KR101473077B1

KR101473077B1 - 부품 조립 방법

Info

Publication number: KR101473077B1
Application number: KR1020127033534A
Authority: KR
Inventors: 이페스 빈클러; 스떼웨 부르방; 알방 뒤바쉬
Original assignee: 더 스와치 그룹 리서치 앤 디벨롭먼트 엘티디
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2014-12-15

Abstract

본 발명은, 제 1 재료에 의해 형성된 적어도 하나의 제 1 부품 (1) 및 제 2 재료에 의해 형성되고 상기 제 1 부품을 트랩하도록 된 적어도 하나의 제 2 부품 (2) 의 영구 조립 방법에 관련된다. 본 발명은 다음 단계들: 적어도 부분적으로 비정질인 금속이 되도록 두 재료 중 적어도 하나를 선택하는 단계; 제 1 부품에 대해, 제 1 냉각 구배가 뒤따르는 제 1 온도 상승 구배를 가지고, 제 2 부품에 대해, 제 2 부품이 적어도 하나의 제 1 부품에 조립될 수 있도록 허용하는 팽창을 보장하도록 제 2 온도 상승 구배와 뒤따라 제 1 부품을 트랩하기 위해서 제 2 부품이 제 1 부품 둘레에서 수축하도록 허용하는 제 2 냉각 구배를 가지는 2 개의 부품의 열 사이클을 규정하는 단계; 예로 적어도 하나의 제 1 부품을 움직일 수 없게 하기 위해서, 적어도 하나의 제 1 부품에 적어도 하나의 제 2 부품을 조립하는 단계; 경우에 따라서, 제 2 부품이 제 1 부품에 클램핑된 영구 조립체 또는 제 2 부품과 제 1 부품 사이에 적어도 1 자유도를 가지는 영구 조립체를 얻기 위해서, 2 개의 부품의 치수를 정하고 제 1 재료의 열 팽창 계수에 대한 제 2 재료의 열 팽창 계수를 선택하는 단계를 포함한다.

Description

부품 조립 방법{PART ASSEMBLY METHOD}

본 발명은, 제 1 재료로 형성된 적어도 제 1 부품과 영구 조립시 상기 제 1 부품을 수용 (confine) 하도록 된 제 2 재료로 형성된 적어도 제 2 부품 간의 영구 조립 방법에 관한 것이다.

본 발명의 기술 분야는 정밀 기계 분야이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 비정질 금속 부품의 제조 방법의 기술 분야에 관한 것이다.

본 발명은, 클램핑에 의해 조립된 2 개의 부품 또는 반대로 서로에 대해 움직일 수 있는 2 개의 부품을 얻기 위해서, 2 개의 부품을 서로 조립하는 것에 관한 것이다.

가동 조립체 (예를 들어, 회전 베어링) 를 얻기 위해서, 무엇보다, 움직일 수 있게 장착되도록 적어도 3 개의 부품을 매우 정확하게 기계가공하는 것으로 이루어진 여러 제조 단계를 가지는 것이 알려져 있다. 다음에, 이 부품 중 적어도 2 개는, 움직일 수 있게 유지될 제 3 부품을 부분적으로 수용하도록, 나사, 본딩, 용접 또는 다른 수단에 의하여 조립되어야 한다. 이 가동 조립체의 제작은, 두 부품 사이의 최종 유극 (play) 이 부품들을 서로에 대해 움직일 수 있도록 허용하기에 충분하도록 요구한다. 이 유극은 너무 커서는 안 되는데, 그렇지 않으면 하나의 부품이 다른 부품에 대해 시프팅(shifting)될 위험이 있고 이것은 바람직하지 않다. 따라서, 이 유형의 조립체를 제작하는 것은 복잡하고 많은 비용이 든다.

움직일 수 없는/실링된 조립체를 제작하기 위해서, 조립체를 위한 스레드(thread)를 형성하거나 부품을 서로에 대해 본딩, 경납땜, 용접 또는 리베팅할 수 있다.

어떤 문제점들이 발생할 수도 있다. 실제로, 가끔 전술한 알려진 수단이 사용될 수 없다. 첫째, 이 방법은 가능하지 않기 때문에 사용될 수 없다. 예를 들어, 부품을 파손시키지 않으면서 취성 재료에 스레드를 제작하는 것이 가능하지 않다.

둘째, 이 방법은 바람직하지 못한 효과, 예를 들어 접착 재료의 탈가스화가 발생하기 때문에 사용될 수 없다.

본 발명은, 제 1 부품을 제 2 부품에 간단히, 효율적으로 고정될 수 있도록 함으로써 종래 기술의 단점을 극복한, 2 개의 부품을 서로 고정하는 방법에 관한 것으로, 상기 조립체는 고정식일 수도 있고 또는 가동식일 수도 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 조립 방법에 관한 것으로, 이 방법은 다음 단계들:

- 제 1 재료로서 적어도 부분적으로 비정질이 될 수 있는 금속 합금을 선택하고, 제 2 재료로서 적어도 부분적으로 비정질이 될 수 있는 금속 합금이 아닌 것을 선택하는 단계;

- 제 2 재료로 형성된 부품을 운반하는 단계;

- 제 1 부품을 셰이핑하고 동시에 제 1 부품을 제 2 부품에 조립하는 단계로서, 상기 제 1 재료는 늦어도 상기 셰이핑시에 재료가 적어도 부분적으로 비정질이 되도록 허용하는 처리를 부여받고, 제 1 부품과 제 2 부품은, 적어도 제 2 부품의 팽창을 보장하는 온도 증가 구배와 뒤이어 상기 제 1 부품을 수용하도록 제 1 부품 둘레에서 제 2 부품을 수축하기 위한 냉각 구배로 이루어지는 열 사이클을 부여받는 단계;

- 상기 적어도 하나의 제 2 부품 및 상기 적어도 하나의 제 1 부품의 크기를 정하고, 상기 제 1 재료의 열 팽창 계수와 비교해, 차례대로 적절히, 상기 제 2 재료의 열 팽창 계수를 선택하는 단계;

- 상기 제 2 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱이 상기 제 1 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱보다 크다면 상기 제 2 부품이 상기 제 1 부품에 대해 클램핑되는 영구 조립체를 얻는 단계;

- 상기 제 2 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱이 상기 제 1 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱보다 작다면 상기 제 2 부품과 상기 제 1 부품 사이에서 적어도 자유도를 가지는 영구 조립체를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 가지 장점은, 2 개의 부품이 서로 매우 용이하게 고정될 수 있도록 허용하는 것이다. 실제로, 재료의 팽창 계수에 따른 작용은, 클램핑 수단 또는 유극 획득 수단의 사용이 필요하지 않다는 것을 의미한다. 2 개의 부품 사이의 유극 또는 클램핑은 재료 및 재료의 팽창 계수를 선택함으로써 직접 달성된다. 마찬가지로, 사용되는 재료의 특정한 선택에 의해 클램핑 또는 유극을 조절하는 것이 용이하게 된다.

이 고정 방법의 유리한 실시형태들은 종속항의 주제를 형성한다.

제 1 유리한 실시형태에서, 방법은 다음 단계:

- 상기 온도 증가 구배는, 적어도 부분적으로 비정질이 될 수 있는 금속 합금이도록 선택된 제 1 재료를, 재료가 적어도 국부적으로 임의의 결정 구조를 상실하게 하는 그것의 용융 온도를 초과해 상승시키고, 상기 냉각 구배는 제 1 재료를 그것의 유리질 천이 온도 미만이 되도록 하여서, 제 1 재료가 적어도 부분적으로 비정질이 될 수 있도록, 상기 열 사이클을 규정하는 단계를 포함한다.

제 2 유리한 실시형태에서, 방법은 다음 단계들:

- 제 1 재료를 프리폼 (preform) 으로 변형시키고 재료가 적어도 부분적으로 비정질이 될 수 있게 하는 처리를 재료에 부여하는 단계;

- 프리폼이 그것의 유리질 천이 온도와 그것의 결정화 온도 사이에 포함되는 온도를 부여받도록, 프리폼으로 변형된 상기 제 1 재료의 상기 열 사이클을 규정하는 단계;

- 상기 적어도 하나의 제 2 부품이 상기 적어도 하나의 제 1 부품을 수용하도록 상기 프리폼을 프레싱하는 단계;

- 상기 제 1 재료가 적어도 부분적으로 비정질 성질을 유지할 수 있도록 조립체를 냉각하는 단계를 포함한다.

제 3 유리한 실시형태에서, 방법은 중간 층을 제 2 부품에 증착시키는 것을 포함하는 단계 및, 상기 제 2 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱이 상기 제 1 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱보다 작다면 제 1 부품과 제 2 부품 사이에 유극을 증가시키도록 상기 중간 층을 용해시키는 것을 포함하는 최종 단계를 포함한다.

다른 유리한 실시형태에서, 방법은 제 1 부품과 제 2 부품 사이의 기계적 부착을 강화하도록 제 2 부품에 적어도 하나의 릴리프부를 제작하는 것을 포함하는 단계를 포함한다.

다른 유리한 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 릴리프부는 기계가공에 의해 얻어진다.

다른 유리한 실시형태에서, 적어도 부분적으로 비정질이 될 수 있는 금속 합금으로서 선택된 상기 제 1 재료 또는 제 2 재료는, 재료가 전적으로 비정질이 될 수 있도록 하는 처리를 부여받는다.

본 발명의 한 가지 장점은 달성하기에 매우 용이하다는 것이다. 실제로, 방법은 각각의 합금에 대해 정해진 온도 범위 [Tg - Tx] (여기에서 Tx 는 결정화 온도이고, Tg 는 유리질 천이 온도임; 예를 들어 Zr₄₁ _.24Ti₁₃ _.75Cu₁₂ _.5Ni₁₀Be₂₂ _.5 합금에 대해, Tg = 350 ℃, Tx = 460 ℃) 내에서 임의의 기간 동안 비정질로 유지되면서 특정 연화 특성을 가지는 비정질 금속을 사용한다. 따라서, 비교적 낮은 응력 및 낮은 온도에서 이 금속을 셰이핑하는 것이 가능하여서 단순화된 프로세스를 사용할 수 있도록 허용한다. 이런 유형의 재료의 사용은 또한 정밀 기하학적 구조의 매우 정확한 재현을 허용하는데, 왜냐하면 합금의 점도가 온도 범위 [Tg - Tx] 내에서 온도에 따라 급격하게 감소하여서 합금은 네거티브 형태의 모든 세부를 채택하기 때문이다. 예를 들어, 백금 기반 재료에 대해, 온도 Tg 에서 10¹² 의 점도 대신에, 1 MPa 의 응력에 대한 최대 10³Pa.s 의 점도에 대해 대략 300 ℃ 에서 셰이핑이 일어난다. 이것은, 동시에 부품을 제작 및 조립할 수 있음을 의미한다.

또한, 본 발명은 적어도 제 1 부품과 적어도 제 2 부품간의 영구 조립 방법에 관한 것으로, 한편으로는 제 1 부품은 제 1 재료로 형성되고, 다른 한편으로는 제 2 부품은 제 2 재료로 형성되고 상기 영구 조립시에 상기 제 1 부품을 수용하도록 되어있고, 방법은 다음 단계들:

- 상기 제 2 재료로서 적어도 부분적으로 비정질이 될 수 있는 금속 합금을 선택하고, 제 1 재료로서 적어도 부분적으로 비정질이 될 수 있는 금속 합금이 아닌 것을 선택하는 단계;

c) 상기 제 1 재료로 형성된 부품을 운반하는 단계;

-제 2 부품을 셰이핑하고 동시에 제 2 부품을 제 1 부품에 조립하는 단계로서, 상기 제 2 재료는 늦어도 상기 셰이핑시에 제 2 재료가 적어도 부분적으로 비정질이 되도록 허용하는 처리를 부여받고, 제 2 부품과 제 1 부품은, 제 1 부품과 제 2 부품이 조립될 수 있도록 허용하는 팽창을 보장하는 온도 증가 구배와 뒤이어 상기 제 1 부품을 수용하도록 제 1 부품 둘레에서 제 2 부품을 수축하기 위한 냉각 구배로 이루어지는 열 사이클을 부여받는 단계;

본 발명에 따른 조립 방법의 목적, 장점 및 특징은, 단지 비제한적인 실시예로서 제공되고 첨부 도면에 도시된, 본 발명의 적어도 하나의 실시형태에 대한 다음 상세한 설명에서 보다 분명하게 될 것이다.

도 1 내지 도 6 은 본 발명에 따른 방법의 제 1 실시형태를 개략적으로 나타낸다.
도 7 내지 도 11 은 본 발명에 따른 방법의 제 2 실시형태를 개략적으로 나타낸다.
도 12 내지 도 18 은 본 발명에 따른 방법의 제 1 실시형태의 변형예를 개략적으로 나타낸다.
도 19 는 본 발명에 따른 방법의 제 2 실시형태의 변형예를 개략적으로 나타낸다.

본 발명은 제 1 부품 (1) 과 제 2 부품 (2) 의 조립체에 관한 것이다. 제 1 부품 (1) 은 열 팽창 계수 (α₁) 를 가지는 제 1 재료로 만들어지고 제 2 부품 (2) 은 열 팽창 계수 (α₂) 를 가지는 제 2 재료로 만들어진다. 제 2 부품은 제 1 부품 (1) 을 수용하도록 배치된다.

본원에서, 제 1 부품 (1) 은 적어도 부분적으로 비정질인 금속 합금으로서 적어도 하나의 금속 성분을 포함하는 적어도 부분적으로 비정질인 재료로 만들어진다. 하지만, 적어도 하나의 금속 성분을 포함하는 적어도 부분적으로 비정질인 재료로 제 2 부품 (2) 을 제작하고 임의의 재료로 제 1 부품 (1) 을 제작하는 것을 생각할 수 있다. 바람직하게, 제 1 부품 (1) 및/또는 제 2 부품 (2) 은, 동일하거나 상이할 수도 있는 전적으로 비정질인 금속 합금으로 제작된다. 상기 금속 성분은 귀금속 유형일 수 있다.

가동 부품 (1) 의 비정질 금속의 특성은 제 2 부품 (2) 및 제 1 부품 (1) 을 조립하는데 사용된다. 실제로, 비정질 금속은 셰이핑을 크게 용이하게 하여서, 복잡한 형상을 가지는 부품이 더 큰 정밀도를 가지고 간단히 발생될 수 있도록 허용한다. 이것은 각 합금에 대해 정해진 온도 범위 [Tg - Tx] (여기에서 Tx 는 결정화 온도이고, Tg 는 유리질 천이 온도임; 예를 들어 Zr₄₁ _.24Ti₁₃ _.75Cu₁₂ _.5Ni₁₀Be₂₂ _.5 합금에 대해, Tg = 350 ℃, Tx = 460 ℃) 내에서 임의의 기간 동안 비정질 상태로 유지되면서 연화될 수 있는 비정질 금속의 특정한 특징에 기인한 것이다. 따라서, 비교적 낮은 응력과 낮은 온도에서 이 금속을 셰이핑할 수 있어서, 열간 성형과 같은 단순화된 프로세스가 사용될 수 있도록 허용한다. 이런 유형의 재료의 사용은 또한 정밀 기하학적 구조의 매우 정확한 재현을 허용하는데, 왜냐하면 합금의 점도가 온도 범위 [Tg - Tx] 내에서 온도에 따라 급격하게 감소하여서 합금은 네거티브 형태의 모든 세부를 채택하기 때문이다. 예를 들어, 백금 기반 재료에 대해, 온도 Tg 에서 10¹² 의 점도 대신에, 1 MPa 의 응력에 대한 최대 10³Pa.s 의 점도에 대해 대략 300 ℃ 에서 셰이핑이 일어난다.

도 2 에 나타낸 제 1 단계는 지지체로서 사용되는 제 2 부품 (2) 을 운반하는 것으로 이루어진다. 이 지지체 (2) 는, 임의의 재료일 수도 있는, "제 2 재료" 로 불리는 재료로 형성된다. 제 2 부품 (2) 은 제 1 부품 (1) 을 수용한다.

도 3 에 나타낸 제 2 단계는, 제 1 재료, 즉 제 1 부품 (1) 을 형성하는 재료를 운반하는 것으로 이루어진다. 도 4 내지 도 6 에 나타낸 제 3 단계는, 제 1 부품 (1) 을 형성하기 위해서 여기에서 비정질 금속인 제 1 재료를 셰이핑하는 것으로 이루어져서 제 1 부품 (1) 은 제 2 부품 (2) 에 조립된다. 이를 달성하기 위해서, 열간 성형 방법이 사용된다.

우선, 비정질 재료로 된 프리폼 (4) 이 만들어진다. 이 프리폼 (4) 은 외관과 치수가 최종 부품과 유사한 부품으로 이루어진다. 전형적으로, 예를 들어, 원형 막을 제작하고자 한다면, 프리폼 (4) 은 원반 형태를 취할 것이다. 중요한 점은, 상기 프리폼 (4) 이 이미 비정질 구조를 가진다는 것이다. 이를 달성하기 위해서, 제 1 재료를 형성하는 재료(들)는 그것의 용융 온도보다 높게 온도를 상승시킴으로써 액체 상태로 있다. 그 후, 재료는 상기 제 1 재료를 형성하도록 균질하게 혼합된다. 그 후, 이 혼합물은 원하는 형상의 몰드 (5) 의 다이 (5a, 5b) 로 주조된다. 그 후, 이것은 원자가 구조화될 시간을 가지지 않도록 가능한 한 빨리 냉각되고, 그러면 제 1 재료는 적어도 부분적으로 비정질이 된다.

그 후, 도 4 에 나타난 것처럼, 프리폼 (4) 은 제 2 부품을 커버하도록 제 2 부품 (2) 에 배치된다. 그 후, 열간 프레스는 바람직하게 재료의 유리질 천이 온도 (Tg) 와 재료의 결정화 온도 (Tx) 사이의 재료에 특정한 온도로 가열된다. 그 후, 제 1 부품 (1) 과 제 2 부품 (2) 은 동일한 온도 증가를 가진다. 이 온도 증가는 제 2 부품 (2) 과 제 1 부품 (1) 에 대해 상이하다는 것을 알 수 있다.

일단 열간 프레스가 가열되면, 그러면 도 5 에 나타난 것처럼 제 2 부품 내의 하우징 (6) 을 채우기 위해서 프리폼 (4) 에 압력이 가해진다. 이 프레싱 작동은 미리 규정된 기간 동안 수행된다.

일단 프레싱 시간이 경과하고 나면, 제 1 재료는 제 1 부품 (1) 을 형성하도록 Tg 미만으로 냉각된다. 프레싱 및 냉각은 제 1 재료의 결정화를 방지하기에 충분히 신속해야 한다. 실제로, 제 1 재료의 유리질 천이 온도 (Tg) 와 제 1 재료의 결정화 온도 (Tx) 사이의 정해진 온도에서 정해진 제 1 재료에 대해, 최대 지속 시간이 있는데 이 시간을 지나면 상기 재료는 결정화된다. 이 지속 시간은 온도가 그것의 결정화 온도 (Tx) 에 가까워질 때 감소하고, 지속 시간은 온도가 그것의 유리질 천이 온도 (Tg) 에 가까워질 때 증가한다. 따라서, Tg 와 Tx 사이에 포함되는 온도에서 소요되는 시간이 각각의 온도/합금 쌍에 대한 임의의 특정 값을 초과한다면 비정질 재료는 결정화될 것이다. 전형적으로 Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5 합금과 440 ℃ 의 온도에 대해, 프레싱 시간은 대략 120 초를 초과해서는 안 된다. 따라서, 열간 성형은 프리폼 (4) 의 적어도 부분적으로 비정질인 초기 상태를 유지한다.

그 후, 최종 부품을 제공하기 위해서 도 6 에서 볼 수 있듯이 제 1 부품 (1) 과 제 2 부품 (2) 은 몰드 (5) 에서 제거된다.

제 2 부품은 비정질 금속으로 만들어질 수도 있고 제 1 부품 (1) 은 임의의 재료로 만들어질 수도 있음이 상기될 것이다.

열간 성형 변형예는 주조 원리를 이용한다. 비정질 금속 성분은 액체 형태, 즉 적어도 용융 온도와 동일한 온도로 혼합된다. 그 후, 이 혼합물은 제작될 부품의 형상을 가지는 몰드에서 주조된 후 원자가 구조화될 시간을 가지지 않도록 신속하게 냉각된다.

유리하게도, 본 발명에 따르면, 열 팽창 계수 α₁ 가 열 팽창 계수 α₂ 와 상이하도록 제 1 및 제 2 재료가 선택된다. 재료의 열 팽창 계수는, 재료의 온도가 다음 식 ΔL = α ㆍ L₀ ㆍ ΔT 에 따라 증가될 때 재료에 부여될 팽창을 결정한다:

· ΔL, 길이 변화 (단위 : 미터 (m));

· α, 선형 팽창 계수 (단위 : K^-1);

· L₀, 초기 길이 (단위 : 미터 (m));

·ΔT = T - T₀, 온도 변화 (단위 : 캘빈 온도 (K) 또는 섭씨 온도 (℃)).

이것은 예를 들어, 30 m 철근에 대해, 강철이 60 ℃ 의 양 (positive) 의 ΔT 를 부여받는 12.0 x 10^- ⁶ 의 열 팽창 계수를 가지기 때문에, 철근이 30.0216 m 의 길이를 달성하도록 팽창될 것이라는 것을 의미한다. 그러므로, 온도가 감소할 때, 철근은 수축되어 그것의 초기 길이로 되돌아갈 것이다.

이 원리는 본 발명의 경우에 이용된다. 실제로, 열간 성형은 주위 온도보다 높은 온도로 수행되는데, 이것은 온도 증가 구배를 부여받기 때문에 제 1 부품 (1) 과 제 2 부품 (2) 을 형성하는 재료가 팽창하는 것을 의미한다. 냉각 중, 즉 냉각 구배 중, 제 1 및 제 2 재료는 수축할 것이다. 열간 성형의 경우, 제 1 및 제 2 부품 양자가 동일한 다이 (5a, 5b) 사이에 배치되기 때문에 구배는 동일하다. 열 팽창 계수가 상이하다면, 수축이 상이할 것이다. 물론, 제 1 부품 (1) 과 제 2 부품 (2) 이 동일한 온도 증가를 경험하지 않았다면, 2 개의 부품에 대해 구배는 상이할 것이고 수축도도 또한 상이할 것인데, 왜냐하면 수축은 온도 증가 구배, 열 팽창 계수 및 치수에 의해 좌우되기 때문이다.

주조의 경우, 몰드에 상기 용융된 합금을 붓는다는 사실은 상기 몰드 (5) 에 위치한 제 2 부품 (2) 의 온도 증가를 초래한다. 그러면, 두 재료의 온도가 열 전달에 의해 서로 비슷하게 될 것이라는 것을 생각할 수도 있다.

제 1 실시형태에서, 제 1 부품 (1) 과 제 2 부품 (2) 은 유닛 (3) 을 형성하도록 움직일 수 있게 조립된다. 예를 들어, 유닛 (3) 은 볼 조인트 또는 아버에 회전할 수 있게 장착된 휠이라고 생각해 볼 수 있다. 또한, 서로에 대해 느슨하게 장착된 2 개의 튜브로 생각할 수 있다. 이 유닛은, 도 1 에서 볼 수 있듯이 제 1 부품인 제 1 가동 부품 (1) 이 고정된, 제 2 부품인 지지체 (2) 를 포함한다.

유리하게도 본 발명에 따르면, 제 1 부품 (1) 과 제 2 부품 (2) 의 열 팽창 계수 (α1, α2) 는 상이하다. 이것은 제 2 부품 (2) 에 대한 제 1 부품 (1) 의 가동성을 초래한다. 이것은 유극 또는 클램핑의 발생을 초래하는 팽창 계수간 차이이다. 적어도 하나의 금속 성분을 포함하는 적어도 부분적으로 비정질인 재료의 사용은, 상기 부품을 다른 부품에 조립하는 작동으로, 적어도 하나의 금속 성분을 포함하는 적어도 부분적으로 비정질인 재료로 만들어진 부품 제조 작동을 동시에 우수하게 (cleverly) 수행할 수 있게 한다.

2 개의 가동 부품 사이의 유극은, 제 1 및 제 2 재료의 열 팽창 계수의 차이, 열간 성형이 수행되는 온도 및, 제 1 부품 (1) 과 제 2 부품 (2) 의 치수에 의해 규정된다. 즉 2 개의 부품 (1, 2) 사이에 유극 (12) 이 존재하는 가동 조립체의 경우, 열 팽창 계수 α₁ 는 열 팽창 계수 α₂ 보다 높다. 열 팽창 계수 α₂ 와 비교해 열 팽창 계수 α₁ 가 더 클수록, 유극 (12) 이 더 커질 것이다. 실제로, 제 1 부품 (1) 이 제 2 부품 (2) 에 수용되므로, 이 제 1 부품 (1) 은 제 2 부품 (2) 보다 더 많이 수축해야 한다. 이를 달성하기 위해서, 상기 열 팽창 계수 α₂ 와 상기 냉각 구배의 곱은 상기 열 팽창 계수 α₁ 와 상기 냉각 구배의 곱보다 작아야 한다.

마찬가지로, 열간 성형 온도가 더 높을수록, 주위 온도에서 유극은 더 클 것이다. 또한, 적어도 Tg 까지 냉각하는 동안 다소간의 응력을 적용함으로써 조립체의 최종 유극 (12) 을 변경하는 것이 가능하다.

그러면, 비정질 금속의 사용은, 방법을 더 복잡하게 하지 않고 반대로 방법을 단순화시켜 제 1 부품 (1) 이 가동 조립체로서 동시에 제조될 수 있도록 허용한다.

여분의 재료는 예를 들어 화학적 또는 기계적 프로세스에 의해 제거될 수도 있다. 여분은 냉각 전 또는 후 제거될 수 있다.

대안에서, 제 2 부품 (2) 이 비정질 금속 또는 금속 합금으로 만들어지고, 반면에 제 1 부품 (1) 이 임의의 재료로 만들어질 것이다. 지지체인 제 2 부품 (2) 은, 제 1 부품 (1) 이 수용되는 하우징 (6) 을 포함한다. 사용되는 방법은 전술한 열간 성형 방법이다.

도 12 내지 도 18 에 나타낸 제 1 변형예에서, 부가적 단계는 제 1 및 제 2 단계 사이에 제공될 수도 있다. 이 부가적 단계는, 비정질 금속으로 제조되지 않은 부품, 즉 제 1 부품이 상기 하우징 (6) 에 주조될 때 여기에서 제 2 부품 (2) 의 하우징 (6) 의 벽 (7) 또는 상기 제 1 실시형태의 대안예의 경우 제 1 부품 (1) 의 벽 (7) 에 중간 층 (9) 을 증착 (deposit) 하는 것으로 이루어진다. 이 중간 층 (9) 은 CVD, PVD, 전착, 갈바니 증착 또는 그 밖의 수단에 의해 증착될 수 있다. 제 3 단계 후, 이 층 (9) 은 따라서 제 1 부품 (1) 과 제 2 부품 (2) 사이에 삽입된다. 그러면, 이 중간 층 (9) 은 상기 제 1 부품 (1) 과 제 2 부품 (2) 사이의 유극 (12) 을 증가시키도록 화학 배스 (bath) 에서 선택적으로 용해될 수 있다. 유극 (12) 이 제 1 부품 (1) 과 제 2 부품 (2) 사이에 미리 생성되어서 화학 용액이 침투하여 중간 층 (9) 을 모두 제거할 수 있기 때문에 용해가 가능하다.

제 2 실시형태에서, 제 1 부품 (1) 과 제 2 부품 (2) 은 유닛을 형성하도록 고정 조립된다. 열간 가공 중 표면의 모두 세부를 완전히 받아들일 수 있는 비정질 금속의 능력은, 부품들 (1, 2) 에 사용된 재료의 팽창 계수 차이가 적절히 선택된다면 조립체를 실링하는데 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 이 유닛 (3) 은 2 개의 튜브 또는 그것의 아버 (arbour) 에 고정된 손목시계 바늘의 실링 조립체로 생각할 수 있다. 이 유닛은, 도 7 에서 볼 수 있듯이 제 1 부품인 제 1 가동 부품 (1) 이 고정되는 제 2 부품 (2) 인 지지체 (2) 를 포함한다. 사용되는 방법은 도 8 내지 도 11 에 나타낸 제 1 실시형태에 사용된 방법과 동일하다. 이 방법은 열간 성형을 이용하고 제 1 실시형태에 관해, 제 1 부품 (1) 또는 제 2 부품 (2) 은 비정질 금속 또는 비정질 금속 합금으로 만들어질 수도 있다.

이 실시형태에서, 제 1 부품을 수용하는 제 2 부품의 실링 조립 또는 클램핑은, 열 팽창 계수 α₁ 가 열 팽창 계수 α₂ 보다 낮도록 제 1 및 제 2 재료를 선택함으로써 달성된다. 보다 구체적으로, 상기 열 팽창 계수 α₂ 와 상기 냉각 구배의 곱이 상기 열 팽창 계수 α₁ 와 상기 냉각 구배의 곱보다 크도록 제 1 및 제 2 부품의 치수와 열 팽창 계수 (α₁, α₂) 가 결정된다. 따라서, 제 1 부품을 수용하는 제 2 부품은 제 1 부품보다 더 수축되어서 상기 제 1 부품을 클램핑한다.

결과적으로, 제 1 및 제 2 부품의 냉각 중, 제 1 및 제 2 재료가 수축한다. 열 팽창 계수가 상이하기 때문에, 수축이 상이하다. 본원에서, 제 2 재료는 제 1 재료보다 많이 수축하여서, 제 1 부품 (1) 상에 제 2 부품 (2) 을 클램핑할 것이다. 따라서, 클램핑력은 제 1 및 제 2 재료의 열 팽창 계수의 차이, 열간 성형이 수행되는 온도 및 부품의 치수에 의해 규정된다. 열 팽창 계수 α₁ 와 비교했을 때 열 팽창 계수 α₂ 가 더 높을수록, 클램핑력은 더 커질 것이다. 마찬가지로, 열간 성형 온도가 더 높을수록, 주위 온도에서 클램핑력은 더 커질 것이다. 또한, 적어도 Tg 까지 냉각하는 동안 다소간의 응력을 적용함으로써 조립체의 최종 클램핑력을 변경하는 것이 가능하다.

도 19 에 나타낸 이 제 2 실시형태의 변형예에서, 제 1 및 제 2 단계 사이에 부가적 단계가 제공될 수도 있다. 이 부가적 단계는, 제 1 부품이 비정질 재료로 만들어질 때 제 2 부품 (2) 의 내부 벽 (10) 을 기계가공하는 것으로 이루어지거나 제 2 부품이 비정질 재료로 만들어질 때 제 1 부품 (1) 의 외부 벽 (11) 을 기계가공하는 것으로 이루어진다. 이 기계가공은 릴리프부 (13) 와 같은 거친 영역을 기계가공하는 것으로 이루어진다. 열간 성형 중, 이것은 제 1 부품 (1) 과 제 2 부품 (2) 사이의 기계적 부착 및/또는 실링을 향상시킨다.

중간 층이 부품 (1) 과 부품 (2) 사이에 부가되는 변형예가 또한 언급되어야 한다. 이 층은, 상기 층에 대해 부품들 (1, 2) 과 다른 팽창 계수를 가지는 재료를 선택함으로써 더 큰 범위 내에서 클램핑력이 조절될 수 있도록 허용한다.

변형예에서, 특히 예를 들어 실리콘과 같은 취성 재료로 된 조립체의 경우, 비정질 금속으로 조립되는 부품의 파손을 막도록 안정성을 위해 이 층을 또한 사용할 수 있다. 따라서, 조립체가 냉각으로 인한 응력을 받을 때 취성 재료가 파손되기 전에 소성 변형될 연성 층 (구리, 금, 은, 인듐 등) 이 취성 재료에 증착될 수 있다.

다른 변형예에서, 제 1 부품 (1) 또는 제 2 부품 (2) 은 제 1 부품 (1) 또는 제 2 부품 (2) 의 재료를 국부적으로 팽창시키도록 국부적으로 가열될 수 있다. 그러면 이것은 제 1 및 제 2 부품이 서로 조립될 수 있도록 허용한다. 바람직하게, 이 변형예는 제 2 실시형태에서 사용될 것이다.

본 기술분야의 당업자에게 분명한 다양한 변경 및/또는 개선 및/또는 조합은 첨부된 청구항에 의해 규정된 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 전술한 본 발명의 다양한 실시형태로 만들어질 수도 있음은 분명할 것이다.

Claims

적어도 제 1 부품 (1) 과 적어도 제 2 부품 (2) 간의 영구 조립 방법으로서,
상기 제 1 부품 (1) 은 제 1 재료로 형성되고, 상기 제 2 부품 (2) 은 제 2 재료로 형성되고 상기 영구 조립시에 상기 제 1 부품을 수용 (confine) 하도록 되어 있고,
상기 방법은 다음 단계들:
- 상기 제 1 재료로서 적어도 부분적으로 비정질이 될 수 있는 금속 합금을 선택하고, 상기 제 2 재료로서 상기 제 1 재료와 상이한 것을 선택하는 단계;
- 상기 제 2 재료로 형성된 부품을 운반하는 단계;
- 상기 제 1 부품 (1) 을 셰이핑 (shaping) 하고 동시에 상기 제 1 부품을 상기 제 2 부품에 조립하는 단계로서, 상기 제 1 재료는 늦어도 상기 셰이핑시에 상기 재료가 적어도 부분적으로 비정질이 되도록 허용하는 처리를 부여받고, 상기 제 1 부품과 상기 제 2 부품은, 적어도 제 2 부품의 팽창을 보장하는 온도 구배 증가와 뒤이어 상기 제 1 부품을 수용하도록 상기 제 1 부품 둘레에서 상기 제 2 부품을 수축하기 위한 냉각 구배로 이루어지는 열 사이클을 부여받는 단계;
- 상기 적어도 하나의 제 2 부품 및 상기 적어도 하나의 제 1 부품의 크기를 정하고(sizing), 상기 제 1 재료의 열 팽창 계수 (α1) 와 상이한 상기 제 2 재료의 열 팽창 계수 (α2) 를 선택하는 단계;
- 상기 제 2 재료의 상기 열 팽창 계수 (α2) 와 상기 냉각 구배의 곱이 상기 제 1 재료의 상기 열 팽창 계수 (α1) 와 상기 냉각 구배의 곱보다 크다면 상기 제 2 부품이 상기 제 1 부품에 대해 클램핑되는 영구 조립체를 얻는 단계;
- 상기 제 2 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱이 상기 제 1 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱보다 작다면 상기 제 2 부품과 상기 제 1 부품 사이에서 적어도 자유도를 가지는 영구 조립체를 얻는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 조립 방법.
적어도 제 1 부품 (1) 과 적어도 제 2 부품 (2) 간의 영구 조립 방법으로서,
상기 제 1 부품 (1) 은 제 1 재료로 형성되고, 상기 제 2 부품 (2) 은 제 2 재료로 형성되고 상기 영구 조립시에 상기 제 1 부품을 수용하도록 되어 있고,
상기 방법은 다음 단계들:
- 상기 제 2 재료로서 적어도 부분적으로 비정질이 될 수 있는 금속 합금을 선택하고, 상기 제 1 재료로서 상기 제 2 재료와 상이한 것을 선택하는 단계;
- 상기 제 1 재료로 형성된 부품을 운반하는 단계;
- 상기 제 2 부품을 셰이핑하고 동시에 상기 제 2 부품을 상기 제 1 부품에 조립하는 단계로서, 상기 제 2 재료는 늦어도 상기 셰이핑시에 상기 제 2 재료가 적어도 부분적으로 비정질이 되도록 허용하는 처리를 부여받고, 상기 제 2 부품과 상기 제 1 부품은, 적어도 제 1 부품의 팽창을 보장하는 온도 구배 증가와 뒤이어 상기 제 1 부품을 수용하도록 상기 제 1 부품 둘레에서 상기 제 2 부품을 수축하기 위한 냉각 구배로 이루어지는 열 사이클을 부여받는 단계;
- 상기 적어도 하나의 제 2 부품 및 상기 적어도 하나의 제 1 부품의 크기를 정하고, 상기 제 1 재료의 열 팽창 계수 (α1) 와 상이한 상기 제 2 재료의 열 팽창 계수 (α2) 를 선택하는 단계;
- 상기 제 2 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱이 상기 제 1 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱보다 크다면 상기 제 2 부품이 상기 제 1 부품에 대해 클램핑되는 영구 조립체를 얻는 단계;
- 상기 제 2 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱이 상기 제 1 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱보다 작다면 상기 제 2 부품과 상기 제 1 부품 사이에서 적어도 자유도를 가지는 영구 조립체를 얻는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 조립 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 방법은 다음 단계:
- 상기 온도 구배 증가는, 적어도 부분적으로 비정질이 될 수 있는 금속 합금이도록 선택된 제 1 재료를, 상기 제 1 재료가 적어도 국부적으로 임의의 결정 구조를 상실하게 하는 용융 온도를 초과해 상승시키고, 상기 냉각 구배는 상기 제 1 재료를 제 1 재료의 유리질 천이 온도 미만이 되도록 하여서, 상기 제 1 재료가 적어도 부분적으로 비정질이 될 수 있도록, 상기 열 사이클을 규정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 조립 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 방법은 다음 단계:
- 상기 온도 구배 증가는, 적어도 부분적으로 비정질이 될 수 있는 금속 합금이도록 선택된 제 2 재료를, 상기 제 2 재료가 적어도 국부적으로 임의의 결정 구조를 상실하게 하는 용융 온도를 초과해 상승시키고, 상기 냉각 구배는 상기 제 2 재료를 제 2 재료의 유리질 천이 온도 미만이 되도록 하여서, 상기 제 2 재료가 적어도 부분적으로 비정질이 될 수 있도록, 상기 열 사이클을 규정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 조립 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 셰이핑 단계는 다음 단계들:
- 상기 제 1 재료를 프리폼 (4) 으로 변형시키고 상기 재료가 적어도 부분적으로 비정질이 될 수 있게 하는 처리를 상기 재료에 부여하는 단계;
- 상기 프리폼이 상기 제 1 재료의 유리질 천이 온도와 결정화 온도 사이에 포함되는 온도를 부여받도록, 프리폼으로 변형된 상기 제 1 재료의 상기 열 사이클을 규정하는 단계;
- 상기 적어도 하나의 제 2 부품 (2) 이 상기 적어도 하나의 제 1 부품 (1) 을 수용하도록 상기 프리폼을 프레싱하는 단계;
- 상기 제 1 재료가 적어도 부분적으로 비정질 성질을 유지할 수 있도록 상기 조립체를 냉각하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 조립 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 셰이핑 단계는 다음 단계들:
- 상기 제 2 재료를 프리폼 (4) 으로 변형시키고 상기 재료가 적어도 부분적으로 비정질이 될 수 있게 하는 처리를 상기 재료에 부여하는 단계;
- 상기 프리폼이 상기 제 2 재료의 유리질 천이 온도와 결정화 온도 사이에 포함되는 온도를 부여받도록, 프리폼으로 변형된 상기 제 2 재료 (2) 의 상기 열 사이클을 규정하는 단계;
- 상기 적어도 하나의 제 2 부품이 상기 적어도 하나의 제 1 부품을 수용하도록 상기 프리폼을 프레싱하는 단계;
- 상기 제 2 재료가 적어도 부분적으로 비정질 성질을 유지할 수 있도록 상기 조립체를 냉각하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 조립 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 방법은 상기 제 1 재료로 형성된 상기 제 1 부품을 셰이핑하기 전에 중간 층 (9) 을 상기 제 2 부품에 증착시키는 것으로 이루어진 단계 및, 상기 제 2 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱이 상기 제 1 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱보다 작다면 상기 제 1 부품 (1) 과 상기 제 2 부품 (2) 사이에 유극 (12) 을 증가시키도록 상기 중간 층을 용해시키는 것으로 이루어진 최종 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 조립 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 방법은 상기 제 1 재료로 형성된 상기 제 1 부품을 셰이핑하기 전에 중간 층 (9) 을 상기 제 2 부품에 증착시키는 것으로 이루어진 단계 및, 상기 제 2 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱이 상기 제 1 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱보다 작다면 상기 제 1 부품 (1) 과 상기 제 2 부품 (2) 사이에 유극 (12) 을 증가시키도록 상기 중간 층을 용해시키는 것으로 이루어진 최종 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 조립 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 방법은 상기 제 1 재료로 형성된 상기 제 1 부품을 셰이핑하기 전에 중간 층 (9) 을 상기 제 2 부품에 증착시키는 것으로 이루어진 단계 및, 상기 제 2 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱이 상기 제 1 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱보다 작다면 상기 제 1 부품 (1) 과 상기 제 2 부품 (2) 사이에 유극 (12) 을 증가시키도록 상기 중간 층을 용해시키는 것으로 이루어진 최종 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 조립 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 방법은 상기 제 2 재료로 형성된 상기 제 2 부품을 셰이핑하기 전에 중간 층 (9) 을 상기 제 1 부품 (1) 에 증착시키는 것으로 이루어진 단계 및, 상기 제 2 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱이 상기 제 1 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱보다 작다면 상기 제 1 부품과 상기 제 2 부품 사이에 유극 (12) 을 증가시키도록 상기 중간 층을 용해시키는 것으로 이루어진 최종 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 조립 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 방법은 상기 제 2 재료로 형성된 상기 제 2 부품을 셰이핑하기 전에 중간 층 (9) 을 상기 제 1 부품 (1) 에 증착시키는 것으로 이루어진 단계 및, 상기 제 2 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱이 상기 제 1 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱보다 작다면 상기 제 1 부품과 상기 제 2 부품 사이에 유극 (12) 을 증가시키도록 상기 중간 층을 용해시키는 것으로 이루어진 최종 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 조립 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 방법은 상기 제 2 재료로 형성된 상기 제 2 부품을 셰이핑하기 전에 중간 층 (9) 을 상기 제 1 부품 (1) 에 증착시키는 것으로 이루어진 단계 및, 상기 제 2 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱이 상기 제 1 재료의 상기 열 팽창 계수와 상기 냉각 구배의 곱보다 작다면 상기 제 1 부품과 상기 제 2 부품 사이에 유극 (12) 을 증가시키도록 상기 중간 층을 용해시키는 것으로 이루어진 최종 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 조립 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 방법은, 상기 제 1 부품 (1) 과 상기 제 2 부품 (2) 사이의 기계적 부착을 강화하도록 상기 제 1 재료로 형성된 상기 제 1 부품을 셰이핑하기 전에 상기 제 2 부품 (2) 에 적어도 하나의 릴리프(relief)부 (13) 를 제작하는 것으로 이루어진 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 조립 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 방법은, 상기 제 1 부품과 상기 제 2 부품 사이의 기계적 부착을 강화하도록 상기 제 2 재료로 형성된 상기 제 2 부품을 셰이핑하기 전에 상기 제 1 부품에 적어도 하나의 릴리프부를 제작하는 것으로 이루어진 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 조립 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 릴리프부는 기계가공에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 영구 조립 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 릴리프부는 기계가공에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 영구 조립 방법.
제 1 항에 있어서,
적어도 부분적으로 비정질이 될 수 있는 금속 합금으로서 선택된 상기 제 1 재료 또는 제 2 재료는, 상기 재료가 전적으로 비정질이 될 수 있도록 하는 처리를 부여받는 것을 특징으로 하는 영구 조립 방법.
제 2 항에 있어서,
적어도 부분적으로 비정질이 될 수 있는 금속 합금으로서 선택된 상기 제 1 재료 또는 제 2 재료는, 상기 재료가 전적으로 비정질이 될 수 있도록 하는 처리를 부여받는 것을 특징으로 하는 영구 조립 방법.
제 1 항에 있어서,
적어도 부분적으로 비정질이 될 수 있는 금속 합금으로서 선택된 상기 제 1 재료 또는 제 2 재료는, 상기 조립 단계 후 상기 재료가 적어도 부분적으로 결정질이 되도록 하는 열 처리를 부여받는 것을 특징으로 하는 영구 조립 방법.
제 2 항에 있어서,
적어도 부분적으로 비정질이 될 수 있는 금속 합금으로서 선택된 상기 제 1 재료 또는 제 2 재료는, 상기 조립 단계 후 상기 재료가 적어도 부분적으로 결정질이 되도록 하는 열 처리를 부여받는 것을 특징으로 하는 영구 조립 방법.