KR19990084843A - 온간 성형을 이용한 피니언 기어 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온간 성형을 이용한 피니언 기어 제조방법에 관한 것으로, 온간 성형용 금속분말을 소정의 온도로 가열한 후 성형 금형에 장입하여 예비성형체를 성형함으로써, 일정 물성치를 갖는 예비 성형체를 제조할 수 있게 되어, 후처리 공정에 따른 작업공정을 줄여 작업효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 원가를 절감할 수 있는 온간 성형을 이용한 피니언 기어 제조방법을 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기존의 금속분말 성형 금형을 여기에 장착된 가열수단을 이용하여 150℃ 정도로 가열한 다음 130℃로 가열된 금속분말을 예열된 금형에 장입하여 금형과 같은 온도로 가열된 펀치로 가압하여 예비 성형체를 얻는 공정과, 약 1200℃에서 20∼40분간 소결처리한 다음 침탄열처리를 하는 공정으로 이루어진 것이다.

Description

온간 성형을 이용한 피니언 기어 제조방법

본 발명은 온간 성형을 이용한 피니언 기어 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 온간성형용 금속분말을 일정 온도로 가열하여 펀치로 가압성형한 다음, 소결처리와 열처리를 거쳐 제작함으로써, 공정수의 감소로 작업효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 원가를 절감할 수 있는 온간 성형을 이용한 피니언 기어 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차나 기계장치의 운동부에 사용되는 피니언 기어는 치형에 가해지는 높은 면압에 견디도록 열처리된 스틸재로 제작하여 사용하였다.

이러한 기존의 피니언 기어는, 첨부도면 1에서 도시한 바와 같이, 탄소강재를 열간압연하여 인곳트(Ingot)를 제조한 다음, 열간단조 공정을 거쳐 920℃로 2시간 동안 가열한 다음 서서히 공냉시키는 노멀라이징 공정을 거쳐 형상가공을 하고, 이어 900℃와 850℃에서 각각 2시간 및 30분씩 두 번의 침탄공정을 한 다음 좌면부를 연삭하여 제조하게 된다.

그러나, 기존의 제조방법으로 제조된 예비성형체는 최종 제품의 형상을 위해 별도의 가공 공정을 거치게 되는데, 이 공정이 피니언 제작에 따른 전체 공정에서 차지하는 비율이 커져서, 작업효율이 떨어지고 제작단가가 높아지는 문제가 발생하게 되었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 온간 성형용 금속분말을 소정의 온도로 가열한 후 성형 금형에 장입하여 예비성형체를 성형함으로써, 일정 물성치를 갖는 예비 성형체를 제조할 수 있게 되어, 후처리 공정에 따른 작업공정을 줄여 작업효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 원가를 절감할 수 있는 온간 성형을 이용한 피니언 기어 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기존의 금속분말 성형 금형에 가열수단을 장착하여 150℃로 가열한 다음 130℃ 정도로 가열된 금속분말을 금형에 장입하여 금형온도로 가열된 펀치로 가압하여 예비 성형체를 얻는 공정과, 약 1200℃에서 20∼40분간 소결처리한 다음 침탄열처리를 하는 공정으로 이루어진 것이다.

도 1은 종래의 피니언 기어 제조방법을 나타내는 순서도,

도 2는 본 발명에 따른 피니언 기어 제조용 금형을 나타내는 단면도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 금형 11 : 가열수단

12 : 금속분말 13 : 고정다이

14 : 고정다이 15 : 펀치

16 : 재료주입구

본 발명은 기존의 금속분말 성형(10)에 가열수단(11)을 구비하여 150±2.5℃ 정도로 가열된 금형에 130±2.5℃ 정도로 가열된 금속분말(12)을 장입하여 예비 성형품을 제작하는 공정과, 이 예비 성형품을 약 1200℃에서 20∼40분간 소결처리 후 침탄 열처리를 하는 공정으로 이루어진 것이다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 금속분말(12)은 Ni:4%, Cu:1%, Mo:1%, C:0.3%, 윤활제(Lubricant):0.6%가 함유된 것을 특징으로 한다.

이를 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 2는 본 발명에 따른 피니언 기어 제조용 금형을 나타내는 단면도로서, 도면부호 10은 금형을 나타낸다.

본 발명은 기존의 금속분말을 이용하는 성형 금형(10)에 가열장치(11)를 부착하여 이 금형을 소정의 온도로 예열하고, 금속분말(12)을 일정 온도로 가열된 상태에서 예열된 금형(10)에 장입하여 예비 성형체를 제작한 다음, 상기 예비 성형체를 약 1200℃ 정도에서 소결처리를 거쳐 표면 열처리를 함으로써, 완제품을 얻기 위한 예비 성형체를 가공할 수 있게 되어, 작업효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 가공비를 줄여 원가를 절감할 수 있게 한 것이다.

상기 금형(10)은 예비 성형품과 동일한 형상으로 형성된 고정다이(13,14) 및 이것들과 조합된 상부에서 금속분말(12)을 가압해주는 펀치(13)로 이루어져 있다.

이러한 금형(10)은 기존의 금속분말(12)을 이용한 성형 금형에 이용되는 기술을 그대로 이용하고 있기 때문에 여기서는 더 이상 자세하게 언급하지 않는다.

한편, 본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 금형(10)에는 가열수단(11)을 구비하여, 금형(10)이 일정한 온도를 유지하도록 유도하게 된다.

상기 가열수단(11)은 주로 원판 타입의 열선을 이용하여 금형(10)을 감싸는 형태로 설치하게 된다.

특히, 이 가열수단(11)은 상기 금형(10)이 150±2.5℃로 유지시켜주게 되는데, 바람직하기로는 상기 금형(10)의 온도를 150℃를 유지하게 하게 된다.

또한, 상기 고정다이(13)에는 재료주입구(16)가 형성되어 있으며, 이 재료주입구(16)를 통하여 소정의 온도로 가열된 금속분말(12)을 투입하게 된다.

상기 금속분말(12)은 온간 성형용으로 사용되는 것을 이용하게 되는데, 여기에는 Ni:4%, Cu:1%, Mo:1%, C:0.3%, 윤활제(Lubricant):0.6%가 함유되어 있다.

이러한 금속분말(12)은 상기 재료주입구(16)로 투입되기 전에 예비가열이 이루어진 상태로 투입되게 되는데, 그 가열온도는 130±2.5℃를 유지하게 되며, 바람직하기로는 130℃가 가장 적당하다.

이와 같이 이루어진 금형(10)은 상기 각 고정다이(13,14)가 조합되어 가열수단(11)에 의하여 적당하게 가열된 상태 즉, 상기 금형(10)이 약 150℃ 정도로 예열이 되면 재료투입구(16)를 통하여 약 130℃로 예비가열된 금속분말(12)이 투입되고, 이 상태에서 상기 펀치(15)를 아래로 내려 예비 성형품을 제작하게 된다.

이때, 상기 펀치(15)는 금형(10)의 가열 온도와 같게 가열된 상태에서 작동가능하게 하는 것이 바람직하다.

이러한 예비 성형품은 이 상태에서 일정한 강도와 물성성치를 가지게 되며, 완제품과 거의 유사한 형태로 가공이 가능하게 된다.

한편, 상술한 것과 같이 금속분말(12)을 이용하여 예비 성형품을 제작하는 과정을 거친 다음, 소결공정과 침탄 열처리 공정을 통하여 피니언 기어의 사용 위치에 따른 과정을 거치게 된다.

여기서, 소결고정은 온도를 약 1200℃에서 진행하게 되고, 상기 열처리는 침탄 열처리 공정을 거쳐서 표면 경화 효과를 얻게 된다.

이와 같이 제작된 상기 예비 성형품과 기존의 방법으로 제작된 성형품과의 물성치를 비교해 보면, 동일 성형압으로 성형한 경우 약 0.1∼0.3g/㎤의 밀도 상승과 50∼100%의 성형강도가 상승된다. 또한, 소결체의 강도는 10∼15% 증가된다.

따라서, 본 발명에 따른 제조방법으로 제작된 피니언 기어는 금형으로 제작된 예비 성형체를 가공하는 과정만으로도 거의 완전한 제품을 얻을 수 있게 되어, 소결공정과 열처리 공정을 끝내었을 때 얻고자 하는 물성치를 얻을 수 있게 되는 것이다.

이상에서 본 바와 같이 본 발명은 금형을 일정한 온도로 가열한 다음 소정의 온도로 가열된 금형분말을 투입하여 온간 성형으로 예비 성형품을 얻은 다음, 이 예비 성형품을 소결공정과 열처리 공정을 통하여 최종 물성치를 얻을 수 있게 함으로써, 공정을 마친 다음 예비 성형체를 재가공하는 공정수를 줄일 수 있게 되어 작업효유을을 높일 수 있게 되고, 또한 공정감소로 인하여 가공비를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 기존의 금속분말 성형(10)에 가열수단(11)을 구비하여 150±2.5℃ 정도로 가열된 금형에 130±2.5℃ 정도로 가열된 금속분말(12)을 장입하여 예비 성형품을 제작하는 공정과, 이 예비 성형품을 약 1200℃에서 20∼40분간 소결처리 후 침탄 열처리를 하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 온간 성형을 이용한 피니언 기어 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속분말(12)은 Ni:4%, Cu:1%, Mo:1%, C:0.3%, 윤활제(Lubricant):0.6%가 함유된 것을 특징으로 하는 온간 성형을 이용한 피니언 기어 제조방법.