KR101424007B1 - A sintered insert ring joined with oil gallery in diesel engine piston, method for manufacturing it, and piston comprising it - Google Patents

A sintered insert ring joined with oil gallery in diesel engine piston, method for manufacturing it, and piston comprising it Download PDF

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    • F16J9/26—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction characterised by the use of particular materials

Abstract

본 발명은 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 인서트링 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 이에 따르면 철합금 혼합 분말로 성형된 인서트링 성형체의 소결체로서 10% ~ 40%의 기공을 가진 링 형상의 소결 인서트링(20)과; 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)의 내경에 압입 고정될 수 있는 외경을 가지도록 형성되어 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)의 내경에 압입되는 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)와; 그리고 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체의 경계면에 형성되는 경계면 홈(30b) 내부에 충진되는 철합금 혼합 분말로서 소결로에서 소결되어 상기 소결 인서트링(20)의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리(10)와의 경계면의 미세 간극부에 침투되어서 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)를 접합하는 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)를 포함하여 이루어지는 디젤 엔진용 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링이 제공된다.The present invention relates to an oil gallery joint insert ring for a diesel engine piston and a method of manufacturing the same. According to the present invention, there is provided a sintered body of an insert ring compact formed of an iron alloy mixed powder, (20); A hollow ring shaped steel material oil gallery 10 formed to have an outer diameter capable of being press-fitted into the inner diameter of the ring-shaped sintered insert ring 20 and press-fitted into the inner diameter of the ring-shaped sintered insert ring 20, Wow; And an iron alloy powder mixed in the interfacial groove 30b formed at the interface between the ring-shaped sintered insert ring 20 and the press-fit solid body of the hollow ring-shaped steel material oil gallery 10, The sintered insert ring 20 and the hollow ring-shaped steel material oil gallery 20 are poured into the fine gap portion of the interface between the inner pore of the sintered insert ring 20 and the steel material oil gallery 10 10 is joined to an iron alloy mixed powder sintered joint portion 30 for a diesel engine.

Description

디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링 및 이의 제조 방법과 이를 이용한 오일 갤러리 접합 소결 인서트링 일체형 피스톤 {A sintered insert ring joined with oil gallery in diesel engine piston, method for manufacturing it, and piston comprising it}Technical Field The present invention relates to a sintered insert ring for a diesel engine piston, a method of manufacturing the same, and an oil gallery using the sintered insert ring. The sintered insert ring is joined to an oil gallery in a diesel engine piston,

본 발명은 디젤 엔진 피스톤에서 피스톤링이 장착되는 링 글로브를 형성하는 인서트링으로서 피스톤 내부의 오일 갤러리의 일체화된 인서트링과 그 제조 방법, 및 그 방법에 의해 제조되는 오일 갤러리 접합 소결 인서트링를 구비한 피스톤에 관한 것이다.The present invention relates to an insert ring for forming a ring globe on which a piston ring is mounted in a diesel engine piston, comprising an integrated insert ring of an oil gallery inside a piston and a method of manufacturing the same, and an oil gallery joint sintered insert ring manufactured by the method Lt; / RTI >

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.Generally, an engine piston performs a linear reciprocating motion in a cylinder constituting an engine at a high speed. The linear reciprocating motion of the engine piston is transmitted to the crankshaft as a rotational force through a connecting rod, and is transmitted through various power transmission devices And it is a core part of the power generating device by showing the driving force of a vehicle having the same engine.

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.A ring globe for mounting the piston ring is formed on the upper outer circumferential surface of the piston, and the piston ring mounted thereon maintains airtightness between the cylinder inner surface and the piston and prevents the engine oil from being mixed into the combustion chamber.

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 링 글로브(Top ring groove)의 마모를 촉진하게 되는데, 이러한 마모를 방지하기 위하여 상부 링 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.Particularly, since the piston reciprocates at a high speed under a high temperature / high pressure in the cylinder, friction occurs between the piston ring mounted on the ring globe and the ring globe, and is generally formed of a steel material The piston ring promotes wear of the top ring groove. To prevent this wear, a separate ring-shaped insert is inserted into the upper ring globe (G 'in FIG. 1) (Hereinafter simply referred to as " insert ring ") are integrally molded.

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.A conventional insert ring 1 as shown in Fig. 1 is made of a cast iron insert ring made of iron as a main component, and an aluminum cast which is a base material of the piston is cast in the insert ring under high pressure, The piston (P) is manufactured and used.

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.Specifically, the conventional cast iron insert ring 1 for an engine piston comprises 3.0 wt% or less of carbon, 1.0-2.8 wt% of silicon, 0.5-1.5 wt% of manganese, 0.12 wt% or less of sulfur, 13.5-17.5 wt% By weight, 5.5 to 7.5% by weight and 1.5 to 2.5% by weight of chromium, the balance being composed of iron, and having the following physical properties.

1) 경도: HB 131~1831) Hardness: HB 131 ~ 183

2) 인장강도: 17.6 kgf/㎟2) Tensile strength: 17.6 kgf / mm < 2 &

3) 열팽창 계수: 11×10-6/℃3) Thermal expansion coefficient: 11 × 10 -6 / ° C

4) 열전도율: 45W/m℃4) Thermal conductivity: 45W / m ° C

5) 비중: 7.3 g/㎤5) Specific gravity: 7.3 g / ㎤

그러나, 이와 같은 종래의 일반적인 주철재 인서트링(1)을 사용하여 일체식 피스톤(P)을 형성하는 경우에는 다음과 같은 단점을 가진다.However, in the case of forming the integral piston P by using the conventional general cast iron insert ring 1 as described above, it has the following disadvantages.

종래의 주철재 인서트링(1)에 피스톤의 모재인 알루미늄 주물을 중력 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.The aluminum alloy as the base material of the piston and the cast iron as the material of the insert ring 1 are formed by gravity casting the aluminum casting which is the base material of the piston in the conventional cast iron insert ring 1, Since the insert ring 1 and the aluminum base material 2 are in contact only at the interface, the interfacial bonding property deteriorates, so that the interface can be separated when used for a long time in an engine subjected to extreme thermal fatigue, There is a limitation in reducing the clearance between the piston and the cylinder bore due to the difference in thermal expansion coefficient between the ring 1 and the aluminum base material 2.

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, 종국적으로 피스톤이 파손(failure)될 수도 있는 문제점을 가진다. Since the cast iron as the material of the insert ring 1 has a low thermal conductivity and thus limits the release of the heat of combustion on the upper surface of the piston to the cylinder wall through the piston ring (not shown), the piston P is overheated, There is a problem that the piston may eventually fail.

한편, 디젤 엔진용 피스톤은 실린더 내에서 발생한 연소 폭발력을 받아 실린더 안에서 왕복운동하면서 커넥팅 로드에 전달하여 크랭크 샤프트에 회전력을 발생시키는 일을 하는 장치이기에, 피스톤(P)의 상부에 형성되는 연소실의 주변을 냉각시켜 피스톤의 과열을 막을 수 있도록 하기 위하여 도 2a에 도시된 바와 같은 중공 형상의 오일 갤러리(oil gallery)(3)를 설치함이 일반적이다. On the other hand, the piston for a diesel engine receives the combustion explosive force generated in the cylinder and reciprocates in the cylinder to transmit the rotation to the connecting rod to generate a rotational force on the crankshaft. Therefore, It is common to install a hollow oil gallery 3 as shown in FIG. 2A in order to cool the piston to prevent overheating of the piston.

이러한 오일 갤러리(3)는 디젤 엔진용 피스톤 제작시 주형 내로 삽입한 솔트 코어(salt core)를 이용한 주조(casting) 방식을 사용하여 피스톤 내부에 형성되어지는 방식으로 주형 내에 솔트 코어를 고정시킨 후 피스톤 주조용 알루미늄 용융액을 주입하여 피스톤을 주조한 이후에, 후처리 가공을 통해 솔트 코어를 털어내어 제거함으로써 링 형상의 빈 공간을 형성되게 함에 의해 피스톤 내부(P)에 도 2a에 도시된 바와 같은 오일 갤러리(3)를 형성하게 된다.The oil gallery 3 has a structure in which a salt core is fixed in a mold by using a casting method using a salt core inserted into a mold when a piston for a diesel engine is manufactured, After the casting of the piston by injecting the aluminum melt for casting, the salt core is shaken off by post-processing to form a ring-shaped hollow space, whereby the oil inside the piston P as shown in Fig. 2A The gallery 3 is formed.

이와 같은 솔트 코어는 염에 화학성분이나 합성수지 및 바인더를 혼합한 본디드 코어(bonded core)를 주로 사용함에 따라서 솔트 코어 성형 시에 가스 발생이 유도되는데 이는 솔트 코어 자체의 표면에 크랙을 발생시키는 요인이 되고 있으며, 또한 고온의 알루미늄 용융액 주입 시에는 용융액과 솔트 코어 간의 온도차에 의해 발생하는 가스나 막질 등에 의하여 솔트 코어의 표면에 표면 장력이 형성되므로 솔트 코어 표면으로 용융액이 완전하게 밀착 형성되지 못하게 하며, 이로 인하여 오일 갤러리(3)의 주조 품질을 떨어뜨리는 문제점이 있다.Since such a salt core mainly uses a bonded core formed by mixing a chemical component, a synthetic resin, and a binder in a salt, gas generation is induced during the formation of a salt core, which causes cracks And the surface tension is formed on the surface of the salt core due to the gas or the membrane generated by the temperature difference between the melt and the salt core at the time of injecting the hot molten aluminum melt so that the melt can not be formed completely on the surface of the salt core , Which causes a problem of deteriorating the casting quality of the oil gallery 3.

또한, 종래의 일반적인 구조에 따른 디젤 엔진용 피스톤의 경우에는, 상술한 오일 갤러리(3) 내부의 오일에 의해 흡수되는 열이 상술한 인서트링(1)을 통하여 전도되기에는 인서트링(1)과 오일 갤러리(3) 사이의 거리를 줄이는데 기술적인 한계가 있어 오일 갤러리(3)에 의한 피스톤의 냉각 효과가 제한적일 수밖에 없는 문제점이 있다.Further, in the case of the piston for a diesel engine according to the conventional general structure, the heat absorbed by the oil in the oil gallery 3 described above is transmitted through the insert ring 1 described above, There is a technical limitation in reducing the distance between the oil gallery 3 and the cooling effect of the piston by the oil gallery 3 is limited.

한편, 이와 같은 종래의 일반구조의 디젤 엔진용 피스톤을 개선하는 방안으로서 도 2b에 도시된 바와 같이 인서트링(4)에 오일 갤러리(5)를 용접하여 용접부(6)를 통하여 일체화하는 구조(특허공개공보 제 10-2011-006402호 참조)가 검토될 수 있으나, 이러한 인서트링을 사용하여 알루미늄 피스톤을 주조하는 경우, 국부적인 열집중 현상에 의한 열영향부(HAZ, Heat Affected Zone)가 발생하여 응력부식 균열의 원인이 되기도 한다. 그러므로 장기간 사용시 용접부(6)가 파열되는 경우가 발생할 수 있기에 바람직한 대안이 될 수 없다는 문제점이 있다.As a method for improving the conventional piston structure for a diesel engine, there has been proposed a structure in which the oil gallery 5 is welded to the insert ring 4 and integrated through the weld 6 as shown in FIG. 2B Open Publication No. 10-2011-006402) can be considered. However, when casting an aluminum piston using such an insert ring, a heat affected zone (HAZ) due to local heat concentration occurs Causes stress corrosion cracking. Therefore, there is a problem that the welded portion 6 may be ruptured during long-term use, which is not a preferable alternative.

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, 나아가 피스톤 주조 이후에 피스톤 내부에 형성되는 중공형 오일 갤러리 내에 잔존하는 솔트코어를 제거하는 공정을 생략하면서 주조결함 발생 요인을 차단하고, 피스톤 내부에 형성되는 중공형 오일 갤러리 내부의 오일에 의해 흡수되는 열이 인서트링을 통하여서도 잘 전도되도록 오일 갤러리가 인서트 링과 인접 배치되는 구조를 제공함으로써 오일 갤러리에 의한 피스톤의 냉각 효과를 높일 수 있도록 하면서, 우수한 강도와 내마모성을 얻음과 동시에 피스톤 제조공정 감소를 통한 원가 절감과 피스톤의 냉각효율 증대 및 오일 갤러리의 주조 품질 문제 해결의 효과를 얻을 수 있는 디젤 엔진 피스톤용 인서트링과 그 제조 방법 및 이를 구비한 엔진 피스톤을 제공함을 그 해결 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is conceived to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to improve interfacial bonding between aluminum serving as a base material of an engine piston and an insert ring provided to form a ring globe for mounting a piston ring on an upper peripheral surface of the piston It minimizes the difference in coefficient of thermal expansion between the insert ring and aluminum base material, while minimizing the gap between the piston and the cylinder bore, thereby increasing the thermal conductivity, while preventing the interface separation phenomenon from occurring even in long-term use in engines subjected to extreme thermal fatigue. While preventing the casting defects from occurring while omitting the step of removing the salt core remaining in the hollow oil gallery formed in the piston after the casting of the piston, By oil It is possible to increase the cooling effect of the piston by the oil gallery by providing a structure in which the oil gallery is disposed adjacent to the insert ring so that the absorbed heat can be conducted even through the insert ring while obtaining excellent strength and abrasion resistance, Which can reduce the manufacturing cost of the diesel engine piston, reduce the cost of the diesel engine piston, increase the cooling efficiency of the piston, and solve the casting quality problem of the oil gallery, a manufacturing method thereof, and an engine piston having the same.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로서, The present invention has been made in order to achieve the above-mentioned object,

디젤 엔진 피스톤용 인서트링으로서, As an insert ring for a diesel engine piston,

철합금 혼합 분말로 성형된 인서트링 성형체의 소결체로서 10% ~ 40%의 기공을 가지고 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 소결 인서트링과;A sintered insert ring having a pore size of 10% to 40% and a cross-sectional shape including an upper and a lower round portion and an intermediate straight portion on the inner side of the sintered insert ring;

상기 링 형상의 소결 인서트링의 내경에 압입 고정될 수 있는 외경을 가지도록 형성되어 상기 링 형상의 소결 인서트링의 내경에 압입되며 외측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리와; 그리고Shaped sintered insert ring having an outer diameter that can be press-fitted into the inner diameter of the ring-shaped sintered insert ring, is press-fitted into the inner diameter of the ring-shaped sintered insert ring, A ring shaped steel material oil gallery; And

경계면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 상기 링 형상의 소결 인서트링과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리의 압입 고정체의 경계면에 형성되는 쐐기형의 경계면 홈 내부에 충진되는 철합금 혼합 분말로서 소결로에서 소결되어 상기 소결 인서트링의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리와의 경계면의 미세 간극부에 침투되어서 상기 링 형상의 소결 인서트링과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리를 접합하는 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부를 포함하여 이루어지고, 그리고
상기 소결 인서트링(20)의 하부에 위치하는 쐐기형의 경계면 홈(30b)에 충진되는 철합금 혼합 분말은 철합금 혼합 분말이 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 철합금 혼합 분말에 알코올을 혼합 반죽하여 만들어지는 페이스트 상의 철합금 혼합 분말이 채워지는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링을 제공한다.Shaped sintered insert ring having a cross-sectional shape including an up-and-down round portion and an intermediate straight-line connecting portion on the interface, and a wedge-shaped interface groove formed on the interface between the press-fit fixture of the hollow ring- Iron alloy powder mixture is sintered in a sintering furnace to penetrate into the fine gaps at the interface between the inner pores of the sintered insert ring and the steel material oil gallery to form the ring-shaped sintered insert ring and the hollow ring- And an iron-alloy mixed powder melt-sintered joint to be joined, and
The iron alloy mixed powder filled in the wedge-shaped interface groove 30b located at the lower portion of the sintered insert ring 20 is prepared by mixing the iron alloy mixed powder with the alcohol to prevent the iron alloy mixed powder from falling downward And an iron alloy powder mixed in a paste form is filled in the sintered insert ring for a piston of a diesel engine.

또한, 본 발명은 상술한 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 인서트링의 제조 방법으로서, The present invention also provides a method of manufacturing an oil gallery joint insert ring for a diesel engine piston,

외측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리를 제작하고, 철합금 혼합 분말로 10% ~ 40%의 기공을 가지고 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 소결 인서트링을 제작하는 단계와; A hollow ring shaped steel material oil gallery having a cross section including upper and lower round portions and an intermediate straight connection portion was manufactured on the outer side, and 10 to 40% of pores were mixed with iron alloy powder, Forming a ring-shaped sintered insert ring having a cross-sectional shape including a straight-line connecting portion;

상기 스틸 소재 오일 갤러리를 상기 소결 인서트링의 내경과 상기 스틸 소재 오일 갤러리의 외경이 맞닿도록 상기 소결 인서트링에 압입하는 단계와; Pressing the steel material oil gallery into the sintered insert ring such that the inner diameter of the sintered insert ring and the outer diameter of the steel material oil gallery are in contact;

상기 소결 인서트링과 상기 스틸 소재 오일 갤러리의 압입 고정체의 쐐기형의 경계면 홈 내부에 철합금 혼합 분말을 채워 넣어 쐐기형의 경계면 홈을 철합금 혼합 분말로 충진하는 단계와; 그리고Filling an iron alloy mixed powder into the sintered insert ring and the interfacial groove of the wedge shape of the indentation fixture of the steel material oil gallery to fill the interfacial groove of the wedge shape with the iron alloy powder mixture; And

상기 소결 인서트링과 상기 스틸 소재 오일 갤러리를 접합하는 단계로서, 상기 압입 고정체를 소결로에서 가열하여 쐐기형의 경계면 홈에 충진된 철합금 혼합 분말을 소결하며 소결 인서트링의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리와의 경계면의 간극부에 침투시켜 접합하는 단계를 포함하여 이루어지고, 그리고
상기 소결 인서트링의 하부에 위치하는 쐐기형의 경계면 홈에 철합금 혼합 분말을 충진하는 경우에 철합금 혼합 분말이 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 철합금 혼합 분말에 알코올을 혼합 반죽하여 만들어지는 페이스트 상의 철합금 혼합 분말이 채워지도록 하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링의 제조 방법을 제공한다.The sintered insert ring and the steel material oil gallery are joined to each other by heating the press-fit fixture in a sintering furnace to sinter the iron alloy mixed powder filled in the wedge-shaped interface grooves, And penetrating into the gap portion at the interface with the oil gallery and joining them, and
In order to prevent the iron alloy mixed powder from falling down when the iron alloy mixed powder is filled in the wedge-shaped interface groove located at the lower part of the sintered insert ring, the iron alloy mixed powder is mixed with the alcohol, Iron alloy mixed powder is filled in the sintered insert ring of the diesel engine piston.

또한, 본 발명은 보다 구체적인 방안으로서, 상기 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링의 제조 방법에 있어서, 상기 10% ~ 40%의 기공을 가지고 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 소결 인서트링(20)을 제작하는 단계는,As a more specific aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an oil gallery bonded sintered insert ring for a diesel engine piston, the method comprising the steps of: forming a sintered insert ring having 10% to 40% pores, The step of fabricating a ring-shaped sintered insert ring (20)

철합금 혼합 분말로 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 인서트링 성형체를 성형하는 단계; 및Molding a ring-shaped insert ring formed body having a cross-sectional shape including upper and lower round portions and an intermediate straight-line connecting portion with an iron alloy mixed powder; And

상기 인서트링 성형체를 소결로에서 소결하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.And sintering the insert ring compact in a sintering furnace.

여기에서, 상기 스틸 소재 오일 갤러리와 상기 소결 인서트링의 압입 고정체의 경계면 홈에 충진된 철합금 혼합 분말은 상기 링 형상의 소결 인서트링을 제작하는 단계에서 사용되는 철합금 혼합 분말과 동일한 조성 범위의 철합금 혼합 분말이 사용되는 것이 바람직하며, 특히 소결 인서트링의 하부에 위치하는 경계면 홈에 철합금 혼합 분말을 충진하는 경우에 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 철합금 혼합 분말에 알코올을 혼합 반죽하여 만들어지는 페이스트 상의 철합금 혼합 분말이 채워지도록 하는 것이 바람직하다.The iron alloy mixed powder filled in the groove of the interface between the steel material oil gallery and the sintered insert ring of the sintered insert ring has the same composition range as that of the iron alloy mixed powder used in the step of manufacturing the ring- It is preferable to use an iron alloy powder mixed with the iron alloy powder to prevent the iron alloy powder from falling down when the iron alloy powder is filled in the interface groove located at the bottom of the sintered insert ring It is desirable that the paste-like ferroalloy mixed powder to be produced is filled.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조되는 오일 갤러리 접합 소결 인서트링을 이용하여 제조되는 디젤 엔진용 피스톤으로서,The present invention also provides a piston for a diesel engine manufactured using an oil gallery bonded sintered insert ring manufactured by the above method,

알루미늄 주물로 주조방식으로 제조되는 피스톤은 피스톤 링 글로브에 장착될 된 피스톤 링과 링 글로브 사이에 마찰과 마모에 저항하도록 상부 글로브의 내부에 피스톤 몸체와 일체로 형성되며 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 인서트링과, The piston manufactured by casting with an aluminum casting is integrally formed with the piston body inside the upper glove so as to resist friction and abrasion between the piston ring and the ring globe mounted on the piston ring globe, A ring-shaped insert ring having a sectional shape including a straight line connecting portion,

피스톤의 상부에 형성되는 연소실의 주변을 냉각시켜 피스톤의 과열을 막을 수 있도록 하기 위하여 상기 피스톤 몸체의 내부에 제공되는 것으로서, 상기 링 형상의 인서트링과의 경계면에 형성되는 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부에 의해 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 상기 링 형상의 인서트링와 일체로 접합되어 제공되는 것으로서 외측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리를 포함하여 이루어지며, 그리고The piston is provided inside the piston body so as to cool the periphery of the combustion chamber formed in the upper portion of the piston to prevent overheating of the piston. The iron alloy powder mixture melt-sintered joint portion Shaped insert ring having a cross-sectional shape including an upper and lower round portion and an intermediate straight-line connecting portion on an inner surface thereof, and is provided with a hollow ring shape having a cross-sectional shape including upper and lower round portions and intermediate straight- Steel material < / RTI > oil gallery < RTI ID = 0.0 >

상기 피스톤 몸체가 알루미늄 주물로 주조되기 이전에 상기 링 형상의 인서트링의 내부에 외측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리가 압입되고 철합금 혼합 분말을 상기 소결 인서트링과 상기 스틸 소재 오일 갤러리의 압입 고정체의 쐐기형의 경계면 홈 내부에 충진하되 충진하되 상기 소결 인서트링의 하부에 위치하는 쐐기형의 경계면 홈에 충진되는 철합금 혼합 분말은 철합금 혼합 분말이 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 철합금 혼합 분말에 알코올을 혼합 반죽하여 만들어지는 페이스트 상의 철합금 혼합 분말이 채워지도록 한 후 소결함으로써 용융되어 상기 소결 인서트링의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리와의 경계면의 미세 간극부에 침투되어서 상기 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부를 형성하며 상기 링 형상의 인서트링과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리의 접합체를 형성한 이후에 피스톤 몸체를 성형하기 위한 주형 속에 설치되고, 알루미늄 주물이 주형 속에 주입되어서 상기 링 형상의 인서트링과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리의 접합체와 일체로 주조되어 제공되는 것을 특징으로 하는 오일 갤러리 접합 소결 인서트링을 일체로 구비한 디젤 엔진 피스톤을 제공한다.The hollow ring-shaped steel material oil gallery having a sectional shape including upper and lower round portions and an intermediate straight line connecting portion is press-fitted into the inner side of the ring-shaped insert ring before the piston body is cast into the aluminum casting, The mixed powder is filled in the sintered insert ring and the interfacial groove of the wedge shape of the press-fit fixture of the steel material oil gallery, but the iron alloy mixed powder filled in the wedge-shaped interfacial groove located at the lower portion of the sintered insert ring The iron-alloy mixed powder is melted by filling the iron-alloy mixed powder with the paste-like iron alloy mixed powder made by mixing and kneading alcohol with the iron-alloy mixed powder so as to prevent the iron-alloy mixed powder from falling downward, and the inner pore of the sintered insert ring and the steel material Permeates into the fine gap portion at the interface with the oil gallery, And a casting mold for molding the piston body after forming a joint body of the ring-shaped insert ring and the hollow ring-shaped steel material oil gallery, wherein the aluminum casting is injected into the casting mold, The present invention provides a diesel engine piston integrally having an oil gallery bonded sintered insert ring, which is integrally cast with a ring-shaped insert ring and a hollow ring-shaped steel material oil gallery.

추가적인 효과로 기존 주철 인서트링에 갤러리 용접접합의 경우, 발생 할 수 있는 응력 부식 균열 등의 원인이 본 발명에서는 열 집중 없이 제품 전체를 열처리 하므로 후열처리 기능을 보강하게 된다.In the present invention, since the entire product is heat-treated in the present invention, the post-heat treatment function is reinforced by the present invention.

본 발명에 따르면, 주철재 인서트링을 사용하는 것보다 소결재 인서트링을 사용함으로써 중량감소 효과를 얻을 수 있으며, 오일 갤러리와 인서트링을 일체형으로 제작하여 피스톤을 주조할 수 있게 됨으로써 기존의 솔트 코어를 사용하여 오일 갤러리를 형성시키는 공정과 비교할 때, 솔트 코어를 사용하여 갤러리를 형성시키는 피스톤 주조방법에서 발생되는 주조결함을 억제할 뿐만 아니라 피스톤 주조 이후에 오일 갤러리 내부의 잔류 솔트를 제거하는 공정을 제거함으로써 피스톤 제조공정 감소를 통한 원가 절감 효과를 얻을 수 있으며, 일체형으로 접합된 오일 갤러리와 인서트링이 접촉되어 피스톤의 냉각효과를 향상시키는 효과를 제공한다.According to the present invention, weight reduction effect can be obtained by using a sintered insert ring rather than using a main iron insert ring, and the oil gallery and the insert ring can be integrally manufactured to cast the piston, The casting defects generated in the casting method of casting the galleries using the salt core are suppressed as well as the process of removing the residual salt in the oil gallery after the casting of the casting The effect of reducing the manufacturing process of the piston can be obtained, and the integrated oil gallery and the insert ring are brought into contact with each other to improve the cooling effect of the piston.

아울러, 기존 주철재 인서트링과 피스톤 주조용 알루미늄 소재와의 낮은 접합성 문제를 해결하면서, 소결 인서트링의 표면에 존재하는 기공으로 인한 표면적 증가로써 계면의 접촉면적을 확대시켜 계면 접합성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.In addition, it is possible to improve the interfacial bonding property by enlarging the contact area of the interface by increasing the surface area due to the pores existing on the surface of the sintered insert ring, while solving the problem of low bonding between the existing main metal insert ring and aluminum material for piston casting Effect.

또한, 본 발명에 따르면 소결 인서트링 내부에 제공되는 기공이 철-구리 합금으로 채워져서 주철재 인서트링과 대비하여 피스톤 모재와의 열팽창 계수의 차이로 인한 간극 발생을 최소화함으로써 인서트링의 열전도율을 향상시키고 결과적으로 피스톤의 냉각 성능을 향상시키는 효과를 제공하게 된다.According to the present invention, since the pores provided in the sintered insert ring are filled with the iron-copper alloy, the thermal conductivity of the insert ring can be improved by minimizing the generation of the gap due to the difference in thermal expansion coefficient between the master metal insert and the piston base material And as a result, the cooling performance of the piston is improved.

도 1 및 도 2a는 종래 기술에 따른 일반적인 디젤 엔진 피스톤을 도시한 도면 및 일부 절개 확대 단면도.
도 2b는 오일 갤러리가 소결 인서트링에 용접 결합되는 예를 도시한 평면도 및 확대 단면도.
도 3은 본 발명에 따라 오일 갤러리가 접합된 소결 인서트링을 제조하는 방법을 도시한 흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 소결 인서트링에 스틸 소재의 오일 갤러리가 압입된 압입 고정체를 도시한 도면으로서 평면도 및 부분 확대 단면도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따라 본 발명에 따라 스틸 소재의 오일 갤러리가 접합된 상태의 소결 인서트링의 주요부 확대 단면도.
도 6은 본 발명에 따라 오일 갤러리가 접합된 소결 인서트링을 이용하여 디젤 엔진 피스톤을 제조하는 방법을 도시한 흐름도.
도 7은 본 발명에 따라 제작된 오일 갤러리 접합 소결 인서트링을 이용하여 제조된 피스톤의 단면을 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 and Fig. 2A are diagrams of a conventional diesel engine piston according to the prior art, and in partial enlarged cross-sectional view, respectively. Fig.
Figure 2b is a plan view and enlarged cross-sectional view showing an example in which the oil gallery is welded to the sintered insert ring.
3 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a sintered insert ring to which an oil gallery is bonded in accordance with the present invention.
4 is a plan view and a partially enlarged cross-sectional view showing a press-fit fixture into which an oil gallery of steel material is press-fitted into a sintered insert ring according to the present invention.
5A and 5B are enlarged cross-sectional views of main parts of a sintered insert ring in a state where an oil gallery of steel material is joined according to the present invention, according to the present invention.
6 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a diesel engine piston using a sintered insert ring to which an oil gallery is bonded in accordance with the present invention.
7 is a cross-sectional view of a piston fabricated using an oil gallery bonded sintered insert ring constructed in accordance with the present invention.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 오일 갤러리 접합 인서트링은 첨부 도면 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, The oil gallery joint insert ring according to one preferred embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 5A and 5B,

철합금 혼합 분말로 성형된 인서트링 성형체의 소결체로서 10% ~ 40%의 기공을 가지고 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 소결 인서트링(20)과;A sintered insert ring 20 having a pore size of 10% to 40% and a cross-sectional shape including an upper and a lower round portion and an intermediate straight portion on the inner side of the sintered body;

상기 링 형상의 소결 인서트링(20)의 내경에 압입 고정될 수 있는 외경을 가지도록 형성되어 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)의 내경에 압입되며 외측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)와; 그리고Shaped sintered insert ring 20 so as to have an outer diameter that can be press-fitted into the inner diameter of the ring-shaped sintered insert ring 20 and is press-fitted into the inner diameter of the ring-shaped sintered insert ring 20 and the upper and lower round portions and the intermediate straight- A hollow ring-shaped steel material oil gallery 10 having a cross-sectional shape including the hollow ring shape; And

경계면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체의 경계면에 형성되는 쐐기형의 경계면 홈(30b) 내부에 충진되는 철합금 혼합 분말로서 소결로에서 소결되어 상기 소결 인서트링(20)의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리(10)와의 경계면의 미세 간극부에 침투되어서 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)를 접합하는 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)를 포함하여 이루어지고, 그리고
상기 소결 인서트링(20)의 하부에 위치하는 쐐기형의 경계면 홈(30b)에 충진되는 철합금 혼합 분말은 철합금 혼합 분말이 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 철합금 혼합 분말에 알코올을 혼합 반죽하여 만들어지는 페이스트 상의 철합금 혼합 분말이 채워지는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링이 제공된다.Having a cross-sectional shape including an upper-lower round portion and an intermediate straight-line connecting portion at an interface Shaped sintered insert ring 20 and the wedge-shaped interfacial groove 30b formed at the interface between the press-fit solid of the hollow ring-shaped steel material oil gallery 10 and the sintered insert ring 20, So as to penetrate into the fine gaps on the interface between the inner pores of the sintered insert ring 20 and the steel material oil gallery 10 to form the ring-shaped sintered insert ring 20 and the hollow ring- And an iron alloy mixed powder melt sintered joint (30) joining the gallery (10), and
The iron alloy mixed powder filled in the wedge-shaped interface groove 30b located at the lower portion of the sintered insert ring 20 is prepared by mixing the iron alloy mixed powder with the alcohol to prevent the iron alloy mixed powder from falling downward And an iron alloy powder mixed in a paste form is filled in the casting sintered insert ring for a piston for a diesel engine.

여기에서, 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)는 내부에 중공부(10a)를 구비한 스틸 파이프를 링 형상으로 가공하여 단부를 접합하여 제조할 수 있다. 상기 소결 인서트링(20)은 5.0 중량% 내지 40.0 중량%의 구리와, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 탄소, 그리고 나머지는 철로 구성되는 철합금 혼합 분말로 제조되는 것을 바람직하며, 또한 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체의 경계면에 형성되는 경계면 홈(30b) 내부에 충진되고 소결되어서 상기 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)를 형성하는 철합금 혼합 분말도 동일한 조성 범위로서 5.0 중량% 내지 40.0 중량%의 구리와, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 탄소, 그리고 나머지는 철로 구성되는 것이 바람직하다.Here, the hollow ring-shaped steel material oil gallery 10 can be manufactured by processing a steel pipe having a hollow portion 10a therein into a ring shape and joining ends thereof. It is preferable that the sintered insert ring 20 is made of an iron alloy mixed powder composed of 5.0 wt% to 40.0 wt% of copper, 0.1 wt% to 1.0 wt% of carbon, and the balance of iron, Is filled and sintered in the interface groove 30b formed at the interface between the sintered insert ring 20 of the hollow iron ring and the press-fit solid body of the hollow ring-shaped steel material oil gallery 10 to form the iron alloy mixed powder sintered joint 30 ) Is also composed of 5.0 wt.% To 40.0 wt.% Of copper, 0.1 wt.% To 1.0 wt.% Of carbon, and the balance of iron, in the same composition range.

또한, 본 발명에 따르면 이와 같은 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 인서트링을 제조하기 위한 방법도 제공되는데, 그 방법 발명의 바람직한 실시예에 따르면 도 3에 도시된 바와 같이, Also, according to the present invention, there is also provided a method for manufacturing such an oil gallery joint insert ring for a diesel engine piston. According to a preferred embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3,

외측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리를 제작하고(S110), 철합금 혼합 분말로 10% ~ 40%의 기공을 가지고 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 소결 인서트링을 제작(S120)하는 단계(S100)와; (S110) a hollow ring-shaped steel material oil gallery having a cross-sectional shape including a top-bottom round portion and an intermediate straight-line connecting portion on the outer side is manufactured (S110), and an iron alloy powder having 10% to 40% (S100) a ring-shaped sintered insert ring having a cross-sectional shape including an intermediate portion and an intermediate straight-line connecting portion (S120);

상기 스틸 소재 오일 갤러리를 상기 소결 인서트링의 내경과 상기 스틸 소재 오일 갤러리의 외경이 맞닿도록 상기 소결 인서트링에 압입하는 단계(S200)와; (S200) of pressing the steel material oil gallery into the sintered insert ring such that the inner diameter of the sintered insert ring and the outer diameter of the steel material oil gallery are in contact with each other;

상기 소결 인서트링과 상기 스틸 소재 오일 갤러리의 압입 고정체의 쐐기형의 경계면 홈(30b) 내부에 철합금 혼합 분말을 채워 넣어 쐐기형의 경계면 홈(30b)을 철합금 혼합 분말로 충진하는 단계(S300)와; 그리고
상기 소결 인서트링과 상기 스틸 소재 오일 갤러리를 접합하는 단계로서, 상기 압입 고정체를 소결로에서 가열하여 쐐기형의 경계면 홈(30b)에 충진된 철합금 혼합 분말을 소결하며 소결 인서트링의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리와의 경계면의 미세 간극부에 침투시켜 접합하는 단계(S400)를 포함하여 이루어지고, 그리고Filling the wedge-shaped interface grooves 30b with the iron alloy mixed powder by filling the sintered insert ring and the wedge-shaped interface grooves 30b of the indentation fixture of the steel material oil gallery with iron alloy mixed powder S300); And
The sintered insert ring and the steel material oil gallery are bonded to each other by heating the press-fit fixture in a sintering furnace to sinter the iron alloy mixed powder filled in the wedge-shaped interface groove (30b) And a step (S400) of infiltrating and bonding the fine gap portion at the interface with the steel material oil gallery, and

상기 소결 인서트링(20)의 하부에 위치하는 쐐기형의 경계면 홈(30b)에 철합금 혼합 분말을 충진하는 경우에 철합금 혼합 분말이 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 철합금 혼합 분말에 알코올을 혼합 반죽하여 만들어지는 페이스트 상의 철합금 혼합 분말이 채워지도록 하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링의 제조 방법이 제공된다.In order to prevent the iron alloy mixed powder from falling down when the iron alloy mixed powder is filled in the wedge-shaped interface groove 30b located at the lower portion of the sintered insert ring 20, the iron alloy mixed powder is mixed with alcohol And the paste-like iron alloy mixed powder produced by kneading is filled up. The method of manufacturing an oil gallery bonded sintered insert ring for a diesel engine piston is provided.

이하에서는 첨부 도면 도 4 내지 도 5b를 참조하여 본 발명의 보다 구체적인 실시예에 대하여 살펴보기로 한다.Hereinafter, a more specific embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 5B.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같은 앞서 설명된 구조의 오일 갤러리 접합 소결 인서트링를 제조하기 위한 방법의 구체적인 실시예에 따르면,According to a specific embodiment of the method for manufacturing the oil gallery bonded sintered insert ring of the structure described above as shown in Figs. 5A and 5B,

먼저, 도 4에 도시된 바와 같은 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)와, 그리고 10% ~ 40%의 기공을 가진 링 형상의 소결 인서트링(20)을 각각 제작하게 되는데, 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)는 스테인레스 스틸 파이프를 소재로 하여 링 형상으로 제작하게 된다.(도 3의 단계 'S110' 참조).First, a hollow ring-shaped steel material oil gallery 10 as shown in FIG. 4 and a ring-shaped sintered insert ring 20 having 10% to 40% pores are produced. The oil gallery 10 is formed into a ring shape using stainless steel pipe as a material (see step S110 'in FIG. 3).

그리고, 상기 소결 인서트링(20)은 5.0 중량% 내지 40.0 중량%의 구리와, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 탄소, 그리고 나머지는 철로 구성되는 혼합 분말을 제조하여, 혼합 분말을 성형용 금형에 넣고서 유압 분말 프레스로 2~3ton/㎠의 하중으로 가압하여 4.5g/㎤ ~ 6.5g/㎤의 성형 밀도로서 10~40%의 기공을 보유한 링 형상의 성형체가 되도록 성형하고(도 3의 단계 'S121' 참조), 성형된 링 형상의 성형체를 환원분위기의 소결로에서 1120℃~1160℃로 30분 내지 60분 소결하여(도 3의 단계 'S122' 참조), 소결 밀도 4.5g/㎤~6.5g/㎤로서 내부 기공율이 10%~40%가 되는 소결 인서트링을 제작하게 된다(도 3의 단계 'S120' 참조).The sintered insert ring 20 is prepared by preparing a mixed powder composed of 5.0 wt% to 40.0 wt% of copper, 0.1 wt% to 1.0 wt% of carbon, and the balance of iron, And pressed with a hydraulic powder press at a load of 2 to 3 ton / cm 2 to form a ring-shaped molded article having a pore size of 10 to 40% at a molding density of 4.5 g / cm 3 to 6.5 g / cm 3 (step ' S121 'in FIG. 3), sintered compacts having a sintered density of 4.5 g / cm3 to 6.5 (see Fig. 3) were sintered at 1120 to 1160 deg. C for 30 to 60 minutes in a sintering furnace in a reducing atmosphere g / cm < 3 > and an internal porosity of 10% to 40% (see step S120 in Fig. 3).

여기에서, 상기 4.5g/㎤ ~ 6.5g/㎤의 성형 밀도의 범위와 관련하여, 그 하한이 되는 4.5g/㎤ 미만의 성형 밀도로는 성형시에 혼합분말이 서로 잘 뭉쳐지지 않아 성형체가 파손될 가능성이 높아서 부적절하게 되며, 6.5g/㎤의 성형 밀도를 초과하는 경우에는 성형체의 내부 기공율이 과도하게 감소됨으로써 본 발명의 목적을 달성하기 어렵다.Here, with respect to the range of the molding density of 4.5 g / cm3 to 6.5 g / cm3, with the molding density of less than 4.5 g / cm3, which is the lower limit thereof, the mixed powder does not clump well at the time of molding, The possibility is high and becomes inadequate. When the molding density exceeds 6.5 g / cm 3, the internal porosity of the molded article is excessively reduced, so that it is difficult to achieve the object of the present invention.

여기에서, 소결 인서트링(20)을 제작하는 혼합 분말은 다음의 표 1의 조성과 같이 구리와 탄소와 철을 포함하는 이외에, 혼합 분말의 균일한 혼합을 위한 윤활재로서 0.1 중량% 내지 1.5 중량%의 스테아르산 리튬(Li Stearate)과 같은 윤활재를 추가적인 성분 조성으로 가진 혼합 분말을 사용하는 것이 바람직한데, 이는 또한 탈왁스 과정에서 성형체에서 빠져나올 때 분말입자의 계면을 통해 빠져나오면서 입자 내에서 표면의 산화를 감소시키며 제품 내부에 적당한 다공성을 확보하기 위하여 사용된다.Here, the mixed powder for making the sintered insert ring 20 contains, in addition to copper, carbon and iron as shown in the following Table 1, as a lubricant for uniform mixing of the mixed powder, 0.1 wt% to 1.5 wt% Of Li stearate as an additional constituent, which is also advantageous in that when exiting from the shaped body in the dewaxing process, it exits through the interface of the powder particles, It is used to reduce oxidation and ensure proper porosity inside the product.

CuCu CC Li
StearateLi
Stearate FeFe 비고Remarks 5~405 ~ 40 0.1~1.00.1 to 1.0 0.1~1.50.1 to 1.5 Bal.Honey. 단위: 중량%Unit: wt%

다음 단계로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)를 상기 소결 인서트링(20)의 내경과 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 외경이 맞닿도록 상기 소결 인서트링(20)에 압입하게 된다(도 3의 단계 'S200' 참조).4, the steel material oil gallery 10 is connected to the sintered insert ring 20 so that the inner diameter of the sintered insert ring 20 and the outer diameter of the steel material oil gallery 10 are in contact with each other, (See step 'S200' in FIG. 3).

도 4의 A-A 단면은 상기 소결 인서트링(20)과 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체의 경계면이 완전 밀착된 상태의 단면을 나타내고, B-B 단면은 상기 소결 인서트링(20)과 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체의 경계면이 약간 이격되어서 미세 간극부(30c)가 잘 나타난 상태의 단면을 나타내고 있는데, 상기 소결 인서트링(20)과 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 제조 공정에서 일부 오차나 형상 편차가 발생할 수도 있기에 이를 고려하여 압입 공정에서 소결 인서트링(20)의 파손이 발생하지 않도록 그 내경 수치를 설정하는 경우에는 B-B 단면과 같이 일부 구간에서 보다 상당 크기의 미세 간극부(30c)가 형성될 수도 있다.4 shows a section of the sintered insert ring 20 and the steel material oil gallery 10 in a state in which the interface between the sintered insert ring 20 and the press- The sintered insert ring 20 and the steel material oil gallery 10 are separated from each other by a slight gap between the interface of the press-fit fixture of the steel material oil gallery 10 and the fine gap portion 30c. In consideration of this, it is necessary to set the value of the inner diameter of the sintered insert ring 20 so as not to break the sintered insert ring 20 in the press-fitting step. In this case, A gap portion 30c may be formed.

한편, 상기 소결 인서트링(20)과 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)을 상호 접합시키는 단계(S300)의 구체적인 진행을 위하여 본 실시예에서는, 먼저 철합금 혼합 분말을 준비하여, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 소결 인서트링(20)과 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체의 경계면 홈(30b)에 충진하고서는 이를 소결로에서 가열하여 경계면 홈(30b) 내부에 충진되어 있던 철합금 혼합 분말을 용융시켜서 상기 소결 인서트링(20)의 내부 기공 및 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)와의 경계면의 미세 간극부(30c)에 침투되어서 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)를 접합하는 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)를 형성하는 단계를 수행하게 된다.For the concrete progress of the step S300 of joining the sintered insert ring 20 and the steel material oil gallery 10 in this embodiment, iron alloy powder is first prepared, , The sintered insert ring 20 is filled in the groove 30b of the interface between the sintered insert ring 20 and the steel material oil gallery 10 and is heated in the sintering furnace to be filled in the interface groove 30b Alloy sintered insert ring 20 and the ring-shaped sintered insert ring 20 by penetrating the fine pore portion 30c at the interface between the inner pore of the sintered insert ring 20 and the steel material oil gallery 10 by melting the iron- Thereby forming the iron-alloy mixed powder melt-sintered joint 30 for joining the hollow ring-shaped steel material oil gallery 10.

도 5a는 상기 소결 인서트링(20)과 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체의 경계면이 거의 완전 밀착된 상태의 단면(도 4의 A-A 단면)의 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)를 확대 도시하고 있고, 그리고 도 5b는 상기 소결 인서트링(20)과 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체의 경계면이 약간 이격되어서 미세 간극부(30c)가 나타난 있는 상태의 단면(도 4의 B-B 단면)에서의 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)를 확대 도시하고 있다.5A is a cross-sectional view of the iron alloy mixed powder melt sintered joint 30 (FIG. 4A) in a state in which the interface between the sintered insert ring 20 and the press-fit solid body of the steel material oil gallery 10 is almost completely in contact And FIG. 5B is an enlarged view of the cross section of the sintered insert ring 20 and the steel material oil gallery 10 in a state where the interface between the sintered insert ring 20 and the indentation fixture of the steel material oil gallery 10 is slightly spaced, 4 is an enlarged view of the iron-alloy mixed powder melt-sintered joint 30 in the cross section of Fig.

여기에서, 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)와 상기 소결 인서트링(20)의 압입 고정체의 경계면 홈(30b)에 충진된 철합금 혼합 분말은 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)을 제작하는 단계에서 사용되는 철합금 혼합 분말과 동일한 조성 범위의 철합금 혼합 분말이 사용되는 것이 바람직하며, 특히 소결 인서트링(20)의 하부에 위치하는 경계면 홈(30b)에 철합금 혼합 분말을 충진하는 경우에 철합금 혼합 분말이 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 철합금 혼합 분말에 알코올을 혼합 반죽하여 만들어지는 페이스트 상의 철합금 혼합 분말이 채워지도록 하는 것이 바람직하다.The iron alloy mixed powder filled in the groove 30b between the steel material oil gallery 10 and the sintered insert ring 20 at the interface between the sintered insert ring 20 and the sintered insert ring 20 is produced by forming the ring- It is preferable to use an iron alloy mixed powder having the same composition range as that of the iron alloy mixed powder used in the sintered insert ring 20. In particular, when the iron alloy mixed powder is filled in the interfacial groove 30b located under the sintered insert ring 20 It is preferable to fill the paste-like iron alloy mixed powder made by mixing and kneading the iron alloy powder with the alcohol to prevent the iron alloy powder mixture from falling downward.

철합금 혼합 분말의 충진이 완료된 압입 고정체를 환원성 분위기의 소결로에서 1120℃~1160℃의 온도범위로 30~60분간 가열시킴으로써, 상기 소결 인서트링(20)의 내부 기공에 열전도도가 높은 철-구리 합금이 채워지도록 하면서, 아울러 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)와 상기 소결 인서트링(20)의 접합부 주위의 경계면 홈(30b) 및 미세 간극부(30c)를 철-구리 합금으로서 채움으로써 상호 접합이 이루어지도록 한다.Iron alloy powder is heated in a sintering furnace in a reducing atmosphere at a temperature in the range of 1120 to 1160 DEG C for 30 to 60 minutes so that iron (Fe) having high thermal conductivity is added to the inner pores of the sintered insert ring (20) The interfacial grooves 30b and the fine gaps 30c around the joints of the steel material oil gallery 10 and the sintered insert ring 20 are filled as iron-copper alloy while the copper alloy is filled, So that bonding is performed.

지금까지 실시예로서 설명한 과정을 통하여서 다음의 표 2의 실험 조건에 따라서 만들어진 오일 갤러리 접합 소결 인서트링(10, 20)은, The oil gallery bonded sintered insert rings 10 and 20 made according to the experimental conditions shown in the following Table 2,

스틸 소재 오일 갤러리Steel material oil gallery 스테인리스 스틸 Stainless steel 인서트링 분말 조성Insert ring powder composition 8.0중량% Cu, 0.1중량% C, 1.0중량% Li Stearate, 잔부 Fe8.0 wt% Cu, 0.1 wt% C, 1.0 wt% Li Stearate, the balance Fe 인서트링 성형 밀도Insert ring forming density 5.0g/㎤~6.5 g/㎤From 5.0 g / cm3 to 6.5 g / cm3 인서트링 소결온도Insert ring sintering temperature 1120℃~1160℃1120 ° C to 1160 ° C 인서트링 소결 시간Insert ring sintering time 50분50 minutes 소결 인서트링 기공율Sintered insert ring porosity 10%~35%10% to 35% 충진용 철합금 분말 조성Ferrous alloy powder composition for filling 8.0중량% Cu, 0.1중량% C, 1.0중량% Li Stearate, 잔부 Fe8.0 wt% Cu, 0.1 wt% C, 1.0 wt% Li Stearate, the balance Fe 가열 접합 온도Heating junction temperature 1120℃~1160℃1120 ° C to 1160 ° C 가열 접합 시간Heat bonding time 50분50 minutes

첨부 도면 도 5a 및 도 5b의 도면에 나타나 있는 바와 같이 그 접합부 사이를 철-구리 합금이 채워지면서 상호 접합이 이루어지도록 하고, 또한 소결 인서트링(10)의 내부 기공에도 철-구리 합금이 채워지게 되면서 상호 접합이 이루어지게 된다.As shown in the drawings of FIGS. 5A and 5B, the joining portions are filled with the iron-copper alloy so that mutual joining is performed, and the inner pores of the sintered insert ring 10 are filled with the iron- The mutual connection is made.

한편, 이와 같이 제조되는 소결 인서트링(10)의 형상은 후술될 피스톤 주조 단계(S400)에서 피스톤 금형 내에 소결 인서트링(10)을 위치시킬 때 소결 인서트링(10)의 고정된 위치를 확보할 수 있도록 도 4, 도 5a, 도 5b, 및 도 7에 나타낸 바와 같이 외측 외주연에 플랜지(20h)를 구비한 형상을 가지는 것이 바람직하다.The shape of the sintered insert ring 10 to be manufactured in such a manner is that the position of the sintered insert ring 10 is secured when the sintered insert ring 10 is positioned in the piston mold in the piston casting step S400 4, 5A, 5B, and 7, it is preferable to have a shape having a flange 20h on the outer peripheral edge.

본 발명에 따르면, 상술한 바와 같이 제조된 오일 갤러리 접합 소결 인서트링(10, 20)을 이용하여 도 7에 도시된 바와 같은 디젤 엔진용 피스톤을 제조할 수 있게 되는데, 도 6의 흐름도에 도시된 바와 같이, 상술한 실시예들에 따라 제조된 오일 갤러리 접합 소결 인서트링(10, 20)을 금형 내의 일정한 위치에 위치시키고, 캐스팅 기계(casting machine)를 이용하여 알루미늄 주물로 주조하여 갤러리 접합 소결 인서트링(10, 20)이 알루미늄 피스톤 몸체(100)와 일체로 주조되도록 하는 알루미늄 피스톤 주조 단계(S500); 및 주조된 알루미늄 피스톤의 갤러리 접합 소결 인서트링의 외측면에 링 글로브(G)를 형성하는 기계 가공 단계(S600)를 거쳐서, 오일 갤러리 접합 소결 인서트링 일체식 엔진 피스톤(P)을 제조할 수 있게 된다.According to the present invention, the oil gallery bonded sintered insert rings 10 and 20 manufactured as described above can be used to manufacture a piston for a diesel engine as shown in FIG. 7, As described above, the oil gallery bonded sintered insert rings 10 and 20 manufactured according to the above-described embodiments are placed in a predetermined position in a mold and cast into an aluminum casting using a casting machine to form a gallery joint sintered insert An aluminum piston casting step (S500) in which the rings (10, 20) are cast integrally with the aluminum piston body (100); And a machining step (S600) of forming a ring glove (G) on the outer surface of the gallery-bonded sintered insert ring of the cast aluminum piston to produce an oil gallery bonded sintered insert ring integral engine piston (P) do.

이와 같이 제조된 오일 갤러리 접합 소결 인서트링 일체식 엔진 피스톤(P)은,The oil gallery bonded and sintered insert ring integral type engine piston P thus produced is a so-

알루미늄 주물로 주조방식으로 제조되는 피스톤 몸체(100)의 외측에 형성되는 링 글로브(G)에 장착될 된 피스톤 링과 링 글로브(G) 사이에 마찰과 마모에 저항하도록 상부 링 글로브의 내부에 피스톤 몸체(100)와 일체로 형성되는 링 형상의 인서트링(20)과, A piston ring (G) formed on a ring globe (G) formed on the outside of a piston body (100) manufactured by an aluminum casting method is provided with a piston ring A ring-shaped insert ring 20 formed integrally with the body 100,

피스톤의 상부에 형성되는 연소실의 주변을 냉각시켜 피스톤의 과열을 막을 수 있도록 하기 위하여 상기 피스톤 몸체(100)의 내부에 제공되는 것으로서, 상기 링 형상의 인서트링(20)과의 경계면에 형성되는 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)에 의해 상기 링 형상의 인서트링(20)와 일체로 접합되어 제공되는 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)를 포함하여 이루어지며, 그리고The insert ring 20 is provided inside the piston body 100 to cool the periphery of the combustion chamber formed in the upper portion of the piston to prevent overheating of the piston. And a hollow ring shaped steel material oil gallery 10 integrally joined to the ring-shaped insert ring 20 by an alloy powder mixture sintering joint 30, and

상기 피스톤 몸체(100)가 알루미늄 주물로 주조되기 이전에 상기 링 형상의 인서트링(20)의 내부에 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)가 압입되고 철합금 혼합 분말을 경계면 홈(30b) 내부에 충진하고 소결함으로써 용융되어 상기 소결 인서트링(20)의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리(10)와의 경계면의 미세 간극부에 침투되어서 상기 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)를 형성하며 상기 링 형상의 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 접합체를 형성한 이후에 피스톤 몸체(100)를 성형하기 위한 주형 속에 설치되고, 알루미늄 주물이 주형 속에 주입되어서 상기 링 형상의 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 접합체와 일체로 주조되어 제공되는 것을 특징으로 하고 있다.The hollow ring-shaped steel material oil gallery 10 is press-fitted into the ring-shaped insert ring 20 before the piston body 100 is cast into the aluminum casting and the iron alloy mixed powder is introduced into the interfacial grooves 30b And is infiltrated into the fine gap portion at the interface between the inner pore of the sintered insert ring 20 and the steel material oil gallery 10 to form the iron alloy mixed powder sintered joint portion 30 After forming a joined body of the ring-shaped insert ring 20 and the hollow ring-shaped steel material oil gallery 10, the aluminum casting is installed in a mold for molding the piston body 100, Shaped insert ring (20) and the hollow ring-shaped steel material oil gallery (10).

물론, 이러한 알루미늄 주조 이후에 앞서 설명한 바와 같이 도 7에 확대 도시된 바와 같이 피스톤 링 규격에 맞도록 기계 가공을 거쳐서 링 글로브(G)가 형성되게 된다.Of course, after the aluminum casting, as described above, the ring globe G is formed through machining to conform to the piston ring standard as shown in FIG.

이로써, 본 발명에 따르면 주철재 인서트링을 사용하는 것보다 소결재 인서트링을 사용함으로써 중량감소 효과를 얻을 수 있으며, 중공형의 스틸 오일 갤러리(10)와 소결 인서트링(20)을 일체형으로 제작하여 피스톤(P)을 주조할 수 있게 됨으로써 기존의 솔트 코어를 사용하여 오일 갤러리를 형성시키는 공정과 비교할 때 주조 결함을 억제할 뿐만 아니라 피스톤 제조공정 감소를 통한 원가 절감 효과를 얻을 수 있으며, 일체형으로 접합된 중공형 스틸 오일 갤러리(10)와 소결 인서트링(20)이 상호 접촉되어 있어서 피스톤(P)의 냉각효과를 더욱 향상시키는 효과를 제공한다.According to the present invention, weight reduction effect can be obtained by using a sintered insert ring rather than using a main iron insert ring, and a hollow steel oil gallery 10 and a sintered insert ring 20 are integrally formed It is possible to cast the piston (P), so that the casting defects can be suppressed as compared with the process of forming the oil gallery using the existing salt core, and the cost reduction effect can be obtained by reducing the piston manufacturing process. The joined hollow steel oil gallery 10 and the sintered insert ring 20 are brought into mutual contact with each other to thereby further improve the cooling effect of the piston P. [

아울러, 소결 인서트링(20)에 인위적으로 형성시킨 내부 기공으로 침투된 열전도율이 높은 철-구리 합금 소재를 통해 냉각효과를 더욱 향상시킬 수 있으며, 기존 주철재 인서트링과 피스톤 주조용 알루미늄 소재와의 낮은 접합성 문제를 해결하면서, 소결 인서트링(20)의 표면에 존재하는 기공으로 인한 표면적 증가로써 피스톤 몸체(100)와의 계면의 접촉면적을 확대시켜 계면 접합성을 향상시킬 수 있다.In addition, the cooling effect can be further enhanced through the iron-copper alloy material having a high thermal conductivity penetrated by the internal pores artificially formed in the sintered insert ring 20, and it is possible to improve the cooling effect with the aluminum material for the cast iron insert and the piston casting The interface area of the interface with the piston body 100 is increased by increasing the surface area due to the pores present on the surface of the sintered insert ring 20 while solving the problem of low bonding property, thereby improving the interfacial bonding property.

또한, 본 발명에 따르면 소결 인서트링(20) 내부에 제공되는 기공이 철-구리 합금으로 채워져서 주철재 인서트링과 대비하여 피스톤 모재와의 열팽창 계수의 차이로 인한 간극 발생을 최소화함으로써 인서트링(20)의 열전도율을 향상시키고 결과적으로 피스톤의 냉각 성능을 향상시키는 효과를 제공하게 된다.According to the present invention, the pores provided in the sintered insert ring 20 are filled with the iron-copper alloy, thereby minimizing the occurrence of the gap due to the difference in thermal expansion coefficient between the insert ring and the master metal insert, 20) and consequently to improve the cooling performance of the piston.

본 발명을 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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory only and are not to be construed as limiting the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. Various changes and implementations will be possible.

10: 스틸 소재 오일 갤러리
20: 소결 인서트링
30a: 경계면 홈
30b: 미세 간극부
30: 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부
100: 피스톤 몸체
P: 피스톤
G: 링 글로브
S110: 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리를 제작하는 단계
S120: 10% ~ 40%의 기공을 가진 링 형상의 소결 인서트링을 제작하는 단계
S200: 스틸 소재 오일 갤러리를 소결 인서트링에 압입하는 단계
S300: 스틸 소재 오일 갤러리와 소결 인서트링의 압입 고정체의 경계면 홈을 철합금 혼합 분말로 충진하는 단계
S400: 압입 고정체를 소결로에서 가열하여 경계면 홈에 충진된 철합금 혼합 분말을 소결하며 소결 인서트링의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리와의 경계면에 침투시켜 접합하는 단계10: steel material oil gallery
20: Sintered insert ring
30a: interface groove
30b: fine gap portion
30: iron alloy mixed powder melt-sintered joint
100: Piston body
P: Piston
G: Ring globe
S110: Step of making a hollow ring shaped steel material oil gallery
S120: Step of producing a ring-shaped sintered insert ring having 10% to 40% pores
S200: Step of pressing the steel material oil gallery into the sintered insert ring
S300: Filling the interfacial grooves of the steel material oil gallery and the sintered insert ring with the iron alloy powder mixture
S400: The press-fit fixture is heated in a sintering furnace to sinter the iron alloy mixed powder filled in the interface grooves and to penetrate the interface between the inner pores of the sintered insert ring and the steel gallery oil gallery

Claims (9)

디젤 엔진 피스톤용 인서트링으로서,
철합금 혼합 분말로 성형된 인서트링 성형체의 소결체로서 10% ~ 40%의 기공을 가지고 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 소결 인서트링(20)과;
상기 링 형상의 소결 인서트링(20)의 내경에 압입 고정될 수 있는 외경을 가지도록 형성되어 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)의 내경에 압입되며 외측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)와; 그리고
경계면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체의 경계면에 형성되는 쐐기형의 경계면 홈(30b) 내부에 충진되는 철합금 혼합 분말로서 소결로에서 소결되어 상기 소결 인서트링(20)의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리(10)와의 경계면의 미세 간극부에 침투되어서 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)를 접합하는 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)를 포함하여 이루어지고, 그리고
상기 소결 인서트링(20)의 하부에 위치하는 쐐기형의 경계면 홈(30b)에 충진되는 철합금 혼합 분말은 철합금 혼합 분말이 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 철합금 혼합 분말에 알코올을 혼합 반죽하여 만들어지는 페이스트 상의 철합금 혼합 분말이 채워지는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링.As an insert ring for a diesel engine piston,
A sintered insert ring 20 having a pore size of 10% to 40% and a cross-sectional shape including an upper and a lower round portion and an intermediate straight portion on the inner side of the sintered body;
Shaped sintered insert ring 20 so as to have an outer diameter that can be press-fitted into the inner diameter of the ring-shaped sintered insert ring 20 and is press-fitted into the inner diameter of the ring-shaped sintered insert ring 20 and the upper and lower round portions and the intermediate straight- A hollow ring-shaped steel material oil gallery 10 having a cross-sectional shape including the hollow ring shape; And
Shaped sintered insert ring 20 having a cross-sectional shape including an upper-lower round portion and an intermediate straight-line connecting portion on the interface, and a wedge-shaped sintered insert ring 20 formed on the interface between the ring-shaped steel material oil gallery 10 and the press- Alloy sintered alloy powder is sintered in a sintering furnace to penetrate the fine pores of the interface between the inner pores of the sintered insert ring 20 and the steel material oil gallery 10 to form the ring- And an iron alloy mixed powder melt sintered joint (30) joining the sintered insert ring (20) and the hollow ring shaped steel material oil gallery (10), and
The iron alloy mixed powder filled in the wedge-shaped interface groove 30b located at the lower portion of the sintered insert ring 20 is prepared by mixing the iron alloy mixed powder with the alcohol to prevent the iron alloy mixed powder from falling downward Wherein the powdery iron alloy powder is filled in the paste-formed iron alloy powder for a piston for a diesel engine. 제1항에 있어서,
상기 소결 인서트링(20)은 5.0 중량% 내지 40.0 중량%의 구리와, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 탄소, 그리고 나머지는 철로 구성되는 철합금 혼합 분말로 제조되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링.The method according to claim 1,
Characterized in that the sintered insert ring (20) is made of an iron alloy mixed powder composed of 5.0% by weight to 40.0% by weight of copper, 0.1% by weight to 1.0% by weight of carbon and the balance of iron Oil gallery joint sintered insert ring. 제2항에 있어서,
경계면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체의 경계면에 형성되는 상기 쐐기형의 경계면 홈(30b) 내부에 충진되고 소결되어서 상기 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)를 형성하는 철합금 혼합 분말은 5.0 중량% 내지 40.0 중량%의 구리와, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 탄소, 그리고 나머지는 철로 구성되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링.3. The method of claim 2,
Shaped sintered insert ring (20) having a cross-sectional shape including an upper and lower round portion and an intermediate straight-line connecting portion at an interface and a wedge-shaped sintered insert ring (20) formed at the interface between the ring- Alloy mixture powder filled and sintered in the interface groove 30b of the iron alloy powder mixture to form the iron alloy mixed powder sintered joint 30 may contain 5.0 wt% to 40.0 wt% of copper, 0.1 wt% to 1.0 wt% Carbon, and the remainder being iron. ≪ RTI ID = 0.0 > A < / RTI > oil gallery bonded sintered insert ring for a diesel engine piston. 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 인서트링의 제조 방법으로서,
외측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리를 제작하고(S110), 철합금 혼합 분말로 10% ~ 40%의 기공을 가지고 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 소결 인서트링을 제작(S120)하는 단계(S100)와;
상기 스틸 소재 오일 갤러리를 상기 소결 인서트링의 내경과 상기 스틸 소재 오일 갤러리의 외경이 맞닿도록 상기 소결 인서트링에 압입하는 단계(S200)와;
상기 소결 인서트링과 상기 스틸 소재 오일 갤러리의 압입 고정체의 쐐기형의 경계면 홈(30b) 내부에 철합금 혼합 분말을 채워 넣어 쐐기형의 경계면 홈(30b)을 철합금 혼합 분말로 충진하는 단계(S300)와; 그리고
상기 소결 인서트링과 상기 스틸 소재 오일 갤러리를 접합하는 단계로서, 상기 압입 고정체를 소결로에서 가열하여 쐐기형의 경계면 홈(30b)에 충진된 철합금 혼합 분말을 소결하며 소결 인서트링의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리와의 경계면의 미세 간극부에 침투시켜 접합하는 단계(S400)를 포함하여 이루어지고, 그리고
상기 소결 인서트링(20)의 하부에 위치하는 쐐기형의 경계면 홈(30b)에 철합금 혼합 분말을 충진하는 경우에 철합금 혼합 분말이 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 철합금 혼합 분말에 알코올을 혼합 반죽하여 만들어지는 페이스트 상의 철합금 혼합 분말이 채워지도록 하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링의 제조 방법.A method of manufacturing an oil gallery joint insert ring for a diesel engine piston,
(S110) a hollow ring-shaped steel material oil gallery having a cross-sectional shape including a top-bottom round portion and an intermediate straight-line connecting portion on the outer side is manufactured (S110). The steel alloy powder mixture has 10% to 40% (S100) a ring-shaped sintered insert ring having a cross-sectional shape including an intermediate portion and an intermediate straight-line connecting portion (S120);
(S200) of pressing the steel material oil gallery into the sintered insert ring such that the inner diameter of the sintered insert ring and the outer diameter of the steel material oil gallery are in contact with each other;
Filling the wedge-shaped interface grooves 30b with the iron alloy mixed powder by filling the sintered insert ring and the wedge-shaped interface grooves 30b of the indentation fixture of the steel material oil gallery with iron alloy mixed powder S300); And
The sintered insert ring and the steel material oil gallery are bonded to each other by heating the press-fit fixture in a sintering furnace to sinter the iron alloy mixed powder filled in the wedge-shaped interface groove (30b) And a step (S400) of infiltrating and bonding the fine gap portion at the interface with the steel material oil gallery, and
In order to prevent the iron alloy mixed powder from falling down when the iron alloy mixed powder is filled in the wedge-shaped interface groove 30b located at the lower portion of the sintered insert ring 20, the iron alloy mixed powder is mixed with alcohol And the paste-like iron-alloy mixed powder made by kneading is filled up. 제4항에 있어서,
상기 10% ~ 40%의 기공을 가지고 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 소결 인서트링(20)을 제작하는 단계(S120)는,
5.0 중량% 내지 40.0 중량%의 구리와, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 탄소, 그리고 나머지는 철로 구성되는 철합금 혼합 분말을 제조하여, 철합금 혼합 분말을 성형용 금형에 넣고서 유압 분말 프레스로 2~3ton/㎠의 하중으로 가압하여 4.5g/㎤ ~ 6.5g/㎤의 성형 밀도로서 10~40%의 기공을 보유하며 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 성형체가 되도록 성형하는 단계('S121')와; 그리고
성형된 링 형상의 성형체를 환원분위기의 소결로에서 1120℃~1160℃로 30분 내지 60분 소결하는 단계('S122')를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링의 제조 방법.5. The method of claim 4,
The step S120 of fabricating the ring-shaped sintered insert ring 20 having the 10% to 40% pores and having the cross-sectional shape including the up-and-down round portion and the intermediate straight-
A mixed powder of an iron alloy consisting of 5.0 wt% to 40.0 wt% of copper, 0.1 wt% to 1.0 wt% of carbon, and the balance of iron is prepared, and the iron alloy mixed powder is put into a molding die, To form a ring-shaped molded article having a cross-sectional shape including upper and lower round portions and an intermediate straight-line connecting portion, having a pore size of 10 to 40% at a molding density of 4.5 g / cm 3 to 6.5 g / Molding (S121 '); And
('S122') sintering the shaped ring-shaped formed body in a sintering furnace in a reducing atmosphere at 1120 ° C to 1160 ° C for 30 minutes to 60 minutes. The sintered insert ring for a diesel engine piston ≪ / RTI > 제5항에 있어서,
상기 소결 인서트링(20)을 제작하는 혼합 분말은 상기 구리, 탄소, 및 철을 포함하는 이외에, 혼합 분말의 균일한 혼합을 위하여 0.1 중량% 내지 1.5 중량%의 윤활재를 추가적인 성분 조성으로 가진 혼합 분말이 사용되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링의 제조 방법.6. The method of claim 5,
The mixed powder for making the sintered insert ring 20 contains, in addition to the copper, carbon, and iron, a mixed powder having an additional ingredient composition of 0.1 wt% to 1.5 wt% of lubricant for uniform mixing of the mixed powder Wherein the sintered insert ring is made of a synthetic resin. 제4항에 있어서,
상기 10% ~ 40%의 기공을 가지고 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 소결 인서트링(20)을 제작하는 단계(S120)는,
25.0 중량% 내지 40.0 중량%의 구리와, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 탄소, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 스테아르산 리튬, 0.05 중량% 내지 0.2 중량%의 아연, 0.01 중량% 내지 0.1 중량%의 망간, 그리고 나머지는 철로 구성되는 혼합 분말을 제조하여, 혼합 분말을 성형용 금형에 넣고서 유압 분말 프레스로 2~3ton/㎠의 하중으로 가압하여 4.5g/㎤ ~ 6.5g/㎤의 성형 밀도로서 10~40%의 기공을 보유한 링 형상의 성형체가 되도록 성형하는 단계('S121')와; 그리고
성형된 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 내측면에 가진 링 형상의 성형체를 환원분위기의 소결로에서 1120℃~1160℃로 30분 내지 60분 소결하는 단계('S122')를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링의 제조 방법.5. The method of claim 4,
The step S120 of fabricating the ring-shaped sintered insert ring 20 having the 10% to 40% pores and having the cross-sectional shape including the up-and-down round portion and the intermediate straight-
From 0.1% to 1.0% by weight of carbon, from 0.1% by weight to 1.0% by weight of lithium stearate, from 0.05% by weight to 0.2% by weight of zinc, from 0.01% Manganese, and the remainder is iron. The mixed powder is put into a molding die and pressurized with a hydraulic powder press at a load of 2 to 3 ton / cm 2 to obtain a molding density of 4.5 g / cm 3 to 6.5 g / ('S121') forming a ring-shaped molded article having 10 to 40% pores; And
('S122') of sintering the ring-shaped formed body having a cross-sectional shape including the formed upper and lower round portions and the intermediate straight-line connecting portion on the inner side in a sintering furnace in a reducing atmosphere at 1120 ° C. to 1160 ° C. for 30 minutes to 60 minutes Wherein the sintered insert ring is made of a synthetic resin. 제4항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,
경계면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 상기 소결 인서트링(20)과 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)을 상호 접합시키는 단계(S300)는, 상기 소결 인서트링(20)과 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체를 환원성 분위기의 소결로에서 1120℃~1160℃의 온도범위로 30~60분간 가열하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링의 제조 방법.8. The method according to any one of claims 4 to 7,
(S300) of joining the sintered insert ring (20) and the steel material oil gallery (10) having a cross-sectional shape including an upper and lower round portion and an intermediate straight line connecting portion at an interface is performed by joining the sintered insert ring Wherein the press-fitting fixture of the steel material oil gallery (10) is heated in a sintering furnace in a reducing atmosphere at a temperature ranging from 1120 ° C to 1160 ° C for 30 to 60 minutes. The oil gallery for a diesel engine piston Way. 디젤 엔진용 피스톤으로서,
알루미늄 주물로 주조방식으로 제조되는 피스톤 몸체(100)의 외측에 형성되는 링 글로브(G)에 장착될 된 피스톤 링과 링 글로브(G) 사이에 마찰과 마모에 저항하도록 상부 글로브의 내부에 피스톤 몸체(100)와 일체로 형성되며 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 인서트링(20)과,
피스톤의 상부에 형성되는 연소실의 주변을 냉각시켜 피스톤의 과열을 막을 수 있도록 하기 위하여 상기 피스톤 몸체(100)의 내부에 제공되는 것으로서, 상기 링 형상의 인서트링(20)과의 경계면에 형성되는 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)에 의해 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 상기 링 형상의 인서트링(20)와 일체로 접합되어 제공되는 것으로서 외측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)를 포함하여 이루어지며, 그리고
상기 피스톤 몸체(100)가 알루미늄 주물로 주조되기 이전에 상기 링 형상의 인서트링(20)의 내부에 외측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)가 압입되고 철합금 혼합 분말을 상기 소결 인서트링과 상기 스틸 소재 오일 갤러리의 압입 고정체의 쐐기형의 경계면 홈(30b) 내부에 충진하되 상기 소결 인서트링(20)의 하부에 위치하는 쐐기형의 경계면 홈(30b)에 충진되는 철합금 혼합 분말은 철합금 혼합 분말이 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 철합금 혼합 분말에 알코올을 혼합 반죽하여 만들어지는 페이스트 상의 철합금 혼합 분말이 채워지도록 한 후 소결함으로써 용융되어 상기 소결 인서트링(20)의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리(10)와의 경계면의 미세 간극부에 침투되어서 상기 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)를 형성하며 상기 링 형상의 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 접합체를 형성한 이후에 피스톤 몸체(100)를 성형하기 위한 주형 속에 설치되고, 알루미늄 주물이 주형 속에 주입되어서 상기 링 형상의 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 접합체와 일체로 주조되어 제공되는 것을 특징으로 하는 오일 갤러리 접합 소결 인서트링을 일체로 구비한 디젤 엔진 피스톤.A piston for a diesel engine,
A piston ring (G) formed on the ring globe (G) formed on the outside of the piston body (100) manufactured by an aluminum casting method is provided with a piston body A ring-shaped insert ring 20 integrally formed with the inner ring 100 and having a cross-sectional shape including an up-and-down round portion and an intermediate straight-
The insert ring 20 is provided inside the piston body 100 to cool the periphery of the combustion chamber formed in the upper portion of the piston to prevent overheating of the piston. Shaped insert ring 20 having a cross-sectional shape including an upper and lower round portion and an intermediate straight-line connecting portion on the inner side by an alloy powder mixture sintering and joining portion 30, And a hollow ring-shaped steel material oil gallery 10 having a cross-sectional shape including an intermediate straight-line connecting portion, and
The inner diameter of the ring-shaped insert ring 20 and the outer diameter of the hollow ring-shaped steel material oil 20 having a cross-sectional shape including an upper and a lower round portion and an intermediate straight line connecting portion are formed in the inner side of the annular insert ring 20 before the piston body 100 is casted with aluminum casting. The gallery 10 is press-fitted and the iron alloy mixed powder is filled in the wedge-shaped interface groove 30b of the sintered insert ring and the press-fit fixture of the steel material oil gallery, The ferroalloy mixed powder filled in the wedge-shaped interface groove 30b is formed so that the paste-like iron alloy powder mixed with the iron alloy mixed powder is filled so as to prevent the iron alloy mixed powder from falling downward And is then melted to penetrate the micro pores of the interface between the inner pores of the sintered insert ring 20 and the steel material oil gallery 10 Shaped insert ring 20 and the hollow ring-shaped steel material oil gallery 10 after forming the iron-alloy mixed powder-sintered joint 30 on the piston body 100, And an aluminum casting is injected into the casting mold and is integrally cast and provided with the ring-shaped insert ring (20) and the hollow ring-shaped steel material oil gallery (10). Oil gallery Diesel engine piston with integrated sintered insert ring.
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