KR20020018716A - Manufacturing method of bi-metal bushing bonded for press-fit - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing complex-type bushing is provided to improve the endurance, impact resistance and load resistance even when used for a long time by strongly bonding inner and outer parts thereof. CONSTITUTION: A cylindrical steel pipe is fabricated by cutting pipe material in a required size. The cylindrical steel pipe is washed, and a sintered bushing fabricated through a powder metallurgy process is press-fitted into the cylindrical steel pipe. Then, the cylindrical steel pipe coupled with the sintered bushing is heated, so that the cylindrical steel pipe and the sintered bushing are bonded. After that, a bonding part of the bonded bushing is inspected for checking the fault and a heat treatment process is carried out. The bonded bushing, which has been passed through the heat treatment process, is subject to a vacuum inclusion process so that oil is coated on the sintered bushing.

Description

이종재질이 압입접합된 복합부싱의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF BI-METAL BUSHING BONDED FOR PRESS-FIT}MANUFACTURING METHOD OF BI-METAL BUSHING BONDED FOR PRESS-FIT}

본 발명은 회전하는 샤프트의 지지에 이용되는 부싱의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내마모성이 우수한 원통형 강관의 내측에 자체 윤할을 할 수 있는 소결 부싱을 강제압입하여 접합시킨 이종재질이 압입접합된 복합부싱의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a bushing used for supporting a rotating shaft, and more particularly, a heterogeneous material obtained by forcibly press-bonding a sintered bushing capable of self-lubricating inside a cylindrical steel pipe having excellent wear resistance. It relates to a method for manufacturing a composite bushing.

일반적으로 산업설비, 건설장비, 전자장비, 에스컬레이터 등에는 구동용 체인이 사용되며, 그 구동용 체인에는 회전하는 샤프트를 지지하기 위한 부싱이 사용되는데, 부싱은 주료 열처리된 철계부싱, 동계부싱이 사용되고, 경우에 따라서는 PTFE와 같은 윤할특성이 우수한 수지계열의 부싱이 사용되기도 한다.In general, a driving chain is used for industrial equipment, construction equipment, electronic equipment, escalators, etc., and a bushing for supporting a rotating shaft is used for the driving chain. In some cases, resin-type bushings having excellent lubrication properties such as PTFE may be used.

특히 오일을 첨가할 수 없는 부분이나, 계속적인 급유 또는 급지를 위한 윤할장치로 인하여 화재의 위험성이 있는 곳에 사용되는 무급유 체인에는 오일함유 소결부싱이나 수지계열의 윤할성이 좋은 재질의 부싱이 사용되고 있다.In particular, oil-free sintered bushings or resin-based lubricating bushings are used in oil-free chains where oil cannot be added or where there is a risk of fire due to lubrication equipment for continuous oiling or feeding. .

상기와 같이 이용되는 오일함유 부싱은 자체 내부기공에 오일을 함유할 수 있는 장점이 있으나, 내부 기공에 오일이 함유되기 때문에 낮은 소결밀도로 제작하여야 한다. 그러므로 고하중, 충격하중이 작용할때 소결부싱의 내경 습동부가 소성에 의하여 확공되거나, 충격에 의하여 깨짐이 발생될 수 있는 문제점이 있었다.The oil-containing bushing used as described above has an advantage of containing oil in its own internal pores, but should be manufactured with low sintered density since oil is contained in the internal pores. Therefore, there is a problem that the inner diameter sliding portion of the sintered bushing may be expanded by plasticity or cracking may occur due to impact when high load and impact load are applied.

또한, 상기와 같은 점을 고려하는 하우징에 압입하는 압입공차를 작게 설계하는 경우에는 하우징에서 부싱이 이탈되는 문제점이 있었다.In addition, in the case of designing a small press-fitting tolerance to the housing in consideration of the above point there was a problem that the bushing is separated from the housing.

그밖에 강관의 내경에 바인더를 이용하여 PTFE를 접착시키거나, 고체 윤할제인 MoS2등을 강관의 내경에 코팅하여 윤할특성과 내하중성을 향상시키는 방법이 소개되고 있으나, 이와 같은 경우에는 접합강도가 부족하여 반복 고하중, 충격하중, 열충격시 접합부가 박리되거나 코팅층의 마모에 의한 내구성이 저하되는 문제점들이 있었다.In addition, the method of adhering PTFE to the inner diameter of the steel pipe using a binder or coating the inner diameter of the steel pipe with MoS 2 , which is a solid lubricant, has been introduced to improve the lubrication property and the load resistance. As a result of repeated high loads, impact loads, and thermal shocks, the joints were peeled off or durability of the coating layer was degraded.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 샤프트와 접촉하는 내측면에는 자체윤할이 가능하고, 스프로켓과 마찰하는 외측면에는 내마모성과 내하중성 및 내충격성이 우수할뿐만 아니라, 내외측이 강하게 접합되어 장기간 사용시에도 내구성이 저하되지 않는 이종재질이 압입접합된 복합부싱의 제조방법을 제공함에 있다.The object of the present invention devised in view of the above problems can be self-lubricated on the inner surface in contact with the shaft, the outer surface friction with the sprocket is not only excellent in wear resistance, load resistance and impact resistance, but also inside and outside The present invention provides a method for manufacturing a composite bushing in which a heterogeneous material is press-bonded, which is strongly bonded and does not deteriorate durability even in long-term use.

도 1은 본 발명 이종재질이 압입접합된 복합부싱의 제조순서를 보인 순서도.1 is a flow chart showing the manufacturing procedure of the composite bushing press-bonded heterogeneous material of the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 강관의 단면도.2 is a cross-sectional view of a steel pipe according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 소결 부싱의 단면도.3 is a cross-sectional view of a sintered bushing according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의하여 제조된 이종재질이 압입접합된 복합부싱의 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view of the composite bushing press-bonded heterogeneous material produced by the present invention.

도 5는 본 발명에서 소결 부싱과 강관이 접합된 접합부의 단면조직사진.Figure 5 is a cross-sectional structure photograph of the junction of the sintered bushing and the steel pipe is bonded in the present invention.

도 6은 본 발명의 복합부싱이 적용된 무급지 로울러 체인의 조립 단면도.Figure 6 is an assembled cross-sectional view of the paperless roller chain is applied to the composite bushing of the present invention.

도 7은 본 발명의 제조방법에 의하여 제조되는 복합부싱의 변형예를 보인 단면도.7 is a cross-sectional view showing a modification of the composite bushing manufactured by the manufacturing method of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for the main parts of the drawings *

1 : 소결 부싱 2 : 강관1: sintered bushing 2: steel pipe

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 원통형 강관의 내측에 소결부싱을 강제압입하는 단계와, 그 강제압입된 결합품에 열을 가하여 강관과 소결부싱의 접촉부가 확산에 의한 접합이 이루어지도록 하는 단계와, 그 접합된 접합체를 열처리하는 단계 및 그 열처리된 접합체를 진공함침하여 소결부싱에 오일을 함침시키는 단계의 순서로 제조되는 것을 특징으로 하는 이종재질이 압입접합된 복합부싱의 제조방법이 제공된다.In order to achieve the object of the present invention as described above, the step of forcibly pressing the sintered bushing into the inside of the cylindrical steel pipe, and by applying heat to the forced-bonded joint so that the contact between the steel pipe and the sintered bushing is made by diffusion. And a step of heat-treating the bonded assembly and vacuum impregnating the heat-treated joint to impregnate the oil in the sintered bushing. do.

상기와 같은 방법으로 제조되는 이종재질이 압입접합된 복합부싱은 강관에 소결부싱을 압입하여 접합한 후 경화열처리를 함으로써 스프로켓과 마찰이 일어나는 강관의 내마모성이 향상되고, 소결부싱 또한 경화되어 내마모성이 향상된다.The composite bushing press-bonded to the dissimilar materials manufactured by the above method is press-bonded and sintered bushing into the steel pipe, and then hardened heat treatment to improve the wear resistance of the sprocket and the steel pipe friction occurs, the sinter bushing is also hardened to improve wear resistance do.

또한, 소결부싱이 강제압입된 접합체를 진공함침하여 소결부싱의 기공에 오일을 함침시킴으로써, 소결부싱의 내부에서 회전하는 샤프트에 자체 윤할이 이루어지므로 무급유상태에서 윤할특성이 향상된다.In addition, by immersing the pores of the sinter bushing by vacuum-impregnating the bonded body in which the sinter bushing is forced-in, the self-lubrication is performed on the shaft rotating inside the sinter bushing, thereby improving the lubrication property in the non-lubricated state.

그리고, 본 발명에서는 이종 재질간의 열팽창계수 차이를 보상할 수 있도록 결합되는 부품간에 적정량의 압입공차를 부여한 상태에서 강제압입하고, 고온에서 확산에 의한 접합이 이루어지므로 충분한 확산접합이 이루어지게 되어 냉각시 이종재질의 수축량차이에 의한 부싱의 이탈이 발생되지 않는다.Further, in the present invention, a forced diffusion is performed in a state in which an appropriate amount of indentation tolerance is provided between the parts to be coupled so as to compensate for the difference in thermal expansion coefficient between dissimilar materials, and the diffusion is performed at a high temperature so that sufficient diffusion bonding is achieved. No deviation of the bushing due to the difference in shrinkage of dissimilar materials.

이하, 상기와 같은 본 발명 이종재질이 압입접합된 복합부싱의 제조방법을 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the embodiment of the accompanying drawings, a method for manufacturing a composite bushing of the present invention heterogeneous materials as described above is as follows.

도 1은 본 발명 이종재질이 압입접합된 복합부싱의 제조순서를 보인 순서도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명 이종재질이 압입접합된 복합부싱은 관상의 소재를 적정크기로 절단하여 제작된 원통형 강관(2)을 세척한 다음, 분말야금공법에 의하여 제작된 소결 부싱(1)을 강제압입하고, 그 강제압입된 결합품에 열을 가하여 강관(2)과 소결부싱(1)의 접촉부가 확산에 의한 접합이 이루어지도록 한다.1 is a flow chart showing the manufacturing process of the composite bushing press-bonded heterogeneous material of the present invention, as shown, the composite bushing of the present invention heterogeneous press-bonded composite bushing is produced by cutting the tubular material to the appropriate size (2) After washing, the steel sintered bushing 1 produced by the powder metallurgy process is forcedly pressurized, and heat is applied to the forged press-bonded product so that the contact portion between the steel pipe 2 and the sintered bushing 1 is diffused. To make the joining.

그런 다음, 그 접합된 부싱의 접합부를 검사하여 접합불량 여부를 확인한 후 열처리하고, 그 열처리된 접합 부싱의 내,외경을 최종크기로 가공한 다음, 진공함침에 의하여 소결 부싱에 오일 함침을 실시하여 급유가 필요없는 복합부싱(B)을 완성한다.Then, the joints of the bonded bushings are inspected to determine whether they are poorly bonded, and then heat-treated. The inner and outer diameters of the heat-treated bonded bushings are processed to a final size, and oil-impregnated in the sintered bushings by vacuum impregnation. Complete the bushing B without lubrication.

도 2은 상기의 강관(2)을 보인 것으로, 탄소함량이 0.02wt%이고 직경이 50mm이고 외경이 60mm인 소재상태의 파이프를 커터기를 이용하여 70mm 길이로 절단하여 크기가 50mm × 60mm × 70mm(내경×외경×길이)가 되도록 제작된 것이다.Figure 2 shows the above steel pipe (2), the carbon content of 0.02wt%, 50mm in diameter, 60mm in diameter of the pipe in the state of the material cut by 70mm length using a cutter to cut the size 50mm × 60mm × 70mm ( Inner diameter x outer diameter x length).

도 3은 상기 소결 부싱(1)을 보인 것으로, 원재료인 철, 동, 카본을 Fe-38Cu-1.8C이 되도록 믹서(MIXER)에서 혼합하고, 그와 같이 혼합된 혼합분말을 성형 프레스(COMPACTING PRESS)에서 금형을 이용하여 밀도 6.7 g/cm2, 크기 40mm × 50mm × 70mm(내경×외경×길이)로 성형하여 원통형의 성형품을 제작한 다음, 그 성형품을 소결노(SINTERING FURNACE)에서 소결을 하여 다수개의 기공이 분포되어 있는 소결 부싱(1)을 제작된 것이다.Figure 3 shows the sintered bushing (1), the iron, copper, and carbon as a raw material is mixed in a mixer (MIXER) to be Fe-38Cu-1.8C, and the mixed powder thus mixed is a molding press (COMPACTING PRESS ) Was molded to a density of 6.7 g / cm 2 , size 40mm × 50mm × 70mm (inner diameter × outer diameter × length) using a mold to make a cylindrical molded product, and then the molded product was sintered in a sintering furnace (SINTERING FURNACE) The sintered bushing 1 in which a plurality of pores are distributed is manufactured.

상기와 같이 제작되는 소결 부싱(1)은 함량, 성형밀도, 소결조건 등에 따라서 강도 및 그에 따른 특성이 달라질 수 있다.The sintered bushing 1 manufactured as described above may vary in strength and properties according to content, molding density, and sintering conditions.

가령, 동(Cu)이 0.55wt% 이하인 경우에는 소결체의 강도는 높으나, 결합되는 샤프트의 얼라인 먼트가 바르지 않거나 충격이 가해졌을때 순응성(COMFORMABILITY)이 떨어진다. 그리고 동이 40wt% 이상인 경우에는 강제압입시 강도부족으로 소결체가 파손될 수 있고, 내하중성이 작아 고하중에서 사용할 수 없다.For example, when the copper (Cu) is 0.55wt% or less, the strength of the sintered body is high, but the compliance (COMFORMABILITY) is poor when the alignment of the shaft to be joined is not right or impact is applied. If the copper is 40 wt% or more, the sintered body may be damaged due to lack of strength during forced indentation, and the load resistance may not be used at high loads.

기지금속인 철(Fe)에 확산되는 흑연(C)은 경화열처리시 기지금속내에 고용된 탄소가 철성분과 함께 카바이드(Fe3C)를 형성하여 부싱을 경화시킴으로써 내하중성을 향상시킨다. 따라서 흑연성분이 0.4wt% 이하인 경우에는 기지성분인 철성분이 충분히 경화되지 못하여 부싱의 내하중성 및 내마모성을 저하시킨다. 그리고 흑연성분이 5.0wt% 이상인 경우에는 소결체의 소결능이 감소되고, 열처리후 부싱의 취성이 증가하여 내구성을 감소시키게 된다.Graphite (C) diffused in the base metal iron (Fe) improves the load resistance by hardening the bushing by forming the carbide (Fe 3 C) with the iron component of the carbon dissolved in the base metal during curing heat treatment. Therefore, when the graphite component is 0.4 wt% or less, the iron component, which is a known component, is not sufficiently cured, thereby lowering the load resistance and wear resistance of the bushing. And when the graphite component is 5.0wt% or more, the sintering ability of the sintered body is reduced, and the brittleness of the bushing increases after heat treatment, thereby reducing durability.

그리고, 소결체는 내부기공에 오일을 함유해야 하기 때문에 충분한 기공이 형성되도록 적정 밀도로 제작되어야 하는데, 소결밀도가 5.0g/cm3이하인 경우에는 소결체의 강도가 낮아서 압입공정에서 소결체가 파손될 수 있다.In addition, since the sintered body should contain oil in the internal pores, it should be manufactured at an appropriate density so that sufficient pores are formed. If the sintered density is 5.0g / cm 3 or less, the sintered body may be damaged in the indentation process due to low strength of the sintered body.

또한, 소결밀도가 7.0g/cm3이상인 경우에는 강도는 우수하나 기공수가 적어서 함침시 오일을 충분히 함유하지 못한다.In addition, when the sintered density is 7.0g / cm 3 or more, the strength is excellent, but the number of pores is small and does not contain enough oil during impregnation.

따라서, 소결 부싱(1)이 파손되지 않도록 적정강도를 가짐과 아울러 오일을 함유하기 위한 다수개의 기공을 가지기 위해서는 6.0~7.0 g/cm3의 범위로 밀도범위를 갖는 것이 바람직하다.Therefore, in order to have the appropriate strength and not to damage the sintered bushing 1 and to have a plurality of pores for containing oil, it is preferable to have a density range in the range of 6.0 to 7.0 g / cm 3 .

상기 강관(2)의 내측에 소결 부싱(1)을 강제압입하는 작업은 프레스를 이용하여 상온에서 이루어지는데, 이때 소결 부싱(1)이 깨지지 않고 용이하게 강관(2)에 압입되도록 하기 위하여 강관(2)의 압입구 내측면에는 테이퍼 가공을 하고, 압입되는 소결 부싱(1)의 외측 단부는 R가공을 하는 것이 바람직하다.Forcing the sintered bushing 1 into the inside of the steel pipe 2 is performed at room temperature by using a press. In this case, the sintered bushing 1 can be easily pressed into the steel pipe 2 without breaking. It is preferable to perform a taper process on the inside surface of the press-fitting opening of 2), and to perform R processing on the outer edge part of the sintered bushing 1 to be press-fitted.

상기와 같이 강관(2)과 소결 부싱(1)이 결합된 결합품을 접합하기 위한 접합작업은 환원성 가스 및 불활성 가스인 질소가스와 수소가스가 투입되고, 고온부의 온도가 950℃로 유지되는 열처리 로에 결합품을 통과시킴으로써 접합부가 확산에 의하여 접합이 이루어지게 된다.As described above, the joining operation for joining the combined steel pipe (2) and the sintered bushing (1) is a heat treatment in which nitrogen gas and hydrogen gas, which are reducing gas and inert gas, are injected, and the temperature of the hot portion is maintained at 950 ° C. By passing the joining product through the furnace, the joining part is joined by diffusion.

도 4는 상기와 같이 접합된 강관(2)과 소결 부싱(1)을 보인 것으로, 접합상태의 검사는 비파괴검사인 초음파 검사, X-RAY 검사 및 파괴검사가 가능한데, 본실시예에서는 비파괴검사인 초음파 검사와 파괴검사인 절단검사를 실시하여 접합유무를 판단하였다.Figure 4 shows the steel pipe (2) and the sintered bushing (1) bonded as described above, the inspection of the bonded state can be a non-destructive inspection ultrasonic inspection, X-RAY inspection and fracture inspection, in this embodiment is a non-destructive inspection Ultrasonography and fracture testing were performed to determine the presence of bonding.

도 5는 본 발명에서 접합공정에 의하여 접합이 이루어진 제품의 단면조직사진으로, 강관(2)에 압입된 소결 부싱(1)의 압입부위에 확산층이 발생되어 있음을 확인할 수 있으며, 이와 같은 확산층에 의하여 접합강도가 발생되는 것이다.Figure 5 is a cross-sectional structure picture of the product made by the bonding process in the present invention, it can be seen that the diffusion layer is generated in the indentation of the sintered bushing (1) pressed into the steel pipe (2), By the bond strength is generated.

상기와 같이 접합된 결합품을 침탄열처리 하였으며, 이와 같은 침탄열처리에 의하여 강관(2)과 소결 부싱(1)의 표면경화가 이루어진다.본 실시예에서는 침탄열처리를 실시하였으나 강관(2)의 탄소 함량이 0.40wt%이상인 경우에는 일반적인 조질처리를 실시하여 강관과 소결 부싱을 경화시켜도 소정의 표면경화 효과를 얻을 수 있을 것이다.The bonded product bonded as described above was subjected to carburization heat treatment, and by this carburization heat treatment, the surface hardening of the steel pipe 2 and the sintered bushing 1 was performed. In the case of 0.40 wt% or more, a predetermined surface hardening effect may be obtained even when the steel pipe and the sintered bush are hardened by performing general tempering treatment.

그리고, 최종적으로 실시하는 진공함침은 진공함침기에서 이루어지며 고점도 오일이 담겨 있는 함침기의 내부에 제품을 넣고, 함침기의 내부를 펌핑하여 진공으로 유지한 상태에서 일정시간 유지하면 소결 부싱(1)의 기공에 오일이 함유된다. 특히 하증이 크고, 오랜 무급지 기간이 요구될때는 함유하는 오일 속에 MoS2나 WS2와 같은 고체윤할제를 첨가할 수 있다.And, the final vacuum impregnation is made in the vacuum impregnator and puts the product inside the impregnator containing the high viscosity oil, pumping the inside of the impregnator to maintain a vacuum for a certain time to maintain a sintered bushing (1 ) Contains oil in the pores. In particular, when the loading is large and a long unpaid period is required, a solid lubricant such as MoS 2 or WS 2 may be added to the oil.

본 발명에 따른 복합 부싱(B)을 제조하는데 있어서 압입공차, 압입부품의 크기, 열팽창계수 등은 부품의 품질을 결정할 수 있는 주요 변수로 작용할 수 있는 사항들이므로 좀더 상세히 설명한다.In manufacturing the composite bushing (B) according to the present invention will be described in more detail because the indentation tolerance, the size of the indentation component, the coefficient of thermal expansion and the like can be a major variable to determine the quality of the component.

먼저, 압입공정에서 가장 중요한 점은 압입공차이며, 따라서 압입공차와 후공정에서의 접합상태의 관계를 실험한 내용을 아래의 표 1을 참고로 설명한다.First, the most important point in the indentation process is the indentation tolerance, and therefore, the contents of the experiment of the relationship between the indentation tolerance and the bonding state in the post process will be described with reference to Table 1 below.

표1Table 1

구 분division 소결체 외경(mm)Sintered Body Outer Diameter (mm) 강관의 내경(mm)Inner diameter of steel pipe (mm) 압입공차(mm)Indentation Tolerance (mm) 접합상태Junction 샘 플 1Sample 1 50.0~50.0550.0-50.05 50.0~50.02550.0-50.025 0.025~0.050.025-0.05 일부접합Partial Junction 샘 플 2Sample 2 50.0~50.0550.0-50.05 49.70~49.9049.70-49.90 0.10~0.250.10-0.25 접합양호Conjugation 샘 플 3Sample 3 50.0~50.0550.0-50.05 49.40~49.5049.40-49.50 0.50~0.550.50-0.55 접합양호Conjugation 샘 플 4Sample 4 50.0~50.0550.0-50.05 48.80~48.9048.80-48.90 1.1~1.151.1 to 1.15 접합불량Bonding failure

표 1의 샘플 1과 같이 , 소결 부싱(1)과 강관(2)의 압입공차가 0.05 이하인 경우에는 강관(2)과 소결 부싱(1)이 부분적으로 접합되므로 낮는 접합강도로 인하여 강관(2)에서 소결 부싱(1)이 쉽게 이탈되는 문제점이 있었다. 그러나, 압입공차가 0.1~0.55인 샘플 2와 3에서는 소결 부싱(1)이 파손되지 않은 상태에서 잘 접합되었고, 샘플 4에서와 같이 압입공차가 1.1이상인 경우에는 과도한 압입압력에 의하여 소결 부싱(1)이 부분적으로 파손되는 문제점이 있었다.As shown in Sample 1 of Table 1, when the indentation tolerance of the sintered bushing 1 and the steel pipe 2 is 0.05 or less, the steel pipe 2 and the sintered bushing 1 are partially joined together, so that the steel pipe 2 due to the low bonding strength There was a problem in that the sintered bushing 1 is easily separated. However, in Samples 2 and 3 with indentation tolerances of 0.1 to 0.55, the sintered bushings 1 were well bonded without damage, and when the indentation tolerances were 1.1 or more, as in Sample 4, the sintered bushings were subjected to excessive indentation pressure. ) Has been partially broken.

그리고, 샘플실험에 의하면 압입공차가 0.1~0.55인 경우에 노의 고온부 온도가 800~1200℃에서는 강관(2)과 소결 부싱(1)이 양호하게 접합된 반면에, 800℃이하이거나 1300℃이상에서는 접합불량이 발생되었다.And, according to the sample test, when the indentation tolerance is 0.1 to 0.55, the steel pipe 2 and the sintered bushing 1 are satisfactorily bonded at the high temperature portion of the furnace at 800 to 1200 ° C, whereas the temperature is below 800 ° C or above 1300 ° C. Bonding defect occurred at.

그와 같은 점은 접합온도가 800℃ 이하에서는 소결 부싱(1)에서의 액상 출현이 거의 없고, 고체확산이 어려워서 접합이 잘 안되는 반면에, 1300℃이상에서는 액상출현량이 너무 많아서 접합불량이 발생되기 때문이다.As such, there is almost no liquid phase appearance in the sintered bushing 1 at the bonding temperature of 800 ° C. or lower, and the solid dispersion is difficult, so that the bonding is difficult. Because.

강관(2)에 강제압입되어 접합된 소결 부싱(1)은 외력에 의해서도 이탈되지 않을 정도의 접합강도를 가지는데, 그것은 저밀도인 소결 부싱(1)이 강관(2)에 일정 압입공차를 가지고 강제압입되면서 1차적으로 기계적인 결합이 이루어지고, 그와 같이 기계적인 결합이 이루어진 결합품에 열을 가하여 소결 부싱(1)의 동성분이 강관(2)의 접합부에 확산되며 2차적인 접합이 이루어지기 때문이다.The sintered bushing 1, which is press-fitted and joined to the steel pipe 2, has a bond strength such that it is not detached even by an external force, which means that the low-density sintered bushing 1 has a certain indentation tolerance in the steel pipe 2 As a press-fit, mechanical bonding is primarily performed, and heat is applied to the mechanically bonded joints so that the copper component of the sintered bushing (1) diffuses into the joint of the steel pipe (2), and the secondary bonding is performed. Because.

가령 압입공차를 무시하고 결합된 결합품을 접합할경우에는 강관(2)과 소결 부싱(1)의 열팽창계수의 차이에 의하여 강관(2)에서 소결 부싱(1)이 이탈되는 경우가 발생될 수 있는데, 본 발명의 실시예에서와 같이 적정 압입공차로 강제압입된 경우에는 열팽창계수의 차이에 의한 수축의 발생시 강제압입에 따른 압입계면에 형성된 압축응력(P)에 의하여 열팽창계수의 차이를 보상하게 된다.For example, when joining a combined product without ignoring the indentation tolerance, the sintering bushing 1 may be released from the steel pipe 2 due to the difference in the coefficient of thermal expansion of the steel pipe 2 and the sintering bushing 1. In the case of forced indentation with proper indentation tolerance as in the embodiment of the present invention, when the shrinkage occurs due to the difference in thermal expansion coefficient, the difference in thermal expansion coefficient is compensated by the compressive stress (P) formed in the indentation interface according to the forced indentation do.

즉, 압입된 소결 부싱(1)의 계면에 작용하는 압축응력(P)은 다음과 같이 나타낼 수 있다.That is, the compressive stress P acting on the interface of the press-fitted sintered bushing 1 can be expressed as follows.

P : 강관과 소결 부싱 사이의 압입계면응력(kg/mm2)P: Indentation interface stress between steel pipe and sintered bushing (kg / mm 2 )

A : 소결 부싱의 내경 반지름(mm)A: inner diameter of sintered bushing (mm)

B : 소결 부싱의 외경 반지름(mm)B: Outer radius of sintered bushing (mm)

C : 강관의 외경 반지름(mm)C: radius of outer diameter of steel pipe (mm)

I : 강관과 소결 부싱의 압입공차I: Indentation tolerance of steel pipe and sintered bushing

Eb : 소결 부싱의 탄성계수(10,000~15,000kg/mm2)Eb: modulus of elasticity of sintered bushing (10,000 ~ 15,000kg / mm 2 )

νb : 소결 부싱의 포아송비(0.2~0.3)νb: Poisson's ratio of sintered bushing (0.2 ~ 0.3)

Eh : 강관의 탄성계수(21,000kg/mm2)Eh: modulus of elasticity of steel pipe (21,000kg / mm 2 )

νh : 강관의 포아송비(0.30)νh: Poisson's ratio of steel pipe (0.30)

즉, 압축응력(P)은 상기의 수식에서와 같이 압입공차(I)가 증가할 수록 증가한다. 그러나 압축응력이 더욱 클 경우에는 소결체의 파손이 발생될 수 있으며, 압축응력이 너무 작은 경우에는 강관(2)과 소결 부싱(1)의 접합이 안될 수 있다.That is, the compressive stress P increases as the indentation tolerance I increases as in the above formula. However, when the compressive stress is greater, breakage of the sintered body may occur, and when the compressive stress is too small, the joining of the steel pipe 2 and the sintered bushing 1 may not be possible.

따라서, 강관(2)의 내외경 크기와 소결 부싱(1)의 물리적, 기계적 특성에 따라 압입공차를 조정하여 계면에 걸리는 압축응력이 일정하게 작용하도록 해야 한다.Therefore, it is necessary to adjust the indentation tolerance according to the inner and outer diameter sizes of the steel pipe 2 and the physical and mechanical properties of the sintered bushing 1 so that the compressive stress applied to the interface acts constantly.

또한, 소결 부싱(1)에 작용하는 계면응력과 소결 부싱(1)의 크기, 소결 부싱(1)의 재료특성에 의하여 강제압입한 소결 부싱(1)에 발생되는 수축은 다음 수식으로 나타낼 수 있다.In addition, shrinkage generated in the sintered bushing 1 forcibly pressed by the interfacial stress acting on the sintering bushing 1, the size of the sintering bushing 1, and the material properties of the sintering bushing 1 may be represented by the following equation. .

여기서,here,

P : 강관과 소결 부싱 사이의 계면응력(kg/mm2)P: interfacial stress between steel pipe and sintered bushing (kg / mm 2 )

D : 소결 부싱의 외경D: outer diameter of sintered bushing

Eb : 소결 부싱의 탄성계수(10,000~15,000kg/mm2)Eb: modulus of elasticity of sintered bushing (10,000 ~ 15,000kg / mm 2 )

Tb : 소결 부싱의 두께Tb: thickness of sintered bushing

따라서 압입시 압입공차의 일정부분은 이와 같이 소성 또는 탄성변형으로 변형된다.Therefore, a certain portion of the indentation tolerance during indentation is deformed into plastic or elastic deformation as described above.

그리고 열처리시 두 이종재질의 열팽창계수의 차이에 의해서 수축, 팽창량이 달라짐으로 압입접합시 접합이 양호한 접합면을 얻기 위해서는 압입공차의 설정이매우 중요하다.In addition, the shrinkage and expansion amount are changed by the difference in thermal expansion coefficient of two dissimilar materials during heat treatment. Therefore, the setting of indentation tolerance is very important in order to obtain a good joint surface at the time of indentation welding.

이러한 이종재질간의 열팽창계수의 차이와 직경변화량의 관계는 다음 수식으로 나타낼 수 있다The relationship between the difference in thermal expansion coefficient and diameter change between dissimilar materials can be expressed by the following equation.

여기서,here,

ΔT : 소결 부싱의 직경변화량 차이(mm)ΔT: Difference in diameter change of sintered bushing (mm)

αA : 강관의 열팽창계수(10-6/℃)αA: Coefficient of thermal expansion of steel pipe (10 -6 / ℃)

αB : 소결 부싱의 열팽창계수(10-6/℃)αB: Coefficient of thermal expansion of sintered bushing (10 -6 / ℃)

D : 소결 부싱의 외경(=강관의 내경)(mm)D: Outer diameter of sintered bushing (= inner diameter of steel pipe) (mm)

ΔT : 온도 편차(℃)ΔT: Temperature deviation (℃)

상기 수식에서와 같이 직경의 변화량은 이종재질간의 열팽창계수의 차이만큼 직경 변화량이 발생되고 있음을 알 수 있다.As shown in the above equation, it can be seen that the change in diameter is caused by the change in diameter by the difference in the coefficient of thermal expansion between different materials.

가령, 직경Φ50인 소결 부싱이 강제압입된 강관을 900℃로 가열한 상태에서 냉각하여 직경변화량을 확인해본 결과 아래의 표 2와 같이 나타났다.For example, the sintered bushing having a diameter of Φ 50 was cooled in a state in which a steel tube forcedly pressurized was heated to 900 ° C., and the change in diameter was confirmed as shown in Table 2 below.

표2Table 2

구 분division αAαA αBαB DD ΔTΔT ΔDΔD 측정값Measures 11.711.7 1515 5050 900900 0.010.01

상기의 표2에 나타난 실험결과와 같이 900℃로 가열한 후 냉각을 하면 0.01mm 팽창-수축하는 것을 확인할 수 있었으며, 이와 같은 경우에는 접합부가 떨어질 가능성이 있다.As shown in the experimental results shown in Table 2 above, when heated to 900 ° C. and cooled, it could be confirmed that 0.01 mm expansion-shrinkage occurred. In such a case, the junction part may fall.

따라서, 본 발명에서와 같이 이종재질을 강제압입하여 접합하는 경우에는 소결부싱의 크기, 열팽창계수, 접합 온도, 압입시의 수축량 등을 고려하여 압입공차를 설계하는 것이 매우 중요하다.Therefore, in the case of forcibly press-bonding dissimilar materials as in the present invention, it is very important to design the press-fitting tolerance in consideration of the size of the sintered bushing, the coefficient of thermal expansion, the joining temperature, the amount of shrinkage during the press-fitting, and the like.

도 6은 본 발명의 복합부싱이 설치된 무급지 로울러 체인을 보인 것으로, 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 복합부싱(B)는 외측 링크 플레이트(4)에 고정된 샤프트(5)에 회전가능하게 삽입되고, 그와 같이 설치된 복합부싱(B)의 양단부에 인접한 내측 링크 플레이트(6)가 고정되도록 연결되어 연속적으로 회전하는 체인에서 무급유 상태로 사용된다.Figure 6 shows a paperless roller chain having a composite bushing of the present invention, as shown, the composite bushing (B) according to the present invention is rotatable to the shaft (5) fixed to the outer link plate (4) The inner link plate 6 which is inserted and connected to both ends of the compound bushing B thus installed is fixed so as to be used in an oil-free state in a chain continuously rotating.

도 7은 본 발명 이종재질이 압입접합된 복합부싱의 변형예를 보인 것으로, 강관(11)의 내측 양단부에 2개의 소결 부시(12)를 결합한 것으로, 이는 크기가 큰 소결 부시(12)가 제작상의 어려운점을 고려하여 이와 같이 짧게 제작된 2개의 소결 부시(12)를 양측에서 압입→접합→열처리→함침하여 사용될 수 있는데, 이런 형태의 복합부싱(B')은 제작상의 용이성뿐 아니라, 원재료의 절감효과도 있다.7 shows a modified example of the composite bushing in which the heterogeneous material of the present invention is press-fitted, in which two sintered bushes 12 are joined to both inner ends of the steel pipe 11, which is manufactured by a large sintered bush 12. Considering the difficulty of the phase, the two short manufactured sintered bushes 12 can be used by press-fitting, bonding, heat treatment, and impregnation on both sides. This type of composite bushing (B ') is not only easy to manufacture, but also raw materials There are also savings.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명 이종재질이 압입접합된 복합부싱의 제조방법은 일정 크기로 절단된 강관의 내측에 소결 부싱을 강제압입하고, 그 강제압입된 제품에 열을 하여 확산에 의한 접합을 하며, 그 접합된 제품을 열처리 한 다음, 진공함침을 하여 소결 부싱에 오일을 함침하는 순서로 제작되어, 외측은 내마모성과 고강도 특성을 갖고 내측은 급유가 필요없으므로, 별도의 급유가 곤란한 구동용 체인등에 용이하게 사용될 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, in the manufacturing method of the composite bushing in which the heterogeneous material of the present invention is press-fitted, the sintered bushing is forcedly pressed into the inside of the steel pipe cut to a predetermined size, and the forced pressurized product is heated to join by diffusion. After heat-treating the bonded product, and vacuum-impregnated, the sintered bushing is produced in order to impregnate oil. The outer side has wear resistance and high strength characteristics and the inner side does not need lubrication. There is an effect that can be easily used in the chain.

Claims (4)

원통형 강관의 내측에 소결 부싱을 강제압입하는 단계와, 그 강제압입된 결합품에 열을 가하여 강관과 소결 부싱의 접촉부가 확산에 의한 접합이 이루어지도록 하는 단계와, 그 접합된 접합체를 열처리하는 단계 및 그 열처리된 접합체를 진공함침하여 소결 부싱에 오일을 함침시키는 단계의 순서로 제조되는 것을 특징으로 하는 이종재질이 압입접합된 복합부싱의 제조방법.Forcing the sintered bushing into the inside of the cylindrical steel pipe, applying heat to the forced-bonded joint so that the contact portion of the steel pipe and the sintered bushing is formed by diffusion, and heat-treating the joined joint. And vacuum-impregnating the heat-treated joint to impregnate the oil in the sintered bushing. 제 1항에 있어서, 상기 소결 부싱은 밀도가 6.0~7.0 g/cm2이고, 재질의 함량은 동(Cu): 0.55~40 wt%, 흑연(C): 0.4~10.0 wt%, 나머지: 철(Fe)로 이루어진 것을 특징으로 하는 이종재질이 압입접합된 복합부싱의 제조방법.The method of claim 1, wherein the sintered bushing has a density of 6.0 ~ 7.0 g / cm 2 , the content of the material is copper (Cu): 0.55 ~ 40 wt%, graphite (C): 0.4 ~ 10.0 wt%, the rest: iron Method for producing a composite bushing press-bonded dissimilar materials, characterized in that consisting of (Fe). 제 1항에 있어서, 상기 강관에 소결 부싱을 강제압입시의 압입공차는 0.1~0.55인 것을 특징으로 하는 이종재질이 압입접합된 복합부싱의 제조방법.The method of claim 1, wherein the press-fitting tolerance when forcing the sintered bushing into the steel pipe is 0.1 to 0.55. 제 1항에 있어서, 상기 강관에 강제압입된 소결부싱의 접합은 고온부의 온도가 800~1200℃이고, 질소가스와 수소가스가 주입되어 불활성 및 환원성 분위기인 연속노에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 이종재질이 압입접합된 복합부싱의 제조방법.2. The heterogeneous material as claimed in claim 1, wherein the sintered bushing forcibly pressed into the steel pipe is formed in a continuous furnace having a temperature of 800 to 1200 ° C at a high temperature, in which nitrogen gas and hydrogen gas are injected, and an inert and reducing atmosphere. Method of manufacturing this press-fitted composite bushing.
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