KR101362832B1 - Core metal for resin welding, composite member and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 수지 외주재와 심금(core metal)과의 접합 강도를 용이하게 향상시킬 수 있는 수지 용착용 심금과 상기 심금을 사용한 복합 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명에 의하면, 수지 외주재(30)의 끼워맞춤구멍(31)에 심금(20)을 끼워맞추고 유도 가열함으로써, 상기 심금(20)의 주위면(21)에 수지 외주재(30)를 용착시킬 때, 수지 외주재(30)의 끼워맞춤구멍(31)에 평탄 내벽면(32)를 형성하고, 심금(20)의 주위면(21)에, 주위 방향을 횡단하는 방향으로 형성되고 주위 방향으로 병렬로 배치된 복수의 줄무늬 모양 돌기부(26)와 복수의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 양단 측에 배치한 평탄부(25)를 형성하고, 심금(20)의 주위면(21)에 수지 외주재(30)의 끼워맞춤구멍(31)을 끼워맞춤으로써, 평탄 내벽면(32)에 복수의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 정상부를 접촉시키고, 또한 평탄부(25)를 대향시키고, 그 후 유도 가열함으로써 요철부(24) 및 평탄부(25)에 수지 외주재(30)를 용착시킨다.An object of this invention is to provide the resin welding core which can improve the bonding strength of a resin outer peripheral material and a core metal easily, the composite member using the said core, and its manufacturing method.
According to the present invention, by fitting the core 20 to the fitting hole 31 of the resin outer peripheral material 30 and induction heating, the resin outer peripheral material 30 is welded to the circumferential surface 21 of the core 20. When forming, the flat inner wall surface 32 is formed in the fitting hole 31 of the resin outer peripheral material 30, and is formed in the peripheral surface 21 of the core 20 in the direction crossing a peripheral direction, and the peripheral direction By forming a plurality of stripe protrusions 26 and parallel flat portions 25 arranged on both ends of the plurality of stripe protrusions 26 and parallel to the peripheral surface 21 of the core 20. By fitting the fitting hole 31 of the main body 30, the flat inner wall surface 32 is brought into contact with the top portions of the plurality of stripe-shaped protrusions 26, and the flat portions 25 are opposed to each other, and then guided. The resin outer peripheral material 30 is welded to the uneven portion 24 and the flat portion 25 by heating.
Description
본 발명은, 수지 외주재의 끼워맞춤구멍에 심금(core metal)을 끼워맞추고, 전체를 유도 가열함으로써 수지 외주재가 심금의 주위면에 용착(溶着)되는 수지 용착용 심금과, 수지 용착용 심금(이하, 이것을 간단히 심금이라고 할 수도 있음)의 주위면에 수지 외주재가 용착되어 성형된 복합 부재, 및 이 복합 부재를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a resin welding core in which a core metal is fitted into a fitting hole of a resin outer material, and the resin outer material is welded to the circumferential surface of the core by induction heating the whole, and a resin welding core (hereinafter, referred to as a core metal). And a composite member in which a resin outer peripheral material is welded and molded on the peripheral surface of the sheet), and a method of manufacturing the composite member.
종래, 심금의 주위면에 수지 외주재를 용착한 복합 부재가 각종 부품이나 장치에 사용되고 있다. 이 복합 부재를, 예를 들면, 전동 파워 스티어링 장치의 웜휠(worm wheel)에 적용하는 경우, 핸들 조작의 확실성이나 장치의 내구성 등을 확보하기 위하여, 심금과 수지 외주재 사이가 확실하게 접합될 필요가 있다.Conventionally, the composite member which welded the resin outer peripheral material to the circumferential surface of the core is used for various components and apparatus. When the composite member is applied to, for example, a worm wheel of an electric power steering device, it is necessary to securely join the core and the resin outer material in order to secure the handle operation, the durability of the device, and the like. There is.
종래, 수지 외주재의 끼워맞춤구멍에 심금을 끼워맞추고 유도 가열함으로써, 심금의 주위면에 수지 외주재를 용착하는 기술이 몇 가지 제안되어 있다. 예를 들면, 하기 특허 문헌 1에는, 수지 성형물에 금속 보스(metal boss)를 고정하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에서는, 먼저 금속 성형체의 수지 접촉면, 즉 심금의 주위면에 요철(凹凸) 가공을 행한다. 수지 성형물에는 금속 성형체의 외경보다 약간 소경(小徑)으로 된 통공(通孔)을 형성한다. 금속 성형체의 요철 가공면에 결합재를 도포하고, 수지 성형물을 가열하여 통공의 직경을 팽창시켜 금속 성형체를 통공에 압입(壓入)한다. 그 후, 고주파 유도 가열함으로써 수지 성형물의 금속 접촉 부분을 용융 온도 이상으로 하여 금속 성형체에 수지 성형물을 용착한다. 인용 문헌 1의 방법에 의하면, 수지와 금속으로 이루어지는 편평(扁平)한 기어나 차륜과 같은 성형품을 효율적으로 제조할 수 있다.Conventionally, several techniques have been proposed for welding a resin outer peripheral material to the peripheral surface of the core by fitting the core to the fitting hole of the resin outer material and induction heating. For example, Patent Document 1 below discloses a method of fixing a metal boss to a resin molding. In this method, uneven processing is first performed on the resin contact surface of the metal molded body, that is, the peripheral surface of the core. In the resin molding, a through hole having a smaller diameter than the outer diameter of the metal molded body is formed. The binder is applied to the roughened surface of the metal molded body, the resin molded product is heated to expand the diameter of the through hole, and the metal molded body is pressed into the through hole. Thereafter, the high frequency induction heating causes the metal contact portion of the resin molding to be above the melting temperature to weld the resin molding to the metal molding. According to the method of Cited Reference 1, molded articles such as flat gears and wheels made of resin and metal can be efficiently produced.
하기 특허 문헌 2에는 웜휠의 제조 방법이 기재되어 있다. 이 방법에서는, 먼저 금속제의 심금의 외주에 주위 방향으로 배열된 외주 요철부를 형성하고, 수지제의 링 기어의 내주에 심금의 외주 요철부에 대응하는 형상으로 주위 방향으로 배열된 내주 요철부를 형성한다. 링 기어와 심금 사이에 접착제를 개재시키고 외주 요철부와 내주 요철부를 걸어맞춘 후 고주파 용착에 의해 결합한다. 인용 문헌 2의 방법에서는, 금속 심금과 수지 링 기어와의 고착력을 확보하면서, 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다고 되어 있다.Patent Document 2 below describes a method for producing a worm wheel. In this method, first, an outer circumferential uneven portion arranged in the circumferential direction is formed on the outer circumference of the metal core, and an inner circumferential uneven portion arranged in the circumferential direction in a shape corresponding to the outer circumferential uneven portion of the core is formed on the inner circumference of the ring ring made of resin. . An adhesive is interposed between the ring gear and the core, and the outer concave-convex portion and the inner concave-convex portion are engaged, and then bonded by high frequency welding. In the method of Cited Reference 2, it is said that the degree of freedom in design can be improved while securing the fixing force between the metal core and the resin ring gear.
수지 외주재의 끼워맞춤구멍에 심금을 끼워맞추고 유도 가열하는 종래의 기술에서는, 특허 문헌 1 및 2 모두 개시하고 있는 바와 같이, 심금의 주위면에 요철 형상을 형성하고, 수지 외주재와 심금 사이의 용착에 의한 접합 강도를 향상시켰다. 예를 들면, 특허 문헌 1에서는, 접합 강도를 향상시키기 위해 1∼3 mm의 널링(knurling) 등을 행하고 있다. 인용 문헌 2에서는, 고착력을 향상시키기 위해 금속제의 심금의 외주에 수톱니(male serration)를 형성하고 있다.In the conventional technique of fitting the core to the fitting hole of the resin outer material and induction heating, as disclosed in both Patent Literatures 1 and 2, an uneven shape is formed on the circumferential surface of the core and welding between the resin outer material and the core The joining strength by this was improved. For example, in patent document 1, knurling of 1-3 mm etc. is performed in order to improve joining strength. In Cited Reference 2, male serrations are formed on the outer circumference of the metal core to improve the fixing force.
종래의 방법에서는, 심금의 요철 형상을 보다 크게 형성함으로써, 심금에 대한 수지 외주재의 접합 강도를 향상시키고 있었다.In the conventional method, the joint strength of the resin outer peripheral material with respect to a core was improved by forming the uneven | corrugated shape of a core deeper.
그런데, 심금의 요철 형상을 크게 형성하는 경우, 널링에 의해 심금에 요철 형상을 형성하기 위해서는, 가공 시에 의해 큰 가압력이 필요하거나 기계 가공이 필요하다. 또한, 심금에 높이(또는 깊이) 방향으로 큰 요철 형상을 형성할 경우에는, 인용 문헌 2에 기재된 바와 같이, 수지 외주재의 내주면에도 심금의 요철 형상에 대응한 형상으로 요철 형상을 형성함으로써 끼워맞춤 가능하게 하고 있다. 그러므로 심금에 대한 수지 외주재의 접합 강도를 향상시키기 위한 수고를 요한다.By the way, when forming the uneven | corrugated shape of a core deeply, in order to form the uneven | corrugated shape in a core by knurling, a large pressing force is required by machining at the time of processing, or machining is required. In addition, when forming a big uneven shape in a height (or depth) direction to a core, as described in reference document 2, it can be fitted by forming an uneven shape in the shape corresponding to the uneven shape of the core also in the inner peripheral surface of the resin outer peripheral material. I'm letting you. Therefore, it requires effort to improve the bonding strength of the resin outer material to the core.
이에, 본 발명은, 수지 외주재와의 접합 강도를 용이하게 향상시킬 수 있는 수지 용착용 심금을 제공하는 것을 제1 목적으로 하고, 이 심금을 사용하여 접합 강도를 향상시킨 복합 부재를 제공하는 것을 제2 목적으로 한다. 또한, 심금과 수지 외주재와의 접합 강도를 용이하게 향상시킬 수 있는 복합 부재의 제조 방법을 제공하는 것을 제3 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has a first object to provide a resin welding core which can easily improve the bonding strength with the resin outer peripheral material, and to provide a composite member having improved the bonding strength using the core. It is for the second purpose. Moreover, it is a 3rd objective to provide the manufacturing method of the composite member which can easily improve the bonding strength of a core and a resin outer peripheral material.
심금을 수지 외주재의 끼워맞춤구멍에 끼워맞추고 유도 가열해도, 심금의 요철 가공면에 수지 외주재의 수지가 충분히 들어갈 수 없으므로, 요철 가공면과 수지 외주재 사이에 미세한 간극(間隙)의 미용착 부분이 생긴다. 미용착 부분이 생기면, 심금과 수지 외주재와의 접합 강도가 그만큼 저하되고, 심금에 대한 수지 외주재의 주위 방향의 접합 강도나 중심축 방향의 접합 강도가 저하된다.Even if the core is inserted into the fitting hole of the resin outer material and induction heating, the resin of the resin outer material cannot sufficiently enter the uneven surface of the core, so that the uneven portion of the fine gap between the uneven surface and the resin outer material Occurs. When an unbonded part arises, the bond strength of a core and a resin outer peripheral material falls that much, and the bond strength of the circumferential direction of the resin outer peripheral material with respect to a core, and the bond strength of a central axis direction fall.
심금과 수지 외주재와의 접합 강도를 증가시키기 위하여, 심금의 요철 가공면의 요철 형상을 높이(또는 깊이) 방향으로 크게 한 경우, 용착 전의 끼워맞춤 상태에서 심금과 수지 외주재의 접촉 간격이 이격되거나 접촉 면적이 감소한다. 그 상태로 유도 가열하면 심금으로부터의 열에 의해 수지 외주재의 내주면을 균일하게 용융시킬 수 없고, 미용융 부분이 증가하거나, 국부적으로 과열되어 수지의 불균일한 변형 부분이 생긴다. 비록 수지 외주재의 내주면에 요철 형상을 형성하더라도, 심금의 요철 형상과 수지 외주재의 요철 형상이 일치하지 않는 부분에서 미용융 부분이나 과열 부분이 생긴다.In order to increase the joint strength between the core and the resin outer material, when the concave-convex shape of the surface of the core is increased in the height (or depth) direction, the contact gap between the core and the resin outer material is spaced apart in the fitted state before welding. The contact area is reduced. Induction heating in that state prevents the inner circumferential surface of the resin outer peripheral material from being melted uniformly by heat from the core, and increases the unmelted portion or locally overheats, resulting in uneven deformation of the resin. Although the uneven shape is formed on the inner circumferential surface of the resin outer material, the unmelted part or the overheated part occurs at the part where the uneven shape of the core and the uneven shape of the resin outer material do not coincide.
그 결과, 수지의 과열 부분이 생기는 것을 방지하면서 유도 가열에 의해 심금에 수지 외주재를 용착하면, 수지가 심금의 요철부의 구석구석까지 들어가지 못하여, 요철부의 표면에 있어서 미용착 부분이 생겨 접합 강도를 충분히 향상시킬 수 없는 것이 새롭게 발견되었다.As a result, when the resin outer peripheral material is welded to the core by induction heating while preventing the overheated portion of the resin from occurring, the resin does not enter every corner of the uneven portion of the core, and an unbonded portion is formed on the surface of the uneven portion, and the bonding strength is achieved. It was newly discovered that it could not be improved sufficiently.
이러한 지견에 따라 제1 목적을 달성하는 본 발명의 수지 용착용 심금은, 수지 외주재의 끼워맞춤구멍에 끼워맞추고 유도 가열됨으로써, 수지 외주재가 주위면에 용착되는 심금에 있어서, 주위면에는, 주위 방향을 횡단하는 방향으로 형성되고 주위 방향으로 병렬로 배치된 복수의 줄무늬 모양 돌기부와, 줄무늬 모양 돌기부의 양단 측에 각각 설치된 평탄부를 구비하고, 수지 외주재의 끼워맞춤구멍을 끼워맞출 때 인접하는 줄무늬 모양 돌기부 사이에 간극이 형성되고, 심금의 중심축으로부터 평탄부까지의 거리가, 전체 주위에서 중심축으로부터 줄무늬 모양 돌기부의 정상부까지의 거리보다 작게 되어 있다.In accordance with this knowledge, the resin welding core of the present invention, which achieves the first object, is fitted in the fitting hole of the resin outer peripheral material and induction heated, whereby the resin outer peripheral material is welded to the peripheral surface. And a plurality of stripe-shaped protrusions formed in a direction transverse to each other and arranged in parallel in the circumferential direction, and flat portions respectively provided at both ends of the stripe-shaped protrusions, and adjacent stripe-shaped protrusions when fitting the fitting holes of the resin outer material. A gap is formed between them, and the distance from the central axis of the core to the flat portion is smaller than the distance from the central axis to the top of the stripe-shaped protrusion in the entire circumference.
본 발명의 수지 용착용 심금에 의하면, 복수의 줄무늬 모양 돌기부에 의해 수지 외주재의 접합면 전체를 용융시킬 수 있어, 심금의 복수의 줄무늬 모양 돌기부 사이의 간극 및 평탄부의 구석구석까지 수지가 충분히 들어갈 수 있다. 그러므로 수지 외주재와의 접합 강도를 용이하게 향상시킬 수 있다.According to the resin welding core of the present invention, the entire joining surface of the resin outer peripheral material can be melted by the plurality of stripe-shaped protrusions, so that the resin can sufficiently enter the gap between the stripe-shaped protrusions of the core and every corner of the flat portion. have. Therefore, the bonding strength with the resin outer material can be easily improved.
복수의 줄무늬 모양 돌기부의 높이는 1mm 이하이며, 인접하는 줄무늬 모양 돌기부 사이의 간극은 2mm 이하인 것이 특히 바람직하다.It is particularly preferable that the height of the plurality of stripe protrusions is 1 mm or less, and the gap between adjacent stripe protrusions is 2 mm or less.
복수의 줄무늬 모양 돌기부는 평탄부로부터 외측에 1mm 이하의 높이로 돌출되어 설치되어 있는 것이 바람직하다. 심금의 평탄부의 중심축을 따르는 폭은, 인접하는 줄무늬 모양 돌기부 사이의 간극에서의 최대 간격의 0.5배 이상 1배 이하로 하는 것이 특히 바람직하다.It is preferable that the plurality of stripe-shaped protrusions protrude from the flat portion to the outside at a height of 1 mm or less. It is particularly preferable that the width along the central axis of the flat portion of the core is 0.5 to 1 times the maximum spacing in the gap between adjacent stripe protrusions.
제2 목적을 달성하는 본 발명의 복합 부재는, 전술한 수지 용착용 심금과, 이 심금의 주위면에 용착된 수지 외주재를 구비하고 있다.The composite member of this invention which achieves a 2nd objective is provided with the above-mentioned resin welding core and the resin outer peripheral material welded to the peripheral surface of this core.
이 복합 부재에 의하면, 전술한 구조의 심금을 사용하고 있으므로, 심금과 수지제 부재와의 접합 강도를 향상시킬 수 있다.According to this composite member, since the core of the structure mentioned above is used, the joining strength of a core and a resin member can be improved.
제3 목적을 달성하는 본 발명은, 수지 외주재의 끼워맞춤구멍에 심금을 끼워맞추고 유도 가열함으로써, 심금의 주위면에 수지 외주재를 용착하는, 복합 부재의 제조 방법이며, 주위 방향을 횡단하는 방향으로 형성되고 주위 방향으로 병렬로 배치된 복수의 줄무늬 모양 돌기부와, 줄무늬 모양 돌기부의 양단 측에 배치된 평탄부가 주위면으로 설치된 심금을 준비하고, 끼워맞춤구멍에 평탄한 내벽면이 설치된 수지 외주재를 준비하고, 심금의 주위면에 수지 외주재의 끼워맞춤구멍을 끼워맞춤으로써, 평탄한 내벽면에 복수의 줄무늬 모양 돌기의 정상부를 접촉시키고, 또한 평탄부를 대향시키고, 그 후 유도 가열하여 심금의 복수의 줄무늬 모양 돌기부, 복수의 줄무늬 모양 돌기부 사이 및 평탄부에 수지 외주재를 용착시켜 복합 부재를 제조한다.This invention which achieves a 3rd objective is a manufacturing method of a composite member which welds a resin outer peripheral material to the circumferential surface of a core by fitting a core to the fitting hole of a resin outer peripheral material, and induction heating, The direction which traverses a circumferential direction And a plurality of stripe-shaped protrusions formed in the circumferential direction and arranged in parallel in the circumferential direction, and a core provided with a flat portion disposed on both end sides of the stripe-shaped protrusions as the peripheral surface, and the resin outer material provided with a flat inner wall surface in the fitting hole. And by fitting the fitting holes of the resin outer peripheral material to the peripheral surface of the core, the flat inner wall face is brought into contact with the tops of the plurality of stripe-shaped protrusions, and the flat portions are opposed to each other. A composite member is manufactured by welding a resin outer periphery between the shape protrusions, the plurality of stripe shape protrusions, and the flat portion.
이와 같이 하여 복합 부재를 제조하면, 수지 외주재의 끼워맞춤구멍에 평탄 내벽면을 설치하여 복수의 줄무늬 모양 돌기부의 정상부에 접촉시키므로, 평탄 내벽면의 줄무늬 모양 돌기부가 접촉되어 있은 부위를 확실하게 용융시킬 수 있다. 그리고, 수지 용착용 심금의 복수의 줄무늬 모양 돌기부 및 복수의 줄무늬 모양 돌기부 사이에 대향하는 평탄 내벽면을 충분히 용융시켜 줄무늬 모양 돌기부 사이의 구석구석까지 들어가 용착되면, 심금의 평탄부와 수지 외주재의 평탄 내벽면과도 용착될 수 있어, 수지 외주재의 평탄 내벽면을 심금의 주위면에 충분한 강도로 접합할 수 있다. 또한, 심금의 주위면에 복수의 줄무늬 모양 돌기부와 평탄부를 설치하고, 수지 외주재에 복수의 줄무늬 모양 돌기부의 정상부와 접촉하는 평탄 내벽면을 설치하는 것만으로, 복합 부재의 접합 강도를 용이하게 향상시킬 수 있다. 따라서, 수지 외주재에는 끼워맞추기 위한 요철 형상을 형성할 필요가 없다.In this way, when the composite member is manufactured, a flat inner wall surface is provided in the fitting hole of the resin outer material to contact the tops of the plurality of striped projections, so that the part where the striped projections on the flat inner wall surface are in contact with each other is reliably melted. Can be. Then, when the flat inner wall faces between the plurality of stripe protrusions and the plurality of stripe protrusions are sufficiently melted to reach every corner between the stripe protrusions and welded, the flat portion of the core and the resin outer peripheral material are welded. It can also be welded to the inner wall surface, and the flat inner wall surface of the resin outer peripheral material can be bonded to the peripheral surface of the core with sufficient strength. In addition, a plurality of stripe protrusions and flat portions are provided on the circumferential surface of the core, and a flat inner wall surface in contact with the top portions of the stripe protrusions is provided on the resin outer peripheral material to easily improve the bonding strength of the composite member. You can. Therefore, it is not necessary to form the uneven | corrugated shape for fitting in the resin outer peripheral material.
이 복합 부재의 제조 방법에서는, 심금의 주위면에 수지 외주재의 끼워맞춤구멍을 끼워맞춤으로써, 평탄부와 수지 외주재의 내벽면을 이격시켜 대향시키는 것이 바람직하다.In the manufacturing method of this composite member, it is preferable to space the flat part and the inner wall surface of the resin outer peripheral material so as to face each other by fitting the fitting hole of the resin outer peripheral material to the peripheral surface of the core.
복수의 줄무늬 모양 돌기부의 높이는 1mm 이하이며, 인접하는 줄무늬 모양 돌기부 사이의 간극은 2mm 이하인 것이 특히 바람직하다.It is particularly preferable that the height of the plurality of stripe protrusions is 1 mm or less, and the gap between adjacent stripe protrusions is 2 mm or less.
복수의 줄무늬 모양 돌기부는 평탄부로부터 외측에 1mm 이하의 높이로 돌출되어 설치되어 있는 것이 바람직하다. 심금의 평탄부의 중심축을 따르는 폭은, 인접하는 줄무늬 모양 돌기부 사이의 간극에서의 최대 간격의 0.5배 이상 1배 이하로 하는 것이 특히 바람직하다.It is preferable that the plurality of stripe-shaped protrusions protrude from the flat portion to the outside at a height of 1 mm or less. It is particularly preferable that the width along the central axis of the flat portion of the core is 0.5 to 1 times the maximum spacing in the gap between adjacent stripe protrusions.
이 복합 부재의 제조 방법에서는, 심금에 수지 외주재를 용착시킨 후, 단면(端面)을 절삭함으로써, 심금의 평탄부와 수지 외주재가 불완전하게 용착된 부분을 제거한다.In the manufacturing method of this composite member, after the resin outer peripheral material is welded to a core, the cross section is cut, and the part in which the flat part of the core and the resin outer peripheral material were incompletely welded is removed.
본 발명의 수지 용착용 심금에 의하면, 주위면에 주위 방향을 횡단하는 방향으로 형성된 복수의 줄무늬 모양 돌기부 및 평탄부를 구비하고 있으므로, 심금의 주위면과 수지 외주재와의 접합 강도를 향상시킬 수 있는 심금을 제공할 수 있다.According to the resin welding core of the present invention, the peripheral surface includes a plurality of stripe-shaped protrusions and flat portions formed in a direction crossing the peripheral direction, whereby the bonding strength between the peripheral surface of the core and the resin outer peripheral material can be improved. Can provide heart rate.
본 발명의 복합 부재에 의하면, 전술한 구조의 심금을 사용하고 있으므로, 심금과 수지제 부재와의 접합 강도가 향상된 복합 부재를 제공할 수 있다.According to the composite member of the present invention, since the core of the structure described above is used, the composite member having improved bond strength between the core and the resin member can be provided.
본 발명의 복합 부재의 제조 방법에 의하면, 심금의 주위면에 주위 방향을 횡단하는 방향으로 형성된 복수의 줄무늬 모양 돌기부와 평탄부를 설치하고, 수지 외주재의 끼워맞춤구멍에 평탄 내벽면을 설치하고, 이들을 끼워맞추어 유도 가열하므로, 심금과 수지 외주재와의 접합 강도를 향상시킬 수 있는 복합 부재의 제조 방법을 제공할 수 있다.According to the manufacturing method of the composite member of the present invention, a plurality of stripe-shaped protrusions and flat portions formed in the direction of crossing the circumferential direction are provided on the peripheral surface of the core, and the flat inner wall surface is provided in the fitting hole of the resin outer material. By induction heating fitting together, the manufacturing method of the composite member which can improve the joining strength of a core and a resin outer peripheral material can be provided.
도 1의 (a)는 본 발명의 실시형태에 따른 복합 부재를 나타내고, 일부를 단면으로 나타낸 정면도이며, (b)는 복합 부재의 일부를 단면으로 나타낸 측면도이다.
도 2의 (a)는 본 발명의 실시형태에 따른 수지 용착용 심금의 정면도이며, (b)는 수지 용착용 심금의 일부를 단면으로 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 수지 용착용 심금의 줄무늬 모양 돌기를 나타내는 부분 확대도이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 실시형태에 따른 수지 용착용 심금의 줄무늬 모양 돌기와 수지 외주재를 용착시키기 전의 상태를 나타낸 단면도이며, (b)는 수지 용착용 심금의 줄무늬 모양 돌기와 수지 외주재를 용착시킨 후의 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5의 (a)∼(e)는 본 발명의 실시형태에 따른 복합 부재의 제조 공정을 설명하는 도면이다.(A) is a front view which shows the composite member which concerns on embodiment of this invention, a part was shown by the cross section, and (b) is a side view which showed a part of the composite member by the cross section.
Fig. 2A is a front view of the resin welding core according to the embodiment of the present invention, and (b) is a side view showing a part of the resin welding core in cross section.
It is a partial enlarged view which shows the stripe-shaped protrusion of the core for resin welding which concerns on embodiment of this invention.
4 (a) is a cross-sectional view showing a state before the stripe-shaped protrusion of the resin welding core and the resin outer peripheral material are welded, and (b) is the stripe-shaped protrusion of the resin welding core and the resin outer peripheral material. It is sectional drawing which shows the state after welding.
5 (a) to 5 (e) are diagrams illustrating a manufacturing process of the composite member according to the embodiment of the present invention.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with reference to FIGS.
본 실시형태의 복합 부재(10)는, 도 1의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 중심축 L을 중심으로 한 대략 원판 형상을 이루고, 수지 용착용 심금(20)과, 이 심금(20)의 주위면(21)에 용착된 수지 외주재(30)를 구비한다. 이 복합 부재는 전동 파워 스티어링용 웜휠 블랭크의 예이다. 웜휠 블랭크는, 외주 표면에 기어 홈을 형성함으로써, 전동 파워 스티어링 장치의 웜휠을 제조하는 것이 가능한 중간체이다.As shown to (a) and (b) of FIG. 1, the
복합 부재(10)의 심금(20)은, 도 2의 (a), (b) 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 중심축 L 방향의 소정 길이의 대략 원판 형상을 이루고, 중심에는 중심축 L을 따라 일정 단면 형상으로 형성된 관통 구멍(22)이 형성되어 있다. 한쪽 단면은 평탄하게 형성되고, 다른 쪽 단면에는 원환(圓環) 홈형의 중공부(23)가 형성되어 있다. 주위면(21)은, 중심축 L을 따라 평행하게 형성되어 있고, 주위 방향의 전체 길이에 환형으로 형성된 요철부(24)와, 요철부(24)의 중심축 L을 따른 방향의 양단에 각각 단면 원형으로 형성된 평탄부(25)를 가진다.As shown in FIGS. 2A, 2B, and 3, the
요철부(24)는, 주위 방향을 횡단하는 방향으로 형성된 다수의 줄무늬 모양 돌기부(26)가 주위 방향으로 병렬로 배치됨으로써 구성되어 있다. 다수의 줄무늬 모양 돌기부(26)는 전체 주위에 걸쳐서 일정 피치로 균등하게 배치되어 있게 된다.The
각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 형상은, 후술하는 유도 가열 시, 수지 외주재(30)의 끼워맞춤구멍(31)의 내표면에 접촉된 상태로 수지를 용융시키기 쉬운 형상인 것이 바람직하고, 또한 용착 후에는 심금의 주위면과 수지 부재 사이의 접합 강도를 확보하기 쉬운 형상으로 하는 것이 바람직하다. 그러므로 많은 줄무늬 모양 돌기부(26)의 형상을 동일하게 하는 것이 좋으며, 모든 줄무늬 모양 돌기부(26)의 형상을 동일하게 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the shape of each stripe-shaped
본 실시형태에서는 모든 줄무늬 모양 돌기부(26)가 동일 형상으로 형성되어 있다. 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)는, 도 3에 나타낸 바와 같이 주위 방향의 단면 형상에 있어서 정상부(26a)가 좁고 바닥부(26b)가 퍼진 산형 또는 대략 삼각형 형상으로 되어 있다. 양쪽 면은 평면 또는 곡면 등의 어떤 형상으로 형성되어 있어도 된다. 이와 같은 형상이면, 후술하는 유도 가열 시, 인접하는 줄무늬 모양 돌기부 사이의 간극(27)에 용융 수지가 들어가기 쉽다.In this embodiment, all the stripe-shaped
정상부(26a)는 곡면 또는 평면일 수도 있고, 꼭대기가 뾰족한 형상일 수도 있다. 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 바닥부(26b)의 형상은, 평면 또는 곡면 형상으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 바닥부(26b)이면, 유도 가열 시에 용융 수지를 충분히 바닥부(26b)에 충전시킬 수 있다.The
각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 양쪽 면은 정상부(26a)에 대하여 대칭일 수도 있고 비대칭일 수도 있다. 각 측면의 구배는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 심금(20)의 주위면(21)의 법선에 대한 각 측면의 최대 각도 θ는, 예를 들면, 30°∼60°, 바람직하게는 40°∼50°이다. 최대 각도 θ가 지나치게 작으면 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극(27)이 깊어지기 때문에, 후술하는 유도 가열 시, 용융 수지가 간극(27)에 들어가기 어려워진다. 한편, 최대 각도 θ가 지나치게 크면 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극(27)이 얕아지므로, 줄무늬 모양 돌기부(26)와 수지 외주재(30)과의 주위 방향의 기계적인 걸어맞추는 힘을 얻기 어려워진다.Both sides of each
주위 방향을 횡단하는 방향으로 형성된 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)는 중심축 L에 대하여 평행해도 되고, 중심축 L에 대하여 경사져 있어도 된다. 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)가 중심축 L에 대하여 평행하게 되는 형상이면, 단조(鍛造)에 의해 심금(20)을 제작할 수 있다. 또한, 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 중심축 L을 따른 방향의 형상은 길이 방향으로 변화되어 있어도 되지만, 전체 길이에 걸쳐 일정 단면 형상 또는 볼록 형상을 이루고 있으면, 단조에 의해 심금(20)을 제작하기 용이하다.Each
각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 높이 H는 1mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 줄무늬 모양 돌기부(26)의 높이 H는 중심축 L로부터 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 정상부(26a)까지의 거리와 중심축 L로부터 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 바닥부(26b)까지의 거리와의 차이다. 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 높이 H가 지나치게 높으면, 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극(27)의 깊이가 지나치게 깊어져서, 용융 수지가 충분히 들어가기 곤란하게 된다. 한편, 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 높이 H는, 바람직하게는 0.5mm 이상, 특히 바람직하게는 0.7mm 이상으로 한다. 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 높이 H가 지나치게 낮으면, 용착 후에 심금(20)과 수지 외주재 사이의 주위 방향 및 중심축 L을 따른 방향의 기계적으로 걸어맞추는 힘을 확보하기 어려워진다.It is preferable that the height H of each stripe-shaped
이 요철부(24)에서는, 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극(27)을 2mm 이하, 즉 간극(27)에서의 최대 간격 D를 2mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극(27)에서의 최대 간격 D는, 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26)의 정상부(26a) 사이에서의 주위 방향을 따르는 거리이다. 예를 들면, 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 정상부(26a)가 꼭대기가 뾰족한 형상인 경우에는 줄무늬 모양 돌기부(26)의 정상부(26a) 사이를 직선으로 근사한 거리일 수도 있고, 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 정상부(26a)에 평면 또는 곡면이 형성되어 양 측부에 각부(角部)가 형성되어 있는 경우에는, 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 인접하는 각부 사이를 직선으로 근사한 거리일 수도 있다. 그리고, 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 정상부(26a)가 곡면 형상으로 각부가 설치되어 있지 않은 경우에는, 후술하는 수지 외주재(30)가 실제로 접촉하는 부위 사이를 직선으로 근사한 거리일 수도 있다.In this
인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극(27)이 지나치게 넓으면 후술하는 유도 가열 시, 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)로부터 수지 외주재(30)에 공급되는 열을 충분히 전달할 수 없다. 그러므로 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극(27)에 존재하는 수지 외주재(30)의 수지가 충분히 용융되지 않아, 미용착 부분이 생기기 쉬워진다. 한편, 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극(27)이 지나치게 좁으면, 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 깊이를 깊게 할 수 없으므로 돌출량이 작아져, 용착 후에 심금과 수지 외주재(30) 사이의 충분한 접합 강도를 확보하기 어려워진다. 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극(27)에서의 최대 간격 D는 1mm 이상으로 하는 것이 바람직하다.If the
심금(20)의 평탄부(25)는, 중심축 L을 따른 방향에 있어서 요철부(24)의 인접 위치, 즉 다수의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 양단 측에 인접하는 위치에 형성되어 있다. 이 평탄부(25)는 요철이 없는 중심축 L과 평행한 면으로 이루어지고, 바람직하게는 단면 원형 형상의 곡면으로 이루어진다. 평탄부(25)는 요철부(24)의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 정상부(26a)보다 중심축 L로부터의 거리가 작게 형성되어 있다. 이 거리로 평탄부(25)를 형성함으로써, 다수의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 정상부가 평탄부(25)로부터 외측에 1mm 이하의 높이가 된다. 이 높이는 바람직하게는 0.5mm 이상, 특히 바람직하게는 0.7mm 이상으로 한다. 그러므로 수지 외주재(30)의 후술하는 평탄 내벽면(32)를 대향시켜 가열하면, 다수의 줄무늬 모양 돌기부(26)로부터 공급되는 열에 의해 수지 외주재(30)를 평탄부(25)에 용착시킬 수 있다.The
이 평탄부(25)의 중심축 L로부터의 거리는, 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 바닥부(26b)와 중심축 L 사이의 거리와 같거나 그 이하로 하지만, 동일한 거리로 하는 것이 특히 바람직하다. 용착 후에 수지 외주재(30)가 평탄부(25)에 용착됨으로써, 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 양단과 수지 외주재(30) 사이에 중심축 L을 따른 방향의 기계적으로 걸어맞추어지는 힘을 얻을 수 있어 접합 강도를 향상시킬 수 있다.The distance from the central axis L of the
상기 평탄부(25)의 중심축 L을 따른 방향의 폭 W는, 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극(27)에서의 최대 간격 D의 0.5배 이상으로 형성하는 것이 바람직하다. 평탄부(25)가 이와 같은 폭으로 형성됨으로써, 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 단부와 인접하는 부위가 후술하는 유도 가열에 있어서 연화(軟化) 또는 용융되었을 때, 다수의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 양 단부 측에 있어서 평탄부(25)에 대해서도 수지 외주재(30)를 충분한 넓이로 용착시킬 수 있고, 수지 용착용 심금(20)과 수지 외주재(30) 사이의 중심축 L을 따른 방향의 기계적으로 걸어맞추는 힘을 확보할 수 있다.It is preferable that the width W in the direction along the central axis L of the
이 평탄부(25)의 폭 W는, 예를 들면, 간극(27)에서의 최대 간격 D 이하로 해도 된다. 평탄부(25)의 폭 W가 지나치게 넓으면, 평탄부(25)와 수지 외주재(30) 사이에 불완전한 용착 부분이 형성되는 경우가 있다.The width W of the
심금(20)의 중공부(23) 및 관통 구멍(22)은 필요에 따라 형성되며, 그 형상이나 크기는 임의이다. 본 실시형태에서는, 중공부(23)는 심금(20)의 한쪽 단면에 개구된 홈 형상으로 형성되어 있고, 요철부(24)의 바닥부(26b)의 내측에 도달하는 깊이로 되어 있다. 그러므로 중공부(23)와 요철부(24)의 바닥부(26b) 사이의 두께가 얇아져 있다. 이 부위의 두께가 얇으면 열용량을 작게 할 수 있으므로 가열 시에 쉽게 승온(昇溫)시킬 수 있다.The
중공부(23)는, 심금(20)의 양 단면에 각각 형성한 홈이라도 되고, 한쪽 또는 양쪽의 단면에, 요철부(24)의 내측이 되는 위치까지 도달하는 깊이로 국부적으로 형성한 구멍이라도 된다. 또한, 심금(20)의 양 단면 사이에 관통하도록 국부적으로 형성한 구멍이라도 된다.The
이와 같은 심금(20)은, 얻어지는 복합 부재의 용도, 즉 본 실시형태의 경우에는 웜휠의 용도에 있어서 필요한 강도 등 원하는 성질을 확보할 수 있고, 유도 가열 가능한 각종 금속 등으로 구성할 수 있다. 이 심금(20)은, 단조에 의해 관통 구멍(22) 및 중공부(23) 등이 형성되어 요철부(24) 및 평탄부(25)를 구비한 일체 형상으로 형성될 수 있다.Such a core 20 can ensure desired properties, such as the strength required in the use of the composite member obtained, ie, in the case of this embodiment, the use of a worm wheel, and can be comprised from various metals etc. which can be induction-heated. The core 20 may be formed in a unitary shape having a through
단조를 이용하면, 재료를 제거하지 않고 관통 구멍(22) 및 중공부(23) 등을 형성할 수 있으므로 재료를 낭비하지 않게 된다. 또한, 단조이면, 널링과는 달리, 복수의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 형상, 높이 H, 간극(27)에서의 최대 간격 D, 위치, 크기 등을 자유롭게 설정할 수 있고, 이들을 조정함으로써, 수지 외주재(30)의 최적 접합 강도를 확보할 수 있다. 또한, 단조에 의해 복수의 줄무늬 모양 돌기부(26)를 형성하면, 널링과 같이 주위면을 외측으로부터 가압하여 요철부(24)를 형성할 필요가 없어, 중공부(23)와 요철부(24)의 바닥부(26b) 사이의 두께가 본 실시형태와 같이 얇은, 예를 들면, 5mm 이하라도 줄무늬 모양 돌기부(26)를 주위면(21)에 용이하게 형성할 수 있다.By using forging, the through
수지 외주재(30)는 심금(20)의 주위면(21)에 용착된 수지제의 부재이다. 이 수지 외주재(30)는, 심금에 접촉하여 배치된 상태로, 심금(20)이 가열됨으로써, 그 열에 의해 용융 또는 연화 가능한 열가소성 수지로 이루어지고, 복합 부재의 용도에 따라 적절한 재료가 선택될 수 있다. 끼워맞춤구멍(31) 측을 용융 온도 이상으로 가열했을 때, 표면 측이 용융되지 않을 정도의 열전도성의 재료인 것이 바람직하다.The resin outer
본 실시형태에서는, 웜휠로서 요구되는 강도를 확보할 수 있고, 또한 내열성을 확보하기 쉽게 하기 위하여, 6,6-나일론, 6-나일론, 4,6-나일론 등의 폴리아미드를 사용한다. 특히, 강도를 용이하게 확보할 수 있는 등의 이유에 의해, 6-나일론이 바람직하며, 기계 강도, 열적 특성, 화학적 성질이 뛰어난 MC 나일론(일본 폴리펜코가부시키가이샤 제품, 등록상표)이 특히 바람직하다. 그리고, 슬라이드 이동성을 확보하기 위해서는, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리아세탈(POM) 등을 사용해도 된다.In the present embodiment, polyamides such as 6,6-nylon, 6-nylon and 4,6-nylon are used in order to secure the strength required as the worm wheel and to easily secure the heat resistance. In particular, 6-nylon is preferable for reasons such as the strength can be easily secured, and MC nylon (registered trademark of Nippon Polyphenco Co., Ltd.), which is excellent in mechanical strength, thermal characteristics, and chemical properties, is particularly preferred. desirable. In order to secure the slide mobility, polyether ether ketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), polyacetal (POM), or the like may be used.
본 실시형태의 수지 외주재(30)는 링 형상을 가진다. 수지 외주재(30)의 내주면은 심금(20)의 주위면(21)에 밀착되어 용착되어 있다. 즉, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 용착된 수지 외주재(30)가 심금(20)의 주위면(21)에 설치되어 있는 다수의 줄무늬 모양 돌기부(26)를 완전히 매설하고, 수지 외주재(30)가 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극(27)에 들어가 완전히 충전되어 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)에 견고하게 고착되어 있고, 또한 평탄부(25)도 충분히 용착되어 있다.The resin outer
이와 같이 심금(20)에 수지 외주재(30)가 용착된 상태에서는, 다수의 줄무늬 모양 돌기부(26)가 완전히 매설되어 있으므로, 복합 부재(10)의 양 단면 측으로부터 시인(視認)되는 심금(20)과 수지 외주재(30)와의 경계선이, 도 1에 나타낸 바와 같이 평탄부(25)의 단부로 이루어지는 원형 형상으로 되어 있다. 그리고, 수지 외주재(30)의 외주 형상 및 두께는, 웜휠의 기어 톱니 등의 가공 여유를 포함한 치수로 되어 있다.In the state where the resin outer
다음으로, 복합 부재(10)를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.Next, the method of manufacturing the
복합 부재(10)를 제조하기 위해서는, 수지 외주재(30)와 심금(20)을 준비하는 준비 공정과, 심금(20)의 주위면(21)에 수지 외주재(30)의 끼워맞춤구멍(31)을 끼워맞추어 조합 부재(40)를 제작하는 끼워맞춤 공정과, 심금(20)을 유도 가열함으로써 심금(20)의 주위면에 끼워맞춘 수지 외주재(30)를 용착시키는 용착 공정과, 복합 부재(10)로서의 정밀도를 실현하는 전(前)가공 공정을 거친다.In order to manufacture the
먼저, 준비 공정에서는, 도 5의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 심금(20)과 수지 외주재(30)를 각각 별개로 형성한다.First, in a preparatory process, as shown to Fig.5 (a), (b), the
수지 용착용 심금(20)은, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 단조에 의해, 심금(20)의 주위면(21)에, 주위 방향을 횡단하는 방향으로 형성된 복수의 줄무늬 모양 돌기부(26)가 주위 방향으로 병렬로 배치된 요철부(24)와, 복수의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 양단 측에 형성된 평탄부(25)를 형성한다. 평탄부(25)의 중심축 L을 따르는 폭 W는 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극(27)에서의 최대 간격 D의 0.5배보다 크게 형성한다.As shown in FIG. 5B, the
단조 후, 필요에 따라 기계 가공 등을 행할 수도 있다. 기계 가공에서는, 양 단면과 중심축 L을 소정의 직각도로 형성하거나, 각 부를 소정의 정밀도로 형성한다.After forging, machining may be performed as necessary. In machining, both end surfaces and the central axis L are formed at a predetermined right angle, or each portion is formed at a predetermined precision.
수지 외주재(30)는, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 열가소성 수지로 링형으로 형성된다. 본 실시형태에서는, 수지 외주재(30)는, 중심축 L에 대하여 평행한 단면 원형의 외주면(33)과, 심금(20)의 주위면(21)에 대응한 내벽면을 가지는 끼워맞춤구멍(31)과, 평면으로 이루어지는 양 단면을 구비한다. 양 단면 사이의 두께는, 심금(20)의 주위면(21)에 형성된 요철부(24) 및 그 양쪽의 평탄부(25)의 중심축 L을 따른 방향의 길이에 대응하고 있다.The resin outer
끼워맞춤구멍(31)은, 요철 형상을 형성하지 않고, 중심축 L과 평행하게 형성된 단면 원형의 평탄 내벽면(32)을 구비하고 있다. 이 끼워맞춤구멍(31)은 중심축 L을 따른 방향의 길이가 적어도 심금의 요철부의 중심축 방향의 길이보다 크면, 관통 구멍이라도 되고 비관통 구멍이라도 된다. 본 실시형태에서는 관통 구멍으로서 형성되어 있다.The
끼워맞춤구멍(31)은, 가능한 한 많은 줄무늬 모양 돌기부의 정상부, 바람직하게는 모든 줄무늬 모양 돌기부의 정상부가 접촉하는 형상으로 만든다. 끼워맞춤구멍(31)의 평탄 내벽면(32)의 내경은, 심금(20)의 요철부(24)에 끼워맞춤 가능한 치수인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 평탄 내벽면(32)의 내경은, 요철부(24)의 정상부(26a)에 의해 구성되는 최대 직경에 비해 약간 작고, 예를 들면, 0.4∼3 %만큼 작게 설정되어 있다. 평탄 내벽면(32)의 내경이 요철부(24)의 최대 직경에 비해 지나치게 크면, 후술하는 유도 가열 시, 다수의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 열에 의해 평탄 내벽면(32)을 충분히 가열하지 못하여, 용융 수지가 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극(27)에 충분히 들어가기 어렵게 될 경우가 있다. 한편, 평탄 내벽면(32)의 내경이 요철부(24)의 최대 직경에 비해 지나치게 작으면, 수지 외주재(30) 그 자체가 변형된다.The
이어서, 결합 공정에서는, 도 5의 (c)에 나타낸 바와 같이 심금(20)의 주위면(21)에 수지 외주재(30)의 끼워맞춤구멍(31)을 끼워맞춤으로써, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이 평탄 내벽면(32)에 복수의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 정상부를 접촉시키고 또한 평탄부(25)를 대향시킨다. 수지 외주재(30)의 끼워맞춤구멍(31)에 심금(20)을 끼워맞춤으로써 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이에 간극이 형성된다.Subsequently, in the bonding step, as shown in FIG. 5C, the fitting holes 31 of the resin outer
심금(20)을 끼워맞추기 위해서는, 예를 들면, 수지 외주재(30)를 가열 팽창시켜 심금(20)의 주위면(21)에 끼워맞추어도 된다. 예를 들면, 가열로 등으로 수지 외주재(30)를 가열하고, 끼워맞춤구멍(31)의 직경을 심금(20)의 외경에 대응한 직경이 되도록 팽창시킴으로써, 끼워맞춤구멍(31) 내로의 심금(20)을 용이하게 삽입할 수 있다.In order to fit the
가열 온도는, 심금(20)의 외경에 대한 끼워맞춤구멍(31)의 내경, 열가소성 수지의 종류, 연화점이나 팽창율 등에 따라 설정할 수 있다. 예를 들면, 폴리아미드의 경우에는, 130∼150 ℃ 정도로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 가열 온도가 지나치게 높으면, 수지 외주재(30)의 형상 정밀도가 저하되는 경우가 있고, 지나치게 낮으면 수지 외주재(30)의 삽입에 수고를 요한다.Heating temperature can be set according to the inner diameter of the
심금(20)의 주위면(21)과 수지 외주재(30)의 끼워맞춤구멍(31)과의 끼워맞춤은, 예를 들면, 지그 등을 사용하여 평행도나 심의 맞춤을 행하면서, 프레스기 등으로 축선 방향으로 가압하여 삽입할 수 있다. 이와 같이 하여 심금(20)과 수지 외주재(30)를 조합한 조합 부재(40)를 제작한다.The fitting between the
그리고, 이 결합 공정에 앞서, 심금(20)과 수지 외주재(30) 사이의 접합 강도를 향상시키기 위하여, 심금(20)의 주위면(21)과 수지 외주재(30)의 끼워맞춤구멍(31)의 한쪽 또는 양쪽에, 각종 접착재 등의 결합력 향상제층을 설치해도 된다.And in order to improve the bonding strength between the core 20 and the resin outer
이어서, 용착 공정에서는, 도 5의 (d)에 나타낸 바와 같이, 유도 가열에 의해 심금(20)의 요철부(24) 및 평탄부(25)에 수지 외주재(30)를 용착시킨다. 이 용착 공정은, 심금(20)을 승온시킬 수 있는 장치를 사용하여 행하지만, 본 실시형태에서는 고주파 유도 가열 장치를 사용한다. 이 장치에서는, 교번 자계(alternating field)를 발생시키는 가열 코일(50)이 설치되고, 가열 코일(50)에 대한 급전(給電)을 제어함으로써, 심금(20)의 주위면을 원하는 온도로 조정 가능하게 되어 있다. 또한, 가열 시에, 조합 부재(40)와 가열 코일(50)을 중심축 L을 중심으로 상대 회전 가능하게 되어 있다.Subsequently, in the welding step, as shown in FIG. 5D, the resin outer
가열 시에는 가열 코일(50)에 고주파 전류를 흐르게 함으로써 심금(20)을 유도 가열하여, 심금(20)의 표면 온도가 수지 외주재(30)를 구성하는 수지의 용융 온도 이상의 온도 범위로 유지한다. 예를 들면, 용융 온도가 200℃∼ 240℃인 수지를 사용하는 경우에는, 용융 온도보다 20℃∼ 60℃ 높은 온도로 유지한다.At the time of heating, induction heating of the
이로써, 수지 외주재(30) 중 심금(20)의 주위면(21)의 줄무늬 모양 돌기부(26)에 접촉되고 있는 부분 및 그 근접 부분을 심금(20)의 열에 의해 승온시켜 연화 또는 용융시킨다. 그렇게 하면, 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 수지가 용융되어, 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극(27)에 들어가 용융 수지가 요철부(24)에 밀착된다. 또한, 수지 외주재(30) 중 다수의 줄무늬 모양 돌기부(26)에 인접하는 근방 위치에서 연화 또는 용융된 수지가 심금(20)의 평탄부(25)의 주위에 밀착된다.Thereby, the part of the resin outer
그리고, 이 용융 공정에서는, 복수의 조합 부재(40)를 축형 지그에 지지시켜, 복수개를 합쳐서 유도 가열할 수도 있다. 축형 지그는, 예를 들면, 각각의 심금(20)의 관통 구멍(22) 내를 관통시켜 고정시키고, 이 상태에서 가열 코일(50)과 상대 이동 가능한 것 등을 사용할 수 있다.In this melting step, the plurality of
용착 공정 후, 예를 들면, 대기중에서 방열하거나, 또는 냉각액에 의해 냉각함으로써, 심금(20)의 주위면에 용융 수지가 밀착된 상태로 고체화한다.After the welding step, for example, heat radiation in the air or cooling with a cooling liquid causes the molten resin to solidify in a state in which the molten resin is in close contact with the peripheral surface of the
본 실시형태에서는, 그 후에 전가공 공정을 실시한다. 전가공 공정에서는 수지 외주재(30)의 단면과 심금(20)의 단면을 기계 가공하여, 예를 들면, 평면 형상으로 만든다. 여기서는 도 5의 (e)에 나타낸 바와 같이 단면을 절삭함으로써, 평탄부(25)의 중심축 L을 따르는 폭 W를 좁게 한다. 단면을 절삭하는 양은 적절하게 조정할 수 있지만, 예를 들면, 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극(27)에서의 최대 간격 D 이하로 한다. 이로써, 심금(20)의 평탄부(25)와 수지 외주재(30)가 불완전하게 용착되어 있는 부분을 제거하고, 평탄부(25)와 수지 외주재(30)가 전체 주위에 걸쳐서 양 단부까지 완전하게 용착된 상태로 만들 수 있다. 가공에 의해 평탄부(25)의 폭 W를 간극(27)에서의 최대 간격 D의 0.5배 이상 1배 이하로 해도 된다. 평탄부(25)의 폭 W를 지나치게 좁게 하면, 심금(20)과 수지 외주재(30)의 중심축 L을 따른 방향의 걸어맞추는 힘이 저하되는 경우가 있다.In this embodiment, a preprocessing process is performed after that. In the pre-processing step, the end face of the resin outer
이 전가공 공정에서는, 예를 들면, 관통 구멍(22)의 정밀도나 중심축 L에 대한 수지 외주재(30)의 외주면의 평행도, 양 단면의 직교도 등의 각 부의 정밀도를 소정 범위로 가공하는 것이 바람직하다.In this pre-processing process, for example, the precision of each part, such as the precision of the through-
이로써, 도 1에 나타낸 바와 같은 복합 부재(10)의 제조를 종료한다.Thereby, manufacture of the
이와 같이 하여 얻어진 복합 부재(10)에 대하여, 관통 구멍(22)에 키 홈을 형성하고, 수지 외주재(30)의 외주에 원하는 톱니부 등을 양호한 정밀도로 가공 하면, 최종 제품인 웜휠을 제조할 수 있다.Thus, when the key groove is formed in the through-
이상과 같이 하여 복합 부재(10)를 제조하면, 가열된 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)에 접촉하는 수지 외주재(30)가 용융되고, 용융 수지가 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극(27)의 내부에 구석구석까지 확실하게 들어갈 수 있다. 그러므로 미용착 부분이 생기는 것을 방지하여, 심금(20)의 주위면(21)에 수지 외주재(30)를 확실하게 용착시킬 수 있다.When the
또한, 이 심금(20)의 주위면(21)에 수지 외주재(30)의 끼워맞춤구멍(31)을 끼워맞추고 유도 가열하면, 가열된 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)에 의해 요철부(24)에 인접하는 위치의 수지 외주재(30) 및 요철부(24)에 인접하는 양단 측의 위치의 수지 외주재(30)가 용융된다. 따라서, 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극(27)의 내부에 용융 수지가 들어가, 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)와 수지 외주재(30)가 용착되고, 또한 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 양단 측의 인접 위치에 있어서 용융 수지가 평탄부(25)에 도달하여, 평탄부(25)와 수지 외주재(30)가 용착된다. 이로써, 요철부(24) 전체가 수지 외주재(30)의 내부에 매설되어 견고하게 고착된다.In addition, when the
수지 외주재(30)를 용착시킨 후에는, 심금(20)의 양 단면으로부터 요철부(24)가 시인되지 않아 우수한 외관을 얻을 수 있다. 또한, 복수의 줄무늬 모양 돌기부(26)가 수지 외주재(30)에 용착됨으로써, 용착에 의한 접합 강도가 향상되고, 복수의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 측면과 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이에 들어간 수지 사이에서 주위 방향의 기계적으로 걸어맞추어지는 힘을 얻을 수 있고, 또한 복수의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 양 단부와 평탄부(25) 상의 수지 사이에서 중심축 L을 따른 방향의 기계적으로 걸어맞추어지는 힘을 얻을 수 있다. 따라서, 심금(20)에 수지 외주재(30)를 충분한 강도로 용착시킬 수 있다.After welding the resin outer
또한, 이 심금(20)에서는, 평탄부(25)의 폭 W는 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극(27)에서의 최대 간격 D의 0.5배 이상으로 되어 있다. 용착 시에 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 열에 의해 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이에 배치되는 수지 외주재(30)가 충분히 용융하는 정도로 가열되면, 수지 외주재(30)의 줄무늬 모양 돌기부(26)에 접촉하는 부위의 근방도 용융된다. 따라서, 수지 외주재(30)의 줄무늬 모양 돌기부(26)에 인접하여 충분히 용융된 수지를 확실하게 심금(20)의 평탄부(25)에 접합할 수 있고, 이로써, 심금(20)과 수지 외주재(30)와의 충분한 접합 강도를 확보할 수 있다.In addition, in this
특히 평탄부(25)의 중심축 L을 따르는 폭 W를, 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극(27)에서의 최대 간격 D의 0.5배보다 크게 형성하고, 심금(20)의 주위면(21)에 수지 외주재(30)를 용착시킨 후에, 심금(20)의 평탄부(25)의 폭을 좁게 하도록 단면을 절삭하고 있다.In particular, the width W along the central axis L of the
따라서, 용착 시에는 수지 외주재(30)의 양단 측을 폭이 넓은 평탄부(25)에 충분히 용융시켜 확실하게 평탄부(25)에 용착시킬 수 있다. 또한, 용착 후에는 심금(20)의 단면을 절삭하므로, 수지 외주재(30)와 심금(20)이 단부까지 충분히 용착되어 있는 복합 부재(10)를 얻을 수 있다.Therefore, at the time of welding, both ends of the resin outer
따라서, 이와 같은 제조 과정에서는, 심금(20)의 요철부(24)의 요철 형상을 크게 형성할 필요도 없으며, 수지 외주재(30)의 내면에 요철 형상을 형성할 필요도 없다. 그러므로 심금(20)과 수지 외주재(30)의 접합 강도를 용이하게 향상시킬 수 있다. 이하, 실시예 및 비교예에 대하여 설명한다.Therefore, in such a manufacturing process, it is not necessary to form the uneven | corrugated shape of the
[실시예][Example]
도 2에 나타낸 바와 같은 수지 용착용 심금(20)을 제작하고, 이에 대응한 링 형상의 수지 외주재(30)를 심금(20)의 주위면에 끼워맞추고, 고주파 유도 가열에 의해 용착시킴으로써 실시예의 복합 부재를 제작하였다.The
수지 용착용 심금(20)은 탄소강으로 이루어지고, 최대 직경 60mm, 두께 16mm이며, 주위면(21)에는 양단 측에 2mm의 평탄부(25)가 설치되고, 상기 평탄부 사이에 주위 방향을 횡단하는 방향으로 형성된 복수의 줄무늬 모양 돌기부(26)가 주위 방향으로 병렬로 배치되어 있다. 각 줄무늬 모양 돌기부(26)의 주위 방향의 단면 형상이 대략 삼각형 형상을 이루고, 정상부(26a)의 각도를 중심축 L로부터의 법선에 대하여 좌우 대칭으로 대략 90°로 하였다. 각각의 줄무늬 모양 돌기부(26)의 높이는 0.9mm이며, 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극에서의 최대 간격 D를 1.9mm로 하였다. 한편, 수지 외주재(30)는 MC 나일론(일본 폴리펜코 가부시키가이샤 제품, 등록상표)제의 성형체이며, 외경이 85mm, 끼워맞춤구멍(31)의 내경이 60mm이며, 두께가 19mm이다. 유도 가열은, 심금(20)의 표면 온도가, 수지 외주재(30)를 구성하는 수지의 거의 용융 온도로 되도록 코일에 대한 급전을 제어했다.The
얻어진 복합 부재(10)를 중심축 방향으로 절단하고, 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 바닥부(26b)의 단면을 관찰한 바에 의하면, 양 단부에서는 평탄부(25)의 전체 길이로 수지가 용착되어 있는 것이 확인할 수 있었다. 또한, 실시예에서는 상기 바닥부(26b)의 위치에 수지 외주재(30)의 수지가 전체적으로 충분히 존재하고 있고, 바닥부(26b)가 충분히 용착되어 있는 것을 확인할 수 있었다.The obtained
다음으로, 전술한 바와 마찬가지로 하여 6개의 복합 부재(10)를 제작하고, 심금(20)과 수지 외주재(30)에 대하여 중심축 L을 따라 반대 방향이 되도록 하중을 부하(負荷)하여 항복 강도(yield strength)를 측정하였다. 그 결과, 최대값이 85.9kN, 최소값이 62.3kN, 평균값이 75.2kN이었다.Next, six
(비교예 1)(Comparative Example 1)
심금의 각각의 줄무늬 모양 돌기부의 높이를 1mm보다 크게 하고, 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 간극(27)에서의 최대 간격 D를 2mm보다 크게 설계했다. 그 외에는, 모두 실시예와 동일하게 행하여, 복합 부재를 제작하였다.The height of each stripe protrusion of the core was made larger than 1 mm, and the maximum spacing D in the
얻어진 복합 부재(10)를 중심축 방향으로 절단하고, 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이의 바닥부(26b) 위치의 단면을 관찰한 바에 의하면, 비교예 1에서는 인접하는 줄무늬 모양 돌기부(26) 사이, 특히 바닥부(26b) 측에 미세한 미용착 개소가 다수 존재하고 있었다.According to the comparative example 1, the obtained
또한, 6개의 복합 부재(10)를 제작하고, 심금(20)과 수지 외주재(30)에 대하여 중심축 L을 따라 반대 방향이 되도록 하중을 부하하고, 항복 강도를 측정하였다. 그 결과, 최대값이 40.3kN, 최소값이 30.0kN, 평균값이 34.2kN이었다. 실시예에 비해 항복 강도가 뒤떨어지는 것을 확인할 수 있었다.In addition, six
10: 복합 부재 20: 수지 용착용 심금
21: 심금의 주위면 22: 관통 구멍
23: 중공부 24: 요철부
25: 평탄부 26: 줄무늬 모양 돌기부
26a: 정상부 26b: 바닥부
27: 간극 30: 수지 외주재
31: 끼워맞춤구멍 32: 평탄 내벽면
33: 외주면 40: 조합 부재
50: 가열 코일 L: 중심축
H: 높이 W: 폭10: composite member 20: core for resin welding
21: circumference of the core 22: through hole
23: hollow portion 24: uneven portion
25: flat part 26: stripe protrusion
26a:
27: gap 30: resin outer material
31: fitting hole 32: flat inner wall surface
33: outer peripheral surface 40: combination member
50: heating coil L: central axis
H: height W: width
Claims (11)
상기 주위면에는, 주위 방향을 횡단하는 방향으로 형성되고 상기 주위 방향으로 병렬로 배치된 복수의 줄무늬 모양 돌기부와, 상기 줄무늬 모양 돌기부의 양단 측에 각각 형성된 평탄부를 구비하고,
상기 수지 외주재의 끼워맞춤구멍에 끼워맞추어질 때 인접하는 상기 줄무늬 모양 돌기부 사이에 간극(間隙)이 형성되고,
상기 심금의 중심축으로부터 상기 평탄부까지의 거리가, 전체 주위에서 상기 중심축으로부터 상기 줄무늬 모양 돌기부의 정상부까지의 거리보다 작은, 심금.In a core metal in which the resin outer peripheral material is welded to the peripheral surface by being fitted into the fitting hole of the resin outer material and induction heating,
The circumferential surface includes a plurality of stripe-shaped protrusions formed in a direction crossing the circumferential direction and arranged in parallel in the circumferential direction, and flat portions formed on both end sides of the stripe-shaped protrusions,
A gap is formed between the stripe protrusions adjacent to each other when fitted to the fitting hole of the resin outer peripheral material.
The core from the central axis of the core to the flat portion is smaller than the distance from the central axis to the top of the stripe-shaped protrusion in the entire circumference.
상기 복수의 줄무늬 모양 돌기부의 높이가 1mm 이하이며, 인접하는 상기 줄무늬 모양 돌기부 사이의 간극이 2mm 이하인, 심금.The method of claim 1,
The height of the said plurality of stripe-shaped projections is 1 mm or less, and the gap between adjacent stripe-shaped projections is 2 mm or less.
상기 복수의 줄무늬 모양 돌기부는 상기 평탄부로부터 외측에 1mm 이하의 높이로 돌출되어 형성되어 있는, 심금.The method of claim 1,
The plurality of stripe-shaped projections protrude from the flat portion to the outside at a height of 1 mm or less, and the core is formed.
상기 심금의 평탄부의 상기 중심축을 따르는 폭을, 인접하는 상기 줄무늬 모양 돌기부 사이의 간극에서의 최대 간격의 0.5배 이상 1배 이하로 하는, 심금.The method of claim 1,
The core according to claim 1, wherein the width along the central axis of the flat portion of the core is made 0.5 to 1 times the maximum spacing in the gap between adjacent stripe protrusions.
상기 심금의 주위면에 용착된 수지 외주재
를 포함하는 복합 부재.The core according to any one of claims 1 to 4; And
Resin outer material welded to the peripheral surface of the core
Composite member comprising a.
주위 방향을 횡단하는 방향으로 형성되고 상기 주위 방향으로 병렬로 배치된 복수의 줄무늬 모양 돌기부와 상기 줄무늬 모양 돌기부의 양단 측에 배치된 평탄부가 상기 주위면에 설치된 상기 심금을 준비하고,
상기 끼워맞춤구멍에 평탄한 내벽면이 형성된 상기 수지 외주재를 준비하고,
상기 심금의 주위면에 상기 수지 외주재의 끼워맞춤구멍을 끼워맞춤으로써, 상기 평탄한 내벽면에 상기 복수의 줄무늬 모양 돌기의 정상부를 접촉시키고 또한 상기 평탄부를 대향시키고,
그 후 유도 가열하여 상기 심금의 복수의 줄무늬 모양 돌기부 및 상기 평탄부에 상기 수지 외주재를 용착시키는, 복합 부재의 제조 방법.As a manufacturing method of the composite member which welds the said resin outer peripheral material to the circumferential surface of the said core by fitting a core to the fitting hole of a resin outer peripheral material, and induction heating,
A plurality of stripe-shaped protrusions formed in a direction crossing the circumferential direction and arranged in parallel in the circumferential direction and flat portions disposed at both ends of the stripe-shaped protrusions are prepared in the core,
Preparing the resin outer peripheral material having a flat inner wall surface formed in the fitting hole;
By fitting the fitting hole of the resin outer peripheral material to the peripheral surface of the core, the flat inner wall surface is brought into contact with the tops of the plurality of stripe-shaped protrusions and opposes the flat portion,
The induction heating is followed by welding the resin outer peripheral material to the plurality of striped projections and the flat portion of the core.
상기 심금의 주위면에 상기 수지 외주재의 끼워맞춤구멍을 끼워맞춤으로써, 상기 평탄부와 상기 수지 외주재의 내벽면을 이격시켜 대향시키는, 복합 부재의 제조 방법.The method according to claim 6,
The manufacturing method of the composite member which spaces and opposes the said flat part and the inner wall surface of the said resin outer peripheral material by fitting the fitting hole of the said resin outer peripheral material to the circumferential surface of the said core.
상기 복수의 줄무늬 모양 돌기부의 높이가 1mm 이하이며, 인접하는 상기 줄무늬 모양 돌기부 사이의 간극이 2mm 이하인, 복합 부재의 제조 방법.The method according to claim 6,
The height of the said some stripe-shaped projection part is 1 mm or less, and the clearance gap between the adjacent stripe-shaped protrusion parts is 2 mm or less, The manufacturing method of the composite member.
상기 복수의 줄무늬 모양 돌기부는 상기 평탄부로부터 외측에 1mm 이하의 높이로 돌출되어 형성되어 있는, 복합 부재의 제조 방법.The method according to claim 6,
The plurality of stripe-shaped protrusions protrude from the flat portion to the outside at a height of 1 mm or less, and the manufacturing method of the composite member.
상기 평탄부의 폭을, 인접하는 상기 줄무늬 모양 돌기부 사이의 간극에서의 최대 간격의 0.5배 이상 1배 이하로 하는, 복합 부재의 제조 방법.The method according to claim 6,
The manufacturing method of the composite member which makes the width | variety of the said flat part 0.5 times or more of 1 time or less of the maximum space | interval in the space | interval between the adjacent stripe protrusions.
상기 심금에 상기 수지 외주재를 용착시킨 후, 단면(端面)을 절삭함으로써, 상기 심금의 평탄부와 상기 수지 외주재가 불완전하게 용착된 부분을 제거하는, 복합 부재의 제조 방법.The method according to claim 6,
A method for producing a composite member, wherein after welding the resin outer peripheral material to the core, a cross section is cut to remove a portion where the flat portion of the core and the resin outer peripheral material are incompletely welded.
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2012
- 2012-04-05 KR KR1020120035242A patent/KR101362832B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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