KR102430538B1 - Friction part and swash plate type compressor comprising the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 습동부품 및 이를 포함하는 사판식 압축기에 관한 것으로서, 습동부품이 금속 기지(matrix)의 적어도 일부에 나노 파이버가 침투 결합된 금속 기지 나노 파이버 복합재로 형성될 수 있다. 이에 의하여, 습동부품의 강도 및 윤활성이 향상되고, 형상에 제약이 없으며, 제조원가가 절감될 수 있다. 또한, 습동부품의 중량이 절감될 수 있다.The present invention relates to a sliding component and a swash plate compressor including the same, wherein the sliding component may be formed of a metal matrix nanofiber composite in which nanofibers are penetration-bonded to at least a portion of a metal matrix. Thereby, the strength and lubricity of the sliding parts are improved, there is no restriction on the shape, and the manufacturing cost can be reduced. In addition, the weight of the sliding parts can be reduced.
Description
본 발명은, 습동부품 및 이를 포함하는 사판식 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 경량이면서도 강도 및 윤활성이 높고 제조가 용이한 습동부품 및 이를 포함하는 사판식 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a sliding part and a swash plate compressor including the same, and more particularly, to a sliding part that is lightweight, has high strength and lubricity, and is easy to manufacture, and a swash plate compressor including the same.
일반적으로, 차량용 냉각시스템에서 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기는 다양한 형태로 개발되어 왔으며, 이와 같은 압축기에는 냉매를 압축하는 구성이 왕복운동을 하면서 압축을 수행하는 왕복식과 회전운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있다. In general, a compressor that compresses a refrigerant in a vehicle cooling system has been developed in various forms, and in such a compressor, a configuration for compressing the refrigerant performs compression while reciprocating and performing compression while rotating. There is a rotation type.
여기서, 왕복식에는 구동원의 구동력을, 크랭크를 사용하여 복수개의 피스톤으로 전달하는 크랭크식, 사판이 설치된 회전축으로 전달하는 사판식, 워블 플레이트를 사용하는 워블 플레이트식이 있고, 회전식에는 회전하는 로터리축과 베인을 사용하는 베인로터리식, 선회 스크롤과 고정 스크롤을 사용하는 스크롤식이 있다.Here, the reciprocating type includes a crank type in which the driving force of a driving source is transmitted to a plurality of pistons using a crank, a swash plate type in which a swash plate is installed, and a wobble plate type using a wobble plate, and in the rotary type, a rotating rotary shaft and There are vane rotary type using vanes, scroll type using orbiting scroll and fixed scroll type.
여기서, 사판식 압축기는 회전축과 함께 회전되는 사판으로 피스톤을 왕복운동시켜 냉매를 압축한다.Here, the swash plate compressor compresses the refrigerant by reciprocating the piston with the swash plate rotated together with the rotation shaft.
도 1은 일반적인 사판식 압축기를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a general swash plate compressor.
첨부된 도 1을 참조하면, 사판식 압축기는, 내부에 보어(B)가 형성되는 실린더 블록(CB), 상기 실린더 블록(CB)을 관통하여 회전 가능하게 설치되는 회전축(RS), 상기 회전축(RS)에 체결되고 그 회전축(RS)과 함께 회전되는 사판(SP) 및 상기 사판(SP)에 결합되어 상기 사판(SP)의 회전에 의해 상기 보어(B) 내에서 왕복운동을 하면서 압축공간을 형성하는 피스톤(P)을 포함한다. 한편, 상기 사판(SP)은 경사조절기구(A)에 의해 상기 회전축(RS)에 대한 경사각이 조절된다.1, the swash plate compressor includes a cylinder block (CB) having a bore (B) formed therein, a rotation shaft (RS) rotatably installed through the cylinder block (CB), and the rotation shaft ( It is coupled to the swash plate (SP) and the swash plate (SP) that is fastened to the RS) and rotates together with the rotation shaft (RS) and reciprocates within the bore (B) by the rotation of the swash plate (SP) to reduce the compression space. It includes a piston (P) to form. On the other hand, the inclination angle of the swash plate SP with respect to the rotation shaft RS is adjusted by the inclination adjustment mechanism A.
이러한 구성의 사판식 압축기는 냉매를 압축하는 과정에서 다양한 습동부품이 서로 마찰되며 운동된다. 여기서, 습동부품은 미끄러지며 마찰되는 부품을 지칭하는 것으로서, 사판식 압축기의 대표적인 습동부품으로는 사판(SP), 피스톤(P) 등이 있다.In the swash plate compressor of this configuration, various sliding parts rub against each other in the process of compressing the refrigerant. Here, the sliding part refers to a sliding and frictional part, and representative sliding parts of the swash plate compressor include a swash plate (SP), a piston (P), and the like.
상기 습동부품은 마찰에 의한 손상 및 에너지 손실을 저감하기 위해 윤활유를 공급받기도 하지만, 예를 들어 운전 초기와 같이 윤활유가 공급되지 못하는 상태(건식 윤활 상태)에서도 습동이 일어날 수 있으므로 고강도 및 윤활성이 요구된다.Although the sliding parts are supplied with lubricant to reduce damage and energy loss due to friction, for example, high strength and lubricity are required because sliding may occur even in a state in which lubricant is not supplied (dry lubrication state), such as at the beginning of operation. do.
이를 고려하여, 종래의 습동부품은 도 2에 도시된 바와 같이 모재(12) 및 상기 모재(12)의 표면에 형성되는 코팅층(14)을 포함한다.In consideration of this, the conventional sliding component includes a
도 2는 도 1에 적용되는 종래의 습동부품을 도시한 단면도이다.Figure 2 is a cross-sectional view showing a conventional sliding part applied to Figure 1.
첨부된 도 2를 참조하면, 종래의 습동부품(10)은, 동계 혹은 철계 금속재료로 형성되는 모재(12) 및 상기 모재(12)의 표면에 형성되고 불소수지, 니켈-인(Ni-P)을 함유하고 있는 불소수지, 이황화 몰리브덴(MoS2) 등으로 형성되는 코팅층(14)을 포함한다.2, the conventional
상기 코팅층(14)은 내마모성과 미끄럼 특성에 기여한다.The
그러나, 이러한 종래의 습동부품(10) 및 이를 포함하는 사판식 압축기에 있어서는, 습동부품(10)의 강도 및 윤활성이 낮고, 습동부품(10)의 형상에 제약이 있었으며, 습동부품(10)의 제조원가가 상승되는 문제점이 있었다. 더욱 구체적으로, 코팅층(14)은 그 코팅층(14)의 두께 관리가 용이하지 못하여, 코팅층(14) 두께가 사전에 결정된 수준에 미치지 못하거나, 코팅층(14) 두께의 편차가 커서(코팅층(14) 두께가 균일하지 못하여), 코팅층(14)의 강도 및 윤활성이 사전에 결정된 수준보다 낮은 문제점이 있었다. 이에 의하여, 코팅층(14)이 쉽게 파손되고, 이에 따라 습동부품(10)이 마모 또는 손상되는 문제점이 있었다. 또한, 습동부품(10)(더욱 정확히는, 모재(12))의 형상이 복잡할 경우 코팅층(14)이 형성되기 어려우므로 습동부품(10)(더욱 정확히는, 모재(12))의 형상에 제약이 있었다. 또한, 코팅층(14)을 형성하기 위한 설비 및 공정이 소요되고, 그 공정이 복잡하며, 코팅층(14)의 두께 관리에도 자원이 소요되어, 습동부품(10)을 형성하는데 소요되는 제조원가가 상승되는 문제점이 있었다.However, in the conventional
한편, 모재(12)의 중량(비중)이 크고, 코팅층(14)이 추가됨에 따라, 습동부품(10)의 중량이 상승되는 문제점이 있었다. 이에 따라, 습동부품(10)을 구동시키는데 소요되는 에너지가 증가되는 문제점이 있었다. 그리고, 습동부품(10)이 적용되는 사판식 압축기가 차량에 장착될 경우, 습동부품(10)의 중량 상승은 차량 중량의 상승으로 이어져 차량 연비가 악화되는 문제점이 있었다.On the other hand, as the weight (specific gravity) of the
따라서, 본 발명은, 강도 및 윤활성이 향상되고, 형상에 제약이 없으며, 제조원가가 절감될 수 있는 습동부품 및 이를 포함하는 사판식 압축기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a sliding part that can improve strength and lubricity, have no shape restrictions, and reduce manufacturing cost, and a swash plate compressor including the same.
또한, 본 발명은, 중량이 절감될 수 있는 습동부품 및 이를 포함하는 사판식 압축기를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a sliding part that can reduce weight and a swash plate compressor including the same.
본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 금속 기지(matrix)의 적어도 일부에 나노 파이버가 침투 결합된 금속 기지 나노 파이버 복합재로 형성되는 습동부품을 제공한다.The present invention provides a sliding component formed of a metal matrix nanofiber composite in which nanofibers are penetration-bonded to at least a portion of a metal matrix in order to achieve the object as described above.
상기 금속 기지 나노 파이버 복합재가 외관을 형성할 수 있다.The metal-based nanofiber composite may form an appearance.
상기 금속 기지 나노 파이버 복합재로 이루어진 단일층으로 형성될 수 있다.It may be formed as a single layer made of the metal matrix nanofiber composite material.
상기 금속 기지는 알루미늄 재질로 형성되고, 상기 나노 파이버는 탄소 나노 튜브(carbon nano tube), 탄소 나노 파이버(carbon nano fiber), 탄소 나노 혼(carbon nano horn), 플러렌(fullerene), 나노 카본 블랙(nano carbon black) 및 탄소 섬유(carbon fiber) 중 적어도 하나 이상으로 형성될 수 있다.The metal matrix is formed of an aluminum material, and the nanofibers include carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, fullerenes, and nanocarbon blacks ( It may be formed of at least one of nano carbon black) and carbon fiber.
상기 금속 기지 나노 파이버 복합재는 상기 금속 기지와 상기 나노 파이버가 침투 결합된 제1 입자를 포함할 수 있다.The metal matrix nanofiber composite may include first particles in which the metal matrix and the nanofibers are penetration-coupled.
상기 금속 기지의 분말인 금속 기지 분말과 상기 나노 파이버의 분말인 나노 파이버 분말은 서로 혼합되어 혼합 분말이 되고, 상기 혼합 분말은 기계적 충격을 받고, 상기 나노 파이버 분말이 상기 금속 기지 분말에 분산 및 침투되어, 상기 제1 입자로 이루어진 제1 입자 분말이 되며, 상기 제1 입자 분말이 소결되어 형성될 수 있다.The metal matrix powder, which is the powder of the metal matrix, and the nanofiber powder, which is the powder of the nanofiber, are mixed with each other to become a mixed powder, the mixed powder is subjected to a mechanical impact, and the nanofiber powder is dispersed and penetrated into the metal matrix powder It becomes a first particle powder made of the first particles, and the first particle powder may be sintered to form it.
상기 나노 파이버는 상기 금속 기지 100vol%에 대해서 2vol% 내지 6vol%로 형성될 수 있다.The nanofiber may be formed in an amount of 2 vol% to 6vol% with respect to 100 vol% of the metal matrix.
상기 금속 기지 나노 파이버 복합재는, 상기 금속 기지와 상기 나노 파이버가 침투 결합된 제1 입자; 및 상기 금속 기지로 이루어진 제2 입자;를 포함할 수 있다.The metal matrix nanofiber composite may include: a first particle in which the metal matrix and the nanofiber are penetration-coupled; and a second particle made of the metal matrix.
상기 금속 기지의 분말인 금속 기지 분말의 일부는 상기 나노 파이버의 분말인 나노 파이버 분말과 혼합되어 제1 혼합 분말이 되고, 상기 금속 기지 분말의 다른 일부는 상기 제2 입자로 이루어진 제2 입자 분말이 되고, 상기 제1 혼합 분말은 기계적 충격을 받고, 상기 나노 파이버 분말이 상기 금속 기지 분말에 분산 및 침투되어, 상기 제1 입자로 이루어진 제1 입자 분말이 되고, 상기 제1 입자 분말과 상기 제2 입자 분말은 서로 혼합되어 제2 혼합 분말이 되며, 상기 제2 혼합 분말이 소결되어 형성될 수 있다.A part of the metal matrix powder, which is the powder of the metal matrix, is mixed with the nanofiber powder, which is the powder of the nanofiber, to become a first mixed powder, and the other part of the metal matrix powder is a second particle powder consisting of the second particles. and the first mixed powder is subjected to a mechanical impact, and the nanofiber powder is dispersed and infiltrated into the metal matrix powder to become a first particle powder composed of the first particles, and the first particle powder and the second The particle powder may be mixed with each other to become a second mixed powder, and the second mixed powder may be sintered to form it.
상기 나노 파이버는 상기 제1 입자의 금속 기지 100vol%에 대해서 2vol% 내지 12vol%로 형성되고, 상기 제2 입자는 상기 제2 혼합 분말 100wt%에 대해서 10wt% 내지 50wt%로 형성될 수 있다.The nanofiber may be formed in an amount of 2 vol% to 12 vol% with respect to 100 vol % of the metal matrix of the first particle, and the second particle may be formed in an amount of 10 wt % to 50 wt % with respect to 100 wt % of the second mixed powder.
상기 나노 파이버는 상기 금속 기지 100vol%에 대해서 2vol% 내지 6vol%로 형성될 수 있다.The nanofiber may be formed in an amount of 2 vol% to 6vol% with respect to 100 vol% of the metal matrix.
한편, 본 발명은, 피스톤과 함께 압축공간을 형성하는 보어를 갖는 실린더 블록; 상기 실린더 블록에 회전 가능하게 지지되는 회전축; 및 상기 회전축에 체결되고, 그 회전축과 함께 회전되며, 상기 피스톤을 왕복운동시키는 사판;을 포함하고, 상기 사판은 상기 습동부품인 사판식 압축기를 제공한다.On the other hand, the present invention, a cylinder block having a bore forming a compression space together with the piston; a rotating shaft rotatably supported on the cylinder block; and a swash plate coupled to the rotating shaft, rotating together with the rotating shaft, and reciprocating the piston, wherein the swash plate is the sliding component.
본 발명에 의한 습동부품 및 이를 포함하는 사판식 압축기는, 습동부품이 금속 기지의 적어도 일부에 나노 파이버가 침투 결합된 금속 기지 나노 파이버 복합재로 형성됨에 따라, 강도 및 윤활성이 향상되고, 형상에 제약이 없으며, 제조원가가 절감될 수 있다. 즉, 코팅층이 구비되지 않음에 따라, 그 코팅층의 두께 관리를 할 필요가 없고, 그 코팅층 두께가 사전에 결정된 수준에 미치지 못하거나 코팅층 두께의 편차가 커서 코팅층의 강도 및 윤활성이 사전에 결정된 수준보다 낮아지는 문제점이 미연에 방지될 수 있다. 이에 따라, 코팅층의 파손에 의해 습동부품이 마모 또는 손상되는 문제점이 방지될 수 있다. 또한, 코팅층을 위한 습동부품의 형상 제약이 없어질 수 있다. 또한, 코팅층을 형성하기 위한 설비 및 공정이 삭제되어 습동부품을 형성하는데 소요되는 제조원가가 절감될 수 있다.In the sliding part and the swash plate compressor including the same according to the present invention, as the sliding part is formed of a metal matrix nanofiber composite in which nanofibers are penetration-bonded to at least a portion of a metal matrix, strength and lubricity are improved, and the shape is restricted There is no such thing, and manufacturing cost can be reduced. That is, as the coating layer is not provided, there is no need to manage the thickness of the coating layer, and the coating layer thickness does not reach a predetermined level or the deviation of the coating layer thickness is large, so that the strength and lubricity of the coating layer are higher than the predetermined level. The lowering problem can be prevented in advance. Accordingly, the problem that the sliding parts are worn or damaged by the breakage of the coating layer can be prevented. In addition, the shape constraint of the sliding part for the coating layer can be eliminated. In addition, the equipment and process for forming the coating layer are eliminated, so that the manufacturing cost required to form the sliding part can be reduced.
한편, 중량(비중)이 작은 금속 기지 나노 파이버 복합재로 형성됨에 따라, 습동부품의 중량이 절감될 수 있다. 이에 의하여, 습동부품을 구동시키는데 소요되는 에너지가 감소되고, 습동부품이 적용되는 사판식 압축기가 차량에 장착될 경우 습동부품의 중량 절감이 차량 중량의 절감으로 이어져 차량 연비가 향상될 수 있다.On the other hand, as the weight (specific gravity) is formed of a small metal matrix nanofiber composite, the weight of the sliding part can be reduced. Thereby, the energy required to drive the sliding parts is reduced, and when the swash plate compressor to which the sliding parts are applied is mounted on the vehicle, the weight reduction of the sliding parts leads to the reduction of the vehicle weight, thereby improving the vehicle fuel efficiency.
도 1은 일반적인 사판식 압축기를 도시한 단면도,
도 2는 도 1에 적용되는 종래의 습동부품을 도시한 단면도,
도 3은 도 1에 적용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 습동부품을 도시한 단면도,
도 4는 도 3의 습동부품을 형성하는 제조공정을 도시한 순서도,
도 5는 도 3의 습동부품에 대한 물성치를 도시한 도표,
도 6은 도 1에 적용되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 습동부품을 도시한 단면도,
도 7은 도 6의 습동부품을 형성하는 제조공정을 도시한 순서도,
도 8은 도 6의 습동부품에 대한 물성치를 도시한 도표이다.1 is a cross-sectional view showing a general swash plate compressor;
Figure 2 is a cross-sectional view showing a conventional sliding part applied to Figure 1,
Figure 3 is a cross-sectional view showing a sliding part according to an embodiment of the present invention applied to Figure 1,
Figure 4 is a flowchart showing a manufacturing process for forming the sliding part of Figure 3;
Figure 5 is a chart showing the physical properties of the sliding part of Figure 3;
Figure 6 is a cross-sectional view showing a sliding part according to another embodiment of the present invention applied to Figure 1,
7 is a flowchart showing a manufacturing process for forming the sliding part of FIG. 6;
FIG. 8 is a chart showing the physical properties of the sliding part of FIG. 6 .
이하, 본 발명에 의한 습동부품 및 이를 포함하는 사판식 압축기를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a sliding part according to the present invention and a swash plate compressor including the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 도 1에 적용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 습동부품을 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 습동부품을 형성하는 제조공정을 도시한 순서도이며, 도 5는 도 3의 습동부품에 대한 물성치를 도시한 도표이다.3 is a cross-sectional view showing a sliding part according to an embodiment of the present invention applied to FIG. 1, FIG. 4 is a flowchart illustrating a manufacturing process of forming the sliding part of FIG. 3, and FIG. 5 is the sliding movement of FIG. It is a chart showing the physical properties of parts.
첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 습동부품(100)은, 금속 기지(matrix)(112)에 나노 파이버(114)가 침투 결합된 금속 기지 나노 파이버 복합재로 형성될 수 있다.3 to 5, the
즉, 상기 습동부품(100)은 상기 금속 기지 나노 파이버 복합재가 외관을 이루도록 형성되고, 상기 금속 기지 나노 파이버 복합재는 상기 금속 기지(112)와 상기 나노 파이버(114)가 침투 결합된 제1 입자(110)로 이루어질 수 있다.That is, the
여기서, 본 실시예의 경우 상기 습동부품(100)은 상기 금속 기지 나노 파이버 복합재로 이루어진 단일층으로 형성되나, 상기 금속 기지 나노 파이버 복합재로 이루어진 외층 및 상기 외층의 내부에 상기 금속 기지 나노 파이버 복합재와 상이한 재질로 형성되는 내층을 포함하여 형성될 수 있다.Here, in the present embodiment, the
이러한 구성의 상기 습동부품(100)은 혼합 분말 제조단계(S11), 제1 입자 분말 제조단계(S23), 소결단계(S13) 및 가공단계(미도시)를 포함하는 습동부품(100) 제조방법에 의해 형성될 수 있다.The sliding
상기 혼합 분말 제조단계(S11)에서는, 상기 금속 기지(112)의 분말인 금속 기지 분말과 상기 나노 파이버(114)의 분말인 나노 파이버 분말이 서로 혼합되어 혼합 분말이 형성될 수 있다.In the mixed powder manufacturing step S11 , the metal matrix powder, which is the powder of the
여기서, 상기 금속 기지(112)는, 상기 습동부품(100)의 중량 절감 및 균열 방지를 위해, 알루미늄 재질(예를 들어, 고강도 알루미늄 합금, 99% 이상의 순수 알루미늄 등)로 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 금속 기지(112)가 동계 또는 철계 금속으로 형성될 경우 상기 습동부품(100)의 중량이 증가되므로, 동과 철 보다 비중이 작은 알루미늄 재질로 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 상기 금속 기지(112)가 철계 금속으로 형성될 경우, 상기 금속 기지(112)의 내부에 흑연상이 산포되어 있을 수 있다. 상기 흑연상은 유연하고 강도가 낮아 외력을 받으면 쉽게 취화(脆化, Embrittlement)될 수 있다. 이에 따라, 상기 금속 기지(112)가 철계 금속으로 형성될 경우, 상기 흑연상이 쉽게 취화되어 상기 습동부품(100)의 표면 또는 내부에 공극이 형성되어 균열이 발생되고, 표면 거칠기가 거칠어져, 상기 습동부품(100)의 강도 및 윤활성이 저하될 수 있다. 하지만, 본 실시예의 경우 상기 금속 기지(112)가 알루미늄 재질로 형성됨에 따라, 상기 흑연상에 의한 강도 및 윤활성 저하가 미연에 방지될 수 있다.Here, the
그리고, 상기 나노 파이버(114)는, 상기 습동부품(100)의 강도 및 윤활성 향상을 위해, 탄소 나노 튜브(carbon nano tube), 탄소 나노 파이버(114)(carbon nano fiber), 탄소 나노 혼(carbon nano horn), 플러렌(fullerene), 나노 카본 블랙(nano carbon black) 및 탄소 섬유(carbon fiber) 중 적어도 하나 이상으로 형성될 수 있다.In addition, the
그리고, 상기 나노 파이버(114)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 금속 기지(112) 100vol%에 대해 2vol%보다 적게 투입될 경우 강도가 저하되고, 상기 금속 기지(112) 100vol%에 대해 6vol%보다 많이 투입될 경우 연신율이 저하되어 취성이 발생되므로, 취성이 발생되지 않는 범위 내에서 강도 및 윤활성이 향상되도록 상기 금속 기지(112) 100vol%에 대해 2vol% 내지 6vol%로 투입되는 것이 바람직할 수 있다.And, the
상기 제1 입자 분말 제조단계(S23)에서는, 상기 혼합 분말 제조단계(S11)에서 형성된 상기 혼합 분말에 기계적 충격이 가해져 상기 나노 파이버 분말이 상기 금속 기지 분말에 분산 및 침투됨으로써, 상기 혼합 분말이 상기 제1 입자(110)로 이루어진 제1 입자 분말로 형성될 수 있다.In the first particle powder manufacturing step (S23), a mechanical impact is applied to the mixed powder formed in the mixed powder manufacturing step (S11) so that the nanofiber powder is dispersed and penetrated into the metal matrix powder, so that the mixed powder is It may be formed of a first particle powder consisting of the first particles (110).
여기서, 상기 제1 입자(110)는, 상기 금속 기지 분말이 상기 혼합 분말에 투입되는 충격체(예를 들어, 볼(ball))에 의해 충격을 받아 변형되고, 상기 나노 파이버 분말이 상기 충격체에 의해 충격을 받아 상기 금속 기지 분말 사이 사이에 고르게 분산되면서 상기 변형된 금속 기지 분말의 내부로 침투되어 그 금속 기지 분말과 결합됨으로써 형성될 수 있다.Here, the
상기 소결단계(S13)에서는, 상기 제1 입자 분말 제조단계(S23)에서 형성된 상기 제1 입자 분말이 소결될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 제1 입자 분말이 냉간 성형되어 냉간 성형체로 형성되고, 상기 냉간 성형체가 가열 및 열간 단조되어 열간 성형체로 형성될 수 있다.In the sintering step (S13), the first particle powder formed in the first particle powder manufacturing step (S23) may be sintered. More specifically, the first particle powder may be cold-formed to form a cold-formed body, and the cold-formed body may be heated and hot forged to form a hot-formed body.
상기 가공단계(미도시)에서는, 상기 소결단계(S13)에서 형성된 상기 열간 성형체가 절삭 공구 등에 의해 사전에 결정된 형상으로 가공될 수 있다.In the machining step (not shown), the hot-formed body formed in the sintering step S13 may be machined into a predetermined shape by a cutting tool or the like.
이러한 상기 습동부품(100)은 도 1에 도시된 사판식 압축기에 적용될 수 있다. 즉, 상기 사판식 압축기는, 피스톤(P)과 함께 압축공간을 형성하는 보어(B)를 갖는 실린더 블록(CB), 상기 실린더 블록(CB)에 회전 가능하게 지지되는 회전축(RS) 및 상기 회전축(RS)에 체결되고 그 회전축(RS)과 함께 회전되며 상기 피스톤(P)을 왕복운동시키는 사판(SP)을 구비하여 구성되고, 상기 피스톤(P), 상기 실린더 블록(CB)의 보어(B), 상기 회전축(RS), 상기 사판(SP) 중 적어도 하나가 상기 습동부품(100)으로 형성될 수 있다. 여기서, 상대적으로 부피가 커 중량 절감 및 제조원가 절감 효과가 큰 상기 사판(SP)이 상기 습동부품(100)으로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.The sliding
이하에서는, 본 실시예에 따른 습동부품(100) 및 이를 포함하는 사판식 압축기의 작용효과에 대해 설명한다.Hereinafter, the effect of the sliding
즉, 본 실시예에 따른 습동부품(100) 및 이를 포함하는 사판식 압축기는, 상기 습동부품(100)이 상기 금속 기지(112)에 상기 나노 파이버(114)가 침투 결합된 상기 금속 기지 나노 파이버 복합재로 형성됨에 따라, 강도 및 윤활성이 향상되고, 형상에 제약이 없으며, 제조원가가 절감될 수 있다. 더욱 구체적으로, 종래의 코팅층(14)이 구비되지 않음에 따라, 그 코팅층(14)의 두께 관리를 할 필요가 없고, 그 코팅층(14) 두께가 사전에 결정된 수준에 미치지 못하거나 코팅층(14) 두께의 편차가 커서 코팅층(14)의 강도 및 윤활성이 사전에 결정된 수준보다 낮아지는 문제점이 미연에 방지될 수 있다. 이에 따라, 코팅층(14)의 파손에 의해 습동부품(100)이 마모 또는 손상되는 문제점이 방지될 수 있다. 또한, 코팅층(14)을 위한 습동부품(100)의 형상 제약이 없어질 수 있다. 또한, 코팅층(14)을 형성하기 위한 설비 및 공정이 삭제되어 습동부품(100)을 형성하는데 소요되는 제조원가가 절감될 수 있다.That is, in the sliding
그리고, 중량(비중)이 작은 금속 기지 나노 파이버 복합재로 형성됨에 따라, 습동부품(100)의 중량이 절감될 수 있다. 이에 의하여, 습동부품(100)을 구동시키는데 소요되는 에너지가 감소되고, 습동부품(100)이 적용되는 사판식 압축기가 차량에 장착될 경우 습동부품(100)의 중량 절감이 차량 중량의 절감으로 이어져 차량 연비가 향상될 수 있다.And, as the weight (specific gravity) is formed of the small metal matrix nanofiber composite material, the weight of the sliding
한편, 상기 나노 튜브를 상기 금속 기지(112)에 분산 및 침투시켜 상기 제1 입자 분말을 제조하는 데에는 상당한 시간과 비용이 소요될 수 있다. 이를 고려하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 습동부품(100) 및 이를 포함하는 사판식 압축기는, 상기 제1 입자 분말의 양을 감소시킴으로써 그 습동부품(100) 및 그를 포함하는 사판식 압축기의 제조원가를 더욱 절감할 수 있다.Meanwhile, it may take considerable time and cost to disperse and penetrate the nanotubes into the
도 6은 도 1에 적용되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 습동부품을 도시한 단면도이고, 도 7은 도 6의 습동부품을 형성하는 제조공정을 도시한 순서도이며, 도 8은 도 6의 습동부품에 대한 물성치를 도시한 도표이다.6 is a cross-sectional view showing a sliding part according to another embodiment of the present invention applied to FIG. 1, FIG. 7 is a flowchart illustrating a manufacturing process for forming the sliding part of FIG. 6, and FIG. 8 is the sliding part of FIG. It is a chart showing the physical properties of parts.
첨부된 도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 습동부품(100)은, 금속 기지(112, 122)의 일부에 나노 파이버(114)가 침투 결합된 금속 기지 나노 파이버 복합재로 형성될 수 있다.6 to 8, the sliding
즉, 상기 습동부품(100)은 상기 금속 기지 나노 파이버 복합재가 외관을 이루도록 형성되고, 상기 금속 기지 나노 파이버 복합재는 상기 금속 기지(112)와 상기 나노 파이버(114)가 침투 결합된 제1 입자(110) 및 상기 금속 기지(122)로 이루어진 제2 입자(120)로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 제2 입자(120)는 상기 나노 파이버(114)가 침투 결합되지 않은 금속 기지(122)이다.That is, the sliding
이러한 구성의 상기 습동부품(100)은 제2 입자 분말 구비단계(S21), 제1 혼합 분말 제조단계(S22), 제1 입자 분말 제조단계(S23), 제2 혼합 분말 제조단계(S24), 소결단계(S25) 및 가공단계(미도시)를 포함하는 습동부품(100) 제조방법에 의해 형성될 수 있다.The sliding
더욱 구체적으로, 상기 금속 기지(112, 122)의 분말인 상기 금속 기지 분말은 나뉘어져 일부(112)가 상기 제2 입자 분말 구비단계(S21)로 투입되고, 다른 일부(122)가 상기 제1 혼합 분말 제조단계(S22)로 투입될 수 있다.More specifically, the metal matrix powder, which is the powder of the metal matrix (112, 122), is divided and a
즉, 상기 제2 입자 분말 구비단계(S21)에서는, 상기 금속 기지 분말의 일부(122)가 상기 제2 입자 분말로 구비될 수 있다.That is, in the step of providing the second particle powder ( S21 ), a portion 122 of the metal matrix powder may be provided as the second particle powder.
상기 제1 혼합 분말 제조단계(S22)에서는, 상기 금속 기지 분말의 다른 일부(112)와 상기 나노 파이버(114)의 분말인 나노 파이버 분말이 서로 혼합되어 제1 혼합 분말이 형성될 수 있다.In the first mixed powder manufacturing step (S22), the
여기서, 상기 금속 기지(112, 122)는 전술한 실시예와 같이 알루미늄 재질로 형성되고, 상기 나노 파이버(114)는 탄소 나노 튜브(carbon nano tube), 탄소 나노 파이버(114)(carbon nano fiber), 탄소 나노 혼(carbon nano horn), 플러렌(fullerene), 나노 카본 블랙(nano carbon black) 및 탄소 섬유(carbon fiber) 중 적어도 하나 이상으로 형성될 수 있다.Here, the
상기 제1 입자 분말 제조단계(S23)에서는, 상기 제1 혼합 분말 제조단계(S22)에서 형성된 상기 제1 혼합 분말에 기계적 충격이 가해져 상기 나노 파이버 분말이 상기 금속 기지 분말에 분산 및 침투됨으로써, 상기 혼합 분말이 상기 제1 입자(110)로 이루어진 제1 입자 분말로 형성될 수 있다.In the first particle powder manufacturing step (S23), a mechanical impact is applied to the first mixed powder formed in the first mixed powder manufacturing step (S22) so that the nanofiber powder is dispersed and penetrated into the metal matrix powder, so that the The mixed powder may be formed of the first particle powder composed of the
여기서, 상기 제1 입자(110)는 전술한 바와 같이 상기 나노 파이버(114)가 상기 충격체에 의해 상기 제1 혼합 분말의 금속 기지(112)에 분산 및 침투 결합될 수 있다.Here, the
상기 제2 혼합 분말 제조단계(S24)에서는, 상기 제1 입자 분말 제조단계(S23)에서 형성된 상기 제1 입자 분말과 상기 제2 입자 분말 구비단계(S21)에서 구비된 상기 제2 입자 분말이 서로 혼합되어 제2 혼합 분말이 형성될 수 있다.In the second mixed powder manufacturing step (S24), the first particle powder formed in the first particle powder manufacturing step (S23) and the second particle powder provided in the second particle powder providing step (S21) are mutually The mixture may be mixed to form a second mixed powder.
상기 소결단계(S25)에서는, 상기 제2 혼합 분말 제조단계(S24)에서 형성된 상기 제2 혼합 분말이 소결될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 제2 혼합 분말이 냉간 성형되어 냉간 성형체로 형성되고, 상기 냉간 성형체가 가열 및 열간 단조되어 열간 성형체로 형성될 수 있다.In the sintering step (S25), the second mixed powder formed in the second mixed powder manufacturing step (S24) may be sintered. More specifically, the second mixed powder may be cold-formed to form a cold-formed body, and the cold-formed body may be heated and hot forged to form a hot-formed body.
상기 가공단계(미도시)에서는, 상기 소결단계(S25)에서 형성된 상기 열간 성형체가 절삭 공구 등에 의해 사전에 결정된 형상으로 가공될 수 있다.In the machining step (not shown), the hot-formed body formed in the sintering step S25 may be machined into a predetermined shape by a cutting tool or the like.
이러한 상기 습동부품(100)은 전술한 바와 같이 사판식 압축기에 적용될 수 있다. 즉, 사판식 압축기의 피스톤(P), 실린더 블록(CB)의 보어(B), 회전축(RS), 사판(SP) 중 적어도 하나가 상기 습동부품(100)으로 형성될 수 있다.The sliding
이러한 본 실시예에 따른 습동부품(100) 및 이를 포함하는 사판식 압축기는 작용효과가 전술한 실시예와 대동소이할 수 있다. 다만, 상기 금속 기지 나노 파이버 복합재의 내부에 상기 제1 입자(110)와 상기 제2 입자(120)가 구비됨에 따라, 도 8에 도시된 바와 같이, 강도와 윤활성은 전술한 실시예(도 8 상 제1 입자 분말 100wt%)에 비하여 동등 수준으로 유지되되, 고가의 상기 제1 입자 분말의 양이 전술한 실시예에 비하여 감소되어 제조원가가 더욱 절감될 수 있다. 여기서, 본 실시예의 경우, 상기 나노 파이버(114)는 상기 제1 입자(110)의 금속 기지(112) 100vol%에 대해 2vol% 내지 12vol%로 형성되고, 상기 제2 입자(120)는 상기 제2 혼합 분말 100wt%에 대해서 10wt% 내지 50wt%로 형성됨으로써, 상기 나노 파이버(114)가 전체 금속 기지(112, 122) 100vol%에 대해서 2vol% 내지 6vol% 수준으로 형성되어 취성이 발생되지 않는 범위 내에서 강도 및 윤활성이 향상될 수 있다.The sliding
110: 습동부품 110: 제1 입자
112: 제1 입자의 금속 기지 114: 나노 파이버
120: 제2 입자 122: 제2 입자의 금속 기지
B: 보어 CB: 실린더 블록
P: 피스톤 RS: 회전축
SP: 사판110: sliding part 110: first particle
112: metal matrix of the first particle 114: nanofiber
120: second particle 122: metal matrix of the second particle
B: Bore CB: Cylinder block
P: Piston RS: Rotation shaft
SP: swash plate
Claims (12)
상기 금속 기지 나노 파이버 복합재는 상기 금속 기지와 상기 나노 파이버가 침투 결합된 제1 입자를 포함하고,
상기 금속 기지의 분말인 금속 기지 분말과 상기 나노 파이버의 분말인 나노 파이버 분말은 서로 혼합되어 혼합 분말이 되고,
상기 혼합 분말은 기계적 충격을 받아, 상기 나노 파이버 분말이 상기 금속 기지 분말 사이 사이에 고르게 분산되면서, 상기 나노 파이버 분말이 상기 금속 기지 분말의 내부로 침투되어 상기 금속 기지 분말과 결합됨으로써, 상기 제1 입자로 이루어진 제1 입자 분말이 되며,
상기 제1 입자 분말이 소결되어 형성되는 습동부품.It is formed of a metal matrix nanofiber composite in which nanofibers are penetration-bonded to at least a portion of a metal matrix,
The metal matrix nanofiber composite includes a first particle in which the metal matrix and the nanofiber are penetration-bonded,
The metal matrix powder, which is the powder of the metal matrix, and the nanofiber powder, which is the powder of the nanofiber, are mixed to form a mixed powder,
The mixed powder receives a mechanical impact, and as the nanofiber powder is evenly dispersed between the metal matrix powder, the nanofiber powder penetrates into the metal matrix powder and is combined with the metal matrix powder, whereby the first It becomes the first particle powder consisting of particles,
A sliding part formed by sintering the first particle powder.
상기 금속 기지 나노 파이버 복합재가 외관을 형성하는 습동부품.According to claim 1,
A sliding part in which the metal matrix nanofiber composite material forms an appearance.
상기 금속 기지 나노 파이버 복합재로 이루어진 단일층으로 형성되는 습동부품.3. The method of claim 2,
A sliding part formed as a single layer made of the metal matrix nanofiber composite.
상기 금속 기지는 알루미늄 재질로 형성되고,
상기 나노 파이버는 탄소 나노 튜브(carbon nano tube), 탄소 나노 파이버(carbon nano fiber), 탄소 나노 혼(carbon nano horn), 플러렌(fullerene), 나노 카본 블랙(nano carbon black) 및 탄소 섬유(carbon fiber) 중 적어도 하나 이상으로 형성되는 습동부품.3. The method of claim 2,
The metal base is formed of an aluminum material,
The nanofiber is a carbon nano tube, carbon nano fiber, carbon nano horn, fullerene, nano carbon black, and carbon fiber. ) sliding parts formed of at least one of.
상기 나노 파이버는 상기 금속 기지 100vol%에 대해서 2vol% 내지 6vol%로 형성되는 습동부품.According to claim 1,
The nanofiber is a sliding part formed in 2vol% to 6vol% with respect to 100vol% of the metal matrix.
상기 금속 기지 나노 파이버 복합재는 상기 금속 기지와 상기 나노 파이버가 침투 결합된 제1 입자 및 상기 금속 기지로 이루어진 제2 입자를 포함하고,
상기 금속 기지의 분말인 금속 기지 분말의 일부는 상기 나노 파이버의 분말인 나노 파이버 분말과 혼합되어 제1 혼합 분말이 되고,
상기 금속 기지 분말의 다른 일부는 상기 제2 입자로 이루어진 제2 입자 분말이 되고,
상기 제1 혼합 분말은 기계적 충격을 받고, 상기 나노 파이버 분말이 상기 금속 기지 분말에 분산 및 침투되어, 상기 제1 입자로 이루어진 제1 입자 분말이 되고,
상기 제1 입자 분말과 상기 제2 입자 분말은 서로 혼합되어 제2 혼합 분말이 되며,
상기 제2 혼합 분말이 소결되어 형성되는 습동부품.It is formed of a metal matrix nanofiber composite in which nanofibers are penetration-bonded to at least a portion of a metal matrix,
The metal matrix nanofiber composite includes a first particle in which the metal matrix and the nanofiber are penetration-coupled, and a second particle including the metal matrix,
A part of the metal matrix powder, which is the powder of the metal matrix, is mixed with the nanofiber powder, which is the powder of the nanofiber, to become a first mixed powder,
Another part of the metal matrix powder becomes a second particle powder composed of the second particle,
The first mixed powder is subjected to a mechanical impact, and the nanofiber powder is dispersed and infiltrated into the metal matrix powder to become a first particle powder composed of the first particles,
The first particle powder and the second particle powder are mixed with each other to become a second mixed powder,
A sliding part formed by sintering the second mixed powder.
상기 나노 파이버는 상기 제1 입자의 금속 기지 100vol%에 대해서 2vol% 내지 12vol%로 형성되고,
상기 제2 입자는 상기 제2 혼합 분말 100wt%에 대해서 10wt% 내지 50wt%로 형성되는 습동부품.9. The method of claim 8,
The nanofiber is formed in an amount of 2 vol% to 12 vol% with respect to 100 vol% of the metal matrix of the first particle,
The second particle is a sliding part formed in an amount of 10wt% to 50wt% with respect to 100wt% of the second mixed powder.
상기 나노 파이버는 상기 금속 기지 100vol%에 대해서 2vol% 내지 6vol%로 형성되는 습동부품.11. The method of claim 10,
The nanofiber is a sliding part formed in 2vol% to 6vol% with respect to 100vol% of the metal matrix.
상기 실린더 블록에 회전 가능하게 지지되는 회전축; 및
상기 회전축에 체결되고, 그 회전축과 함께 회전되며, 상기 피스톤을 왕복운동시키는 사판;을 포함하고,
상기 사판은 제1항 내지 제4항, 제7항, 제8항, 제10항 및 제11항 중 어느 한 항의 상기 습동부품인 사판식 압축기.A cylinder block having a bore forming a compression space together with the piston;
a rotating shaft rotatably supported on the cylinder block; and
A swash plate that is fastened to the rotation shaft, rotates together with the rotation shaft, and reciprocates the piston.
The swash plate is a swash plate compressor that is the sliding part of any one of claims 1 to 4, 7, 8, 10 and 11.
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