KR101322300B1 - 디젤 엔진용 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체형 엔진 피스톤의 제조 방법 - Google Patents

디젤 엔진용 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체형 엔진 피스톤의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디젤 엔진용 엔진 피스톤의 제조하기 위한 것으로서, 인서트링 혼합 재료 분말 준비하고, 상기 인서트링 혼합 재료 분말을 성형용 금형에 넣고, 유압 분말 프레스로 링 형상의 성형체가 되도록 성형하며, 성형된 링 형상의 성형체를 진공로 또는 환원분위기의 소결로에서 소결하여 내부 기공율이 30% ~ 40%가 되는 소결체를 제조하는 링 형상의 소결 인서트링 제작 단계와; 상기 소결 인서트링을 피스톤 모재와 동일 재료로 이루어지는 알루미늄 합금으로서 700℃~720℃의 용융 상태로 있는 알루미늄 합금 용탕에 대기압 하에서 4분 내지 10분 동안 장입하는 알루미늄 합금 용탕 함침 단계와; 상기 알루미늄 합금 용탕 함침 단계에서 내부 기공이 알루미늄 합금으로 채워진 소결 인서트링을 금형 내의 일정한 위치에 위치시키고 캐스팅 기계(casting machine)를 이용하여 알루미늄 주물로 주조하여 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체형 엔진 피스톤을 제조하는 피스톤 주조 단계를 포함하여 이루어지는 디젤 엔진용 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체형 엔진 피스톤의 제조 방법을 제공한다.

Description

디젤 엔진용 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체형 엔진 피스톤의 제조 방법 {Method for manufacturing a engine piston combined with a sintered insert ring for the diesel engine}
본 발명은 디젤 엔진 피스톤에서 피스톤링이 장착되는 링 글로브를 형성하는 인서트링으로서 소결 인서트링을 일체형으로 구비한 엔진 피스톤의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 엔진 피스톤은 엔진을 구성하는 실린더 내에서 고속으로 직선 왕복 운동을 하는 것으로서, 이러한 엔진 피스톤의 직선 왕복 운동은 커넥팅 로드를 거쳐서 크랭크 축에 회전력으로 전달되어 지고 각종 동력 전달 장치를 거쳐서 최종적으로 이와 같은 엔진을 구비한 차량 등의 추진력을 발휘하도록 하는 것으로 동력 발생장치의 핵심적인 부품에 해당한다.
이러한 피스톤의 상부 외주면에는 피스톤 링을 장착하기 위한 링 글로브가 형성되고, 이곳에 장착되는 피스톤 링은 실린더 내면과 피스톤 사이의 기밀을 유지하고 엔진 오일이 연소실로 혼입되는 것을 방지하도록 하고 있다.
특히, 상기 피스톤은 실린더 내부에서 고온/고압 하에서 고속으로 왕복운동을 하기 때문에 링 글로브에 장착된 피스톤 링(piston ring)과 링 글로브 사이에 마찰이 발생하게 되고, 일반적으로 스틸(steel)재로 형성되는 피스톤 링(piston ring)은 상부 글로브(Top ring groove)의 마모를 촉진하게 되는데, 이러한 마모를 방지하기 위하여 상부 글로브(도 1의 도면부호 'G')의 내부에는 별도의 링 형상의 인서트(이하, 간단히 ‘인서트링’이라 칭함)가 일체로 성형되도록 하는 마모 방지 방안이 채택되기도 한다.
도 1에 도시된 바와 같은 종래의 인서트링(1)은 철을 주성분으로 하여 제조되는 주철재 인서트링으로 제조되고, 상기 인서트링에 피스톤의 모재가 되는 알루미늄 주물이 고압 주조되어 인서트링 일체식의 피스톤(P)을 제조하여 사용한다.
구체적으로, 기존의 엔진 피스톤용 주철재 인서트링(1)은 탄소 3.0 중량% 이하, 실리콘 1.0~2.8 중량%, 망간 0.5~1.5 중량%, 황 0.12 중량% 이하, 니켈 13.5~17.5 중량%, 구리 5.5~7.5 중량% 및 크롬 1.5~2.5 중량%을 함유하고 나머지는 철로 구성되는 조성을 가지는 재료로 제조되며, 다음과 같은 물리적 특성을 갖는 것이 일반적이다.
1) 경도: HB 131 ~ 183
2) 인장강도: 17.6 kgf/㎟
3) 열팽창 계수: 11×10-6/℃
4) 열전도율: 45W/m℃
5) 비중: 7.3 g/㎤
그러나, 이와 같은 종래의 일반적인 주철재 인서트링(1)을 사용하여 일체식 피스톤(P)을 형성하는 경우에는 다음과 같은 단점을 가진다.
종래의 주철재 인서트링(1)에 피스톤의 모재인 알루미늄 주물을 고압 주조하여 주철재 인서트링 일체식 피스톤(P)으로 제작되기에 피스톤 모재인 알루미늄 합금과 인서트링(1)의 재료인 주철이 서로 다른 재료이므로, 인서트링(1)과 알루미늄 모재(2)가 계면에서만 접촉하여 계면 접합성이 떨어져서 극심한 열 피로를 받는 엔진에서 장기간 사용되는 경우에 계면이 분리될 수 있는 문제점을 가지며, 주철재 인서트링(1)과 알루미늄 모재(2) 간의 열팽창 계수 차이로 인하여 피스톤과 실린더 보어(cylinder bore) 사이의 틈새(clearance)를 줄이는데 한계가 있는 문제점을 가진다.
또한, 인서트링(1)의 재질인 주철은 열전도율이 낮아 피스톤 상면부의 연소열을 피스톤 링(도시 생략)을 통하여 실린더 벽으로 방출하는데 한계가 나타내기 때문에, 피스톤(P)이 과열되어서 내열 온도가 초과되는 경우가 발생할 수 있으며, 종국적으로는 피스톤이 파손(failure)될 수도 있는 문제점을 가진다.
본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 엔진 피스톤의 모재가 되는 알루미늄과 그리고 피스톤의 상부 외주면에 피스톤 링을 장착하기 위한 링 글로브를 형성하도록 제공되는 인서트링 사이의 계면 접합성을 향상시켜서 극심한 열 피로를 받는 엔진에서 장기간 사용되는 경우에도 계면 분리 현상이 발생하는 것을 방지하면서, 인서트링과 알루미늄 모재간의 열팽창 계수 차이를 최소화하여 피스톤과 실린더 보어 사이의 틈새를 최대한 줄여서 열전도율을 높이며 이에 냉각 성능을 향상시키도록 하면서, 우수한 강도와 내마모성 뿐만 아니라 중량 감소 효과를 얻음과 동시에 피스톤 제조공정 감소를 통한 원가절감과 피스톤의 냉각효율 증대 효과를 얻을 수 있는 디젤 엔진용 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체형 엔진 피스톤의 제조 방법을 제공함을 그 해결 과제로 한다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로서,
본 발명은 디젤 엔진용 엔진 피스톤의 제조 방법에 있어서,
인서트링 혼합 재료 분말 준비하고, 상기 인서트링 혼합 재료 분말을 성형용 금형에 넣고, 유압 분말 프레스로 링 형상의 성형체가 되도록 성형하며, 성형된 링 형상의 성형체를 진공로 또는 환원분위기의 소결로에서 소결하여 내부 기공율이 30% ~ 40%가 되는 소결 인서트링을 제조하는 링 형상의 소결 인서트링 제작 단계와; 상기 소결 인서트링을 피스톤 모재와 동일 재료로 이루어지는 알루미늄 합금으로서 700℃~720℃의 용융 상태로 있는 알루미늄 합금 용탕에 대기압 하에서 1분 내지 10분 동안 장입하는 알루미늄 합금 용탕 함침 단계와; 상기 알루미늄 합금 용탕 함침 단계에서 내부 기공이 알루미늄 합금으로 채워진 소결 인서트링을 금형 내의 일정한 위치에 위치시키고 캐스팅 기계(casting machine)를 이용하여 알루미늄 주물로 주조하여 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체형 엔진 피스톤을 제조하는 피스톤 주조 단계를 포함하여 이루어지는 디젤 엔진용 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체형 엔진 피스톤의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 소결 인서트링 표면에 존재하는 기공으로 인하여 표면적 증가를 이루고, 이를 통하여 소결 인서트링과 피스톤의 경계면에서의 접촉 면적이 증가하도록 하면서, 나아가 인서트링의 내부 기공에 함침된 알루미늄 합금 성분이 피스톤의 모재가 되는 알루미늄 합금과 동일 성분으로서 그 접촉성이 향상되어서 극심한 열 피로를 받는 엔진에서 장기간 사용되는 경우에도 계면 분리 현상이 발생하는 것을 방지하고, 이로써 피스톤의 열 피로 파괴를 방지하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에 따르면, 소결 인서트링 내부에 제공되는 기공이 피스톤 모재와 동일한 재료의 알루미늄 합금으로 채워져서 열팽창 계수의 차이로 인한 간극 발생을 최소화함으로써 인서트링의 열전도율을 향상시키고 결과적으로 피스톤의 냉각 성능을 향상시키는 효과를 제공하게 된다.
아울러, 본 발명에 따르면 소결 인서트링 내부에 제공되는 30% ~ 40%의 기공중 상당 부분을 비중 약 2.7g/㎤의 알루미늄 합금이 채워줌으로써 기존의 주철재 인서트링과 대비할 때 중량 감소 효과를 얻을 수 있게 된다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따라 제작된 주철재 인서트링을 구비한 디젤 엔진 피스톤을 도시한 사시도와 요부 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 디젤 엔진 피스톤 제작 방법의 바람직한 일 실시예의 순서도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 사용되는 소결 인서트링을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 소결 인서트링으로서 알루미늄 합금 용탕 함침 단계 거친 상태의 단면 상태를 확대하여 나타낸 사진.
도 5는 본 발명에 따른 알루미늄 합금 소결 인서트링으로써 제작된 소결 인서트링 일체식 피스톤이 캐스팅된 상태의 단면을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 알루미늄 합금 소결 인서트링으로써 제작된 소결 인서트링 일체식 피스톤이 캐스팅되고, 기계 가공 단계를 거치는 과정을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 제작된 디젤 엔진 피스톤을 도시한 사시도.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴보기로 한다.
먼저, 본 발명에 따른 디젤 엔진 피스톤 제작 방법의 바람직한 일 실시예는, 첨부 도면 도 2의 순서도에 도시된 바와 같이,
(A) (a-1) 3.0 중량% 내지 7.0 중량%의 구리와, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 탄소와, 그리고 나머지는 철로 구성되는 혼합 분말을 준비하는 인서트링 혼합 재료 분말 준비 단계(S110), (a-2) 상기 인서트링 혼합 재료 분말을 성형용 금형에 넣고, 유압 분말 프레스로 2~3ton/㎠의 하중으로 가압하여 4.5g/㎤ ~ 5.5g/㎤의 성형 밀도를 가진 링 형상의 성형체가 되도록 성형하는 링 형상 성형체의 성형 단계(S120), 및 (a-3) 성형된 링 형상의 성형체를 진공로 또는 환원분위기의 소결로에서 1050℃~1150℃로 30분 내지 60분 소결하여 소결 밀도 4.5g/㎤~5.5g/㎤로서 내부 기공율이 30% ~ 40%가 되는 소결 인서트링을 제조하는 인서트링 소결 단계(S130)를 포함하는 링 형상의 소결 인서트링 제작 단계(S100)와;
(B) 상기 소결 인서트링을 피스톤 모재와 동일 재료로 이루어지는 알루미늄 합금으로서 700℃~720℃의 용융 상태로 있는 알루미늄 합금 용탕에 대기압 하에서 10분 이내 동안 장입하여, 용융된 알루미늄 합금이 상기 소결 인서트링의 내부 기공에 침투하여 내부 기공을 알루미늄 합금으로 채워지도록 하는 알루미늄 합금 용탕 함침 단계(S200)와;
(C) 상기 알루미늄 합금 용탕 함침 단계에서 내부 기공이 알루미늄 합금으로 채워진 소결 인서트링을 금형 내의 일정한 위치에 위치시키고 캐스팅 기계(casting machine)를 이용하여 알루미늄 주물로 주조하여 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체형 엔진 피스톤을 제조하는 피스톤 주조 단계(S300)와; 그리고
(D) 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체식 엔진 피스톤을 기계 가공하는 피스톤 기계 가공 단계(S400)를 포함하여 이루어지는 디젤 엔진용 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체형 엔진 피스톤의 제조 방법을 제공한다.
여기에서, 상기 혼합 분말에 사용되는 철(Fe)은 성형체 및 소결체 인서트링의 강도를 확보하는 역할을 하며, 구리(Cu)는 인서트링의 강도 및 접합특성을 강화시키는 역할을 하는데, 구리(Cu)는 철(Fe) 보다 녹는점이 낮고, 윤활성이 우수하며, 확산계수가 커 확산이 용이한 바, 그 첨가량이 너무 적으면, 접합이나, 윤활성, 내충격성을 저하시키고, 그 첨가량이 너무 많으면, 접합이나 윤활성에는 효과적이나 인서트링의 강도나 내구성(내압성 및 내충격성)을 저하시킨다. 본 발명을 위한 인서트링 제작 실험결과에 의하면, 인서트링의 강도 및 내구성을 최적의 상태로 유지시킬 수 있고 피스톤 모재와의 접합성이 좋아질 수 있게 하면서도 경제성을 제공하는 구리(Cu)의 첨가량은 3 중량% 내지 7 중량%로 나타났으며, 약 5 중량%에서 최적의 결과를 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 소결 인서트링을 제작하는 혼합 분말은 다음의 표의 조성과 같이 구리와 탄소 그리고 잔부로서 철을 포함(경우에 따라 인을 추가적으로 포함)하는 이외에, 혼합 분말의 균일한 혼합을 위한 윤활재로서 1.0 중량% 이하의 아연 스테아린산 (Zn-stearate)과 같은 윤활재를 추가적인 성분 조성으로 가진 혼합 분말을 사용하는 것이 바람직한데, 이는 성형과정 중 성형금형과 성형체의 마찰력을 감소시켜 성형체 강도를 향상시키며, 성형체내의 밀도분포를 균일하게 하며 또한 링 형상의 성형체를 소결로에서 소결하는 승온 과정에서 성형체 내부에 존재하던 윤활재가 기화되어 빠져나올 때 분말입자의 계면을 통해 빠져나오면서 제품 내부의 유효 기공도를 향상하는 기공도 조절의 효과를 발휘하게 된다.
Cu C Zn-stearate Fe 비고
3.0~7.0 0.1~1.0 <1.0 Bal. 단위: 중량%
나아가, 소결 인서트링(10)을 제작하는 혼합 분말은 다음의 표의 조성과 같이 미량으로 망간(Mn)과 규소(Si)를 포함할 수도 있다.
Cu C Mn Si Zn-stearate Fe 비고
3.0~7.0 0.1~1.0 ＜0.05 ＜0.05 <1.0 Bal. 단위: 중량%
여기에서, 상기 링 형상의 성형체가 되도록 성형하는 단계(S120)에서의 4.5g/㎤ ~ 5.5g/㎤의 성형 밀도의 범위와 관련한 사항을 살펴보면, 그 하한이 되는 4.5g/㎤ 미만의 성형 밀도로는 성형시에 혼합분말이 서로 잘 뭉쳐지지 않아 성형체가 파손될 가능성이 높아서 부적절하게 되며, 5.5g/㎤의 성형 밀도를 초과하는 경우에는 성형체의 내부 기공율이 과도하게 감소됨으로써 본 발명의 목적을 달성하기 어렵기 때문에 이와 같은 성형 밀도를 충족하도록 성형체를 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 성형체를 소결하여 도 3에 도시된 바와 같은 인서트링 소결체(10)를 제조하는 인서트링 소결 단계(S130)에서의 소결온도와 소결시간의 상한과 하한은, 하한 조건에 미달된 상태로 소결시에는 제품 상태에서 요구되는 경도와 밀도와 같은 기준 물성에 미달되는 미소결 상태가 발생하는 문제점이 있기에 설정되는 한계이며, 그리고 상한 조건을 초과하는 경우에는 소결 제품에서 용융 상태가 발생하면서 형상 변형이 초래되는 문제가 있기 때문에 필요한 한계가 된다.
즉, 상기 온도 및 시간범위를 초과하는 영역에서는 과다한 액상소결이 일어나고, 상기 온도 및 시간에 미달하는 영역에서는 소결이 이뤄지지 않아 소결 제품의 강도가 약하게 되어 제품으로서 역할을 할 수 없다.
한편, 이와 같이 제조되는 소결 인서트링(10)의 형상은 후술될 피스톤 주조 단계(S300)에서 피스톤 금형 내에 소결 인서트링(10)을 위치시킬 때 소결 인서트링(10)의 고정된 위치를 확보할 수 있도록 도 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이 외측 외주연에 플랜지(10h)를 구비한 형상을 가지는 것이 바람직하다.
그리고는, 상기 소결 인서트링(10)을 피스톤 모재와 동일 재료로 이루어지는 알루미늄 합금으로서 700℃~720℃의 용융 상태로 있는 알루미늄 합금 용탕에 대기압 하에서 1분 내지 10분 동안 장입하여서 용융된 알루미늄 합금이 상기 소결 인서트링(10)의 내부 기공에 침투하여 내부 기공을 알루미늄 합금으로 채워지도록 하게 되는데(도 2의 'S200' 단계 참조), 예컨대 1분 미만의 시간 동안 장입의 경우에는 내부 기공에 침투하여 내부 기공을 알루미늄 합금으로 채워지는 효과가 불충분하여 바람직하지 않고 또한 10분을 초과할 경우 인서트링의 표면이 과열되어 일부 용융되는 현상이 발생한다.
본 발명에 따른 소결 인서트링(10)으로서 알루미늄 합금 용탕 함침 단계 거친 상태의 단면 상태를 확대(100배 비율로 확대)하여 나타낸 사진을 도시한 도 4에서 확인되는 바와 같이 소결 인서트링(10)의 내부 기공으로 알루미늄 합금이 채워진 상태가 확인된다.
나아가, 상기 알루미늄 합금 용탕 함침 단계(S200)에서 내부 기공이 알루미늄 합금으로 채워진 소결 인서트링(10)을 피스톤 금형(도시 생략) 내의 일정한 위치에 위치시키고 캐스팅 기계(casting machine)를 이용하여 알루미늄 주물로 주조하여 소결 인서트링(10)과 알루미늄 모재(100)가 일체화된 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체형 엔진 피스톤(P)을 제작하는 피스톤 주조 단계(S300)가 진행되게 되는데, 이와 같이 피스톤 주조 단계(S300)를 마친 엔진 피스톤(P)은 도 5에 도시된 바와 같은 단면 구조를 가지게 된다.
그리고는, 상기 피스톤 주조 단계(S400)를 거친 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체식 엔진 피스톤(P)을 기계 가공하는 피스톤 기계 가공 단계(S400)가 진행되는데, 이 단계에서는 도 6과 그리고 도 7에 도시된 바와 같이 피스톤 링(도시 생략) 규격에 맞도록 기계 가공 단계(도 2의 'S400' 단계 참조)를 거쳐서 상부 글로브(G)가 형성되게 됨으로써, 도 7에 도시된 바와 같은 디젤 엔진용 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체형 엔진 피스톤(P)의 제작이 완성된다.
이로써, 엔진 피스톤(P)의 모재가 되는 알루미늄 모재(100)와 그리고 피스톤의 상부 외주면에 피스톤 링(미도시)을 장착하기 위한 링 글로브를 형성하도록 제공되는 인서트링(10) 사이의 계면 접합성을 향상시켜서 극심한 열 피로를 받는 엔진에서 장기간 사용되는 경우에도 계면 분리 현상이 발생하는 것을 방지하면서, 인서트링(10)과 알루미늄 모재(100)간의 열팽창 계수 차이를 최소화하여 엔진 피스톤(P)과 실린더 보어 사이의 틈새를 최대한 줄여서 열전도율을 높이며 이에 냉각 성능을 향상시키도록 하면서, 우수한 강도와 내마모성 뿐만 아니라 중량 감소 효과를 얻음과 동시에 피스톤 제조공정 감소를 통한 원가절감과 피스톤의 냉각효율 증대 효과를 얻을 수 있는 디젤 엔진용 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체형 엔진 피스톤을 제작할 수 있게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 그 구체적인 실시예를 통하여 설명하기 위하여 바람직한 실시예들을 도면으로 예시하면서 설명되었으나, 이들은 하나의 예시에 불과하기에 다른 수단으로 대체 가능함을 당업자라면 누구라도 이해할 수 있을 것이며, 본 발명에 따른 여러 실시예들은 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시 목적으로 제시된 것으로 본 발명은 이에 국한되지 않으며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 특허청구범위에 기재된 기술 사상의 범주 내에서 다양한 변경 및 실시가 가능할 것이다.
S100: 링 형상의 소결 인서트링 제작 단계
S110: 인서트링 혼합 재료 분말 준비 단계
S120: 링 형상 성형체의 성형 단계
S130: 인서트링 소결 단계
S200: 알루미늄 합금 용탕 함침 단계
S300: 피스톤 주조 단계
S400: 피스톤 기계 가공 단계
P: 엔진 피스톤
100: 알루미늄 모재
10: 소결 인서트링

Claims (3)

  1. 디젤 엔진용 엔진 피스톤의 제조 방법으로서,
    인서트링 혼합 재료 분말 준비하고, 상기 인서트링 혼합 재료 분말을 성형용 금형에 넣고, 유압 분말 프레스로 링 형상의 성형체가 되도록 성형하며, 성형된 링 형상의 성형체를 진공로 또는 환원분위기의 소결로에서 소결하여 내부 기공율이 30% ~ 40%가 되는 소결체를 제조하는 링 형상의 소결 인서트링 제작 단계와;
    상기 소결 인서트링을 피스톤 모재와 동일 재료로 이루어지는 알루미늄 합금으로서 700℃~720℃의 용융 상태로 있는 알루미늄 합금 용탕에 대기압 하에서 1분 내지 10분 동안 장입하는 알루미늄 합금 용탕 함침 단계와; 그리고
    상기 알루미늄 합금 용탕 함침 단계에서 내부 기공이 알루미늄 합금으로 채워진 소결 인서트링을 금형 내의 일정한 위치에 위치시키고 캐스팅 기계(casting machine)를 이용하여 알루미늄 주물로 주조하여 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체형 엔진 피스톤을 제조하는 피스톤 주조 단계를 포함하여 이루어지고, 그리고
    상기 소결 인서트링 제작 단계에서,
    인서트링 혼합 분말로서 3.0 중량% 내지 7.0 중량%의 구리와, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 탄소와, 혼합 분말의 균일한 혼합을 위한 윤활재로서 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 아연 스테아린산(Zn-stearate)과 같은 윤활재와, 그리고 나머지는 철로 구성되는 혼합 분말을 사용하고, 상기 윤활재는 성형체를 소결로에서 소결하는 승온 과정에서 성형체 내부로부터 기화되어 분말입자의 계면을 통해 빠져 나오도록 사용되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체형 엔진 피스톤의 제조 방법.
  2. 디젤 엔진용 엔진 피스톤의 제조 방법으로서,
    (A) (a-1) 3.0 중량% 내지 7.0 중량%의 구리와, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 탄소와, 혼합 분말의 균일한 혼합을 위한 윤활재로서 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 아연 스테아린산(Zn-stearate)과 같은 윤활재와, 그리고 나머지는 철로 구성되는 혼합 분말을 준비하는 인서트링 혼합 재료 분말 준비 단계(S110), (a-2) 상기 인서트링 혼합 재료 분말을 성형용 금형에 넣고, 유압 분말 프레스로 2~3ton/㎠의 하중으로 가압하여 4.5g/㎤ ~ 5.5g/㎤의 성형 밀도를 가진 링 형상의 성형체가 되도록 성형하는 링 형상 성형체의 성형 단계(S120), 및 (a-3) 성형된 링 형상의 성형체를 진공로 또는 환원분위기의 소결로에서 1050℃~1150℃로 30분 내지 60분 소결하여 상기 윤활재는 성형체를 소결로에서 소결하는 승온 과정에서 성형체 내부로부터 기화되어 분말입자의 계면을 통해 빠져 나오면서 소결 밀도 4.5g/㎤~5.5g/㎤로서 내부 기공율이 30% ~ 40%가 되는 소결체를 제조하는 인서트링 소결 단계(S130)를 포함하는 링 형상의 소결 인서트링 제작 단계(S100)와;
    (B) 상기 소결 인서트링을 피스톤 모재와 동일 재료로 이루어지는 알루미늄 합금으로서 700℃~720℃의 용융 상태로 있는 알루미늄 합금 용탕에 대기압 하에서 1분 내지 10분 동안 장입하여, 용융된 알루미늄 합금이 상기 소결 인서트링의 내부 기공에 침투하여 내부 기공을 알루미늄 합금으로 채워지도록 하는 알루미늄 합금 용탕 함침 단계(S200)와;
    (C) 상기 알루미늄 합금 용탕 함침 단계에서 내부 기공이 알루미늄 합금으로 채워진 소결 인서트링을 금형 내의 일정한 위치에 위치시키고 캐스팅 기계(casting machine)를 이용하여 알루미늄 주물로 주조하여 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체형 엔진 피스톤을 제조하는 피스톤 주조 단계(S300)와; 그리고
    (D) 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체식 엔진 피스톤을 기계 가공하는 피스톤 기계 가공 단계(S400)를 포함하여 이루어지는 디젤 엔진용 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체형 엔진 피스톤의 제조 방법.
  3. 삭제
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