KR19980022479A - 자동차의 피스톤 제조방법 - Google Patents

Abstract

연소실의 폭발압력에 의해 실린더내에서 상,하 왕복운동되는 피스톤에 관한 것으로서, 피스톤 링 그루브 및 랜드의 가중되는 열부하에 대하여, 내마모성, 내피로성을 향상시키고자 한다. 금형 주조시 복잡한 열처리공정을 생략하고, 내부 조직을 치밀하게 형성하고자 한다. 이를 위하여, 본 발명은 금형 주조에 의해 성형된 피스톤(1)의 링 그루브(2) 및 랜드(3)가, 용접기(4)에 의해 250A로 30초 동안 국부적으로 재용융처리된 후, 그루빙 가공되는 피스톤의 제조방법을 제안한다.

Description

자동차의 피스톤 제조방법

본 발명은 자동차의 피스톤 제조방법에 관한 것으로서, 특히 피스톤 링 그루브의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 피스톤의 제조방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 자동차의 엔진은 실린더블록에 형성된 실린더에 피스톤이 삽입되고, 그 실린더의 상측에 실린더헤드가 밀폐되며, 상기 피스톤에 커넥팅 로드가 개재되어 크랭크 샤프트가 연결되는 구조로 이루어진다.

여기서, 피스톤은 연소실에서의 폭발압력에 의해 실린더내에서 상,하 왕복운동되면서, 그 폭발압력을 커넥팅 로드를 통해 크랭크기구로 전달한다.

피스톤에는 실린더내에서 왕복운동되면서 연소실과 크랭크실 사이의 기밀을 유지하고, 그 섭동부위의 오일을 제어하기 위해, 통상 2개의 압축링과 1개의 오일링을 포함하는 피스톤 링이 장착된다. 이들 피스톤 링은 피스톤 헤드부에 그 개수 만큼 형성된 링 그루브(ring groove)에 삽입된다.

이러한 피스톤은 폭발압력을 직접 받기 때문에, 고온 강도가 높고 열전도가 잘되는 것이 요구된다. 또한 내마모성이 요구되고 마찰계수가 작아야 된다.

이런 까닭에 피스톤의 재질로는 알미늄합금의 것이 주로 사용된다.

알미늄합금 재질의 피스톤은 그 제조단계에서, 알미늄합금 용탕을 금형에 주입 및 냉각시켜 주조 성형된다. 이렇게 성형된 알미늄합금은 내구성 및 내마모성이 약하기 때문에, 열처리 공정을 거치게 된다. 즉, 500℃의 노(爐)에서 5시간 정도 가열된 후 수냉(water quenching)에 의해 급냉 처리되고, 다시 170℃의 노에서 5시간 동안 어닐링 처리된다.

이렇게 성형된 피스톤에는 피스톤 링이 삽입되는 다수개의 링 그루브 및 랜드(land)가 가공된다.

상술한 피스톤에 있어서, 특히 연소실의 폭발압력을 직접 받는 부위인 상측의 압축링 그루브 및 랜드는 최근 자동차의 고출력화에 따라 열부하가 중대되고 있다.

그러나 종래의 금형중력주조 방법에 의해 제조된 피스톤은 내부에 기공이 많고 조직이 치밀하지 못하여, 내마모성 및 내피로성이 약한 문제점이 있다.

또한, 종래의 금형중력주조 후 피스톤의 열처리는 공정이 복잡하고 제조비를 상승시키는 문제점이 있다.

이러한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 목적에서 제안된 것으로서, 본 발명은 피스톤의 톱링 그루브 및 랜드부의 내마모성, 내피로성을 높이고, 공정을 줄여 제조비를 절감할 수 있도록 한 자동차의 피스톤 제조방법을 제공한다.

도 1은 본 발명에 의한 피스톤의 제조방법을 도시한 반단면도.

도 2는 본 발명에 의해 제조된 자동차의 피스톤을 도시한 반단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1,1a : 피스톤 2 : 링 그루브

3 : 랜드 4 : 용접기

상술한 목적을 실현하기 위한 수단으로서, 본 발명은 금형 주조에 의해 성형된 피스톤의 열처리공정이 생략되고, 피스톤 링이 삽입될 링 그루브 및 랜드가 국부적으로 재용융처리(remelting)된 후, 그루빙 가공되는 방법을 제안한다.

재용융처리는 용접기를 이용하여 링 그루브 둘레에 국부적으로 이루어진다.

이렇게 제조된 본 발명의 피스톤 특히, 링 그루브 및 랜드는 재용융처리에 의해 조직이 치밀화되고 기공이 제거되므로서, 내마모성 및 내피로성이 향상된다.

또한, 종래의 복잡한 열처리공정이 생략되므로서, 공수의 단축과 제조비의 절감을 실현할 수 있다.

이하, 본 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

[실시예]

도 1은 본 실시예에 관련된 자동차의 피스톤 제조방법을 설명하는 반단면도이고, 도 2는 본 실시예에 의해 제조되는 피스톤을 도시한 반단면도이다.

도면에서의 설명 부호 (1)은 금형 주조에 의해 성형된 피스톤을 지칭한다.

이러한 피스톤(1) 성형품은 금형에 알미늄합금을 주입하고 다시 냉각시켜 주조되는 것으로, 통상 피스톤 헤드부가 아래쪽으로 향하도록 중력주조에 의해 제조된다.

이렇게 성형된 피스톤(1)은 특히 링 그루브(2) 및 랜드(3)의 조직을 치밀하게 형성하고, 내마모성, 내피로성을 높이기 위해, 종래의 열처리 공정을 생략하고, 국부적인 재용융처리를 하게 된다.

보다 구체적으로, 피스톤(1)의 링 그루브(2) 및 랜드(3) 형성부위는 250A의 전류가 공급되는 용접기(4)의 용접봉에 의해 30초 동안 가열되어, 용융 및 냉각된다.

이러한 재용융처리는 피스톤(1)이 고정되고, 용접기(4)가 회전되면서 행하여 진다. 또, 그 반대로 되어도 무방하다.

상술한 본 실시예에 의해 제조된 피스톤(1a) 특히, 링 그루브(2) 및 랜드(3)는 재용융처리에 의해, 내부 기공이 제거되고 조직이 치밀하게 형성된다.

이러한 작용은 연소실의 폭발압력에 대한 피스톤(1a)의 내마모성 및 내피로성을 향상시킨다.

또한, 본 실시예의 피스톤(1a)은 금형 주조후 열처리가 생략되므로서, 공정이 단순화되고 제조가 용이하게 된다.

이상에서 설명된 실시예를 통하여, 본 발명에 의한 자동차의 피스톤 제조방법은 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하게 됨을 알 수 있다.

즉, 본 발명에 의하면 피스톤 특히, 링 그루브 및 랜드의 내마모성, 내피로성이 향상되는 효과를 얻게 된다.

또한, 제조 공정의 단축과 제조비의 절감 효과를 얻게 된다.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (2)

1. 연소실의 폭발압력에 의해 실린더내에서 상,하 왕복운동되고, 실린더 벽과 접촉되는 피스톤 링이 결합되는 링 그루브 및 랜드를 포함하는 자동차의 피스톤에 있어서, 알미늄합금 용탕이 금형에 주입 및 냉각되어 피스톤으로 주조되는 단계와, 이렇게 주조된 피스톤의 링 그루브 및 랜드 형성부위가 국부적으로 재용융처리되는 단계와, 링 그루브 및 랜드를 가공하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 자동차의 피스톤 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 재용융처리는 용접기에 의해 250A의 전류로 30초 동안 행하는 것을 특징으로 하는 자동차의 피스톤 제조방법.