KR102240463B1

KR102240463B1 - 쇽업쇼바의 내식성이 향상된 경량 피스톤로드의 제조방법

Info

Publication number: KR102240463B1
Application number: KR1020190060911A
Authority: KR
Inventors: 박인석
Original assignee: 장인열처리(주)
Priority date: 2019-05-24
Filing date: 2019-05-24
Publication date: 2021-04-15
Also published as: KR20200134834A

Abstract

본 발명은 쇽업쇼바의 내식성이 향상된 경량 피스톤로드의 제조방법에 관한 것으로, 피스톤로드의 양끝단의 피스톤로드 형상부(100)를 구성하도록 단조성형하고, 로드몸체(200)를 구성하도록 오스테나이트계의 스테인레스스틸 파이프를 준비하는 소재준비단계(S100)와; 상기 소재준비단계를 통해 준비된 단조성형된 피스톤로드 형상부를 열처리로에서 열처리하는 형상부 조질열처리단계(S200)와; 상기 형상부 조질열처리단계를 통해 열처리된 피스톤로드 형상부(100)와 로드몸체(200)의 양단을 용접이 용이하도록 단면가공하는 용접부 단면가공단계(S300)와; 상기 피스톤로드 형상부(100)의 용접부(102)를 로드몸체(200) 양단에 각각 형성된 용접부(202)에 대응결합하여 용접부간에 마찰용접을 통해 용접하여 일체로 구성하는 용접단계(S400)와; 상기 로드몸체(200) 양단에 결합된 피스톤로드 형상부(100)를 선반에 고정하여 회전하면서 가공하는 정삭가공단계(S500)와; 상기 정삭가공단계를 통해 피스톤로드 형상부(100)와 로드몸체(200)가 일체화된 로드몸체(200)의 표면을 연마하는 중삭연마단계(S600)와; 상기 중삭연마단계를 통해 연마된 로드몸체(200) 표면을 버핑하는 버핑연마단계(S700)와; 상기 버핑연마단계를 통해 최종 연마된 쇽업쇼바의 피스톤로드를 열처리로에 투입하여 저온침탄되도록 침탄열처리 또는 질화열처리하는 마감열처리단계(S800);를 거쳐 피스톤로드를 제조함으로써, 경량 구현이 가능하고, 표면조도가 확보되어 피스톤로드의 기능을 올바르게 수행할 수 있는 제품품질의 달성이 용이하여 제품불량이 현저히 줄어들어 자동차의 연비향상 및 제품의 무게 감량이 가능함음 물론, 경도와 표면조도가 확보된 스테일레스 파이프를 사용함에 따라 국제적 규제대상인 크롬을 별도로 도금하여 사용할 필요가 없어 환경오염방지 및 인체에 무해한 작업공정을 통한 보다 안전한 제조가 가능한 쇽업쇼바의 내식성이 향상된 경량 피스톤로드의 제조방법에 관한 것이다.

Description

쇽업쇼바의 내식성이 향상된 경량 피스톤로드의 제조방법{Manufacturing method of a lightweight piston rod with improved corrosion resistance of a shock-absorber}

본 발명은 쇽업쇼바의 내식성이 향상된 경량 피스톤로드의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래 환봉소재의 피스톤로드의 특성상 무게가 상당하여 쇽업쇼바의 경량화에 따른 문제점을 개선하여 경량화가 가능하고, 이를 통해 자동차의 중량을 줄일 수 있어 연비개선효과가 있으며, 피스톤로드의 제조공정을 줄여 생산비용 절감과 생산효율이 증가될 수 있고, 기존 표면 부식방지를 위한 크롬도금공정으로 인하여 크롬과 같은 환경유해물질이 사용되나 스테인레스스틸 파이프 사용으로 친환경적이며, 내구성 증대와 제품불량이 최소화되는 쇽업쇼바의 내식성이 향상된 경량 피스톤로드의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 쇽업쇼바(SHOCK ABSORBER)는 충격을 흡수하는 장치이고 다양한 요소에 사용되는 부품이다. 특히 자동차가 주행하면서 노면의 상태에 따라 오는 충격을 전후좌우 바퀴 인근에 설치된 쇼바가 충격을 흡수해주는것은 가장 대표적인 것이다. 또한, 자동차의 트렁크 도어의 개폐에도 쇽업쇼바는 사용되고 있고, 가정의 싱크대 도어의 개폐 등 다양한 분야에 널리 사용되고 있는 실정이다.

이와 같은 종래의 쇽업쇼바의 피스톤로드의 제조방법을 살펴보면 먼저 환봉소재의 표면강도를 높이기 위해 고주파열처리를 통해 표면경도를 높이는 공정을 수행한다. 이후, 교정을 통해 환봉소재의 직선도를 교정하고, 환봉소재의 양끝단을 피스톤로드 형상부로 가공한다. 다음으로, 환봉소재를 황삭연마로 1차 연마하고, 중삭연마로 2차 연마한 후, 크롬도금을 하여 조도관리를 한다. 이후, 치수 정밀도를 향상하기 위한 버핑(버프연마)를 하여 쇽업쇼바의 피스톤로드를 제조한다.

상기와 같은 피스톤로드의 제조방법은 환봉소재를 그대로 가공하기 때문에 피스톤로드의 무게의 경량화가 불가능하다. 즉, 환봉소재의 무게가 그대로 쇽업쇼바의 무게로 가중되기 때문에 경량화에는 문제가 있고, 피스톤로드의 무게와 충격에 의한 압력을 완충하기 위한 쇽업쇼바의 완충능력을 향상시켜야 하는 문제가 발생된다.

이와 같이 다양한 분야에 널리 사용되고 있는 종래의 쇽업쇼바는 현재 다양한 형태로 제조되고 있으나 피스톤로드를 환봉으로 사용하고 있는 관계로 경량화가 어렵다. 즉, 설치되는 제품에 피스톤로드의 무게가 가중되기 때문에 적당한 무게의 쇽업쇼바가 설치되어야만 제품 전체의 하중에 무리가 가지 않고 작동이 원할하게 이루어질 수 있다.

즉, 경량화를 위해 너무 작은 쇽업쇼바를 적용하게 되면 쇽업쇼바가 완충할 수 있는 힘이 제한되기 때문에 쇽업쇼바의 기능을 올바르게 수행하지 못하는 문제가 있고, 완충할 수 있는 힘을 높이게 되면 쇽업쇼바의 무게가 상당하여 제품 전체 무게에 영향을 주게 되는 문제가 있다.

예를 들면 자동차에 적용되는 쇽업쇼바와 같은 경우 자동차의 완충능력을 떨어뜨리면서 경량화를 위해 설계된 쇽업쇼바보다 작은 것을 적용할 경우에는 연비향상을 가능할 수 있으나 쇼바의 완충기능이 저하되어 승차감이 저하되는 문제가 있고, 차량 전체에 충격으로 인한 손상의 문제가 발생된다. 또한, 승차감이나 차량의 손상을 방지하고자 완충능력이 큰 쇽업쇼바를 적용하게 되면 쇽업쇼바 전체 무게로 인해 자동차의 차량 중량이 늘어나 연비개선이 어려운 문제가 있고, 이로 인한 연료소모가 늘어나 에너지 낭비를 초래하게 되는 문제가 있다.

따라서, 쇽업쇼바의 경량화를 위해 최근 많은 노력을 기울이고 있고, 환봉형태가 아닌 심레스파이프를 적용한 피스톤로드를 적용하여 경량화를 하려 시도하고 있다.

상기와 같은 심레스파이프를 적용한 피스톤로드의 제조방법은 현재 가장 최신의 기술로 개시되고 있는 것으로, 피스톤로드 형상부를 구성하는 양끝단을 단조성형을 통해 성형한다. 여기서, 피스톤로드 형상부는 통상 S45C 급의 철강재로 사용하여 가공이 용이하도록 마련한다. 그리고, 로드몸체부를 형성하는 부분은 심레스파이프로 재질은 역시 S45C 철강재로 사용하도록 소재를 준비한다.

다음으로, 피스톤로드 형상부를 구성하는 단조성형품을 열처리한다. (조질처리) 열처리는 소재를 로에 투입한 후, 서서히 온도를 증가시켜 850℃±20℃에서 약 90분간 열처리후, 오일냉각(오일퀀칭)을 통해 서서히 냉각하고, 이후, 다시 승온하여 450℃~530℃로 120분간 템퍼링하여 열처리한다.

이후, 피스톤로드 형상부를 구성하는 단조성형품을 로드몸체부를 형성하는 심레스파이프 양단에 용접부를 형성하도록 단면가공한 후, 마찰용접을 통해 단조성형품과 심레스파이프를 용접하여 피스톤로드형상부가 로드몸체부 양단에 결합되도록 한다.

다음으로, 고주판 열처리를 통해 로드몸체를 열처리하고, 피스톤로드 형상부를 구성하는 양끝단면을 선반에 고정하여 회전시키며 가공하는 정삭가공을 한다. 이후, 앞서 종래 피스톤로드의 연마공정과 동일하게 1차로 황삭연마, 2차로 중삭연마를 하고, 크롬도금처리를 통해 조도관리가 되도록 하여 버핑(버핑연마)를 통해 최종 심레스파이프를 이용한 경량화된 쇽업쇼바의 피스톤로드를 완성한다.

하지만, 상기와 같은 심레스파이프르 적용한 피스톤로드는 근본적으로 자동차의 연비개선 또는 제품의 중량을 줄이면서 쇽업쇼바의 완충능력을 그대로 유지할 수 있도록 최근 개시되고 있지만 이러한 심레스파이프는 중심부의 심부가 없는 파이프형태이긴 하나 소재의 두께가 두꺼워 전체 중량감소가 많이 이루어지지 않고, 크롬도금시 핀홀 등의 결함으로 5% 염수분무시험에서 기준시간 400시간을 맞추기가 어려운 문제와 함께 조도관리가 어려워 항상 불량이 다발로 발생되는 제조공정이다.

특히, 크롬 도금에 대한 정부 및 전세계적인 규제로 인해 지속적인 적용이 어려운 국제적인 규제 환경에 처해 있는 실정으로 종래 환봉형태나 심레스파이프를 이용한 방법 모두 크롬규제에서 벗어나가 어려운 공정이다. 즉, 환봉이나 심레스파이프 모두 부식에 약하고, 이로 인해 쇽업쇼바의 내식성이 떨어지는 문제와 이로 인한 내구성 저하 및 사용수명 단축의 결과를 가져올 수 있기 때문에 종래에는 크롬도금공정이 필수적으로 필요로 하다.

따라서, 상기와 같은 심레스파이프를 이용한 피스톤로드의 제조방법 역시, 전체적인 무게를 줄이는 데에는 한계가 있어 실질적으로 쇽업쇼바의 무게를 줄임으로 인한 자동차의 연비개선이나 제품의 무게 감량에는 큰 효과가 없고, 내식성 향상을 위한 국제적인 규제로 사용이 제한되는 크롬의 사용으로 인한 환경오염 등의 문제가 남아 있고, 제품의 불량률이 높은 단점이 있다.

1. 대한민국 특허출원 제10-1995-0058224호, 출원일자 1995년 12월 27일. 2. 대한민국 공개특허 제10-2007-0111072호, 공개일자 2007년 11월 21일. 3. 대한민국 등록실용 제20-0230326호, 등록일자 2001년 04월 30일.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로, 오스테나이트계 스테인레스스틸 파이프로 로드 몸체를 구성함에 따라 소재준비과정에서의 열처리가 필요없고, 로드 몸체의 파이프 두께가 최적화되어 경량 구현이 가능하며, 공정에서 황삭연마 및 도금공정이 필요 없어 전체 공정이 간편해지면서 피스톤로드의 기능을 올바르게 수행할 수 있는 제품품질의 달성이 용이하여 제품불량이 현저히 줄어들어 자동차의 연비향상 및 제품의 무게 감량이 가능한 쇽업쇼바의 내식성이 향상된 경량 피스톤로드의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 오스테나이트계 스테인레스스틸 파이프로 로드몸체를 구성함에 따라 표면조도 관리가 용이하고, 크롬도금 공정이 없이도 내식성이 향상되어 국제적 규제대상인 크롬의 사용이 불필요함에 따라 환경오염방지 및 인체에 무해한 작업공정을 통한 보다 안전한 제조가 가능한 쇽업쇼바의 내식성이 향상된 경량 피스톤로드의 제조방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 쇽업쇼바의 내식성이 향상된 경량 피스톤로드의 제조방법은 쇽업쇼바의 피스톤로드 제조방법에 있어서, 피스톤로드의 양끝단의 피스톤로드 형상부(100)를 구성하도록 단조성형하고, 로드몸체(200)를 구성하도록 오스테나이트계의 스테인레스스틸 파이프를 준비하는 소재준비단계(S100)와; 상기 소재준비단계를 통해 준비된 단조성형된 피스톤로드 형상부를 열처리로에서 승온하여 850℃±20℃에서 90분±30분간 열처리후, 오일냉각(오일퀀칭)을 통해 서서히 냉각하고, 이후, 다시 승온하여 400℃~600℃로 120분간 템퍼링하여 열처리한후 냉각하는 형상부 조질열처리단계(S200)와; 상기 형상부 조질열처리단계를 통해 열처리된 피스톤로드 형상부(100)와 로드몸체(200)의 양단을 용접이 용이하도록 단면가공하여 용접부(102,202)를 형성하는 용접부 단면가공단계(S300)와; 상기 피스톤로드 형상부(100)의 용접부(102)를 로드몸체(200) 양단에 각각 형성된 용접부(202)에 대응결합하여 용접부간에 결합하고, 상기 용접부에 마찰용접을 통해 용접하여 일체로 구성하는 용접단계(S400)와; 상기 로드몸체(200) 양단에 결합된 피스톤로드 형상부(100)를 선반에 고정하여 회전하면서 가공하는 정삭가공단계(S500)와; 상기 정삭가공단계를 통해 피스톤로드 형상부(100)와 로드몸체(200)가 일체화된 로드몸체(200)의 표면을 연마하는 중삭연마단계(S600)와; 상기 중삭연마단계를 통해 연마된 로드몸체(200) 표면을 버핑하는 버핑연마단계(S700)와; 상기 버핑연마단계를 통해 최종 연마된 쇽업쇼바의 피스톤로드를 열처리로에 투입하여 저온침탄되도록 침탄열처리 또는 질화열처리하는 마감열처리단계(S800);를 포함한다.

여기서, 상기 조질열처리단계를 통해 경화된 피스톤로드 형상부(100)의 표면경도는 Hv 600 이상, 5% 염수분부시험에서 400시간 이상 견딜 수 있는 것을 특징으로 하고, 상기 마감열처리단계의 침탄열처리 또는 질화열처리에 따른 저온침탄은 승온하여 400℃~600℃로 60분간 열처리하고 냉각하여 로드몸체(200)의 경도가 Hv 600 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 단조로 성형된 양끝단 피스톤로드 형상부를 구성하고, 최적화된 두께와 내식성이 뛰어나 별도의 크롬공정이 없어도 되는 오스테나이트계 스테인레스 파이프로 구성된 로드몸체를 마련하여 로드몸체 양끝단에 마찰용접으로 용접하는 피스톤로드 형상부를 용접, 가공, 연마, 침탄열처리 또는 질화열처리하여 표면경도를 높여 경화하여 피스톤로드를 제조함으로써, 오스테나이트계 스테인레스스틸 파이프로 로드 몸체를 구성함에 따른 소재준비과정에서의 열처리가 필요없고, 로드 몸체의 파이프 두께가 최적화되어 경량 구현이 가능하며, 공정에서 황삭연마 및 도금공정이 필요 없어 전체 공정이 간편해지면서 피스톤로드의 기능을 올바르게 수행할 수 있는 제품품질의 달성이 용이하여 제품불량이 현저히 줄어들어 자동차의 연비향상 및 제품의 무게 감량이 가능함은 물론, 오스테나이트계 스테인레스스틸 파이프로 로드몸체를 구성함에 따라 표면조도 관리가 용이하고, 크롬도금 공정이 없이도 내식성이 확보됨에 따라 국제적 규제대상인 크롬의 사용이 불필요하고, 이로인해 환경오염방지 및 인체에 무해한 작업공정을 통한 보다 안전한 제조가 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 쇽업쇼바의 내식성이 향상된 경량 피스톤로드 제조방법의 블럭도이다.
도 2 내지 도 9는 본 발명에 따른 쇽업쇼바의 내식성이 향상된 경량 피스톤로드 제조방법의 제조 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다수의 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 결코 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 쇽업쇼바의 내식성이 향상된 경량 피스톤로드의 제조방법의 실시예에 따른 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 쇽업쇼바의 내식성이 향상된 경량 피스톤로드 제조방법의 블럭도이고, 도 2 내지 도 9는 본 발명에 따른 쇽업쇼바의 내식성이 향상된 경량 피스톤로드 제조방법의 제조 순서도이다.

본 발명에 따른 쇽업쇼바의 내식성이 향상된 경량 피스톤로드 제조방법은 종래의 심레스파이프의 두께에 의한 중량을 극복하고, 심레스파이프의 표면조도 및 내식성을 향상하기 위한 연마 및 크롬도금의 공정으로 인한 피스톤로드 제조공정의 증가로 인한 생산효율 및 생산시간 증대에 따른 생산비 증가의 문제점 및 국제적 규제대상의 크롬사용으로 인한 환경오염문제를 크롬도금없이도 내식성이 뛰어난 오스테나이트계 스테인레스스틸 파이프의 적용을 통해 공정의 단축 및 국제적 규제대상인 크롬의 사용이 제한되어 환경오염방지 및 작업환경개선, 인체의 유해성 제거가 가능한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 소재준비단계(S100), 형상부 조질열처리단계(S200), 용접부 단면가공단계(S300), 용접단계(S400), 정삭가공단계(S500), 중삭연마단계(S600), 버핑연마단계(S700), 마감열처리단계(S800)을 통해 빠른 생산과 인체에 무해성, 환경오염방지, 작업환경의 개선, 불량률의 최소화가 가능한 경량의 쇽업쇼바용 피스톤로드의 생산이 가능하다.

상기 소재준비단계(S100)는

종래 환봉소재를 통한 가공을 통해 생산되던 피스톤로드와는 달리 피스톤로드 형상부와 로드몸체를 각각 구분하여 준비하도록 하는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 피스톤로드의 양끝단의 피스톤로드 형상부(100)를 구성하도록 단조성형하고, 로드몸체(200)를 구성하도록 오스테나이트계의 스테인레스스틸 파이프를 준비한다.

여기서, 상기 단조성형되는 피스톤로드 형상부(100)는 가공성 및 용접성을 고려하여 S45C 재질의 철강으로 준비하는 것이 바람직하다. 또한, 로드몸체는 앞서 언급한 바와 같이 오스테나이트계 스테인레스스틸 파이프로 구성함으로써, 종래 S45C 강제로 이루어진 심레스파이프의 두께보다 두께가 1/2 내지 1/3로 작고, 중량 또한 1/2 가량 차이가 남에도 불구하고, 내구성, 강도에서 우수하여 쇽업쇼바의 경량 구현이 가능한 것이다.

한편, 오스테나이트란? 합금 원소가 녹아 들어가서 면심 입방 결정을 이루는 철강 및 합금강 고용체의 총칭으로 담금질한 철강 조직의 하나이다. 순철은 상온에서는 체심 입방 결정계(α철)이나, 900∼1,400℃에서는 면심 입방 결정계(철)로 바뀐다. 오스테나이트는 철에 철 이외의 원소가 녹아들어서 만들어진 것이다. 오스테나이트계 스테인리스는 다량의 니켈과 크롬을 더해 면심 입방 결정계에서 체심 입방 결정계로 변화하는 온도를 낮추어 상온에서도 면심 입방 결정계로 내식성을 향상시킨 강이다.

여기서, 오스테나이트계 스테인레스스틸은 증기온도 550℃ 이상의 과열기 등에 사용되는 스테인리스강의 일종으로서 12~20%의 크롬을 중심으로 하여 니켈이 8~16% 필요에 따라 소량의 몰리브덴 등이 첨가된 합금강이다. 이와 같은 오스테나이트계 스테인리스강은 상온에서도 오스테나이트 조직이며 가공성이나 용접성이 좋다.

즉, 가공성이 좋고 용접성이 좋아 쇽업쇼바의 로드몸체와 단조성형된 피스톤로드 형상부와의 가공 용접이 뛰어나 내구성이 향상될 수 있다. 나아가, 내식성이 우수하여 종래 환봉을 가공한 피스톤로드 또는 심레스파이프로 형성된 피스톤로드와 같은 크롬도금이 필요치 않고, 표면조도가 좋아 여러번의 연마가공을 거치지 않아도 되는 장점이 있다.

상기 형상부 조질열처리단계(S200)는

도 3에 도시된 바와 같이, 전술한 소재준비단계를 통해 준비된 단조성형된 피스톤로드 형상부를 조질열처리하는 것으로, 열처리를 통해 경도를 높임과 함께 후술되는 용접단계를 위한 용접부의 추가가공이 가능하도록 한다. 이와 같은 피스톤로드 형상부의 열처리는 도 3에 도시된 바와 같이, 열처리로에서 승온하여 850℃±20℃에서 90분±30분간 열처리후, 오일냉각(오일퀀칭)을 통해 서서히 냉각하고, 이후, 다시 승온하여 400℃~600℃로 120분간 템퍼링하여 열처리한후 냉각하여 필요경도를 얻고, 용접부의 추가가공이 가능하다.

여기서, 상기 형상부 조질열처리단계를 통해 경화된 피스톤로드 형상부(100)는 노말상태의 경도 HrC 18정도이나 상기 열처리를 통해 내구성 향상을 위한 표면경도는 HrC 22~25 정도로 얻을 수 있다.

상기 용접부 단면가공단계(S300)는

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 형상부 조질열처리단계를 통해 열처리된 피스톤로드 형상부(100)와 로드몸체(200)의 양단을 용접이 용이하도록 단면가공하여 용접부(102,202)를 형성한다. 즉, 조질열처리를 통해 추가가공이 가능한 피스톤로드 형상부(100)가 오스트나이트계 스테인레스스틸 파이프 내주연측에 끼움결합하여 용접되도록 끼움결합되는 피스톤로드 형상부의 일측단과 로드몸체의 양단을 가공하는 단계이다.

여기서, 로드몸체의 경우 5% 염수분무시험에서는 150시간 이상이면 만족하지만 본 발명의 로드몸체의 경우에는 오스테나이트계 스테인레스스틸 소재를 사용하여 별도의 열처리 없이도 그 자체가 표면경도는 Hv 600 이상, 5% 염수분부시험에서 400시간 이상 견딜 수 있어 내구성이 향상되고, 이를 통해 사용수명 및 표면경도에 의한 요구강도 이상으로 강성을 가지게 되는 것이다.

상기 용접단계(S400)는

도 5에 도시된 바와 같이, 전술한 상기 피스톤로드 형상부(100)의 용접부(102)를 로드몸체(200) 양단에 각각 형성된 용접부(202)에 대응결합하여 용접부간에 결합하고, 상기 용접부에 마찰용접을 통해 용접하여 일체로 구성한다. 여기서, 마찰용접(friction welding)은 마찰에 의한 발열(發熱)을 이용하여 금속과 금속, 금속과 플라스틱 등을 접착하는 방법으로 접착하고자 하는 곳만 고온으로 하면 되므로 나머지 부분을 가열할 필요가 없어 동력이 적게 들며 능률적이다. 또 전기가 잘 통하지 않는 재료, 전기저항용접을 하기 어려운 형태의 것도 쉽게 용접할 수 있는 장점이 있고, 마찰된 부분만이 발열되어 용접됨에 따라 이음성능이 좋고, 용접부 주변의 변형이 없이 용접이 가능하다.

상기 정삭가공단계(S500)는

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 로드몸체(200) 양단에 결합된 피스톤로드 형상부(100)를 선반에 고정하여 회전하면서 표면을 매끄럽게 가공함으로써, 표면조도가 향상되도록 한다.

상기 중삭연마단계(S600)는

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 정삭가공단계를 통해 표면조도가 향상된 피스톤로드 형상부(100)와 연마단계를 거치지 않아 표면조도가 떨어지는 로드몸체(200)가 일체화된 피스톤로드의 로드몸체(200)의 표면을 연마한다. 여기서, 종래의 피스톤로드의 제조방법으로 사용된 환봉소재 또는 철강재 심레스파이프의 경우에는 황삭연마를 하게 된다. 황삭이란 거친 절삭(切削)으로 절삭 가공에 있어 공작물의 흑피(黑皮)를 없앨 때 또는 가공 여유가 클 때 행해지는 절삭 방법으로 환봉소재는 전체 직경이 그 두께이고, 심레스파이프는 본원 발명의 오스테나이트계 스테인레스스틸 파이프보다 1.5배~2배에 가깝게 두껍기 때문에 가공여유가 있고, 철강재 소재라 흑피가 존재하기 때문에 황삭이 필수적으로 필요로한다.

하지만, 본 발명은 황삭연마 없이 바로 황삭 다음 공정의 연마순서인 중삭연마의 시행은 오스테나이트계 스테인레스스틸 파이프의 특징상 흑피가 존재하지 않기 때문이다. 또한, 환봉이나 심레스파이프보다는 가공여유가 없기 때문에 중삭연마를 시행하여야 한다.

상기 버핑연마단계(S700)는

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 중삭연마단계를 통해 연마된 로드몸체(200) 표면을 버핑하여 표면조도를 향상시킨다. 즉, 로드몸체는 쇽업쇼바의 피스톤몸체 내에서 출몰시 부드럽게 출몰가능하게 표면조도를 향상시키는 것으로, 버핑이란 버프의 원둘레 또는 측면에 연마재를 바르고 금속 표면을 연마하는 작업으로 앞서 설명한 바와 같이, 로드몸체가 피스톤몸체 내에서 출몰이 용이한 표면조도를 형성하는 것이다.

상기 마감열처리단계(S800)는

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 버핑연마단계를 통해 최종 연마된 쇽업쇼바의 피스톤로드를 열처리로에 투입하여 저온침탄되도록 침탄열처리 또는 질화열처리를 통해 표면경도를 향상시켜 내구성 및 내식성이 향상되도록 한다.

여기서, 상기 마감열처리단계의 열처리는 침탄열처리 또는 질화열처리에 따른 저온침탄으로 도 9에 도시된 바와 같이, 승온하여 400℃~600℃로 60분~300분간 열처리하고 냉각하여 로드몸체(200)의 경도가 Hv 600 이상을 가지게 된다. 이와 같은 열처리를 통해 로드몸체의 표면경도의 증가와 앞서 질화열처리를 통한 피스톤로드 형상부(100)의 경도의 부여를 통해 내구성 및 강성을 가지게 되어 사용수명 증대 및 불량률이 최소화될 수 있는 쇽업쇼바의 피스톤로드를 생산할 수 있다.

더욱이, 종래 환봉이나 심레스파이프를 통한 로드몸체의 형성시, 크롬도금단계를 통한 크롬의 도금공정이 없어 국제적 규제대상의 크롬사용이 제한되어 보다 친환경적이고, 인체에 무해한 작업환경의 조성이 가능하며, 안전성이 확보될 수 있다.

이상에서는 본 발명을 하나의 실시예로서 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않고, 기술사상 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자라면 다수의 변형 및 수정이 가능함은 명백한 것이며, 본 발명의 실시예와 실질적 균등범위까지 포함된다 할 것이다.

S100 : 소재준비단계 S200 : 형상부 조질열처리단계
S300 : 용접부 단면가공단계 S400 : 용접단계
S500 : 정삭가공단계 S600 : 중삭연마단계
S700 : 버핑연마단계 S800 : 마감열처리단계
100 : 피스톤로드 형상부 200 : 로드몸체
102,202 : 용접부

Claims

쇽업쇼바의 피스톤로드 제조방법에 있어서,
피스톤로드의 양끝단의 피스톤로드 형상부(100)를 구성하도록 단조성형하고, 로드몸체(200)를 구성하도록 오스테나이트계의 스테인레스스틸 파이프를 준비하는 소재준비단계(S100)와;
상기 소재준비단계를 통해 준비된 단조성형된 피스톤로드 형상부를 표면경도는 Hv 600 이상, 5% 염수분무시험에서 400시간 이상 견딜 수 있도록 열처리로에서 승온하여 850℃±20℃에서 90분±30분간 열처리후, 오일냉각(오일퀀칭)을 통해 냉각하고, 이후, 다시 승온하여 400℃~600℃로 120분간 템퍼링하여 열처리한후 냉각하는 형상부 조질열처리단계(S200)와;
상기 형상부 조질열처리단계를 통해 열처리된 피스톤로드 형상부(100)와 로드몸체(200)의 양단을 용접이 용이하도록 단면가공하여 용접부(102,202)를 형성하는 용접부 단면가공단계(S300)와;
상기 피스톤로드 형상부(100)의 용접부(102)를 로드몸체(200) 양단에 각각 형성된 용접부(202)에 대응결합하여 용접부간에 결합하고, 상기 용접부에 마찰용접을 통해 용접하여 일체로 구성하는 용접단계(S400)와;
상기 로드몸체(200) 양단에 결합된 피스톤로드 형상부(100)를 선반에 고정하여 회전하면서 가공하는 정삭가공단계(S500)와;
상기 정삭가공단계를 통해 피스톤로드 형상부(100)와 로드몸체(200)가 일체화된 로드몸체(200)의 표면을 연마하는 중삭연마단계(S600)와;
상기 중삭연마단계를 통해 연마된 로드몸체(200) 표면을 버핑하는 버핑연마단계(S700)와;
상기 버핑연마단계를 통해 최종 연마된 쇽업쇼바의 피스톤로드를 열처리로에 투입하여 저온침탄되도록 침탄열처리 또는 질화열처리에 따른 저온침탄을 통해 승온하여 400℃~600℃로 60분~300분간 열처리하고 냉각하여 로드몸체(200)의 경도가 Hv 600이 되도록 하는 마감열처리단계(S800);를 포함하는 쇽업쇼바의 내식성이 향상된 경량 피스톤로드의 제조방법.
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