸통(13)의 외주연 측은 높고 축삽입부 형성부(21)의 외주연 측은 낮아서 외측으로 상향 경사지는 호퍼형태의 용융액주입부(22)를 형성한다.
그 다음에는 몸통(13)의 저면에 몸통(13)을 뒤집어서 동용융액을 붓기 위한 용융액주입공간(24)을 형성하되, 이 용융액주입공간(24)은 중앙부에 동의 사용량을 줄이기 위하여 중앙돌출부(24b)를 형성하고 외주연에는 동용융액이 몸통(13)의 외측으로 흘러내리는 것을 방지하는 누출방지턱(24a)을 형성하게 가공한다.
위와 같이 몸통(13)에 형성되는 축삽입부 형성부(21), 용융액주입부(22), 실린더홀(11), 코어끼움홈(23), 용융액주입공간(24)은 절삭가공으로 형성할 수 있으나, 실린더블록 반제품(20)을 주물작업으로 형성하여 상기 축삽입부 형성부(21), 용융액주입부(22), 실린더홀(11), 코어끼움홈(23), 용융액주입공간(24)을 한 번의 주물작업에 의해 형성할 수도 있음을 밝혀둔다.
상기 몸통(13)의 저면을 가공하여 용융액주입공간(24)을 형성할 때, 용융액주입공간(24)의 저면(24c)은 도 1에서 보는 바와 같이 피스톤모터(100)에 설치되는 밸브플레이트(3)의 둥근 저면부와 대응되도록 원호형으로 형성되어야 한다.
그리고, 상기 실린더홀(11)의 내주면과 용융액주입공간(24)의 저면(24c)은 동용융액과의 융착이 견고하게 잘 되도록 어느 정도의 표면거칠기나 표면조도(Surface roughness)를 부여하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 실린더블록 반제품 제조단계(A)를 거친 후에는, 도 5의 (가) 및 (나)에 도시되어 있는 바와 같이 각가의 실린더홀(11)의 내측 바닥 중앙부에 형성된 코어끼움홈(23)에 코어핀(25)의 하부를 끼움 설치하는 세팅단계(B)를 수행하게 되는데, 이 과정을 수행함에 따라 코어핀(25)의 외경 보다 실린더홀(11)의 내경이 커서 실린더홀(11)의 내주연과 코어핀(25)의 외주연 사이에 형성되는 틈새에 동용융액이 주입되어 추후에 라이닝을 형성할 수 있게 된다.
상기 세팅단계(B)에 사용되는 코어핀(25)은 몸통(13)과 동일 또는 유사한 재질을 사용하는 것이 바람직하며, 경우에 따라서는 상기 코어핀(25)의 하단부 외주면과 코어끼움홈(23)의 내주면에 서로 나사결합될 나사부를 형성시키고, 코어핀(25)의 상단부에는 나사홈이나 렌치구멍, 또는 볼트머리부 등을 형성시켜 코어핀(25)을 코어끼움홈(23)에서 나사식으로 착탈시킬 수도 있다.
다음은 도 6에 도시된 1차가열단계(C)에 대한 설명으로서, 이 1차가열단계(C)는 상기 세팅단계(B)를 거쳐 각각의 실린더홀(11) 내측에 코어핀(25)이 설치된 실린더블록 반제품(20)의 동용융액이 유입될 부분에 붕사를 채워 넣는데, 이 붕사는 분말형태로서 실린더홀(11) 내의 실린더홀(11) 내주면과 코어핀(25)의 외주면 사이에 형성되는 틈새로 채워지면서 몸통(13) 상측에 호퍼형태로 형성되는 용융액주입부(22)에 까지 수북이 쌓이게 얹은 뒤에는 이 실린더블록 반제품(20)을 고주파로의 투입하여 900~1,000℃에 도달하도록 가열한다.
상기와 같이 붕사를 충진한 실린더블록 반제품(20)을 가열하게 되면, 강재(鋼材)로 형성된 실린더블록 반제품(20)과 코어핀(25)은 벌겋게 달궈지게 되고, 상온에서 분말상태이던 붕사는 실린더블록 반제품(20)이 900~1,000℃에 도달하도록 가열하는 고열에 의해 녹아서 액상이 되며, 액상의 붕사는 추후에 동용융액을 주입할 부분 전체에 채워지며 묻게 된다.
상기 붕사는 용접쇳물이 잘 스며들게 해주는 역할과 용접부위를 보호해 주는 역할을 하여 용접 시에 많이 사용되는 것으로서, 주로 동관용접을 할 때 붕사가 많이 사용하게 되고, 동(Cu)은 강(Fe)재보다 융용점이 낮아 붕사가 없으면 강재와 융합이 잘 되지 않기 때문에 붕사를 같이 사용하는 것임에 따라 이러한 붕사를 실린더블록 반제품(20)의 동용융액 주입부에 충진함에 따라 추후에 강재(鋼材)로 형성되는 실린더블록 반제품(20)과 동용융액이 냉각되어 고화되는 고화체(최종적으로 라이닝이 됨)의 융합이 잘 되게 되는 것이다.
위와 같이 1차가열단계(C)를 거친 뒤에는 도 7에서 보는 바와 같이 1차용융액 주입단계(D)를 수행하게 되는데, 이 단계(D)는 상기 1차가열단계(C)에서 가열되어 900~1,000℃에 도달한 실린더블록 반제품(20)을 고주파로에서 꺼내어 작업대로 옮긴 뒤에 곧바로 동용융액(27)을 호퍼형으로 형성된 용융액주입부(22)에 부으면, 용융액주입부(22)에서부터 각각의 실린더홀(11)의 내주면과 코어핀(25)의 외주면 사이에 형성되는 틈새로 흘러들어가게 된다.
이때, 붕사의 비중은 1.715이고 동(Cu)의 비중은 8.92 정도가 되어 붕사보다 동이 5.2배 정도 무거운 물질이기 때문에, 실린더홀(11) 내측의 틈새에 먼저 들어 있던 액상의 붕사는 동용융액(27)의 무게와 고열에 의해 끓어 넘치면서 동용융액(27)이 실린더홀(11) 내측의 틈새에 채워지게 되며, 붕사에 의해 동용융액(27)이 냉각 후 고화되어 실린더홀(11)의 내벽면에 견고하게 밀착되게 된다.
상기와 같이 1차용융액 주입단계(D)를 거친 실린더블록 반제품(20)을 대기중에서 자연 냉각되게 되며, 이렇게 냉각된 실린더블록 반제품(20)을 뒤집어서 도 8과 같이 용융액주입공간(24)이 상측을 향하도록 한 뒤에, 그 실린더블록 반제품(20)의 용융액주입공간(24)에 분말 상태의 붕사(26)를 채워 넣고 고주파로에서 가열하는 2차가열단계(E)를 수행한다.
이 2차가열단계(E)의 경우에도 1차가열단계(C)와 동일하게 상온에서 분말상태이던 붕사가 실린더블록 반제품(20)이 900~1000℃에 도달하도록 가열하는 고열에 의해 녹아서 액상이 된다.
위와 같이 2차가열단계(E)에서 벌겋게 달구어진 실린더블록 반제품(20)을 꺼내어 작업대로 옮긴 뒤에 곧바로 동용융액(27)을 용융액주입공간(24)에 붓는 2차용융액 주입단계(F)를 수행하게 되며, 2차용융액 주입단계(F)의 경우에도 위의 1차용융액 주입단계(D)의 설명과 동일하게 동용융액(27)이 약 1,300℃ 정도의 온도로 용융된 상태이고 동이 붕사보다 5.2배다 무거우므로 용융액주입공간(24)에 먼저 들어있던 붕사가 끓어 넘치면서 동용융액(27)이 용융액주입공간(24)에 채워지게 되는 것이다.
상기 2차용융액 주입단계(F)에서 용융액주입공간(24)에 동용융액(27)을 주입할 때, 도 9에서 보는 바와 같이 용융액주입공간(24)의 중앙부에는 중앙돌출부(24b)가 형성되고 몸통(13)의 외주연에는 누출방지턱(24a)이 형성되어서 중앙돌출부(24b)의 부피만큼 동용융액(27)의 주입량이 감축되게 되고, 누출방지턱(24a)에 의해서는 동용융액(27)이 누출방지턱(24a)의 외측으로 흘러내리지 않도록 하여 동용융액(27)의 사용량을 줄일 수 있게 되는 것이다.
그리고, 상기 1,2차용융액 주입단계(D,F)에서 주입되는 동용융액(27)은 별도의 고주파로에서 1,300℃ 정도의 온도로 용융되어 있는 것을 국자로 퍼서 실린더홀(11) 내의 틈새와 용융액주입공간(24)에 주입하는 것이다.
상기와 같이 2차용융액 주입단계(F)를 거친 실린더블록 반제품(20)을 대기중에서 자연 냉각시키게 되고, 이렇게 냉각된 실린더블록 반제품(20)을 실린더블록의 치수와 형상에 맞도록 최종 가공하는 제품화단계(G)를 수행한다.
상기 제품화단계(G)는 도 4 및 도 10에서 보는 바와 같이 축삽입부 형성부(21)에서 하측의 중앙돌출부(24b)까지 상하로 관통하는 통공을 형성하면서 그 통공의 상부측 내주연에 구동축이 끼워져 동력전달을 하게 하는 스플라인형태의 축삽입공(14)을 형성하고, 용융액주입부(22)와 하측의 중앙돌출부(24b), 누출방지턱(24a)을 절삭가공하면서 몸통(13) 전체를 완성될 실린더블록의 치수와 형상에 맞도록 절삭 가공한다.
이때, 몸통(13) 하측의 상기 중앙돌출부(24b), 누출방지턱(24a)을 실린더블록(10)의 정해진 치수대로 절삭 가공함에 따라 용융액주입공간(24)에 고착된 동 고화체가 절삭되어 용융액주입공간(24)의 저면(24c)에 소정의 두께로 동융착부(19)가 형성되게 된다.
그리고, 코어핀(25)의 중심부부터 실린더홀(11)의 내주면에 소정의 두께로 융착된 동 고화체 내주면까지 정해진 치수에 맞게 보링가공을 하여 라이닝(15)을 형성한다.
또한, 각각의 실린더홀(11) 하측과 동융착부(19) 외측의 개방된 공간과 통하는 유압포트(17)를 가공하고, 상측의 축삽입부(16) 둘레에 다수개의 스프링홀(18)을 소정의 깊이로 형성함으로서, 실린더블록(10)의 제조과정이 완성되어 완성된 피스톤펌프 및 피스톤모터용 실린더블록(10)을 제공하게 된다.
상기와 같이 본 발명의 라이닝방법에 따라 제조된 피스톤펌프 및 피스톤모터용 실린더블록(10)은 부싱 역할을 하는 라이닝(15) 자체가 실린더홀(11)의 내벽과 일체로 견고히 부착되어 있기 때문에, 피스톤펌프 및 피스톤모터의 사용시 발생하는 피스톤의 고압 왕복운동에 의하여 라이닝(15)이 실린더블록(10)으로부터 이탈되거나 또는 라이닝(15) 자체가 변형되는 것과 같은 현상이 발생하지 않게 되며, 이로 인하여 실린더블록(10) 제품의 신뢰성 및 내구성을 크게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 피스톤펌프 및 피스톤모터의 사용시 강한 펌핑능력에 의한 고압의 유압원을 확보할 수 있게 된다.
위의 설명한 용융액과 동용융액이라 기재한 것은 동(Cu)용융액임을 밝힌다.
1 : 하우징 2 : 커버 3 : 밸브플레이트
4 : 구동축 5 : 사판 6 : 엑츄에이터
10 : 실린더블록 11 : 실린더홀 12 : 피스톤
13 : 몸통 14 : 축삽입공 15 : 라이닝(lining)
16 : 축삽입부 17 : 유압포트 18 : 스프링홀
19 :동융착부 20 : 실린더블록 반제품 21 : 축삽입부 형성부
22 : 용융액주입부 23 : 코어끼움홈 24 : 용융액주입공간
25 : 코어핀 26 : 붕사 27 : 용융액
100 : 피스톤모터
A : 실린더블록 반제품 제조단계 B : 세팅단계
C : 1차가열단계 D : 1차용융액 주입단계
E : 2차가열단계 F : 2차용융액 주입단계
G : 제품화단계

Claims (2)

  1. 사판식 또는 사축식 피스톤펌프나 피스톤모터에 사용되는 실린더블록(10)의 실린더홀(11)에 라이닝(15)을 형성시키는 방법에 있어서,
    원통형 몸통(13)의 상면에 원주 방향을 따라서 다수개의 실린더홀(11)을 수직방향으로 형성하며, 몸통(13)의 상측 중앙부에 원기둥형 축삽입부 형성부(21)가 수직하게 형성되고 그 축삽입부 형성부(21)의 둘레를 따라 외측은 높고 내측은 낮아지는 호퍼형 용융액주입부(22)를 형성하며, 축삽입부 형성부(21)의 반대편에는 중앙부에 중앙돌출부(24b)와 외주연에 누출방지턱(24a)이 구비되는 용융액주입공간(24)를 형성하게 가공하여 실린더블록 반제품(20)을 형성하는 실린더블록 반제품 제조단계(A)와,
    상기 실린더블록 반제품 제조단계(A)를 거친 후, 각각의 실린더홀(11) 내측에 코어핀(25)을 끼움 설치하되, 실린더홀(11)의 내주연과 코어핀(25)의 외주연 사이에 틈새가 형성되도록 실린더홀(11)의 내측에 코어핀(25)을 설치하는 세팅단계(B)와,
    상기 세팅단계(B)를 거친 후, 상기 각각의 틈새와 용융액주입부(22)에 붕사를 채워 넣은 뒤에 실린더블록 반제품(20)이 900~1,000℃에 도달하도록 가열하는 1차가열단계(C)와,
    상기 1차가열단계(C)를 거친 후, 용융액주입부(22)를 통하여 각각의 틈새로 동용융액(27)을 주입하는 1차용융액 주입단계(D)와,
    상기 1차용융액 주입단계(D)를 거친 후, 대기 중에서 냉각된 실린더블록 반제품(20)을 뒤집어서 용융액주입공간(24)에 붕사를 채워 넣고 실린더블록 반제품(20)이 900~1,000℃에 도달하도록 가열하는 2차가열단계(E)와,
    상기 2차가열단계(E)를 거친 실린더블록 반제품(20)의 용융액주입공간(24)에 동용융액(27)을 주입하는 2차용융액 주입단계(F)와,
    상기 2차용융액 주입단계(F)를 거치고 대기 중에서 냉각된 실린더블록 반제품(20)을 제조하고자 하는 실린더블록(10)의 치수와 형상에 맞게 축삽입부 형성부(21)와 용융액주입공간(24)에 고착된 동 고화체를 포함한 몸통(13)을 절삭 가공하여 축삽입공(14)과, 용융액주입공간(24)의 저면에 소정의 두께로 동융착부(19)가 각각 형성되게 하며, 코어핀(25)의 중심부부터 실린더홀(11)의 내주면에 소정의 두께로 융착된 고화체의 내주면까지 정해진 치수에 맞게 보링가공을 하여 라이닝(15)을 형성하고, 각각의 실린더홀(11) 하측과 동융착부(19) 외측의 개방된 공간과 통하는 유압포트(17)를 가공하여 실린더블록(10)의 제조를 완성하는 제품화단계(G)를 거쳐서 이루어지는 것을 특징으로 하는 피스톤펌프 및 피스톤모터용 실린더블록의 용융착 라이닝방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 실린더홀(11)의 하측 바닥 중심부에 실린더홀(11)의 내경보다 내경이 작은 코어끼움홈(23)을 형성하여 코어핀(25)의 하단부가 코어끼움홈(23)에 끼워지는 것을 특징으로 하는 피스톤펌프 및 피스톤모터용 실린더블록의 용융착 라이닝방법.
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