KR101245743B1 - 마찰판 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
마찰판 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰판은 일면이 다른 부재와 접촉하여 슬라이딩하는 마찰면을 형성하며, 동합금 재질로 이루어지는 표층부;와, 상기 표층부의 타면에 접합되어 상기 표층부를 지지하며, 철강 재질로 이루어지는 지지부;를 포함한다.
Description
본 발명은 마찰판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산업기계장치의 슬라이딩용 마찰판을 이종재료로 구성하여 제조함으로써 제조비용은 줄이고 부재의 강도는 높일 수 있는 마찰판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 일반 산업분야에서 사용되는 각종 기계장치에는 반복적인 마찰 슬라이딩으로 인해 슬라이딩 마모가 문제되는 마찰면 부위에 교체 가능한 마찰판을 설치하여 마찰면 부위의 마모로 인한 기계장치의 수명을 연장시키고 있다.
상기 마찰판으로 사용되는 제품으로는 오일리스베어링(oilless bearing)이 주류를 이루고 있으며, 그 외에 베어링용 부싱(bushing), 가이드용 부싱, 플랜지가 있는 부싱, 웨어플레이트(wear plate), 스러스트와셔(thrust washer), 슬라이딩플레이트(sliding plate) 등 많은 제품이 사용되고 있다.
상기 오일리스베어링은 함유(含油)베어링이라고도 하며, 자체 윤활성을 지니고 있어 사용 중에 급유를 필요로 하지 않는 베어링으로서, 기계를 정지하지 않고 연속 운전을 필요로 하는 부위 또는 구조상 급유하기가 곤란한 부분에 설치되는 베어링이다.
그리고, 판재 형태로 만들어지는 웨어플레이트나 슬라이딩플레이트 역시 사용 중에 급유를 필요로 하지 않는 무급유 구조의 플레이트로서, 반복되는 슬라이딩 마찰로 인해 마모가 문제되는 부위에 교체 가능하게 설치되는 플레이트 제품이다.
위에서 언급된 무급유의 오일리스베어링과 웨어플레이트 등의 제품들은 다공질로 만들어지기도 하며, 일반적으로 하중이 낮고 속도가 빠르지 않은 곳에 주로 사용되는 것으로서, 대부분 동합금 재질로 만들어지지만 주철을 열처리하여 공동을 가지게 한 제품도 있다.
하지만, 상기 오일리스베어링과 웨어플레이트 등의 마찰판을 철강 계통의 소재로 형성할 경우에는 서로 접촉되는 마찰면이 쉽게 소착(燒着)되어 슬라이딩 될 때의 마찰이 부드럽지 못하고, 소음이 심하게 발생되어 작업환경에 좋지 않은 영향을 미치며, 수명이 짧으므로 수시로 마찰판 부재를 교체해 주어야 하므로 유지 보수비용이 과다하게 소요되는 문제가 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 자동차 금형과 같은 산업분야에서는 청동이나 황동 합금으로 된 마찰판을 오일리스베어링과 웨어플레이트 등의 제품에 사용하고 있다.
즉, 동(Cu)에 비해 탄성계수가 크고 인장강도 및 경도가 높아 마모 저항이 큰 인청동, 주석청동, 납청동, 알루미늄 청동 및 고력황동 합금으로 된 마찰판이 슬라이딩 마모가 문제되는 각종 웨어플레이트나 오일리스베어링뿐만 아니라 각종 산업용 치공구 등에도 널리 사용되고 있다.
그러나 위에서 언급한 인청동, 주석청동, 납청동, 알루미늄 청동 및 고력황동과 같은 동합금으로 된 마찰판 부재는 일반적으로 철강재료에 비해 가격이 너무 비싸므로 원가 상승의 요인이 되며, 밀도가 높아 단위 중량이 큰 문제점이 있다.
따라서, 산업기계장치의 슬라이딩용 마찰판을 제조함에 있어서, 제조비용을 줄여 가격 경쟁력을 높일 수 있고, 중량이 가벼우면서도 강도를 높일 수 있는 마찰판의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명의 실시예들은 마찰판을 동합금과 철강의 이종재료(dissimilar material)로 형성하여 종래의 동합금 재질 만으로 된 마찰판에 비해 무게가 줄어들고, 강도도 높일 수 있으며, 가격이 저렴하여 원가절감을 이룰 수 있는 마찰판을 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 일면이 다른 부재와 접촉하여 슬라이딩하는 마찰면을 형성하며, 동합금 재질로 이루어지는 표층부;와, 상기 표층부의 타면에 접합되어 상기 표층부를 지지하며, 철강 재질로 이루어지는 지지부;를 포함하는 마찰판이 제공될 수 있다.
또한, 상기 표층부와 지지부는 겹쳐 놓은 상태에서 가열 및 가압되어 확산접합(diffusion bonding)될 수 있다.
또한, 상기 확산접합 시, 접합온도는 섭씨 620°~1000°를 유지하며 1분 내지 1시간 동안 가열할 수 있다.
또한, 상기 확산접합은 진공, 아르곤 가스 또는 질소 가스 중 어느 하나의 분위기에서 이루어질 수 있다.
또한, 상기 확산접합 시, 접합강도를 높이기 위하여 상기 표층부와 지지부의 접합면 사이에 삽입재가 개재될 수 있다.
또한, 상기 삽입재는, Ag 및 Cu 가 주성분이고, Ni, Sn, Li 및 P 중 어느 하나 이상을 함유하는 BAg-8, BAg-8a, BAg-13a, BAg-18, BAg-19, BAg-21의 BVAg-0, BVAg-6b, BVAg-8, BVAg-8b 및 BVAg-8c 중 어느 하나인 Ag-Cu 계통 삽입재일 수 있다.
또한, 상기 마찰면으로부터 상기 지지부의 적어도 일부까지 연장되어 형성되는 적어도 하나의 삽입홈과, 상기 삽입홈에 삽입되어 고정되는 봉재가 더 포함될 수 있다.
또한, 상기 봉재는 흑연봉으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 표층부는, 인청동, 주석청동, 납청동, 알루미늄 청동 및 고력황동 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 지지부는 연강으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 동합금 재질의 표층부와 철강 재질의 지지부를 겹쳐서 접합로 내에 장입(裝入)하여 배치하는 단계;와, 접합로 내에서 상기 표층부와 지지부를 가압 및 가열하면서 확산접합(diffusion bonding)하는 단계;와, 상기 표층부 상면으로부터 상기 지지부의 적어도 일부까지 연장되는 적어도 하나의 삽입홈을 가공하고 상기 삽입홈에 봉재를 삽입하여 접착하는 단계; 및, 상기 접합된 표층부와 지지부의 외측 상하면 및 측면을 기계가공 또는 연삭가공에 의해 마무리 가공하는 단계;를 포함하는 마찰판 제조방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 마찰판을 동합금과 철강의 이종재료(Dissimilar material)로 형성하여 종래의 동합금 재질 만으로 된 마찰판에 비해 무게가 줄어들고, 강도도 높일 수 있으며, 가격이 저렴하여 원가절감을 이룰 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰판을 측면에서 바라본 측면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰판의 확산접합 메커니즘을 도시한 모식도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰판이 접합되는 접합로의 구성을 간략하게 도시한 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰판에 흑연봉이 삽입된 상태를 도시한 평면도와 단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마찰판의 제조공정을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마찰판의 제조공정을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰판의 확산접합 메커니즘을 도시한 모식도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰판이 접합되는 접합로의 구성을 간략하게 도시한 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰판에 흑연봉이 삽입된 상태를 도시한 평면도와 단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마찰판의 제조공정을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마찰판의 제조공정을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰판을 측면에서 바라본 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰판의 확산접합 메커니즘을 도시한 모식도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰판이 접합되는 접합로의 구성을 간략하게 도시한 구성도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰판에 흑연봉이 삽입된 상태를 도시한 평면도와 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰판(100)은 크게 일면이 다른 부재와 접촉하여 슬라이딩하는 마찰면(111)을 형성하며, 동합금 재질로 이루어지는 표층부(110)와, 상기 표층부(110)의 타면에 접합되어 상기 표층부(110)를 지지하며, 철강 재질로 이루어지는 지지부(120)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 표층부(110)의 일면은 반복적인 마찰이 이루어지는 마찰면(111)을 형성하며, 타면은 상기 지지부(120)와의 접합면이 된다. 상기 표층부(110)는 동합금으로 이루어지는 데, 일반 동에 비해 탄성계수가 크고 인장강도 및 경도가 높아 마모 저항이 큰 인청동, 주석청동, 납청동, 알루미늄 청동 및 고력황동 중 어느 하나의 동합금으로 형성할 수 있으며, 표층부(110)의 두께는 0.2mm 이상 5mm 이하로 구성할 수 있다.
상기 표층부(110)의 아래는 철강 특히, 연강 재질로 이루어지는 지지부(120)가 구비되며, 이와 같이 이종 재료인 표층부(110)와 지지부(120)가 접합됨으로써 일체로서 마찰판(100)을 형성한다.
이때, 상기 표층부(110)와 지지부(120)를 접합하기 위하여 적층된 동합금 재질의 표층부(110)와 철강 재질의 지지부(120)를 접합로(200)에 배치하고, 가압하면서 노(爐)의 열을 이용하여 가열하면, 서로 맞닿은 접촉면의 밀착면적이 증가되면서 확산에 의해 접합되는 확산접합(diffusion bonding)이 이루어질 수 있다.
확산접합은 피접합물을 접촉시켜 가열 및 가압함으로써 모재를 용융시키지 않고 원자간의 확산에 의해 접합이 이루어지는 방법이다. 이러한 확산접합의 메커니즘은 도 2에 도시된 바와 같이, 고온 크리프(creep)에 의한 소성변형, 원자들의 확산에 의한 보이드(void)의 소멸 및 입계이동에 의해 이루어진다.
그 과정을 나누어 살펴보면, (a) 고온 크리프 변형과정에서는 가열과 가압에 의해 고온 크리프 변형과 유사한 소성변형이 생겨 각종 표면 피막이 파괴되고 국부적으로 순수한 표면이 나타난다. 이 현상은 시간이 지남에 따라 접촉 면적이 증가하도록 진행되며, 동시에 모재 상호간에 확산 이동이 일어난다.
그리고, (b) 입계이동 및 보이드 축소과정에서는 미접촉부에 가늘고 긴 형상으로 잔존하던 보이드가 에너지적으로 안정되기 위해 구상화 한다. 접합이 진행됨에 따라 입계확산에 의해 보이드는 점점 소실되고, 선상의 입계는 입계 에너지가 안정된 상태가 되도록 이동한다.
(c) 체확산에 의한 보이드 소실과정에서는 입계가 이동하고, 체확산에 의해 보이드가 거의 소실된다. 이 과정에서는 결정립의 성장이나 재결정 현상이 나타나는 경우가 많고, 각종 산화피막이나 표면피막은 고용 또는 미세화되고 모재에 분산된다.
(d) 위와 같은 과정을 거쳐 최종적으로 확산접합이 이루어진다.
특히, 확산접합에서 저융점의 삽입금속 즉, 삽입재를 접합면에 개재시키는 경우를 액상 확산접합(liquid diffusion bonding)이라 한다.
이러한 확산접합은 도 3에 도시된 바와 같이, 접합로(200)의 진공챔버(210) 내에 표층부(110)와 지지부(120)를 겹쳐 놓은 상태에서 히터(230)를 이용하여 가열하고, 가압봉(220)을 통해 상하 방향으로 가압하여 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 접합로(200)의 진공챔버(210) 내부는 진공 분위기(mood)로 유지될 수 있지만, 상황에 따라 아르곤 가스, 질소 가스 또는 수소 가스 등이 충진된 분위기(mood)에서 접합이 이루어질 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰판(100)은 상기 마찰면(111)으로부터 상기 지지부(120)의 적어도 일부까지 연장되어 형성되는 적어도 하나의 삽입홈(130)이 형성되고, 이러한 삽입홈(130)에 봉재(140)가 삽입되어 고정될 수 있다.
즉, 상기 표층부(110)의 마찰면(111)에서부터 지지부(120)의 일부분까지 또는 지지부(120)의 저면까지 다수의 삽입홈(130)을 형성하고, 각 삽입홈(130)마다 봉재(140)를 끼워 고정시키는 것이다.
도 4에서는 표층부(110)와 지지부(120)에 형성되는 삽입홈(130)이 지지부(120)를 완전히 관통하지 않은 "홈" 형태로 이루어진 상태를 도시하였으나, 제품 용도에 따라 삽입홈(130)을 지지부(120) 저면까지 완전히 관통하도록 구성할 수 있으며, 이 경우 봉재(140)는 관통된 구멍에 대응되는 길이로 제조되어 끼워질 수 있다. 이때, 삽입되는 봉재(140)로는 흑연봉이 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마찰판의 제조공정을 나타낸 순서도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰판의 제조방법은 크게, 동합금 재질의 표층부(110)와 철강 재질의 지지부(120)를 겹쳐서 접합로(200) 내에 장입(裝入)하여 배치하는 단계(S100)와, 접합로(200) 내에서 상기 표층부(110)와 지지부(120)를 가압 및 가열하면서 확산접합(diffusion bonding)하는 단계(S200)와, 상기 표층부(110) 상면으로부터 상기 지지부(120)의 적어도 일부까지 연장되는 적어도 하나의 삽입홈(130)을 가공하고 상기 삽입홈(130)에 봉재(140)를 삽입하여 접착하는 단계(S300) 및, 상기 접합된 표층부(110)와 지지부(120)의 외측 상하면 및 측면을 기계가공 또는 연삭가공에 의해 마무리 가공하는 단계(S400)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상술하면, 먼저 철강 소재의 지지부(120)와 동합금으로 된 표층부(110)를 서로 겹쳐지게 하여 접합로(200)의 진공챔버(210)내부에 장입한다(S100). 그리고, 이 상태에서 겹쳐지게 장입한 소재를 가압봉(220)과 히터(230)를 이용하여 가압 및 가열한다(S200).
이때, 가압조건은 5MPa 이상 15MPa 이하로 할 수 있다. 가압조건을 이와 같이 하는 이유는 가압력5MPa 이하로 낮아지면 건전한 접합부가 얻어지기 어렵고, 접합부가 얻어진다고 하더라도 장시간 가열하여야 하기 때문에 생산성이 낮아지며, 가압력을 15MPa 이상으로 하면 소재의 변형이 심해질 뿐 아니라 접합로(200)의 가압 램이 손상될 위험이 커지기 때문이다.
여기서, 접합온도는 섭씨 600° 이상 950° 이하로 할 수 있다. 이는 접합온도가 너무 낮으면 확산접합에 많은 시간이 요구되고, 접합온도가 너무 높으면 동합금 소재의 결정립계에 Liquation 현상에 의해 국부적으로 용융되는 부분이 생길 수 있기 때문이다. 이때, 접합시간은 건전한 접합부를 얻기 위하여 충분히 확산층이 만들어질 수 있도록 5분 이상으로 한다.
한편, 동합금 소재로 알루미늄 청동을 사용하는 경우에는 접합 종료 후에 850° 이상 900° 이하로 가열한 후 급랭하여 quenching 하며 그 후 550° 이상에서 템퍼링(tempering)하여 경도를 확보한다.
그 후, 접합이 완료된 마찰판(100)에 기계가공에 의해 소정의 위치, 소정의 직경 및 길이를 가지는 삽입홈(130)을 가공한다. 그리고, 기계 가공한 삽입홈(130)에 접착제를 도포하고, 접착제를 도포한 구멍에 봉재(140)를 삽입하여 접착 고정시킨다 (S300). 이때 봉재(140)로는 흑연봉이 사용될 수 있다.
그리고, 접착이 끝난 뒤에 마찰판(100) 상하면 및 측면을 기계가공이나 연삭가공하여 마무리 가공한다(S400).
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마찰판의 제조공정을 나타낸 순서도이다.
도 1 내지 도 4 및 도 6을 참조하면, 먼저, 철강 소재의 지지부(120), 삽입재 및 동합금으로 된 표층부(110)를 순서대로 서로 겹쳐지게 하여 접합로(200)의 진공챔버(210) 내부에 장입한다(S100').
이 상태에서 장입된 소재를 가압 및 가열하는데(S200'), 접합온도는 섭씨 620° 이상 1000° 이하로 한다. 이는 접합온도가 620도보다 낮으면 삽입재가 녹지 않고, 접합온도가 너무 높으면 동합금 소재의 결정립계에 Liquation 현상에 의해 국부적으로 용융되는 부분이 생길 수 있기 때문이다.
이때, 상기 삽입재로는 American Welding Society에서 규정한 BAg계통의 소재가 사용될 수 있는데 합금 성분은 Ag 및 Cu가 주성분이고 Ni이나 Sn 또는 Li 또는 P을 소량 함유하는 BAg-8, BAg-8a, BAg13, BAg-13a, BAg-18 및 BAg-19, BAg-21등의 Ag-Cu 계통의 삽입재가 사용될 수 있다. 또한, 진공 접합용 전용의 BVAg-0, BVag-6b, BVAg-8, BVAg-8b, BVAg-8c도 사용될 수 있다.
Ag-Cu계통의 BAg-8, BAg-8a, BAg-13a, BAg-18, BAg-19의 경우에는 소정의 가스 분위기나 진공상태에서 접합이 이루어지는데, 이 경우에는 플럭스(flux)를 도포하지 않아도 접합이 가능하여 접합환경이 매우 청정하고 유해 가스 등이 문제되지 않기 때문에 효율적이지만, 진공도를 저진공, 즉 대기압∼10-3 Torr 이하로 하거나 진공 상태로 배기한 후 진공챔버(210) 내부를 아르곤 가스나 질소 가스 또는 수소 가스로 치환하여 접합한다.
분위기의 조절이 번거롭거나 산화가 문제될 경우에는 표층부(110)-삽입재-지지부(120) 순으로 적층한 후 진공챔버(210)에 장입하고 배기하여 진공으로 한 후 진공챔버(210) 내부를 아르곤 가스나 질소 가스를 충전한 상태에서 가열하여 접합한다.
이때, 접합시간은 건전한 접합부를 얻기 위하여 1분 이상으로 하며, 가압력을 10MPa 이하로 하여 확산접합 시에 동합금 소재인 표층부(110)가 지나치게 변형되지 않도록 한다.
한편, 동합금소재로 알루미늄 청동을 사용하는 경우에는 접합 종료 후에 850° 이상 900° 이하로 가열한 후 급랭하여 quenching 하며, 그 후 550° 이상에서 템퍼링(tempering)하여 경도를 확보한다.
그리고, 접합이 완료된 마찰판(100)에 기계가공에 의해 소정의 위치, 소정의 직경 및 길이를 가지는 삽입홈(130)을 가공한다. 그리고, 기계 가공한 삽입홈(130)에 접착제를 도포하고, 접착제를 도포한 구멍에 봉재(140)를 삽입하여 접착 고정시킨다(S300'). 이때 봉재(140)로는 흑연봉이 사용될 수 있다.
그리고, 접착이 끝난 뒤에 마찰판(100) 상하면 및 측면을 기계가공이나 연삭가공하여 마무리 가공한다(S400').
이와 같이 확산접합방법에 의해 완성된 본 발명의 마찰판은 이종재료를 접합하여 완성되며, 종래의 동합금만으로 만들어지는 마찰판 부재에 비해서는 전체적으로 무게가 줄어들고 가격도 저렴하므로 상당한 원가절감을 이룰 수 있는 장점이 있다.
더 나아가, 내, 외주면 모두에 마찰면(111)이 구비되어야 하는 특수한 베어링용 부싱이나 가이드용 부싱과 같은 경우에는 철강 재질로 형성되는 지지부(120)를 사이에 두고 내주면과 외주면 모두에 마찰면(111)이 있는 동합금 재질의 표층부(110)를 접합하여 적용하는 것도 가능하다.
상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
100 : 마찰판 110 : 표층부
120 : 지지부 130 : 삽입홈
140 : 봉재 200 : 접합로
210 : 진공챔버 220 : 가압봉
230 : 히터
120 : 지지부 130 : 삽입홈
140 : 봉재 200 : 접합로
210 : 진공챔버 220 : 가압봉
230 : 히터
Claims (16)
- 일면이 다른 부재와 접촉하여 슬라이딩하는 마찰면을 형성하며, 동합금 재질로 이루어지는 표층부;
상기 표층부의 타면에 접합되어 상기 표층부를 지지하며, 철강 재질로 이루어지는 지지부;를 포함하는 마찰판으로서,
상기 마찰면으로부터 상기 지지부의 적어도 일부까지 연장되어 형성되는 적어도 하나의 삽입홈과,
상기 삽입홈에 삽입되어 고정되는 봉재를 더 포함하며,
상기 봉재는 흑연봉으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마찰판. - 제1항에 있어서,
상기 표층부와 지지부는 겹쳐 놓은 상태에서 가열 및 가압되어 확산접합(diffusion bonding)되는 것을 특징으로 하는 마찰판. - 삭제
- 제2항에 있어서,
상기 확산접합은 진공, 아르곤 가스 또는 질소 가스 중 어느 하나의 분위기에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 마찰판. - 제2항에 있어서,
상기 확산접합 시, 접합강도를 높이기 위하여 상기 표층부와 지지부의 접합면 사이에 삽입재를 개재시키는 것을 특징으로 하는 마찰판. - 제5항에 있어서,
상기 삽입재는,
Ag 및 Cu 가 주성분이고, Ni, Sn, Li 및 P 중 어느 하나 이상을 함유하는 BAg-8, BAg-8a, BAg-13a, BAg-18, BAg-19, BAg-21의 BVAg-0, BVAg-6b, BVAg-8, BVAg-8b 및 BVAg-8c 중 어느 하나인 Ag-Cu 계통 삽입재인 것을 특징으로 하는 마찰판. - 제5항에 있어서,
상기 확산접합 시, 접합온도는 섭씨 620°~1000°를 유지하며 1분 내지 1시간 동안 가열하는 것을 특징으로 하는 마찰판. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 표층부는, 인청동, 주석청동, 납청동, 알루미늄 청동 및 고력황동 중 어느 하나로 이루어지고,
상기 지지부는 연강으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마찰판. - 동합금 재질의 표층부와 철강 재질의 지지부를 겹쳐서 접합로 내에 장입(裝入)하여 배치하는 단계;
접합로 내에서 상기 표층부와 지지부를 가압 및 가열하면서 확산접합(diffusion bonding)하는 단계;
상기 표층부 상면으로부터 상기 지지부의 적어도 일부까지 연장되는 적어도 하나의 삽입홈을 가공하고 상기 삽입홈에 봉재를 삽입하여 접착하는 단계; 및
상기 접합된 표층부와 지지부의 외측 상하면 및 측면을 기계가공 또는 연삭가공에 의해 마무리 가공하는 단계;를 포함하며,
상기 봉재는 흑연봉으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마찰판 제조방법. - 삭제
- 제10항에 있어서,
상기 확산접합은 진공, 아르곤 가스 또는 질소 가스 중 어느 하나의 분위기에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 마찰판의 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 확산접합 시, 접합강도를 높이기 위하여 상기 표층부와 지지부의 접합면 사이에 삽입재를 개재시키는 것을 특징으로 하는 마찰판 제조방법. - 제13항에 있어서,
상기 삽입재는,
Ag 및 Cu 가 주성분이고, Ni, Sn, Li 및 P 중 어느 하나 이상을 함유하는 BAg-8, BAg-8a, BAg-13a, BAg-18, BAg-19, BAg-21의 BVAg-0, BVAg-6b, BVAg-8, BVAg-8b 및 BVAg-8c 중 어느 하나인 Ag-Cu 계통 삽입재인 것을 특징으로 하는 마찰판 제조방법. - 제13항에 있어서,
상기 확산접합 시, 접합온도는 섭씨 620°~1000°를 유지하며 1분 내지 1시간 동안 가열하는 것을 특징으로 하는 마찰판 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 표층부는, 인청동, 주석청동, 납청동, 알루미늄 청동 및 고력황동 중 어느 하나로 이루어지고,
상기 지지부는 연강으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마찰판 제조방법.
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH08233003A (ja) * | 1995-03-01 | 1996-09-10 | Toyota Motor Corp | 湿式摩擦板 |
KR20020035089A (ko) * | 2001-04-25 | 2002-05-09 | 조영호 | 개선된 이종 금속의 접합 방법 |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08233003A (ja) * | 1995-03-01 | 1996-09-10 | Toyota Motor Corp | 湿式摩擦板 |
KR20020035089A (ko) * | 2001-04-25 | 2002-05-09 | 조영호 | 개선된 이종 금속의 접합 방법 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170113330A (ko) * | 2016-03-30 | 2017-10-12 | 다이도 메탈 고교 가부시키가이샤 | 슬라이딩 부재 |
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