KR101155789B1 - 무한궤도용 부싱 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 환봉을 고온 가열한 후 파이프 압출기에 장착하여 원통형 파이프 형상을 갖는 압출 파이프를 형성하는 단계; 상기 형성된 압출 파이프를 커팅하는 단계; 및 상기 커팅된 압출 파이프를 냉간단조기에 삽입하여 냉간단조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무한궤도용 부싱 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 환봉소재를 압출시켜 형성된 압출 파이프를 절단하여 냉간단조함으로써 무한궤도용 부싱이 완성될 수 있도록 함으로써 가공로스 및 가공 소요시간을 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 치밀한 미세조직의 메탈 플로우가 형성되어 내구성 및 강도를 증강시킬 수 있는 무한궤도용 부싱 제조방법이 제공된다.

Description

무한궤도용 부싱 제조방법{Method of manufacturing caterpillar bushing}

본 발명은 무한궤도용 부싱 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 환봉소재를 압출시켜 형성된 압출 파이프를 절단하여 냉간단조함으로써 무한궤도용 부싱이 완성될 수 있도록 함으로써 가공로스 및 가공 소요시간을 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 치밀한 미세조직의 메탈 플로우가 형성되어 내구성 및 강도를 증강시킬 수 있는 무한궤도용 부싱 제조방법에 관한 것이다.

건설 중장비의 주행장치인 무한궤도식 트랙체인은 다수개의 슈우(shoe)가 서로 연속적으로 연결되어 장비 전체를 지탱하면서 주행하도록 되어 있다. 따라서 주행 환경에 따른 각종 하중이 체인에 과도하게 작용하기 때문에 이 하중에 충분히 견딜 수 있도록 설계되어야 한다. 즉 슈우들은 트랙링크에 의해 상호 연결되는데, 트랙링크는 슈우의 좌측과 우측에 각각 장착되어 슈우를 상호 연결한다. 이때, 좌측 트랙링크와 우측 트랙링크는 연결핀에 의해 상호 연결되는데, 연결핀의 양단은 상기 트랙링크의 홀에 각각 장착, 배치된다. 이때, 연결핀의 마모를 방지하기 위하여 연결핀은 부싱에 의해 감싸여지며, 부싱은 내부에 연결핀이 장착되어야 하므로 중공 원통형상으로 이루어진다. 이러한 내용은 실용신안공보 공고번호 실1993-2560, 등록실용신안공보 공고번호 20-209232 등에 잘 나타나 있다.

도 1은 종래의 무한궤도용 부싱의 가공 공정을 도시한 것이다. 도 1의 (a)를 참조하면, 종래의 무한궤도용 부싱은 원형강의 환봉소재를 절단한 후 드릴링 머신 또는 기계가공 장비를 사용하여 환봉소재의 중심부에 홀을 형성하고 황삭가공 후 내경 및 외경을 정삭가공하여 형성되어 왔다. 그러나 이러한 종래의 부싱 가공방식은 환봉소재에 홀을 형성하는 과정에서 가공로스가 발생하여 재료비가 상승할 뿐만 아니라 가공에 소요되는 시간이 길어 대량생산에 부적합한 문제점이 있었다.

도 1의 (b)는 상기한 문제점을 개선하기 위하여 특허 제10-0667235호에 개시된 궤도용 부싱의 가공방법을 도시한 도면이다. 상기한 특허 역시 원형강의 환봉소재를 절단한 후 열간단조에 의하여 상부구멍과 하부구멍을 형성하고 남겨진 덧살을 절삭한 후 황삭가공 및 정삭가공하는 공정으로 진행되도록 함으로써 가공로스를 일부 줄이면서 가공시간을 단축시킨 이점은 있으나, 절단공정이나 덧살을 제거하는 피어싱공정에서 가공로스가 여전히 높으며, 열간단조가 진행됨으로써 가공 소요시간이 크게 단축되지 못하는 단점이 있게 된다. 나아가 상부 구멍과 하부 구멍을 별도로 천공함으로써 메탈 플로우가 끊어져 내구성 및 강도 저하가 크게 우려된다.

따라서 가공로스가 비약적으로 개선되고 가공 소요시간이 단축되어 대량 생산이 가능할 뿐만 아니라 내구성 및 강도도 증강될 수 있는 무한궤도용 부싱의 가공방법이 시급히 요청된다.

특허 제10-0667235호

본 발명은 환봉소재를 압출시켜 형성된 압출 파이프를 절단하여 냉간단조함으로써 무한궤도용 부싱이 완성될 수 있도록 함으로써 가공로스 및 가공 소요시간을 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 치밀한 미세조직의 메탈 플로우가 형성되어 내구성 및 강도를 증강시킬 수 있는 무한궤도용 부싱 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 환봉을 고온 가열한 후 파이프 압출기에 장착하여 원통형 파이프 형상을 갖는 압출 파이프를 형성하는 단계; 상기 형성된 압출 파이프를 커팅하는 단계; 및 상기 커팅된 압출 파이프를 냉간단조기에 삽입하여 냉간단조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무한궤도용 부싱 제조방법을 제공한다.

상기 압출기는 고온 가열된 상기 환봉을 가압하여 진출시키는 실린더; 상기 환봉을 파지하여 회전가압력을 제공하는 회전롤러; 및 내부에 냉각수 공급구가 형성되며 상기 실린더에 의하여 진출되는 상기 환봉에 홀을 형성하는 중공펀치를 포함하며, 상기 압출 파이프는 상기 환봉보다 긴 길이와 얇은 두께를 가질 수 있다.

상기 환봉은 SCR440B, SCM420H를 포함하는 특수강 재질로 제작될 수 있다.

상기 압출 파이프에는 치밀한 나선형 비드조직의 메탈 플로우가 형성될 수 있다.

상기 냉간단조기는 상기 압출 파이프가 안착되는 사이징 홀이 형성된 하부금형; 및 상기 하부금형을 향하여 가압될 때, 상기 사이징 홀과 상호 맞물림 결합되는 사이징 펀치가 형성된 상부금형을 포함하며, 상기 사이징 홀의 직경은 상기 압출 파이프의 외경보다 크게 제작되며, 상기 사이징 펀치의 직경은 상기 압출 파이프의 내경보다 작게 제작됨으로써 상기 사이징 홀과 상기 사이징 펀치가 맞물림 결합될 때, 상기 압출 파이프가 상하로 압축되면서 두께가 증가되어 원하는 크기의 부싱으로 완성될 수 있다.

본 발명의 무한궤도용 부싱 제조방법에 따르면, 환봉소재를 압출시켜 형성된 압출 파이프를 절단하여 냉간단조함으로써 무한궤도용 부싱이 완성될 수 있도록 함으로써 가공로스 및 가공 소요시간을 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 치밀한 미세조직의 메탈 플로우가 형성되어 내구성 및 강도를 증강시킬 수 있다.

또한 본 발명은 기존 절삭가공과 열간단조를 병행한 생산 공법에서 발생되던 2차적인 환경오염 문제를 개선하여 친환경적 생산 공법을 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 무한궤도용 부싱의 가공 공정을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 무한궤도용 부싱의 제조공정을 도시한 도면이다.
도 3은 압출 파이프 형성을 위한 압출기의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3과 같은 압출 파이프 형성 공정을 통해 형성된 원통형 압출 파이프의 외측면 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 냉간단조 공정을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 무한궤도용 부싱의 제조공정을 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 무한궤도용 부싱의 제조공정은 압출 파이프 형성단계(A), 압출 파이프 커팅 단계(B) 및 냉간 단조 단계(B)로 구성된다.

먼저, 도 3을 참조하여 압출 파이프 형성단계(A)를 설명하면, 약 1150℃~1200℃로 고온 가열된 환봉(1)은 실린더(3), 회전롤러(2) 및 중공펀치(5)를 포함하는 압출기에 의하여 압출 파이프(20)로 형성된다. 즉, 환봉(1)은 실린더(3)에 의하여 가압되어 진출하면서 회전롤러(2) 및 내부에 냉각수 공급구(4)가 형성된 중공펀치(5)에 의하여 압출 파이프(20)로 형성된다. 이때, 회전롤러(2)가 환봉을 파지하면서 회전가압하고 중공펀치(5)가 중앙에 홀을 형성하기 위해 가압 진입됨으로써 회전롤러(2)의 회전가압력과 중공펀치(5)의 가압력에 의하여 환봉(1)은 치밀한 나선형 비드조직을 갖는 원통형의 파이프로 압출되어진다. 형성된 원통형 압출 파이프(20)는 상기한 공정에 의하여 원소재인 환봉(1)보다 두께는 다소 작고 길이는 다소 긴 형태로 형성될 것이다. 본 실시예에서 환봉(1)은 SCR440B, SCM420H 등과 같은 특수강 재질이 사용된다.

도 4는 도 3과 같은 압출 파이프 형성 공정을 통해 형성된 원통형 압출 파이프(20)의 외측면 사진으로서 형성된 압출 파이프(20)가 치밀한 나선형 비드조직의 메탈 플로우를 갖게 되어 상기한 압출 공정을 통해 내구성 및 강도의 현격한 증강이 이루어짐을 확인할 수 있다.

또한 종래기술들과는 달리 상기한 압출 파이프 형성단계(A)를 통해 중앙에 홀이 형성된 압출 파이프가 생성됨으로써, 이후 홀 가공에 따른 재료손실이나 가공 소요시간의 증가를 막을 수 있어 이후의 공정이 단축될 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 압출 파이프(20)가 형성되면, 필요로 하는 크기로 절단하는 압출 파이프 커팅 공정(B)이 수행된다. 형성된 압출 파이프(20)에는 부싱 형성에 필요한 홀이 이미 형성되어 있으므로, 커팅 공정을 수행하더라도 종래와 같이 원형강을 절단하는 것에 비하여 재료손실 및 가공 소요시간을 줄일 수 있음은 물론이다.

다음으로, 냉간단조(C) 공정이 수행된다. 냉간단조 공정은 도 5를 통해 설명된다.

먼저, 압출 파이프 형성단계에서 형성된 압출 파이프가 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 하부금형(30)의 사이징 홀(50)에 안착 배치된다. 상부금형(40)에는 사이징 홀(50)과 상호 맞물림 결합되는 사이징 펀치(60)가 형성된다.

하부금형에 형성된 사이징 홀(50)은 압출 파이프(20)의 외경보다 일정 치수 크게 제작되어 소재투입에 무리가 없도록 형성되며, 상부금형(40)의 내경 사이징 펀치(60)는 압출 파이프(20)의 내경 보다 일정치수 작게 제작된다. 따라서 압출 파이프(20)를 사이징 홀(50)에 안착시킨 후 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 상부금형(40)을 하부금형(30) 측으로 가압하면, 압출 파이프(20)가 상하로 압축되면서 사이징 홀(50)과 상부금형(40)의 사이징 펀치(60) 사이의 공간으로 압출 파이프의 조직이 퍼지면서 사이징이 완료되어 원하는 형상의 부싱(10)으로 완성된다. 이후 도 5의 (c)와 같이 상부금형(40)이 상향되면서 사이징 펀치(60)가 복귀되고 완성된 부싱(10)은 하부 가압장치(80)로 가압된 피스톤(70)에 의하여 사이징 홀(50)에서 분리됨으로써 공정이 완료된다.

따라서 이러한 공정에 의하여 무한궤도용 부싱(10)이 완성됨으로써, 가공로스 및 가공 소요시간이 획기적으로 절감될 수 있을 뿐만 아니라 압출 파이프 형성단계를 거치면서 치밀한 나선형 비드조직의 메탈 플로우가 형성될 수 있어 내구성 및 강도의 현저한 증강을 가져올 수 있게 된다.

비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

10: 궤도용 부싱 20: 압출 파이프
30: 하부금형 40: 상부금형
50: 사이징 홀 60: 사이징 펀치
70: 피스톤 80: 하부 가압장치

Claims (5)

1. 환봉을 고온 가열한 후 파이프 압출기에 장착하여 원통형 파이프 형상을 갖는 압출 파이프를 형성하는 단계;
   상기 형성된 압출 파이프를 커팅하는 단계; 및
   상기 커팅된 압출 파이프를 냉간단조기에 삽입하여 냉간단조하여 무한궤도용 부싱을 완성하는 단계를 포함하며,
   상기 압출기는
   고온 가열된 상기 환봉을 가압하여 진출시키는 실린더;
   상기 환봉을 파지하여 회전가압력을 제공하는 회전롤러; 및
   내부에 냉각수 공급구가 형성되며 상기 실린더에 의하여 진출되는 상기 환봉에 홀을 형성하는 중공펀치를 포함하며,
   상기 압출기를 통하여 형성된 상기 압출 파이프는 상기 환봉보다 긴 길이와 얇은 두께를 가지며, 치밀한 나선형 비드조직의 메탈 플로우가 형성되며,
   상기 냉간단조기는
   커팅된 상기 압출 파이프가 안착되는 사이징 홀이 형성된 하부금형; 및
   상기 하부금형을 향하여 가압될 때, 상기 사이징 홀과 상호 맞물림 결합되는 사이징 펀치가 형성된 상부금형을 포함하며,
   상기 사이징 홀의 직경은 상기 압출 파이프의 외경보다 크게 제작되며,
   상기 사이징 펀치의 직경은 상기 압출 파이프의 내경보다 작게 제작됨으로써 상기 사이징 홀과 상기 사이징 펀치가 맞물림 결합될 때, 상기 압출 파이프가 상하로 압축되면서 상기 사이징 홀과 상기 사이징 펀치 사이의 공간으로 상기 압출 파이프의 조직이 퍼지면서 상기 압출 파이프의 길이는 감소하고, 내경은 작아지며 외경은 커져 원하는 크기의 부싱으로 완성됨을 특징으로 하는 무한궤도용 부싱의 제조방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 환봉은 SCR440B, SCM420H를 포함하는 특수강 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 무한궤도용 부싱의 제조방법.
4. 삭제
5. 삭제

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