KR102544395B1 - 플레인 베어링 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

플레인 베어링(1)이, 금속 재료의 베어링 베이스 몸체(2) 및 비-금속 재료의 플레인 베어링 층(4)을 갖고, 플레인 베어링 층은, 베어링 베이스 몸체에 적용되는 금속 재료의 중간 층(3)을 통해 간접적으로 또는 직접적으로, 베어링 베이스 몸체(2)에 적용된다. 금속 재료의 베어링 베이스 몸체(2) 또는 금속 재료의 중간 층(3)은, 오스테나이트 강 또는 금속 합금으로 제조된다. 비-금속 재료의 플레인 베어링 층(4)은, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 제조된다.

Description

플레인 베어링 및 그 제조 방법{PLAIN BEARING AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은, 플레인 베어링 및 플레인 베어링을 제조하는 방법에 관한 것이다.
실무적으로 공지되는 플레인 베어링들은 일반적으로, 직접적으로 또는 중간 층을 통해 간접적으로 마찬가지로 금속 재료의 플레인 베어링 층이 그에 적용되는 것인, 금속 재료의 베어링 베이스 몸체를 포함한다. 실무적으로 공지되는 플레인 베어링들에 따르면, 베어링 베이스 몸체는 일반적으로, 강재로 제조되며 그리고 플레인 베어링 층은 일반적으로, 화이트 메탈(white metal) 또는 청동으로 제조된다. 실무적으로 공지되는 플레인 베어링들에 따르면, 화이트 메탈 재료 또는 청동 재료가, 플레인 베어링 층의 양호한 접착을 보장하기 위해, 베어링 베이스 몸체 또는 베어링 베이스 몸체에 적용되는 중간 층으로 분사된다.
비록 실무적으로 공지되는 플레인 베어링들이 요구되는 슬라이딩 특성들 및 요구되는 마모 저항에 관한 양호한 특성들을 구비하지만, 그들의 특성들을 더욱 개선할 필요가 있다. 이러한 이유로, 금속 재료들의 플레인 베어링 층들을 비-금속 재료의 플레인 베어링 층들로 교체하기 위한 시험들이 이미 수행되고 있다.
그러나, 플레인 베어링 층을 위한 비-금속 재료가 요구되는 플레인 베어링 특성들을 제공하지 못하거나, 또는 그러한 플레인 베어링을 제조하는 방법이 너무 고비용인, 문제점이 존재한다.
이로부터 시작하여, 본 발명은, 개선된 특성들을 갖는 새로운 유형의 플레인 베어링 및 플레인 베어링의 간단한 제조 방법을 창출하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적은, 청구항 1 또는 청구항 7에 따른 플레인 베어링을 통해, 그리고 청구항 9 또는 청구항 10에 따른 그러한 플레인 베어링을 제조하는 방법을 통해, 해소된다.
금속 재료의 베어링 베이스 몸체 또는 금속 재료의 중간 층은, 청구항 1에 따라, 오스테나이트 강으로 또는 금속 합금으로 예를 들어 Cu, Cr, Zr으로 제조된다. 플레인 베어링 층은, 비-금속 재료로, 예를 들어 폴리에테르에테르케톤(PEEK)으로 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 제조된다. 그러한 베이스 몸체, 그러한 중간 층 및 그러한 플레인 베어링 층을 갖는 플레인 베어링이, 요구되는 플레인 베어링 특성들을 보유할 뿐만 아니라, 그러한 플레인 베어링은 또한, 적은 비용으로 제조될 수 있다. 베어링 베이스 몸체 및 중간층은 전극 금속으로 제조될 수 있다.
우선적으로, 베어링 베이스 몸체 또는 중간 층은, 금속 합금으로, 말하자면 0.5 중량% 내지 1.2 중량%의 Cr, 0.03 중량% 내지 0.3 중량%의 Zr 및 나머지의 Cu를 갖는, Cu, Cr, Zr1 합금으로, 제조된다. 특히 베어링 베이스 몸체 또는 중간 층이 그러한 구리-크롬 재료로 제조될 때, 유리한 플레인 베어링 특성들이, 높은 열전도성과 함께, 제공될 수 있다. 플레인 베어링은 또한, 생성적 제조 방법의 도움과 더불어, 선택적 레이저 용융(selective laser melting: SLM)을 통해, 특히 용이하게 그리고 유리하게 제조될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 플레인 베어링 층은, 적층 제조 방법에 의해, 베어링 베이스 몸체의 제조와 동시에 도입될 수 있다.
우선적으로, 플레인 베어링 층에 인접한 베어링 베이스 몸체, 또는 플레인 베어링 층에 인접한 중간 층은, 플레인 베어링 층의 재료가 그 내부에 맞물리는 윤곽부들(contours)을, 특히 언더컷들(undercuts)을 구비한다. 이를 통해, 중간 층 또는 베어링 베이스 몸체에 대한 비-금속 재료의 플레인 베어링 층의 개선된 형상-맞춤 결합이, 달성될 수 있다.
청구항 7에 따르면, 중간 층은, 특히 플레인 베어링 층이 베어링 베이스 몸체 상에 중간 층을 통해 간접적으로 적용될 때, SLM 중간 층으로 형성되는 반면, 베어링 베이스 몸체는, 특히 플레인 베어링 층이 베어링 베이스 몸체에 직접적으로 적용될 때, SLM 구성요소로서 형성된다.
본 발명의 바람직한 다른 개선예들이, 종속 청구항들 및 뒤따르는 설명으로부터 달성된다. 본 발명의 예시적인 실시예들이, 이에 제한되지 않는, 도면을 통해, 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은, 본 발명의 제1 양태에 따른 플레인 베어링으로부터의 개략적 발췌도이고;
도 2는, 도 1의 상세부 II이며; 그리고
도 3은, 상세부 II에 대한 대안예인, 도 1의 상세부 III이다.
본 발명은, 플레인 베어링 및 플레인 베어링을 제조하는 방법에 관한 것이다.
도 1은, 본 발명에 따른 플레인 베어링(1)의 바람직한 예시적 실시예의 구조를 매우 개략적으로 도시하고, 도 1의 플레인 베어링(1)은, 금속 재료의 베어링 베이스 몸체(2), 베어링 베이스 몸체(2)에 적용되는 마찬가지로 금속 재료의 중간 층(3), 및 비-금속 재료의 플레인 베어링 층(4)을 포함하며, 비-금속 재료의 플레인 베어링 층(4)은, 중간 층(3)에 적용된다.
베어링 베이스 몸체(2)에 적용되는 중간 층(3)은, 금속 재료의, 말하자면 오스테나이트 강의 또는 금속 합금의, 층이다.
비-금속 재료의 플레인 베어링 층(4)은, 예를 들어, 폴리에테르에테르케톤(PEEK)의 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)의 플레인 베어링 층이다.
도 1에 도시된 예시적인 실시예에서, 중간 층(3)은, 선택적 레이저 용융을 통해 그리고 그에 따라 생성적 제조 방법을 통해 베어링 베이스 몸체(2)에 적용되는, SLM 중간 층으로서 형성된다.
여기서, 중간 층(3)은, 우선적으로 플레인 베어링 층(4)에 인접한, 플레인 베어링 층(4)의 재료가 그 내부로 맞물리는 것인, 언더컷들의 윤곽부(5)를 제공하고, 도 2에서 언더컷들은, 도브테일-형 윤곽부들(5)에 의해 제공되며 그리고 도 3에서 언더컷들은, 원추형 윤곽부들(5)에 의해 제공된다. 언더컷들을 형성하는 벌집-형, 와플-형, 격자-형 또는 다른 윤곽부들(5)이 또한, 플레인 베어링 층(4)에 인접한 중간 층(3)의 구역 내에 형성될 수 있다.
폴리에테르에테르케톤 또는 폴리테트라플루오로에틸렌으로 제조되는, 플레인 베어링 층(4)은, 우선적으로, 언더컷들(5) 상에서의 용융 또는 언더컷들(5) 내에서의 용융에 의해, 특히 언더컷들(5) 뒤에 맞물림에 의해, 중간 층(3)에 적용된다.
금속 재료로 제조되는 중간 층(3)은, 우선적으로, 금속 합금으로, 특히 바람직하게 CuCrZr1 합금으로 제조된다.
CuCrZr1 합금은 우선적으로, 0.5 중량% 내지 1.2 중량%의 Cr, 0.03 중량% 내지 0.3 중량%의 Zr 및 나머지의 Cu를, 최대 0.08 중량%의 Fe의 최대 허용 가능 혼합물들, 최대 0.1 중량%의 Si의 최대 허용 가능 혼합물들, 및 최대 0.2 중량%의 다른 최대 허용 가능 혼합물들과 함께, 포함한다.
따라서, 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에서, 베어링 베이스 몸체(2)에 적용되는 중간 층(3)은, 선택적 레이저 용융을 통한 그리고 금속 재료의, 말하자면 오스테나이트 강의 또는 금속 합금의, SLM 중간 층으로 형성된다. 금속 합금으로서, CuCrZr1 합금 및, 오스테나이트 강으로서, 우선적으로, X5CrNi18-10 합금이, 사용된다. 각각의 경우에, 중간 층(3)은, 베어링 베이스 몸체(2)에 선택적 레이저 용융에 의해 적용되고, 말하자면, 플레인 베어링 층(4)을 적용하는 것을 촉진하는 윤곽부들을 형성하는 것에 종속되며, 이러한 윤곽부들(5)은, 특히 언더컷들을 형성한다. 비-금속 재료의 플레인 베어링 층(4)은, 마찰-방지 재료로, 우선적으로 고-온-저항성 플라스틱으로, 예를 들어, 폴리에테르에테르케톤 또는 폴리테트라플루오로에틸렌으로, 구성되며, 그리고, 중간 층(3) 상으로 용융되며, 특히 중간 층(3)의 윤곽부(5) 내로 용융되거나 또는 압입된다.
도 1 내지 도 3에 도시된 예시적인 실시예와 대조적으로, 베어링 베이스 몸체(2)가 그에 따라, 선택적 레이저 용융을 통한 SLM 구성요소로서 실시되는 것이, 가능하다. 이 경우, 별개의 중간 층(3)이 이때 존재하지 않지만, 플레인 베어링 층(4)의 플레인 베어링 재료, 즉 폴리에테르에테르케톤 또는 폴리테트라플루오로에틸렌은 이때, SLM 베어링 베이스 몸체(2)에 직접적으로 적용되고, SLM 베어링 베이스 몸체(2)는 이때, 플레인 베어링 층(4)과 대향하는 표면 상에, 특히 언더컷들을 갖는, 윤곽부들(5)을 형성한다. 이 경우, 베어링 베이스 몸체는, 예를 들어 CuCrZr1 합금과 같은 금속 합금으로, 또는 예를 들어 X5CrNi18-10 합금과 같은 오스테나이트 강으로 제조된다.
1: 플레인 베어링
2: 베어링 베이스 몸체
3: 중간 층
4: 플레인 베어링 층
5: 윤곽부

Claims (11)

  1. 플레인 베어링(1)의 제조 방법으로서,
    금속 재료의 베어링 베이스 몸체(2)를 제공하는 단계;
    상기 베어링 베이스 몸체(2)에 금속 재료의 중간 층(3)을 적용하는 단계로서, 상기 중간 층(3)은 선택적 레이저 용융(SLM)을 통해 형성되고, 상기 중간 층(3)이 SLM을 통해 형성될 때 윤곽부들(5)이 형성되는 것인, 중간 층(3)을 적용하는 단계; 및
    상기 중간 층(3)에 상부 용융 또는 내부 용융에 의해 비-금속 재료의 플레인 베어링 층(4)을 적용하는 단계로서, 상기 상부 용융 또는 내부 용융에 의해 상기 플레인 베어링 층(4)의 재료가 상기 윤곽부들(5)에 맞물리는 것인, 플레인 베어링 층(4)을 적용하는 단계
    를 포함하는 플레인 베어링 제조 방법.
  2. 플레인 베어링(1) 제조 방법으로서,
    금속 재료의 베어링 베이스 몸체(2)를 제공하는 단계로서, 상기 베어링 베이스 몸체(2)는 선택적 레이저 용융(SLM)을 통해 형성되고, 상기 베어링 베이스 몸체(2)가 SLM을 통해 형성될 때 윤곽부들(5)이 형성되는 것인, 베어링 베이스 몸체(2)를 제공하는 단계; 및
    상기 베어링 베이스 몸체(2)에 상부 용융 또는 내부 용융에 의해 비-금속 재료의 플레인 베어링 층(4)을 적용하는 단계로서, 상기 상부 용융 또는 내부 용융에 의해 상기 플레인 베어링 층(4)의 재료가 상기 윤곽부들(5)에 맞물리는 것인, 플레인 베어링 층(4)을 적용하는 단계
    를 포함하는 플레인 베어링 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 중간 층(3)은, CuCrZr1 합금으로 제조되는 것을 특징으로 하는 플레인 베어링 제조 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 베어링 베이스 몸체(2)는, CuCrZr1 합금으로 제조되는 것을 특징으로 하는 플레인 베어링 제조 방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 윤곽부들(5)은, 도브테일-형 또는 벌집-형 또는 와플-형 또는 원추형으로 윤곽 형성되는 것을 특징으로 하는 플레인 베어링 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    금속 재료의 상기 중간 층(3)은 오스테나이트 강 또는 전극 금속으로 제조되고,
    비-금속 재료의 플레인 베어링 층(4)은 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 제조되는 것을 특징으로 하는 플레인 베어링 제조 방법.
  7. 제 2항에 있어서,
    금속 재료의 상기 베어링 베이스 몸체(2)는 오스테나이트 강 또는 전극 금속으로 제조되고,
    비-금속 재료의 플레인 베어링 층(4)은 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 제조되는 것을 특징으로 하는 플레인 베어링 제조 방법.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 플레인 베어링 층(4)은, 적층 제조 방법에 의해, 베어링 베이스 몸체(2)의 제조와 동시에 도입되는 것을 특징으로 하는 플레인 베어링 제조 방법.
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