KR19990073324A - 베어링의내륜/외륜냉각열처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베어링의 내륜/외륜 냉각열처리 방법에 관한 것으로, 잔류 오오스테나이트 조직이 격감하여 제품의 균열이나 변형을 최저로 억제시킬 수 있는 특징을 가진다. 본 발명의 제조방법은 다음과 같다.

열처리 로 안에 베어링의 내륜과 외륜을 배열시키되 서로 상하좌우 방향으로 겹치지 않도록 하는 제 1 공정, 840℃의 열을 가하여 90분 동안 가열시키는 제 2 공정, 130℃의 열을 가하여 20분 동안 소입(Quenching)을 시키는 제 3 공정, 상기 제 3 공정을 거친 내륜/외륜들을 70℃의 알칼리액에 침전시켜 30분간 알칼리 세척을 가하는 제 4 공정, 제 4 공정을 거친 제품들에 HRC경도 60 이상이 발생되는지의 소입검사를 행하는 제 5 공정, 상기 제 5 공정을 통과한 제품들에 한해 가열로 안으로 투입시켜 170℃의 열을 가하여 120분 동안 소려(Tempering)를 시키는 제 6 공정, 상기 제 6 공정을 거친 제품들을 공냉시킨 후 마지막으로 정밀 연마작업을 가하여 완성시키는 베어링의 내륜/외륜 열처리 방법에 있어서;

상기 제 5 공정의 소입검사를 통과한 제품들에 대해, 소입직후 30분 이내에 영하 8∼12℃의 냉동고에 이들을 투입시켜 60분 동안 냉각열처리를 시킨 후 이들을 대기중에 5시간 동안 방치시킨 다음, 상기의 소려(Tempering) 공정을 가하도록 함으로써 제품의 잔류 오오스테나이트 조직의 분포 비율이 4.70%로 격감될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

베어링의 내륜/외륜 냉각열처리 방법{INTERNAL/EXTERNAL COOLING HEAT TREATMENT METHOD}

본 발명은 베어링의 내륜/외륜 냉각열처리 방법에 관한 것이다.

통상적으로 실시되고 있는 베어링의 내륜/외륜 열처리 방법을 살펴보면 다음다 같다.

열처리 로 안에 베어링의 내륜과 외륜을 배열시키되 서로 상하좌우 방향으로 겹치지 않도록 하는 제 1 공정을 행하고, 이어서 840℃의 열을 가하여 90분 동안 가열시키는 제 2 공정을 행하며, 이어서 130℃의 열을 가하여 20분 동안 소입(Quenching)을 시키는 제 3 공정을 행한 다음, 이들을 70℃의 알칼리액에 침전시켜 30분간 알칼리 세척을 가하는 제 4 공정을 행한다. 다음, HRC경도 60 이상이 발생되는지의 소입검사를 행하고, 이를 통과한 것들에 한해 가열로 안으로 투입시켜 170℃의 열을 가하여 120분 동안 소려(Tempering)를 한 후 공냉시키고 마지막으로 정밀 연마작업을 가하여 완성시킨다. 물론 연마작업 후 내륜과 외륜 사이에는 적정수의 금속 볼(Metal ball)이 삽입되어 상품화되는 것은 당연한 이치이다.

그런데, 상기와 같이 종래의 열처리 방법에 의해 제작된 베어링의 내륜과 외륜은 오오스테나이트 조직의 잔류 비율이 내륜 혹은 외륜 하나당 통상 7.5% 정도이기 때문에 제품의 조직이 불안정하여 변형이 발생됨과 아울러 연마 작업을 할 때 균열이 발생되는 문제가 있었다. 고정밀용으로 그리고 초고속회전용 등으로 사용되는 통상의 베어링은 균열이나 변형이 발생될 경우 축이나 보스 등에 억지끼움을 해야하는 베어링의 조립이 매우 여려울 뿐만 아니라 조립시 파손이 되는 예가 많고, 만일 균열이나 변형이 발생되지 않았다고 하더라도 오오스테나이트 조직의 분포 비율이 높기 때문에 사용중에도 균열이나 변형이 발생되는 경우가 많아서 결국 베어링의 정밀성과 내구성이 현격히 저하되는 폐단을 안고 있는 것이다. 또한 내륜과 외륜, 볼을 조립시키는 조립라인에서 종래의 내륜과 외륜은 정밀성이 불량하고 균열이나 변형이 발생되거나 또는 발생될 우려가 높아 베어링 자동조립장치를 통해 조립이 불가능하여 경제성과 생산성, 제품의 정밀성, 고부가가치성 등에 역행하는 단점을 안고 있다.

따라서 본 발명은, 통상의 베어링 열처리 방법에 있어서 냉각열처리 공정을 가함으로써 잔류 오오스테나이트의 분포 비율이 격감하여 제품의 가공시 또는 사용시 균열이나 변형이 생기는 경우를 최저화할 수 있는 냉각열처리 방법을 제공코저 한다.

이를 위하여 본 발명은, 열처리 로 안에 베어링의 내륜과 외륜을 배열시키되 서로 상하좌우 방향으로 겹치지 않도록 하는 제 1 공정, 840℃의 열을 가하여 90분동안 가열시키는 제 2 공정, 130℃의 열을 가하여 20분 동안 소입(Quenching)을 시키는 제 3 공정, 상기 제 3 공정을 거친 내륜/외륜들을 70℃의 알칼리액에 침전시켜 30분간 알칼리 세척을 가하는 제 4 공정, 제 4 공정을 거친 제품들에 HRC경도 60 이상이 발생되는지의 소입검사를 행하는 제 5 공정, 상기 제 5 공정을 통과한 제품들에 한해 가열로 안으로 투입시켜 170℃의 열을 가하여 120분 동안 소려(Tempering)를 시키는 제 6 공정, 상기 제 6 공정을 거친 제품들을 공냉시킨 후 마지막으로 정밀 연마작업을 가하여 완성시키는 베어링의 내륜/외륜 열처리 방법에 있어서;

상기 제 5 공정의 소입검사를 통과한 제품들에 대해, 소입직후 30분 이내에 영하 8∼12℃의 냉동고에 이들을 투입시켜 60분 동안 냉각열처리를 시킨 후 이들을 대기중에 5시간 동안 방치시킨 다음, 상기의 소려(Tempering) 공정을 가하도록 함으로써 제품의 잔류 오오스테나이트 조직의 분포 비율이 4.70%로 격감될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 잔류 오오스테나이트 조직이라 함은, 철강을 담금질하면 오오스테나이트 조직이 마르텐사이트 조직으로 변하는데, 이 중 일부의 오오스테나이트 조직이 마르텐사이트 조직으로 변하지 않고 잔류하고 있는 것을 말한다.

이는 조직이 불안정하여 항상 마르텐사이트 조직으로 변하려는 경향을 띠고 있으며 이들 두 조직 즉, 오오스테나이트와 마르텐사이트는 시간의 영향을 받아 마르텐사이트 조직은 수축하고 잔류 오오스테나이트 조직은 팽창하여 시효변형 현상이 일어나 결국 제품의 변형이나 균열 등의 문제를 발생시킨다.

그러므로 열처리 후 철강조직 안의 잔류 오오스테나이트 조직의 분포량을 최저화하는 것이 매우 중요한데, 베어링에 있어서 본 발명의 냉각열처리 공법은 잔류 오오스테나이트 조직의 분포 비율을 종래의 7.5%에서 4.70%로 격감시킬 수 있는 큰 특징이 있다.

열처리 로 안에 베어링의 내륜과 외륜을 배열시키되 서로 상하좌우 방향으로 겹치지 않도록 하는 제 1 공정, 840℃의 열을 가하여 90분 동안 가열시키는 제 2 공정, 130℃의 열을 가하여 20분 동안 소입(Quenching)을 시키는 제 3 공정, 상기 제 3 공정을 거친 내륜/외륜들을 70℃의 알칼리액에 침전시켜 30분간 알칼리 세척을 가하는 제 4 공정, 제 4 공정을 거친 제품들에 HRC경도 60 이상이 발생되는지의 소입검사를 행하는 제 5 공정, 상기 제 5 공정을 통과한 제품들에 한해 가열로안으로 투입시켜 170℃의 열을 가하여 120분 동안 소려(Tempering)를 시키는 제 6 공정, 상기 제 6 공정을 거친 제품들을 공냉시킨 후 마지막으로 정밀 연마작업을 가하여 완성시키는 베어링의 내륜/외륜 열처리 방법은 종래의 열처리 방법에 해당된다.

여기서, 상기 제 5 공정의 소입검사를 통과한 제품들에 대해, 소입직후 30분 이내에 영하 8∼12℃의 냉동고에 이들을 투입시켜 60분 동안 냉각열처리를 시킨 후 이들을 대기중에 5시간 동안 방치시킨 다음, 상기의 소려(Tempering) 공정을 가하도록 함으로써 제품의 잔류 오오스테나이트 조직의 분포 비율이 4.70%로 격감될 수 있도록 한 것이 특징이다.

소입직후 30분을 초과하거나 30분 이전에 냉동작용이 가해지면 잔류 오오스테나이트의 분포 비율이 불량해지고, 냉동고 투입 후 60분이 경과하거나 채 미치지 못하는 경우에도 역시 동일한 현상이 발생되기 때문에 이들 시간적인 한정은 중요한 의미를 가진다. 그리고 냉동고의 온도는 연하 8∼12℃ 이내의 온도범위가 바람직하고 이것보다 온도가 높거나 낮으면 역시 잔류 오오스테나이트 조직의 분포 비율을 격감시키는데 장애가 발생된다.

냉각열처리를 가한 후 대기 중에서 5시간 동안 방치시키는데 이 경우 역시 시간의 준수를 가능한 한 정확히 지켜주는 것이 바람직하다. 물론 상기의 냉동고 온도와, 냉동열처리 시간, 대기중 방치시간, 소입직후 냉동열처리 공정에 투입시키기 위한 시간(상기의 30분) 등은 다소 변화되어도 경과에는 큰 차이가 없으나 가능한 한 상기의 제한범위를 준수하는 것이 가장 바람직한 결과를 초래한다. 따라서 상기의 냉동고 온도와, 냉동열처리 시간, 대기중 방치시간, 소입직후 냉동열처리공정에 투입시키기 위한 시간(상기의 30분) 등은 상황에 따라 다소 변화될 수 있으며, 이러한 변화 정도는 본 발명의 기술적 범주에 예속되는 것임은 당연한 이치이다.

본 발명의 냉각열처리 공법에 의해 제조된 내륜/외륜의 조직을 금속현미경으로 촬영한 결과 사진 1과 사진 2와 같은 차이를 나타내었는데, 이는 육안으로도 뚜렷이 식별할 수 있을 정도의 차이를 지니고 있다. 즉, 사진 2의 경우는 사진 1에 비해 조직이 훨씬 조밀함을 알 수 있다. 사진 1은 종래 제품의 시료를 촬영한 것이고 사진 2는 본 발명의 시료를 촬영한 사진인 바, 이들은 금속현미경(LALCA사)과 잔류응력측정기(PROTO사)로 시험하였고 현미경 조직사진의 배율은 500배 이었다. 그리고 전류는 25mA, 전압은 35Kv, 타게트는 Cr(크롬)이었다.

본 발명의 실시에 있어서, 냉동고의 온도를 영하 70℃와 영하 183℃로 낮추어 실험한 결과 잔류 오오스테나이트 조직의 분포 비율은 각각 0.70%와 0.30%로 매우 격감된다는 사실을 발견하였는데, 이 경우 비용적인 문제가 큰 부담으로 발생되고, 잔류 오오스테나이트 조직의 분포 비율이 본 발명의 상기 실시의 결과와 같이 4.70% 정도로만 격감되어도 통상의 베어링에 있어서 최상의 품질을 얻을 수 있기 때문에 냉동고의 온도를 크게 저하시켜 냉동열처리를 가하는 것은 결과적으로 경제성이 양호치 못하여 실시할 필요가 없다는 결론을 얻었다.

이상과 같은 본 발명은, 베어링의 내륜/외륜의 조직에 존재하는 잔류 오오스테나이트 조직의 분포 비율을 종래 7.5% 대비 4.70%로 격감시킴으로써, 제품의 조직이 안정되어 변형이 발생치 않고 연마가공시 혹은 조립시 균열이 발생되지 않게 됨으로써, 제품의 내구성이 크게 증가됨은 물론 불량의 발생률 또한 격감되어 경제성과 생산성이 특출하여 제품 경쟁력이 탁월히 향상되는 특징이 있다. 따라서 베어링자동조립라인에서 볼을 조립시켜 완성품을 만들 때 본 발명의 내륜과 외륜은 균열이나 변형이 발생되지 않아 질소압 자동충진장치를 사용하여 볼을 자동으로 신속하고 정확하게 조립시킬 수 있어 생산성을 매우 향상시킬 수 있고, 불량의 발생이 거의 없으며 작업시간도 종래 대비 큰 폭으로 단축되고 고부가가치를 띠는 완성품을 제작할 수 있는 등의 다수 유용한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 열처리 로 안에 베어링의 내륜과 외륜을 배열시키되 서로 상하좌우 방향으로 겹치지 않도록 하는 제 1 공정,

   840℃의 열을 가하여 90분 동안 가열시키는 제 2 공정,

   130℃의 열을 가하여 20분 동안 소입(Quenching)을 시키는 제 3 공정,

   상기 제 3 공정을 거친 내륜/외륜들을 70℃의 알칼리액에 침전시켜 30분간 알칼리 세척을 가하는 제 4 공정,

   제 4 공정을 거친 제품들에 HRC경도 60 이상이 발생되는지의 소입검사를 행하는 제 5 공정,

   상기 제 5 공정을 통과한 제품들에 한해 가열로 안으로 투입시켜 170℃의 열을 가하여 120분 동안 소려(Tempering)를 시키는 제 6 공정,

   상기 제 6 공정을 거친 제품들을 공냉시킨 후 마지막으로 정밀 연마작업을 가하여 완성시키는 베어링의 내륜/외륜 열처리 방법에 있어서;

   상기 제 5 공정의 소입검사를 통과한 제품들에 대해, 소입직후 30분 이내에 영하 8∼12℃의 냉동고에 이들을 투입시켜 60분 동안 냉각열처리를 시킨 후 이들을 대기중에 5시간 동안 방치시킨 다음, 상기의 소려(Tempering) 공정을 가하도록 함으로써 제품의 잔류 오오스테나이트 조직의 분포 비율이 4.70%로 격감될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 베어링의 내륜/외륜 냉각열처리 방법.