KR19990043795A - 코일 스프링 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스프링의 재질로 사용하고자 특정 금속을 녹여 와이어 형태로 생성시키는 제 1 공정과, 인발과정을 통해 제조하고자 하는 스프링의 두께에 따른 스프링 선경에 맞추어 필링하게 되는 제 2 공정과, 상기 제 2 공정을 통해 인발 가공된 인발 강선을 특정 선경의 가공 부재에 권선하여 스프링의 형상을 갖도록 하는 제 3 공정과, 상기 제 3 공정을 통해 스프링의 형상을 갖추고 있는 강선을 소입/소려 공정의 열처리를 수행하는 제 4 공정을 포함하고 있는 코일 스프링 제조 방법에 관한 것으로 특히, 제 4 공정을 통해 열처리되어진 코일 스프링에 대하여 바렐링공정을 수행하는 제 5 공정과, 제 5 공정 이후 질소와 암모니아 및 이산화탄소의 비가 동일한 상태가 유지되는 상황속에서 제 4 공정의 소려공정보다 낮은 온도에서 소정시간동안 열처리하여 연질화한 후 수냉시키는 제 6 공정과, 제 6 공정에서 연질화되어진 코일 스프링에 대하여 제 6 공정에서와 동일한 온도의 수증기를 불어넣어주며 소정시간동안 유지시킨 후 유냉 또는 방냉(放冷)하는 제 7 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 스프링 제조 방법을 제공하면, 열처리에 의한 기본강도를 확보 할 수 있으며, 저온의 연질화 처리와 저온의 수증기 처리를 통해 피로강도 향상 및 내식성 량상을 추가로 확보할 수 있는 효과가 있다.

Description

코일 스프링 제조 방법(Making method of coil spring )

본 발명은 코일 스프링의 제조 방법에 관한 것으로 특히, 엔진(POWER TRAIN)의 출력 증가에 따른 밸브 스프링의 강도 보강과 신뢰성 확보가 중요한 이슈로 등장함과 아울러 자동차의 중량증가에 따른 현가 코일 스프링의 경량화 및 내구성 향상이 절실히 요구됨에 따라 설계 변경없이 강도보강 및 신뢰성 향상에 기여하기 위하여 종래의 제조공정에 열처리 공정을 추가함으로써 기존보다 내식성 향상과 피로강도 향상이 가능한 코일 스프링의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 스프링이라고 칭하는 것은 스프링 강으로 만든 매우 탄력있는 기계재료로서, 그 탄성을 이용하여 변형 에너지를 축적하거나 또는 충격을 완화하거나 또는 작용하는 힘을 측정하는데 사용된다.

상술한 바와 같은 스프링이란 부재는 크게 코일 스프링과, 판스프링, 나선형 스프링, 겹판 스프링 및 볼류트 스프링등이 존재하는데, 가장 대표적인 스프링이라고 하면 코일 스프링을 지목할 수 있다.

그러면, 첨부한 도 1을 참조하여 종래 코일 스프링의 제조 공정을 살펴보면 우선, 스텝 S101에서는 스프링의 재질로 사용하고자 특정 금속을 녹여 와이어 형태로 생성시키고서, 스텝 S102의 인발과정을 통해 제조하고자 하는 스프링의 두께에 따른 스프링 선경에 맞추거나 필링하여 선경을 맞추게 된다. 이후, 상기 스텝 S102에서 인발 가공된 인발 강선 또는 필링가공된 강선을 스텝 S103에서는 특정 선경의 가공 부재에 권선하여 스프링의 형상을 갖도록 한다.

이후, 스프링의 형상을 갖추고 있는 강선을 스텝 S104을 통해 소입/소려공정이 수행된다. 이때, 소입과 소려 공정이란 열처리 공정으로써, 소입공정은 820∼860℃에서 30분간 수행 후 기름에서 냉각시키고, 소려공정은 430∼450℃에서 1시간동안 수행한 후 물에서 냉각시키는 것이다. 상술한 바와 같은 열처리 공정을 수행시키므로써, 스프링 부재를 이루는 강선의 표면과 심부에 경도를 향상시킬 수 있다.

스텝 S105에서는 상기 스텝 S104을 통해 소입/소려공정이 수행된 스프링의 형상을 갖추고 있는 강선에다가 피로수명을 개선하기 위하여 숏 피닝(Shot peening)공정을 수행한다. 상기 숏 피닝이란 숏이라고 하는 강제 소립자를 피가공품 표면에 20∼50m/sec의 속도로 다수 투사하는 냉간법으로써, 일반적으로 표면층의 약 0.3mm 까지 압축 응력이 작용한다.

이후, 스텝 S016에서는 숏 피닝 공정까지 마무리된 스프링의 부식의 방지를 위한 도장 작업을 수행하게 된다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 제조 공정중 도장 공정에 따른 페인트는 소정의 시간이 지나가면 벗겨지고, 볏겨진 부분은 쉽게 녹이 쓸게되어 부러지는 경우가 발생되기도 한다. 또한, 스프링의 탄성 강도를 증대 시키기 위해서는 스프링 선경을 증대시켜야 하였으며, 피로강도를 향상시키기 위하여 숏 피닝 공정을 수행하게 되는데 숏 피닝 공정이 복잡하기 때문에 전체 적인 공정이 복잡하게 된다는 문제점이 발생되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 엔진(POWER TRAIN)의 출력 증가에 따른 밸브 스프링의 강도 보강과 신뢰성 확보가 중요한 이슈로 등장함과 아울러 자동차의 중량증가에 따른 현가 코일 스프링의 경량화 및 내구성 향상이 절실히 요구됨에 따라 설계 변경없이 강도보강 및 신뢰성 향상에 기여하기 위하여 종래의 제조공정에 열처리 공정을 추가함으로써 기존보다 내식성 향상과 피로강도 향상이 가능한 코일 스프링의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 코일 스프링의 종래 제조 방법에 따른 공정 순서도

도 2는 본 발명에 따른 코일 스프링의 제조 방법에 따른 공정 순서도

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 스프링의 재질로 사용하고자 특정 금속을 녹여 와이어 형태로 생성시키는 제 1 공정과, 인발과정을 통해 제조하고자 하는 스프링의 두께에 따른 스프링 선경에 맞추어 필링하게 되는 제 2 공정과, 상기 제 2 공정을 통해 인발 가공된 인발 강선을 특정 선경의 가공 부재에 권선하여 스프링의 형상을 갖도록 하는 제 3 공정과, 상기 제 3 공정을 통해 스프링의 형상을 갖추고 있는 강선을 소입/소려 공정의 열처리를 수행하는 제 4 공정을 포함하고 있는 코일 스프링 제조 방법에 있어서: 상기 제 4 공정을 통해 열처리되어진 코일 스프링에 대하여 바렐링공정을 수행하는 제 5 공정과, 상기 제 5 공정 이후 질소와 암모니아 및 이산화탄소의 비가 동일한 상태가 유지되는 상황속에서 상기 제 4 공정의 소려공정보다 낮은 온도에서 소정시간동안 열처리하여 연질화한 후 수냉시키는 제 6 공정과, 상기 제 6 공정에서 연질화되어진 상기 코일 스프링에 대하여 상기 제 6 공정에서와 동일한 온도의 수증기를 불어넣어주며 소정시간동안 유지시킨 후 방냉(放冷) 또는 유냉(油冷)하는 제 7 공정을 포함하는 데 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 코일 스프링의 제조 방법에 따른 공정 순서도이다.

스텝 S201에서는 스프링의 재질로 사용하고자 특정 금속을 녹여 와이어 형태로 생성시키고서, 스텝 S202의 인발과정을 통해 제조하고자 하는 스프링의 두께에 따른 스프링 선경에 맞추어 필링하게 된다. 이후, 상기 스텝 S202에서 인발 가공된 인발 강선을 스텝 S203에서는 특정 선경의 가공 부재에 권선하여 스프링의 형상을 갖도록 한다.

이후, 스프링의 형상을 갖추고 있는 강선을 스텝 S204을 통해 소입/소려공정이 수행된다. 이때, 소입과 소려 공정이란 열처리 공정으로써, 소입공정은 820∼860℃에서 약 30분간 수행한 후 기름에서 냉각시키고, 소려공정은 430∼450℃에서 약 1시간동안 수행한 후 물에서 냉각시키는 것이다. 상술한 바와 같은 열처리 공정을 수행시키므로써, 스프링 부재를 이루는 강선의 표면과 심부에 경도를 향상시킬 수 있다.

이후, 스텝 S205에서 바렐링공정을 수행한 후 연질화공정을 스텝 S206을 통해 수행한다. 연질화 공정이란 질소와 수소의 비가 2:1의 운반가스를 조정한 후 질소와 암모니아 및 이산화탄소의 비가 동일한 상태가 유지되는 상황속에서 소려공정보다 낮은 430℃의 온도에서 약 2시간동안 열처리한 후 물에서 냉각시키는 것이다. 이러한 저온 열처리를 수행하게되면 소려공정을 완성한 상태의 강선에서의 강도 저하를 방지할 수 있다.

상기 연질화 공정이 완성되어지면 스텝 S207에서는 수증기 처리를 수행하게 되는데, 이때에는 연질화 공정과 동일한 430℃의 온도에서 약 30분간 유지시킨 후 방냉(放冷) 또는 유냉(油冷)하게 된다.

상기의 연질화 공정에서 강선의 폭면과 심부 사이에의 경도 구배에 의해 압축 잔류 응력이 형성된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 스프링 제조공정을 제공하면, 열처리에 의한 기본강도를 확보 할 수 있으며, 저온의 연질화 처리와 저온의 수증기 처리를 통해 피로강도 향상 및 내식성 량상을 추가로 확보할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 스프링의 재질로 사용하고자 특정 금속을 녹여 와이어 형태로 생성시키는 제 1 공정과, 인발과정을 통해 제조하고자 하는 스프링의 두께에 따른 스프링 선경에 맞추어 필링하게 되는 제 2 공정과, 상기 제 2 공정을 통해 인발 가공된 인발 강선을 특정 선경의 가공 부재에 권선하여 스프링의 형상을 갖도록 하는 제 3 공정과, 상기 제 3 공정을 통해 스프링의 형상을 갖추고 있는 강선을 소입/소려 공정의 열처리를 수행하는 제 4 공정을 포함하고 있는 코일 스프링 제조 방법에 있어서,

   상기 제 4 공정을 통해 열처리되어진 코일 스프링에 대하여 바렐링공정을 수행하는 제 5 공정과;

   상기 제 5 공정 이후 질소와 암모니아 및 이산화탄소의 비가 동일한 상태가 유지되는 상황속에서 상기 제 4 공정의 소려공정보다 낮은 온도에서 소정시간동안 열처리하여 연질화한 후 수냉시키는 제 6 공정과;

   상기 제 6 공정에서 연질화되어진 상기 코일 스프링에 대하여 상기 제 6 공정에서와 동일한 온도의 수증기를 불어넣어주며 소정시간동안 유지시킨 후 방냉(放冷)하는 제 7 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 스프링 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 6 공정과 제 7 공정의 수행을 위한 환경중 공정온도는 430℃인 것을 특징으로 하는 코일 스프링 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 6 공정과의 수행을 위한 환경중 공정 시간은 2시간으로 하는 것을 특징으로 하는 코일 스프링 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 7 공정과의 수행을 위한 환경중 공정 시간은 30분으로 하는 것을 특징으로 하는 코일 스프링 제조 방법.