KR101403605B1 - 불연속 치밀도의 접동면을 갖는 세그먼트 소결 베어링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소결층의 상대재 접동면의 조직을 치밀하게 하여 접동면의 경도 및 강도를 개선하고 소결 후 냉각 과정에서 발생한 형태 변형을 수정하여 평탄하고 균일할 뿐만 아니라 치수 정밀도가 높은 접동면을 갖게 한 고체윤활제 소결 베어링에 관한 것으로, 원통형 강철기재 내면에 소결층을 세그먼트의 적층형태로 형성하고, 상기 소결층 내경(內徑)을 방사방향으로 가압하여, 소결층 내경(內徑)에, 상기 소결층과 밀도에 있어 비연속적인 치밀층을 형성한 것을 특징으로 한다.

Description

불연속 치밀도의 접동면을 갖는 세그먼트 소결 베어링{SEGMENT SLIDING BEARING WITH SLIDING FACE OF DISCONTINUOUS DESITY}

본 발명은 불연속 치밀도의 접동면을 갖는 세그먼트 소결 베어링에 관한 것으로, 더 상세하게는 강철기재의 접동측 표면에 철계금속분말과 고체윤활제의 혼합분말로 소결층을 형성함에 있어서, 소결층의 상대재 접동면의 조직을 치밀하게 하여 접동면의 경도 및 강도를 개선하고 소결 후 냉각 과정에서 발생한 형태 변형을 수정하여 평탄하고 균일할 뿐만 아니라 치수 정밀도가 높은 접동면을 갖게 한 고체윤활제 소결 베어링에 관한 것이다.

출원인은, 철계금속분말과 고체윤활제를 이용하여 전체 소결층의 일부를 구성하는 링형상의 세그먼트 소결체를 소결 성형하고, 이들 세그먼트 소결체를 강철기재의 내경에 강제 압입하여 적층한 후 이를 다시 재소결하여 접합한 세그먼트 소결체를 이용한 미끄럼베어링을 한국특허 제0644198호로 개시하였다. 또한, 출원인은, 강철기재 철계소결체 미끄럼베어링의 내경에 소결층을 형성함에 있어, 철계금속분말과 고체윤활제의 혼합분말을 이용하여 전체 소결층의 일부분을 이루는 세그먼트 분말성형체를 냉간 압착하고, 이렇게 형성된 다수의 세그먼트 분말성형체를 강철기재 접동측 표면에 전체 소결층 크기 및 형상이 되도록 적층하여, 분말성형체 내부, 분말성형체간의 접합면 및 분말성형체와 강철기재간의 접합면을 동시에 소결 접합한 세그먼트 분말성형체를 이용한 복층 미끄럼베어링을 한국특허 제1075116호로 개시하였다.

이들은 원통형 강철기재 내부에 소결층을 형성하면서, 링형상의 세그먼트 소결체 또는 부분 소결제를 적층하고 있는 점에서 공통점이 있다. 그러나, 한국특허 제0644198호는 세그먼트 소결체를 미리 소결 성형한 후 이를 이용하여 전체 소결층을 성형함에 반하여, 한국특허 제1075116호는 소결하지 않은 세그먼트 분말성형체를 강철기재 내경에 압착하여 접층한 후 최초 소결을 하는 점에서 차이가 있다.

이들 세그먼트 소결체 또는 세그먼트 분말성형체를 이용한 소결 베어링은 강철기재에 사이즈(부피, 윤활면의 길이, 윤활면의 면적)가 큰 소결층을 형성하는 경우에도 소결층 내부 전체의 소결금속조직이 균일하고, 소결층과 강철기재간의 접합력을 크게 할 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 사이즈의 미끄럼베어링을 수요자의 요구 즉시 적은 생산 비용으로 빠르게 제공할 수 있다는 장점이 있으나, 적층된 각 세그먼트 소결체 사이에 접합면이 존재하기 때문에, 소결층의 상대재 접동면의 조직이 약하고, 소결 후 냉각 과정에서 형태 변형이 초래되기 쉬울 뿐 아니라, 소결층 내경의 정확한 치수를 얻기 어려운 단점이 있다.

본 발명은 세그먼트 소결체 또는 세그먼트 분말성형체를 이용한 소결 베어링의 상술한 문제점을 해결하고자 이루어진 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 제1과제는 소결층의 상대재 접동면의 조직을 치밀하게 하여 접동면의 경도 및 강도를 개선한 세그먼트 소결 베어링을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제2과제는 소결 후 냉각 과정에서 발생한 형태 변형을 수정하여 평탄하고 균일할 뿐만 아니라 치수 정밀도가 높은 접동면을 갖게 한 고체윤활제 소결 베어링을 제공하는 데 있다.

상술한 본 발명의 과제들은, 원통형 강철기재 내면에 소결층을 세그먼트의 적층형태로 형성하고, 상기 소결층 내경(內徑)을 방사방향으로 가압하여, 소결층 내경(內徑)에, 상기 소결층과 밀도에 있어 비연속적인 치밀층을 형성한 것을 특징으로 하는 불연속 치밀도의 접동면을 갖는 세그먼트 소결 베어링에 의하여 해결된다.

상기 치밀층은, 상기 소결층 내경에, 소결층 내경(d1)보다 소정 길이(δ) 만큼 큰 외경(d2)을 갖는 코어를 압입하여 형성할 수 있다.

상술한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 소결층은 기공 및 고체윤활제를 포함하고 있기 때문에 소결층 내경(內徑)을 방사방향으로 가압할 경우, 소결층 내경에 일정 두께의 치밀층이 형성되고, 이 치밀층에서는 각 세그먼트간의 접합면이 거의 드러나지 않게 되므로, 소결층의 상대재 접동면의 경도 및 강도가 크게 개선되고, 소결층 내경의 방사방향 가압이 소결이 종결된 후에 이루어지므로, 소결 후 냉각 과정에서 발생한 형태 변형을 수정할 수 있으며, 소결층 내경면을 평탄하고 균일할 뿐만 아니라 치수 정밀도가 높게 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 소결 베어링의 구성요소인 세그먼트의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 세그먼트를 강철기재 내경에 적층하는 방법을 보여주는 사시도이다.
도 3은 세그먼트가 내경에 적층된 상태의 강철기재에 대한 사시도이다.
도 4는 세그먼트가 내경에 적층된 상태의 강철기재를 소결로 내부에 소결하여 소결층을 형성한 후 절단한 상태로 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 도 4에 도시된 소결층 내경에 코어를 압입하여 치밀층을 형성하는 방법을 보여주는 부분단면도이다.
도 8은 불연속 치밀도의 접동면을 갖는 세그먼트 소결 베어링의 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 불연속 치밀도의 접동면을 갖는 세그먼트 소결 베어링의 구체적인 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 불연속 치밀도의 접동면을 갖는 세그먼트 소결 베어링을 제조하기 위하여, 우선 세그먼트(1)를 마련한다. 상기 세그먼트(1)는 세그먼트 분말성형체 또는 세그먼트 소결체이다. 세그먼트 분말성형체는 철계금속분말과 고체윤활제의 혼합분말(이하, 단순히 "혼합분말"이라고 한다)을 도 1에 도시된 세그먼트 형상으로 냉간 압착하여 얻는다. 세그먼트 소결체는 상기 혼합분말을 도 1에 도시된 세그먼트 형상으로 냉간 압착한 후 소결로 내부에서 소결하여 얻는다.

상기 철계금속분말은 동분말 1 - 50중량%, 니켈, 티타늄, 규소, 알루미늄, 코발트, 크롬, 망간 또는 주석 가운데서 선택된 1 또는 2 이상의 금속분말을 0.1-30중량%, 나머지는 철분말을 믹서를 이용하여 균일하게 혼합한 것이다. 상기 철계금속분말에는 상대재에 대한 철응착성을 경감하고 윤활성을 좋게 하기 위하여 아연, 납, 주석, 텅스텐, 몰리브덴 가운데서 선택된 1 또는 2 이상의 금속분말을 0.1-20중량% 더 첨가할 수 있다.

고체윤활제는 분말형태로 상기 철계금속분말에 균일하게 혼합되는데, 흑연(graphite), 이황화몰리브덴(MoS₂) 또는 이황화텅스텐(WS₂) 가운데서 선택된 1 또는 2이상의 고체윤활제를 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 고체윤활제분말의 함량은 철계금속분말에 대하여 0.1중량%-20중량%의 범위 내에서 미끄럼베어링의 사용 용도에 따라 선택적으로 적용할 수 있다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이렇게 형성된 다수의 세그먼트(1)를 강철기재 내경에 전체 소결층 크기 및 형상이 되도록 적층하여, 세그먼트(1) 내부, 세그먼트(1)간의 접합면 및 세그먼트(1)와 강철기재(7)간의 접합면을 동시에 소결 및 접합하여 강철기재 내경에 소결층(3)을 형성한다. 도면에는 소결층(3)의 두께를 비교적 두껍게 도시하였으나, 실제에 있어서는 강철기재(7) 두께의 1/10 미만으로 얇게 형성할 수 있다.

본 발명의 특징은 이처럼 원통형 강철기재(7) 내면에 소결층(3)을 세그먼트의 적층형태로 형성하고, 상기 소결층(3) 내경(內徑)을 방사방향으로 가압하여, 소결층 내경(內徑)에, 상기 소결층(3)과 밀도에 있어 비연속적인 치밀층을 형성한 데 있다. 여기에서 비연속적인라는 의미는 치밀층(5)의 밀도가 다른 소결층(3)의 밀도와 균일하게 연속되지 않고 달라진다는 의미이다.

도 5 내지 도 7은 소결층(3) 내경을 방사방향으로 가압하여 치밀층(5)을 형성하는 방법의 일 예를 보여준다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 치밀층(5)은, 상기 소결층(3) 내경에, 소결층 내경(d1)보다 소정 길이(2δ) 만큼 큰 외경(d2)을 갖는 코어(9)를 유압프레스(11) 등에 의하여 압입하여 형성할 수 있다.

도 5 내지 도 7에는 코어(9)를 상방에서 하방으로 압입하는 경우만을 예시적으로 나타내었지만, 상방 및 하방의 양측에서 코어(9)를 동시에 또는 순차적으로 압입할 수도 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 이렇게 형성된 불연속 치밀도의 접동면을 갖는 세그먼트 소결 베어링은 접동면에서의 경도 및 강도가 개선되어 내구성을 갖게 된다. 또한, 접동면의 표면을 매우 매끄럽고 균일하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 상대재의 사이즈에 대응하여 소결층 내경의 치수정밀도가 높은 소결 베어링을 다량으로 양산할 수 있게 된다.

이상 본 발명을 첨부한 도면에 도시된 실시 예에 의하여 설명하였으나, 본 발명의 보호 범위를 이에 한정하고자 하는 것은 아니며, 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 기재된 사항 및 이에 균등한 모든 실시 예에 미친다고 해석하여야 한다.

1 : 세그먼트 3 : 소결층
5 : 치밀층 7 : 강철기재
9 : 코어 11 : 유압프레스

Claims (4)

1. 원통형 강철기재(7) 내면에 세그먼트의 적층형태로 형성된 소결층(3)에 있어서,
   상기 소결층(3) 내경(內徑) 접동면에는, 상기 소결층(3)의 다른 부분과 밀도에 있어 비연속적인 치밀층(5)을 일정한 두께(δ)로 형성하되,
   상기 치밀층(5)은, 상기 소결층(3)을 형성한 상태에서 상기 소결층(3) 내경에, 소결층 내경(d1)보다 소정 길이(2δ) 만큼 큰 외경(d2)을 갖는 코어(9)를 압입하면서 상기 소결층(3) 내경(內徑)을 방사방향으로 가압하여, 일정한 두께(δ)로 형성한 것을 특징으로 하는 불연속 치밀도의 접동면을 갖는 세그먼트 소결 베어링.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 치밀층(3)은, 상기 소결층 내경에, 소결층 내경(d1)보다 소정 길이(2δ) 만큼 큰 외경(d2)을 갖는 코어를 압입하여 형성한 것을 특징으로 하는 불연속 치밀도의 접동면을 갖는 세그먼트 소결 베어링.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 소결층(3)은, 철계금속분말과 고체윤활제의 혼합분말을 이용하여 전체 소결층의 일부분을 이루는 세그먼트 분말성형체를 냉간 압착하고, 이렇게 형성된 다수의 세그먼트 분말성형체를 강철기재 내경에 전체 소결층 크기 및 형상이 되도록 적층하여, 분말성형체 내부, 분말성형체간의 접합면 및 세그먼트 분말성형체와 강철기재간의 접합면을 동시에 소결 및 접합하여 형성한 것을 특징으로 하는 불연속 치밀도의 접동면을 갖는 세그먼트 소결 베어링.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 소결층은, 철계금속분말과 고체윤활제를 이용하여 전체 소결층의 일부분를 구성할 수 있는 크기로 미리 소결 성형한 세그먼트 소결체를 전체 소결층을 형성할 수 있는 갯수 만큼 강철기재 내경에 강제 압입하여, 세그먼트 소결체 내부, 각 세그먼트 소결체간의 접합면 및 세그먼트 소결체와 강철기재간을 동시에 소결 및 접합하여 형성한 것을 특징으로 하는 불연속 치밀도의 접동면을 갖는 세그먼트 소결 베어링.
   
   
   

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