KR20020086217A - 슈우의 제조방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 치수정밀도가 높은 알루미늄합금제의 슈우를 신속하고 저렴하게 제조할 수 있는 제조방법을 얻는다.

(해결수단) 조제된 소재 (160 ; 172) 를 개략형상으로까지 성형하기 위해 단조를 실행하여 개략형상 슈우 (194) 를 얻는 주 단조 공정 (206) 과, 개략형상 슈우 (194) 에 조질 열처리를 하는 조질 열처리 공정 (210) 과, 조질 열처리가 실시된 개략형상 슈우 (194) 를 제품형상으로까지 조정 성형하기 위해 단조를 실행하여 제품형상 슈우 (216) 를 얻는 조정 단조 공정 (214) 을 포함하는 제조방법에 의해 슈우를 제조한다. 다시말하면, 조질 열처리를 실행한 후, 단조 성형하여 치수를 조정함으로써 치수정밀도가 높은 슈우를 얻을 수 있다. 단조 성형은 그 가공속도가 빠르고, 조정 단조 공정 자체를 매우 신속하게 실행할 수 있기 때문에, 슈우를 저렴하게 제조할 수 있다.

Description

슈우의 제조방법{SHOE-MANUFACTURING PROCESS}

본 발명은 사판식 압축기에서 사판과 피스톤 사이에 설치되는 알루미늄합금제의 슈우의 제조방법에 관한 것이다.

사판식 압축기는 사판의 회전을 피스톤의 왕복운동으로 변환하여 기체의 압축을 실행하는 것으로, 고속 회전하는 사판과 고속 왕복운동하는 피스톤 사이에는, 양자의 원활한 동작을 확보하기 위해, 슬라이딩 부재로서의 슈우가 설치된다. 특히 경량화가 요구되는 사판식 압축기는 예컨대 차량용 에어콘디셔너 등의 용도에 사용되는 사판식 압축기에 있어서는, 그 구성부품의 하나인 슈우에는 알루미늄합금제의 것이 검토되고 있다,

현 실정에서는 알루미늄합금제의 슈우는 단조하여 성형된 후, T6, T7 처리 등의 조질을 위한 열처리를 실시하고, 다시 그 후에 치수를 조정하기 위해 연마 등의 가공을 하여 제조되는 것을 생각할 수 있다. 사판과 피스톤의 양자와 슬라이딩하는 슈우는, 사판의 슬라이딩면과의 사이 및 피스톤과의 슬라이딩면 사이에 윤활유막을 형성한 상태에서 슬라이딩한다. 따라서, 양자와의 사이에 적절한 클리어런스를 필요로 하고, 슈우는 높은 치수정밀도를 갖는 것이 요구된다.

T6, T7 처리 등의 조질 열처리는, 가열, 급냉 등을 실행하는 처리로, 열처리시에서의 변형량에 편차가 발생하는 것을 어느 정도 허용하지 않을 수 없다. 따라서, 현 실정에서는 치수조정대를 어느 정도 크게 취할 수 있는 형상으로 단조 성형을 실행하여, 열처리후의 치수조정에서 큰 연마대의 연마가공을 실행할 필요가 있는 것으로 생각할 수 있다. 따라서, 열처리후의 치수조정을 위한 가공에 긴 시간을 필요로 하고, 또 이 때문에 제조비용이 상승되게 된다.

따라서, 본 발명은, 치수정밀도가 높은 알루미늄합금제 슈우를 신속하고 또한 저렴하게 제조할 수 있는 제조방법을 얻는 것을 과제로 이루어진 것으로, 본 발명에 의해 아래의 각 태양의 슈우의 제조방법이 얻어진다. 각 태양은 청구항과 동일하게 항으로 구분하고, 각 항에 번호를 달아 필요에 따라 다른 항의 번호를 인용하는 형식으로 기재한다. 이것은 어디까지나 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것으로, 본 명세서에 기재된 기술적 특징 및 이들의 조합이 이하의 각 항에 기재된 것에 한정되는 것으로 해석해서는 안된다. 또, 하나의 항에 복수의 사항이 기재되어 있는 경우, 이들 복수의 사항을 항상 함께 채용해야만 되는 것은 아니다. 일부의 사항만을 선택하여 채용하는 것도 가능하다.

또한, 이하의 각 항에 있어서, (1) 항이 청구항 1 에 상당하고, (5) 항이 청구항 2 에, (6) 항이 청구항 3 에, (10) 항이 청구항 4 에 각각 상당한다.

(1) 사판식 압축기에서 사판과 피스톤 사이에 설치되는 알루미늄합금제의 사판식 압축기용 슈우를 제조하는 슈우의 제조방법으로, 소재를 개략형상으로까지 성형하기 위해 단조를 실행하여 개략형상 슈우를 얻는 주 단조 공정과, 그 개략형상 슈우에 조질 열처리를 실시하는 조질 열처리공정과, 그 조질 열처리가 실시된 개략형상 슈우를 제품형상으로까지 조정 성형해야 하는 단조를 실행하여 제품형상 슈우를 얻는 조정 단조 공정을 포함하는 슈우의 제조방법.

본 항에 기재된 제조방법은, 단조 성형을 실행하여 조질 열처리를 실행한 후에, 추가로 다른 단조를 실행하여 슈우를 성형하는 것을 특징으로 하고 있다. 조질 열처리에 의해 슈우가 변형되는 것은 어쩔 수 없고, 또, 그 변형량이 슈우에 의해 편차가 발생하는 것은 어느 정도 방법이 없다. 따라서 본 항에 기재된 제조방법에서는, 조질 열처리를 실행한 후, 단조 성형하여 치수를 조정하는 것으로 한 것으로, 그 조정 성형에 의해 치수정밀도가 높은 슈우를 얻을 수 있다. 또한, 단조 성형은 그 가공속도가 빨라, 조정 단조 공정 자체를 매우 신속하게 실행할 수 있기 때문에, 제조공정 전체의 시간을 대폭 늘리지 않고, 이 점에서, 본 항에 기재된 제조방법은 슈우를 저렴하게 제조할 수 있는 방법이 된다.

슈우의 재료인 알루미늄합금은 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니다. 이미 관용되고 있는 알루미늄합금, 여러가지 공지된 알루미늄합금을 사용할 수 있다. 예컨대 A4032 등의 공정 (共晶) 조성 부근의 Al-Si계 합금을 사용할 수 있다. Al-Si계 합금은 열팽창율이 작고 내마모성이 양호하여, 이 합금을 사용하면 양호한 슬라이딩 특성을 갖는 슈우로 된다. 또, 예컨대 A2017, A2024 등의 Al-Cu-Mg 계의 합금을 사용할 수 있다. Al-Cu-Mg계 합금은 강도가 높기 때문에, 이 합금을 사용하면 고강도이고 내구성이 우수한 슈우로 된다.

주 단조 공정에서의 소재는 그 형상을 특별히 한정하지 않고, 얻고자 하는 슈우의 형상에 따른 여러가지 형상의 것으로 할 수 있다. 예컨대 구형상의 것, 반구형상의 것, 원주 또는 원반 등의 기둥형상 또는 판형상의 것, 원추대, 각추대형상의 것 등을 사용할 수 있다. 구관상 슈우 (나중에 상세하게 설명함) 를 제조할 경우, 가공도를 비교적 작게 할 수 있기 때문에, 제품형상의 외경보다 지름이 작고 또한 제품형상보다 높이가 높은 원주형상의 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 소재의 조제방법은 한정되지 않고, 예컨대 주조, 판형상 재료로부터의 프레스에 의한 펀칭, 장척봉형상 재료로부터의 절단 등, 여러가지 방법을 채용할 수 있다. 일 례로서 상기 원주형상의 소재의 경우는, 주조하여 얻어진 소정의 조성의 알루미늄합금으로 이루어지는 소정 형상의 빌렛(billet)을 압출가공하고, 이어서 다시 인발 가공함으로써 소정 지름의 환봉을 제작하고, 이 환봉을 전단장치, 기계톱 등으로 소정 길이로 절단함으로써 조제할 수 있다. 또, 소재는 주 단조 공정에서 성형을 용이하게 하거나 또는 고품질 성형품을 얻기 위해, 풀림 처리를 실시한 것인 것이 바람직하다. 풀림 조건은, 알루미늄합금 재료의 종류에 따라 다르지만, 예컨대 300 ∼ 420℃ 정도의 온도하에서 소정시간 유지한 후, 공냉, 노냉 등의 서냉을 실행하면 된다.

주 단조 공정 및 조정 단조 공정에서 실행되는 단조는, 이 방법이 한정되지 않고, 열간 단조, 냉간 단조 중 어느 것으로 실행하여도 된다. 가공도가 높은 경우는, 슈우 표면으로의 균열의 발생 등을 방지하기 위해, 열간 단조로 실행하는 것이 좋다. 비교적 가공도가 낮은 경우에는, 냉간 단조를 실행하는 것이 바람직하다. 냉간 단조는, 단조에 의한 치수정밀도가 높고, 성형품의 표면상태가 양호하고, 가열할 필요가 없어 간편하고 또한 저렴하게 실행할 수 있다는 장점이 있다. 또, 단조는 성형품의 형상 및 치수의 정밀도가 양호한 점을 고려하면,자유 단조가 아니라, 금형의 캐비티내에서 소성유동을 일으키는 형단조에 의한 것이 바람직하다.

조질 열처리공정에서 실행하는 조질 열처리는, 예컨대 알루미늄합금제의 슈우의 강도, 경도를 높이기 위해 실행하는 처리로, 구체적으로는, 용체화처리를 실행하여 자연시효시키는 T4 처리, 용체화처리를 한 후 인공시효 경화처리를 실행하는 T6 처리, 용체화처리를 한 후 안정화처리를 실행하는 T7 처리 등이 포함된다. 이와 같은 조질 열처리를 실행함으로써 슈우의 강도, 경도가 대폭 향상된다.

본 항에서 말하는 「제품형상」은, 반드시 그대로 사판식 압축기의 조립에 사용되는 상태의 슈우의 형상을 의미하는 것은 아니다. 예컨대 조정 단조 공정후, 슈우에 무전해 니켈 도금 등의 표면처리가 실시되는 경우도 있고, 이 경우 엄밀하게는 조정 단조 공정후의 슈우의 형상과 장착되는 슈우의 형상은 미시적으로 다르다. 다시 말하면, 여기에서 말하는 「제품형상」이란, 슈우에 실시되는 표면처리피막 등을 포함하지 않은 형상, 알기쉽게 말하면 슈우에서의 알루미늄합금제 모재의 형상을 의미한다. 또, 이후 상세하게 설명하지만, 약간의 치수조정을 위해 조정 단조 공정후에 연마가공을 실행할 수도 있고, 그 경우에는 모재형상에서도, 엄밀하게는 조정 단조 공정후의 슈우의 형상과 장착되는 슈우의 형상은 미시적으로 다르다, 그러나, 본 항에 기재된 제조방법의 목적이, 치수조정을 위한 연마 등의 가공을 신속하게 실행하여 제조비용을 작게 하는 점에 있고, 실질적으로 이 목적이 달성되는 한, 조정 단조 공정후의 슈우의 형상과 장착되는 슈우의 형상의 약간의 상이함은, 본 항에 기재된 제조방법에서 문제는 되지 않는다. 따라서, 조정 단조후에 얻어지는「제품형상」이란, 실제로 사용될 때의 슈우에 있어서의 모재의 치수형상에 매우 가까운 치수형상을 의미하는 것으로 한다.

또, 본 항에서 말하는「개략형상」이란, 상기「제품형상」과 소재의 상태 형상의 중간 형상으로, 상당히 제품형상에 가까운 치수형상인 것을 의미한다. 다시 말하면, 본 항에 기재된 제조방법에서는, 주 단조 공정에서 소재부터 제품형상에 상당히 가까운 형상까지의 성형을 실행하고, 조질 열처리후의 조정 단조 공정에서 남은 작은 가공도 범위의 성형을 실행한다. 조정열처리후는, 슈우의 경도, 강도가 높아져 있어, 냉간 단조로 조정 단조를 실행할 경우, 가공도가 높은 단조 성형이 곤란한 점을 감안하면, 본 제조방법은 특히 합리적인 방법이다. 또한, 「주 단조 공정」은, 가공도의 범위에 있어서 「제품형상」에 이르기까지의 대개 부분의 성형을 부담하는 단조 공정으로, 그런 의미에서 「주 단조 공정」으로 칭하기로 하였다. 또, 조정 단조 공정에서의 단조는, 치수조정을 실행하기 위한 단조로, 「사이징 단조」로 칭할 수도 있다.

「제품형상」에 대한 「개략형상」의 바람직한 가공도의 범위에 대해서는, 예컨대 이하와 같다. 전술한 바와 같은 원주형상의 소재로부터 주 단조 공정 및 조정 단조 공정에서 냉간으로 형단조를 실행하여 슈우를 제조할 경우, 「제품형상」에서의 다시 말하면 조정 단조후에서의 슈우 (제품형상 슈우) 의 높이를 100% 로 했을 때에, 「개략형상」에서의 다시 말하면 주 단조 공정후에서의 슈우 ( 개략형상 슈우) 가 101% ∼ 110% 의 범위의 높이인 것이 바람직하다. 주 단조 공정에서 이 범위의 개략형상 슈우를 성형하면 조정 단조 공정에서 매우 정밀도가 높은치수조정이 가능해진다. 또한, 상기와 같은 경우, 소재는 105% ∼ 140% 의 높이를 갖는 원주형상인 것이 바람직하다.

(2) 상기 주 단조 공정이, 복수의 서브 단조 공정을 포함하는 (1) 항에 기재된 슈우의 제조방법.

단조 성형에 있어서, 특히 냉간 단조 성형에 있어서, 가공정도가 큰 경우, 성형품의 형상이 복잡한 경우 등, 금형 캐비티내에서 재료를 양호하게 소성유동할 수 없어 양호한 품질의 성형품을 얻을 수 없는 경우도 있다. 이와 같은 경우, 복수의 단조 성형으로 나누어, 하나하나의 단조 성형의 가공부담을 줄이면서, 각각 다른 금형을 사용하여 각각의 단조 성형을 단계적으로 실행하도록 하면, 치수정밀도가 높고 단조결함이 없는 성형품을 얻을 수 있다. 따라서, 주 단조 공정이 약간의 서브 단조 공정으로 구성되는 본 항에 기재된 제조방법은, 치수정밀도가 높은 것 등, 양호한 품질의 개략형상 슈우를 용이하게 얻을 수 있는 제조방법이 된다.

(3) 상기 복수의 서브 단조 공정중 적어도 어느 하나의 공정 사이에, 풀림 처리를 하는 풀림 공정을 포함하는 (2) 항에 기재된 슈우의 제조방법.

냉간 단조를 실행하는 경우 특히 그렇지만, 가공도가 커지면 성형품은 가공경화 (변형 경화) 를 일으켜 이후의 성형이 곤란해진다. 따라서, 그 성형품에 풀림 처리를 하면, 연화되어 이후의 단조 성형이 용이한 것으로 된다. 단조 공정 사이에 실행되는 풀림 처리는 중간풀림이라고도 불리고, 앞의 성형 가공에 의해 도입된 전위 등의 격자결함이 소멸 또는 재배열되는 회복과정이 진행됨으로써 재료를 연화시키는 것이다. 따라서, 서브 단조 공정의 사이에 풀림 처리를 하는 본 항에 기재된 제조방법에서의 주 단조 공정은, 가공도가 큰 단조 성형을 실행할 수 있다. 또한, 풀림 처리의 조건은, 알루미늄합금의 종류에 따라 다른데, 예컨대, 뱃치(batch)식 노에서 실행하는 경우는 300 ∼ 430℃ 정도의 온도에서 2 ∼ 4시간 동안 유지하고, 연속 로에서 실행하는 경우는 500℃ 근방의 온도에서 수십초동안 유지한 후 서냉시키면 된다.

(4) 상기 복수의 서브 단조 공정중 어느 하나의 공정사이에도 풀림 처리를 하지 않은 (2) 항에 기재된 슈우의 제조방법.

상기 풀림 처리는, 어느 정도의 시간을 필요로 하고, 또, 가열로 등의 설비, 가열을 위한 에너지를 필요로 하기 때문에 그 만큼 슈우의 제조비용을 상승시킨다. 따라서, 단조 성형에 지장을 주지않는 한 실행하지 않는 것이, 슈우의 비용이 저렴하다. 따라서, 풀림 처리를 실행하지 않은 본 항에 기재된 제조방법은, 저렴한 슈우를 제조할 수 있는 제조방법이 된다.

(5) 상기 주 단조 공정이, 상기 소재를 상기 개략형상보다 성형정도가 낮은 중간형상으로까지 성형하기 위해 단조를 실행하여 중간형상 슈우를 얻는 제 1 서브 단조 공정과, 그 중간형상 슈우를 상기 개략형상으로까지 성형하기 위해 단조를 실행하여 상기 개략형상 슈우를 얻는 제 2 서브 단조 공정을 포함하는 (2) 항에 기재된 슈우의 제조방법.

본 항에 기재된 제조방법은, 주 단조 공정을 2 개의 서브 단조 공정으로 구성하는 것이다. 많은 서브 단조 공정을 포함하는 경우는 번잡해진다. 주단조 공정 전체에서의 가공도가 비교적 낮은 경우, 또는 개략형상이 소재형상 면에서 보아 비교적 성형하기 쉬운 것으로 판단되는 경우에는 서브 단조 공정의 수를 줄이는 것이 바람직하다. 따라서, 서브 단조 공정수가 적은 본 항에 기재된 제조방법은, 비교적 간단하고, 또, 제조비용이 비교적 저렴하여 실용적인 제조방법이 된다.

본 항에서 말하는 「중간형상」은, 상기 「개략형상」보다 성형정도가 낮은 형상을 의미하고, 소재형상과 개략형상의 중간적인 형상을 의미한다. 「중간형상」의 바람직한 가공도의 범위에 대하여, (1) 항에서 전술한 가공도의 범위에 준하여 설명하면, 예컨대 이하와 같이 된다. (1) 항에서는, 원주형상의 소재로부터 주 단조 공정 (엄밀하게는 2 개의 서브 단조 공정) 및 조정 단조 공정에서 냉간으로 형단조를 실행하여 슈우를 제조하는 경우, 제품형상 슈우의 높이를 100% 로 했을 때에, 개략형상 슈우가 101% ∼ 110% 범위의 높이인 것이 바람직한 것으로 하였다. 또, 소재는 105% ∼ 140% 의 높이를 갖는 원주형상인 것이 바람직한 것으로 하였다. 이 경우에 있어서, 「중간형상」은, 이들의 대략 한가운데 정도를 목표로 하는 것이 바람직하고, 구체적으로는 중간형상 슈우를 105% ∼ 115% 정도의 높이로 하는 것이 바람직하다.

(6) 상기 제 1 서브 단조 공정과 상기 제 2 서브 단조 공정 사이에, 상기 중간형상 슈우에 풀림 처리를 하는 풀림 처리 공정을 포함하는 (5) 항에 기재된 슈우의 제조방법,

상기 (3) 항에 관한 기재에 나타낸 풀림 처리의 장점을 얻을 수 있고, 본 항에 기재된 제조방법은 가공도가 큰 단조 성형이 가능한 주 단조 공정을 구성할 수 있다. 또한, 풀림 처리의 조건은 상기 (3) 항에 관한 기재에 따르면 된다.

(7) 상기 제 1 서브 단조 공정과 상기 제 2 서브 단조 공정의 사이에, 상기 중간형상 슈우에 풀림 처리를 하지 않은 (5) 항에 기재된 슈우의 제조방법,

상기 (4) 항에 관한 기재에 나타낸 바와 같이, 본 항에 기재된 제조방법은, 서브 단조 공정사이에 풀림 처리를 하지 않기 때문에 저렴한 슈우를 제조할 수 있는 제조방법이 된다.

(8) 상기 조정 단조 공정 후에, 상기 제품형상 슈우에 대하여 치수조정을 위해 연마가공을 하는 조정연마공정을 포함하는 (1) 항 내지 (7) 항 중 어느 한 항에 기재된 슈우의 제조방법.

본 발명의 제조방법에서는, 슈우의 치수정밀도를 향상시키기 위해 조정 단조를 행하고 있지만, 단조에서의 스프링 백 등에 의해 매우 작은 범위에서의 마무리 치수의 편차는 존재한다. 조정 단조후에 연마가공을 실행하는 본 항에 기재된 제조방법은, 보다 엄격한 치수정밀도가 요구되는 슈우를 제조할 때에 특히 유효한 제조방법이 된다.

(9) 상기 조정 단조 공정 후에, 상기 제품형상 슈우에 대하여 치수조정을 위해 연마가공을 하지 않은 (1) 항 내지 (7) 항 중 어느 한 항에 기재된 슈우의 제조방법.

상기 (8) 항에 관한 기재에 나타낸 바와 같이, 조정단조를 하면 일반적인 요구에 있어서는, 슈우의 마무리 치수의 편차는 해소된다. 따라서, 특히 엄격한치수정밀도가 요구되지 않는 한, 어느 정도 시간이 걸리는 연마공정을 생략하는 본 항에 기재된 제조방법은, 비용이 저렴하여 매우 실용적인 제조방법이 된다.

(10) 상기 주 단조 공정 전에, 상기 소재의 일부분에 성형 가공을 실시하는 부분 성형 공정을 포함하는 (1) 항 내지 (9) 항 중 어느 한 항에 기재된 슈우의 제조방법.

예컨대, 복잡한 형상의 부분을 갖는 슈우를 제조대상으로 하는 경우도 있다. 이와 같은 경우, 그 형상의 복잡한 부분을 주 단조 공정에 선행하여 성형 가공하면, 주 단조 공정 및 조정 단조 공정에서 성형이 용이해져 치수정밀도가 향상된다. 또, 주 단조 공정, 조정 단조 공정 등의 후공정에서 성형 가공한 부분을 기준으로 하여 가공을 실행하는 것이 편리한 경우도 있다. 이와 같은 경우에도, 선행하여 부분 성형을 하면 치수정밀도가 향상되는 등의 이점을 얻을 수 있다. 부분 성형된 소재를 사용하여 주 단조 공정을 실행하는 본 항에 기재된 제조방법은 그와 같은 경우에 유효하다. 또한, 이 부분 성형 가공은, 그 방법을 한정하는 것이 아니라, 기계가공, 프레스가공, 단조가공 등, 여러가지의 방법으로 실행할 수 있다. 신속성을 고려한 경우, 프레스가공, 단조가공 등의 방법으로 실행하는 것이 바람직하다.

(11) 상기 사판식 압축기용 슈우가 대략 평면을 이루어 사판과 술라이딩하는 평면부와, 대략 구면을 이루어 피스톤과 슬라이딩하는 구면부를 가는 것인 (1) 항 내지 (10) 항 중 어느 한 항에 기재된 슈우의 제조방법.

본 발명의 제조방법에서는, 대상이 되는 형상을 불문한다. 사판식 압축기의 구조로부터 슈우는 사판과 피스톤 사이에 설치되기 때문에, 본 항에 기재된 바와 같은 형상 (「구관상」이라고 함) 인 경우가 많다. 구면부 및 평면부라는 배향하는 각각의 슬라이딩면의 정밀도, 또는, 양자의 위치관계 다시 말하면 예컨대 슈우의 높이 등에 편차가 없는 것이 특히 요구되기 때문에, 치수정밀도가 높은 슈우를 제조할 수 있는 본 발명의 제조방법은 구관상 슈우를 제조하기 위해 매우 실용적인 제조방법이 된다.

또한, 이 구관상 슈우는, 피스톤과 결합하는 측이 대략 구면으로 되고, 사판과 결합하는 측이 대략 평면으로 되기 때문에, 일반적으로 반구 슈우라고 불리고 있으나, 반드시 엄밀하게 구면이나 평면으로 되는 것은 아니고, 슬라이딩 성능의 향상 등을 목적으로 구면이나 평면에서 약간 벗어난 형상으로 되는 경우가 많다. 또, 가변용량형 압축기용의 것은 반구보다 작고, 고정용량형 압축기용의 것은 반구보다 크게 되는 것이 보통이다. 가변용량형 압축기에 있어서는, 사판의 양측에 설치되는 1쌍의 슈우의 양 구면부가 거의 한 구면상에 위치할 필요가 있기 때문에, 반구보다 사판의 두께의 절반만큼 작게 된다. 또, 고정용량령 압축기에 있어서는 상기와 같은 제한이 없기 때문에, 슈우의 평면부가 마모된 경우에도, 슬라이딩면의 면적이 감소되지 않도록 하는 것 등의 이유에서, 반구보다 약간 크게 되는 것이 많다. 따라서, 본 명세서에서는 양 타입의 슈우를 총칭하여 구관상 슈우라고 한다.

(12) 상기 사판식 압축기용 슈우가, 대략 중앙에 오목부가 형성되고 대략 환상의 평면을 이루어 사판과 슬라이딩하는 평면부와, 대략 구면을 이루어 피스톤과슬라이딩하는 구면부를 갖는 것으로, 상기 부분 성형공정에서 상기 오목부의 부분이 성형되는 (10) 항에 기재된 슈우의 제조방법.

구관상 슈우의 경우, 사판과 슬라이딩하는 평면부는, 사판이 고속으로 회전하기 때문에 더욱 가혹한 조건에 놓여진다. 따라서, 일반적으로 평면부는, 그 외주부분이 사판과 슬라이딩한 상태에서 단면이 쐐기형상으로 되는 공간을 형성하도록 테이퍼상으로 성형되어 있고, 이 부분으로부터 슬라이딩면 사이에 윤활유가 들어가기 쉽게 되어 있다. 그리고, 보다 윤활특성을 양호한 것으로 하기 위해, 평면부의 중앙부분에는 윤활유를 저류하기 위한 오목부를 형성하는 것도 자주 실행된다. 이와 같은 오목부를 주 단조 공정에서 형성하는 경우, 소성유동을 저해하는 한 요인으로 되어 양호한 형상의 평면부를 형성할 수 없다는 문제가 있다. 이와 같은 오목부를 앞에 설명한 부분 성형 공정에서 실행하면, 나중의 주 단조 공정 및 조정 단조 공정에 의해 양호한 평면부를 형성할 수 있다. 또, 구관상 슈우의 단조 성형을 실행하는 경우, 금형내의 중앙위치에 소재를 세팅하는 것이 바람직하고, 그 기준으로서 선행하여 중앙에 형성한 오목부를 채용하면, 단조 성형에서 등방적인 소성유동을 달성할 수 있어 슈우의 치수정밀도가 향상된다. 평면부의 중앙에 오목부를 갖는 구관상 슈우에 관한 본 항에 기재된 제조방법은, 그와 같은 장점을 갖는다.

(13) 상기 주 단조 공정 및 상기 조정 단조 공정에서 실행되는 단조가 냉간 단조인 (1) 항 내지 (12) 항 중 어느 한 항에 기재된 슈우의 제조방법.

전술한 바와 같이, 냉간 단조는, 성형품의 치수정밀도가 높고, 표면상태가양호하고, 가열할 필요가 없어 간편하고 저렴하게 실행할 수 있다는 이점을 갖는다. 따라서, 모든 단조 성형을 냉간 단조로 실행하는 본 항에 기재된 제조방법은, 치수정밀도가 높은 것 등의 상기 이점을 얻을 수 있는 제조방법이 된다.

(14) 상기 열처리공정에서의 조질 열처리가 T6 처리인 (1) 항 내지 (13) 항 중 어느 한 항에 기재된 슈우의 제조방법.

T6 처리는, 용체화처리를 실행한 후, 인공시효 경화처리를 실행하는 조질 열처리이다. 이 T6 처리는, 최고강도, 경도를 목표로 실행하는 것도 가능하고, 따라서, T6 처리를 조질 열처리에 채용한 본 항에 기재된 제조방법은, 강도, 경도가 매우 높은 슈우를 제조할 수 있는 제조방법이 된다. 여기에서 말하는 용체화처리는 가열로중에 490℃ 정도의 온도에서 0.5 ∼ 6시간 그 슈우를 유지하고, 그 후 상온까지 급냉시켜 실행하면 되고, 또 인공시효 경화처리는, 가열로중에 180℃ 정도의 온도에서 2 ∼ 6시간 유지하여 실행하면 된다.

(15) 상기 열처리공정에서의 조질 열처리가 T7 처리인 (1) 항 내지 (13) 항 중 어느 한 항에 기재된 슈우의 제조방법.

T7 처리는, 용체화처리를 실행한 후, 최대강도를 얻는 인공시효 경화처리조건을 초과하여 과시효처리를 하는 조질 열처리이다. 슈우의 강도, 경도는 약간 낮아지지만 치수안정성이 높아진다. 따라서, T7 처리를 조질 열처리에 채용한 본 항에 기재된 제조방법은, 치수정밀도가 높고 또한 안정된 슈우를 제조할 수 있는 제조방법이 된다. 여기에서 말하는 용체화처리는, 가열로중에 490℃ 정도의 온도에서 0.5 ∼ 6시간 그 슈우를 유지하고, 그 후 상온까지 급냉시켜 실행하면 되고, 과시효처리는, 가열로중에 200℃ 정도의 온도에서 3 ∼ 6시간 유지하여 실행하면 된다.

도 1 은 본 발명의 대상이 되는 슈우를 구비한 사판식 압축기를 나타낸 정면단면도이다.

도 2 는 본 발명의 대상이 되는 슈우의 정면단면도이다.

도 3 은 본 발명의 일 실시형태인 슈우의 제조공정의 플로차트와 그 몇 개의 공정사이에서의 슈우 단면형상이다.

도 4 는 본 발명의 일 실시형태에서의 부분 성형공정의 상태를 모식적으로 나타낸 정면단면도이다.

도 5 는 본 발명의 일 실시형태에서의 제 1 서브 단조 공정의 상태를 모식적으로 나타낸 정면단면도이다.

도 6 은 본 발명의 일 실시형태에서의 제 2 서브 단조 공정의 상태를 모식적으로 나타낸 정면단면도이다.

도 7 은 본 발명의 일 실시형태에서의 조정 단조 공정의 상태를 모식적으로 나타낸 정면단면도이다.

도 8 은 본 발명의 일 실시형태인 제조방법의 변형 태양을 나타낸 플로차트이다.

(도면의 부호에 대한 설명)

14 : 편두 피스톤

60 : 사판

76 : 슈우

132 : 구면부

138 : 평면부

146 : 모재

148 : 금속 도금 피막

160 : 소재

162 : 부분 성형 공정

172 : 부분 성형된 소재

176 : 제 1 서브 단조 공정

178 : 중간형상 슈우

190 : 풀림 공정

192 : 제 2 서브 단조 공정

194 : 개략형상 슈우

206 : 주 단조 공정

210 : 조질 열처리 공정

214 : 조정 단조 공정

216 : 제품형상 슈우

230 : 조장 연마 공정

이하, 본 발명의 일 실시형태로서, 차량용 에어콘디셔너에 사용되는 사판식 압축기의 구성부품이 되는 사판식 압축기용 슈우를 예로 들어, 도면에 의거하여 이것을 상세하게 설명한다. 또한, 설명의 편의상, 먼저 사판식 압축기의 전체 구성을 설명하고, 이어서 이에 사용되는 슈우의 형상 및 구성을 설명한 후, 그 슈우의 제조방법을 설명한다.

(사판식 압축기의 전체 구성)

도 1 에 본 발명의 대상이 되는 슈우를 구비한 사판식 압축기를 나타낸다. 도 1 에서 10 은 실린더블록이고, 실린더블록 (10) 의 중심축선 주위의 한 원주상에는 축방향으로 연장되는 복수의 실린더보어 (12) 가 형성되어 있다. 실런더보어 (12) 의 각각에는, 편두피스톤 (14 ; 이하, 피스톤 (14) 이라고 약칭함) 이 왕복운동 가능하게 설치되어 있다. 실린더블록 (10) 의 축방향의 일측 단면 (도 1 의 좌측의 단면으로, 전단면이라고 함) 에는 전방 하우징 (16) 이 장착되고, 타측의 단면 (도 1 의 우측의 단면으로, 후단면이라고 함) 에는 후방 하우징 (18) 이 밸브 플레이트 (20) 를 통하여 장착되어 있다. 전방 하우징 (16), 후방 하우징 (18), 실린더블록 (10) 등에 의해 사판식 압축기의 하우징이 구성되어 있다. 후방 하우징 (18) 과 밸브 플레이트 (20) 의 사이에는, 흡입실 (22), 토출실 (24) 이 형성되고, 각각 흡입 포트 (26), 공급 포트 (28) 를 거쳐, 도시하지 않은 냉동회로에 접속된다. 밸브 플레이트 (20) 에는 흡입구멍 (32), 흡입밸브 (34), 토출구멍 (36), 토출밸브 (38) 등이 설치되어 있다.

상기 하우징내에는, 회전축 (50) 이 실린더블록 (10) 의 중심축선을 회전축선으로 하여 회전가능하게 설치되어 있다. 회전축 (50) 은, 그 양단부에서 각각 전방 하우징 (16), 실린더블록 (10) 에 베어링을 통하여 회전가능하게 지지되어 있다. 실린더블록 (10) 의 중심부에는 지지구멍 (56) 이 형성되어 있고, 그 지지구멍 (56) 에서 상기 베어링을 통하여 지지되어 있는 것이다. 회전축 (50) 의 전방 하우징 (16) 측의 단부는, 도시하지 않은 구동원으로서의 차량엔진에, 전자클러치 등의 클러치 장치를 통하여 연결되어 있다. 따라서, 차량엔진의 작동시에, 클러치 장치에 의해 회전축 (50) 이 차량엔진에 접속되면, 회전축 (50) 이 자신의 축선주위를 회전하게 된다.

회전축 (50) 에는 사판이 축방향으로 상대이동가능하고 또한 경사운동가능하게 장착되어 있다. 사판 (60) 에는 중심선을 통과하는 관통구멍 (61) 이 형성되고, 이 관통구멍 (61) 을 회전축 (50) 이 관통하고 있다. 관통구멍 (61) 은, 양단 개구측일수록 도 1 에서의 상하방향으로 내부치수가 점증하게 되어, 이들 양단부의 횡단면형상이 긴구멍을 이루고 있다. 회전축 (50) 에는 또, 회전판 (62) 이 고정되고, 스러스트 베어링 (64) 을 통하여 전방 하우징 (16) 에 지지되고 있다. 사판 (60) 은, 힌지기구 (66) 에 의해 회전축 (50) 과 일체적으로 회전하게 됨과 동시에, 축방향의 이동을 수반하는 경사운동이 허용된다. 힌지기구 (66) 는, 회전판 (62) 에 고정적으로 설치된 지지아암 (67) 과, 사판 (60) 에 고정적으로 설치되어, 지지아암 (67) 의 안내구멍 (68) 에 슬라이드 가능하게 끼워맞춰진 가이드핀 (69) 과, 사판 (60) 의 관통구멍 (61) 과, 회전축 (50) 의 외주면을 포함하는 것이다.

상기 피스톤 (14) 은, 사판 (60) 의 외주부를 걸치는 상태로 결합되는 결합부 (70) 와, 결합부 (70) 와 일체로 설치되어, 실린더보어 (12) 에 끼워맞춰지는 헤드부 (72) 를 구비하고 있다. 본 실시형태에서의 헤드부 (72) 는, 중공헤드부로 되어 경량화가 도모되어 있다. 헤드부 (72), 실린더보어 (12) 및 밸브플레이트 (20) 가 공동으로 압축실을 형성하고 있다. 또, 결합부 (70) 는 1쌍의 구관상의 슈우 (76) 를 통하여 사판 (60) 의 외주부와 결합해 있다. 슈우 (76) 에 대해서는 나중에 상세하게 설명한다.

사판 (60) 의 회전운동은, 슈우 (76) 를 통하여 피스톤 (14) 의 왕복직선운동으로 변환된다. 피스톤 (14) 이 상사점으로부터 하사점으로 이동하는 흡입행정에 있어서, 흡입실 (22) 내의 냉매가스가 흡입구멍 (32), 흡입밸브 (34) 를 거쳐 실린더보어 (12) 내의 압축실에 흡입된다. 피스톤 (14) 이 하사점으로부터 상사점으로 이동하는 압축행정에 있어서, 실린더보어 (12) 내의 압축실의 냉매가스가 압축되어, 토출구멍 (36), 토출밸브 (38) 를 거쳐 토출실 (24) 로 토출된다. 냉매가스의 압축에 따라 피스톤 (14) 에는 축방향의 압축반력이 작용한다. 압축반력은, 피스톤 (14), 사판 (60), 회전판 (62) 및 스러스트 베어링 (64) 을 거쳐 전방 하우징 (16) 에 지지된다.

실린더블록 (10) 을 관통하여 급기통로 (80) 가 형성되어 있다. 이 급기통로 (80) 에 의해, 토출실 (24) 과, 전방 하우징 (16) 과 실린더블록 (10) 사이에 형성된 사판실 (86) 이 접속되어 있다. 급기통로 (80) 의 도중에는 전자제어밸브 (90) 가 설치되어 있다. 이 전자제어밸브 (90) 의 솔레노이드 (92) 로의 전류공급이, 컴퓨터를 주체로 하는 제어장치 (도시생략) 에 의해 냉방부하 등의 정보에 따라 제어된다.

회전축 (50) 의 내부에는 배출통로 (100) 가 형성되어 있다. 배출통로 (100) 는 일단에서 상기 지지구멍 (56) 에 개구됨과 동시에, 타단에서 사판실 (86) 에 개구되어 있다. 지지구멍 (56) 은 배출포트 (104) 를 거쳐 흡입실 (22) 에 연통되어 있다.

본 사판식 압축기는 가변용량형으로, 고압측인 토출실 (24) 과 저압측인 흡입실 (22) 의 압력차를 이용하여 사판실 (86) 내의 압력이 제어됨으로써, 피스톤 (14) 의 전후에 작용하는 실린더보어 (12) 내의 압축실의 압력과 사판실 (86) 의 압력의 차이가 조절되고, 사판 (60) 의 경사각도가 변경되어 피스톤 (14) 의 스트로크가 변경되어, 압축기의 토출용량이 조절된다. 구체적으로는, 전자제어밸브 (90) 의 여자, 소자의 제어에 의해, 사판실 (86) 이 토출실 (24) 에 연통되거나 차단됨으로써 사판실 (86) 의 압력이 제어된다.

실린더블록 (10) 및 피스톤 (14) 은 금속의 일종인 알루미늄합금제의 것으로 되고, 피스톤 (14) 의 외주면에는 불소수지가 코팅되어 있다. 불소수지로 코팅하면, 동종 금속과의 직접 접촉을 회피하여 베이킹을 방지하면서 실린더보어 (12) 와의 끼워맞춤 간극을 가급적 작게 할 수 있다. 단, 실린더블록 (10) 이나 피스톤 (14) 의 재료, 코팅층의 재질 등은 전술한 재료 등에 한정하지 않고, 다른 재료 등이어도 된다.

피스톤 (14) 의 결합부 (70) 는, 대략 U자형을 이루고, 헤드부 (72) 의 중심축선과 직교하는 방향으로 서로 평행하게 연장되는 1쌍의 아암부 (120, 122) 와, 이들 아암부 (120, 122) 의 기단 (基端) 끼리를 연결하는 연결부 (124) 를 구비하고 있다. 아암부 (120, 122) 의 서로 대향하는 측면에는 각각 슈우 지지면이 되는 오목구면 (128) 이 형성되어 있다. 이들 2 개의 오목구면 (128) 은 동일구면상에 위치하고 있다.

다음으로, 슈우 (76) 가 슬라이딩하는 사판 (60) 은, 그 모재가 연성 주철 (FCD700) 로 이루어진다. 슈우 (76) 가 슬라이딩하는 슬라이딩면 (132, 134) 에는, 도시하지 않았지만, 모재의 표면에 알루미늄 용사막이 형성되고, 다시 그 표면에 윤활피막이 형성되어 있다. 이 윤활피막은, 합성수지에 MoS₂및 그래파이트를 분산시킨 것으로, 슬라이딩면에서의 마찰을 충분히 줄여 슈우 (76) 와 사판 (60) 의 슬라이딩 특성을 양호한 것으로 하고 있다. 또한, 알루미늄 용사막은, 윤활피막이 어떠한 요인에 의해 마모, 박리 등으로 제거된 경우이더라도, 모재가 직접 슬라이딩하는 것을 방지하면서 슬라이딩 특성을 양호하게 유지하도록 기능한다.

<슈우의 형상 및 구성>

상기 1쌍의 슈우 (76) 는, 도 2 에 나타낸 바와 같이 외표면의 일측이 대략볼록구면을 이루는 구면부 (136) 와, 대략 평면을 이루는 평면부 (138) 를 갖는 구관상이다. 평면부 (138) 는, 엄밀하게는 약간 중고의 곡면 (예컨대 곡률반경이 매우 큰 볼록구면) 으로 되어 있고, 그 중앙에는, 윤활유를 저류시켜 슬라이딩 특성을 더욱 양호한 것으로 하기 위한 오목부 (140) 가 형성되어 있다. 따라서, 평면부 (138) 는 사판 (60) 과의 슬라이딩면으로서 환상의 평면을 갖는 것으로 되어 있다. 또, 구면부 (136) 와 평면부 (138) 사이에, 평면부 (138) 의 면과 소정의 각도를 이루는 테이퍼면 (원추대의 측면 형상으로 되어 있음) 을 갖는 테이퍼부 (142) 가 형성되어 있다. 이 테이퍼부 (142) 는, 슈우 (76) 가 사판 (60) 과 슬라이딩할 때에 사판 (60) 의 슬라이딩면 (132, 134) 과 슈우 (76) 의 평면부 (138) 사이에 윤활유를 도입하도록 기능한다. 또한, 평면부 (138) 의 평면, 테이퍼부 (142) 의 테이퍼면, 구면부 (136) 의 볼록구면 등의 경계에는 비교적 곡률반경이 작게 둥글게 형성되어 있다. 1쌍의 슈우 (76) 는, 구면부 (136) 에서 피스톤 (14) 의 오목구면 (128) 에 슬라이딩 가능하게 지지되고, 평면부 (138) 에서 사판 (60) 의 외주부위 양측면인 양 슬라이딩면 (132, 134) 에 접촉하고, 사판 (60) 의 외주부를 양측 사이에 끼운다. 바꿔말하면, 슈우 (76) 는 평면부 (138) 가 사판 (60) 과 슬라이딩하고, 구면부 (136) 가 피스톤 (14) 과 슬라이딩하능 것으로 되어 있다. 또한, 1쌍의 슈우 (76) 는 그 상태에서 구면부 (136) 의 볼록구면이 동일 구면상에 위치하도록 설계되어 있다. 다시 말하면, 슈우 (76) 는 반구보다 사판 (60) 두께의 거의 절반만 작은 구관에 가까운 형상을 이루고 있다.

슈우 (76) 는, 모재 (146) 와, 모재 (146) 의 표면을 피복하는 금속 도금 피막 (148) 으로 이루어진다. 도 2 에서 금속 도금 피막 (148) 의 두께는 이해를 쉽게 하기 위해 과장되어 나타나 있다. 모재 (146) 는, 알루미늄을 주성분으로 하고, 공정(共晶) 부근의 조성비율이 되도록 실리콘을 함유하는 A4032 상당의 Al-Si계 합금으로 이루어진다. 또한, 본 실시형태의 슈우에서는, 모재의 재료로서 Al-Si계의 합금에 한정하지 않고, 전술한 바와 같이 여러가지의 알루미늄합금을 사용할 수 있다. 금속 도금 피막 (148) 은, 무전해 니켈 도금 피막으로, 경도, 강도가 높고, 슈우 (76) 의 마모를 방지함과 동시에 슈우 (76) 에 흠이 생기는 것을 방지하고 있다. 무전해 니켈 도금은, Ni-P, Ni-B, Ni-P-B-W 등의 각종 도금을 채용할 수 있다. 또한, 금속 도금 피막 (148) 을 형성하지 않은 태양의 슈우로 하는 것도 가능하다. 금속 도금 피막을 형성하는 경우 그 종류를 한정하는 것은 아니고, 또, 단일층의 피막층으로 형성되어도 되고, 복수의 다른 또는 동종의 피막층으로 형성되는 것이어도 된다. 또한, 모재의 전체표면을 피복하는 것이어도 되고, 그 일부를 피복하는 것이어도 된다. 무전해 니켈 도금 피막으로 바꾸거나 또는 그것과 적층시켜, Co-P계 등의 무전해 코발트 도금, 경질 크롬 도금 등, 다른 종류의 금속 도금 피막을 채용할 수 있다. 또, 금속 도금 피막의 표면을 고체윤활제를 포함한 윤활피막으로 피복하는 것도 가능하다.

<슈우의 제조방법>

전술한 슈우의 제조공정에 대한 플로차트를, 몇 개의 공정사이에서의 슈우 단면형상과 함께 도 3 에 나타낸다. 이하의 설명은, 이 도 3 을 중심으로 실행한다. 또한, 플로차트의 (a) ∼ (e) 의 시점에서, 각각 도면의 우측에 나타낸 (a) ∼ (e) 의 단면형상의 슈우로 된다.

슈우 (76 ; 엄밀하게는 슈우의 모재 (146) 이지만, 이해하기 쉽도록 슈우 (76) 로 표현함) 는 원주형상의 소재로 제조된다. 소재 (160) 를 형성하는 알루미늄합금은, 전술한 바와 같이 A4032 상당의 Al-Si계 합금이다. 소재 (160) 는, 슈우 (76) 의 외경보다 작은 외경을 갖고 또한 슈우 (76) 의 높이보다 큰 높이를 갖는 원주상이다. 소재 (160) 는, 주조하여 얻어진 소정의 조성의 알루미늄합금으로 이루어지는 빌렛을 압출가공하고, 다시 인발 가공함으로써 소정 지름의 환봉을 제작하고, 그 환봉에 풀림 처리를 하여 그 처리후의 환봉을 기계톱으로 소정 길이로 절단하고, 다시 절단후의 소재의 표면을 평활하게 하기 위해 배럴 연마하여 조제한 것이다. 또한 단조에서의 가공도가 낮은 경우, 절단면이 충분히 평활한 경우 등, 필요없다고 인정될 때에는, 제조 비용 삭감을 목적으로 하여 연마가공을 생략하여도 된다. 그리고, 제조공정중의 어느 시점부터의 가공도는, 슈우 (76) 의 높이 (설계높이를 의미함 ; h_p) 에 대한, 그 시점의 슈우의 상대높이로 표현할 수 있다. 소재 (160) 의 높이를 h₀로 했을 때의 소재의 시점으로부터의 가공도 (h₀/h_p) 는, 본 실시형태의 경우 약 120% 로 되어 있다.

먼저, 소재 (160) 는 부분 성형공정 (162) 에 있어서, 그 일부분을 성형하는 부분 성형 가공이 실행된다. 상세하게는, 슈우 (76) 의 평면부 (138) 의 오목부 (140) 의 가공이 실행된다. 부분 성형공정 (162) 의 상태를 모식적으로 도4 에 나타낸다. 부분 성형은, 소재 (160) 의 외경과 대략 동일한 내경으로 또한 소재 (160) 의 높이보다 깊은 깊이의 개구공간 (164) 을 갖는 하형 (166) 과, 개구공간에 삽입되는 펀치 (168) 를 구비한 다이세트 (170) 를 사용하여 프레스설비에 의해 실행된다. 개구공간 (164) 내에 소재 (160) 를 세팅하고, 펀치 (168) 의 선단을 소재 (160) 에 밀어붙여 소정 위치까지 펀치 (168) 를 하강시켜 그 선단을 붙박듯이 실행한다. 펀치 (168) 선단이 꽂혔던 자리가 오목부 (140) 가 된다. 이와 같이 부분 성형된 소재 (172) 는, 이 시점에서는 높이의 변화가 거의 없다.

이어서, 부분 성형된 소재 (172) 는, 제 1 서브 단조 공정 (176) 에 있어서, 중간형상 슈우 (178) 로까지 단조 성형된다. 제 1 서브 단조 공정 (176) 의 상태를 모식적으로 도 5 에 나타낸다. 제 1 서브 단조 성형은, 상형 (180) 과 하형 (182) 으로 이루어지는 금형 (184) 을 사용하여, 단조장치에 의해 냉간으로 실행된다. 금형 (184) 은 상형 (180) 과 하형 (182) 이 맞물려 폐형된 상태에서 슈우의 중간형상과 대략 동일한 형상의 캐비티를 형성한다. 하형 (182) 은, 그 중앙부에 슈우 (76) 의 평면부 (138) 의 오목부 (140) 에 빈틈없이 끼워지는 형상을 하는 돌기 (186) 를 갖고, 소재 (172) 를 형내에 세팅할 경우, 형성된 오목부 (140) 에 돌기 (186) 를 삽입하여 소재 (172) 가 위치결정된다. 이와 같이, 단조 성형 전에 미리 오목부 (140) 를 형성시켜 놓으면, 그 오목부 (140) 를 이용하여 형내의 적정위치에 소재 (172) 를 세팅할 수 있고, 제 1 서브 단조 성형에서의 소성유동이 적정화되고, 단조된 중간형상 슈우 (178) 는 그 치수형상의 편차가 작아 고품질의 것으로 된다. 소재 (172) 를 세팅한 후, 상형 (180) 을 하강시켜 폐형함으로써 중간형상 슈우 (178) 로까지 단조 성형된다. 또한, 폐형된 상태에서, 중간형상 슈우 (178) 의 외주부에는 금형내에 소재가 채워지지 않고 남는 공간 (188) 이 존재하도록 되어 있고, 이 공간은, 소재량의 편차를 흡수하는 공간이 된다. 성형된 중간형상 슈우 (178) 에서는, 그 높이를 h₁으로 했을 때 그 시점으로부터의 가공도 (h₁/h_p) 가, 본 실시형태의 경우 107% 로 되어 있다.

다음에, 중간형상 슈우 (178) 는 풀림 공정 (190) 에서 풀림 처리된다. 본 실시형태에서는 풀림 처리는 뱃치식의 가열로에서 실행하고, 그 조건은 약 415℃ 의 온도하, 약 3시간 유지한 후, 노내에서 약 25℃/시간의 냉각속도로 서냉시키는 것으로 하였다. 이 풀림 처리에 의해, 다음에 실행하는 제 2 서브 단조 성형을 용이한 것으로 하고 있다.

풀림 처리된 중간형상 슈우 (178) 는, 제 2 서브 단조 공정 (192) 에서 개략형상 슈우 (194) 로까지 단조 성형된다. 제 2 서브 단조 공정 (192) 의 상태를 모식적으로 도 6 에 나타낸다. 제 2 서브 단조 성형은, 상기 제 1 서브 단조 성형과 마찬가지로 상형 (196) 과 하형 (198) 으로 이루어지는 금형 (200) 을 사용하고, 단조장치에 의해 냉간으로 실행된다. 금형 (200) 은 상형 (196) 과 하형 (198) 이 맞물려 폐형된 상태에서 슈우의 개략형상과 대략 동일한 형상의 캐비티를 형성한다. 제 1 서브 단조 성형의 경우와 마찬가지로, 하형 (198) 은 그 중앙부에 슈우 (76) 의 평면부 (138) 의 오목부 (140) 에 빈틈없이 끼워지는 형상을 하는 돌기 (202) 를 갖고, 중간형상 슈우 (178) 를 형내에 세팅할 경우, 형성된 오목부 (140) 에 돌기 (202) 를 삽입하여 중간형상 슈우 (178) 가 위치결정된다. 이 오목부 (140) 에 돌기 (202) 를 끼워넣어 위치결정하여 생기는 장점은, 상기 제 1 서브 단조 성형의 경우와 동일하기 때문에 여기에서는 상세한 설명은 생략한다. 중간형상 슈우 (178) 를 세팅한 후, 상형 (196) 을 하강시켜 폐형함으로써 개략형상 슈우 (194) 로까지 단조 성형된다. 또한, 상기 제 1 서브 단조 성형의 경우와 마찬가지로, 폐형된 상태에서, 개략형상 슈우 (194) 의 외주부에는 금형내에 소재가 충만되지 않고 남는 공간 (204) 이 존재하도록 되어 있고, 이 공간은 마찬가지로 소재량의 편차를 흡수하는 공간이 된다. 성형된 개략형상 슈우 (194) 에서는, 그 높이를 h₂로 했을 때의 그 시점으로부터의 가공도 (h₂/h_p) 가, 본 실시형태의 경우 103% 로 되어 있다. 이상 설명한 제 1 서브 단조 공정 (176), 풀림 공정 (190) 및 제 2 서브 단조 공정 (192) 의 3 개의 공정이, 본 실시형태에서 주 단조 공정 (206) 을 구성한다.

주 단조 공정 (206) 의 종료후, 다시 말하면 본 실시형태에서는 제 2 서브 단조 공정 (192) 의 종료후, 개략형상 슈우 (194) 는 조질 열처리공정 (210) 에서 조질 열처리가 실행된다. 본 실시형태에서의 조질 열처리는 T6 처리로, 용체화처리를 실행한 후 인공시효 경화처리를 한다. 용체화처리의 조건은, 가열로중에, 약 490℃ 의 온도하, 약 1시간 유지한 후, 상온까지 급냉시키는 것으로 하였다. 그리고 인공시효 경화처리는 가열로중에 약 180℃ 의 온도에서 약 5시간유지시켜 실행하는 것으로 하였다. 또한, 이 T6 처리 대신에 T7 처리를 하여도 된다. T7 처리는 용체화처리를 한 후 안정화처리를 하는 것으로, 이 경우는, 상기 조건의 용체화처리후, 가열로중에 약 200℃ 의 온도에서 약 5시간 유지한다는 조건의 안정화처리를 하면 된다.

이어서, 조질 열처리가 실시된 개략형상 슈우 (194) 는, 조정 단조 공정 (214) 에서 제품형상 슈우 (216) 로까지 단조 성형된다. 조정 단조 공정 (214) 의 상태를 모식적으로 도 7 에 나타낸다. 조정 단조 성형은, 상기 주 단조 공정 (206) 에서의 서브 단조 성형과 동일하게 상형 (218) 과 하형 (220) 으로 이루어지는 금형 (222) 을 사용하고, 단조장치에 의해 냉간으로 실행된다. 금형 (222) 은 상형 (218) 과 하형 (220) 이 맞물려 폐형된 상태에 있어서, 슈우의 제품형상과 대략 동일한 형상의 캐비티를 형성한다. 앞의 금형과 마찬가지로, 하형 (220) 은, 그 중앙부에 슈우 (76) 의 평면부 (138) 의 오목부 (140) 에 빈틈없이 끼워지는 형상을 하는 돌기 (224) 를 갖고, 개략형상 슈우 (194) 를 형내에 세팅할 경우, 형성된 오목부 (140) 에 돌기 (224) 를 삽입하여 개략형상 슈우 (194) 가 위치결정된다. 이 오목부 (140) 에 돌기 (224) 를 끼워넣어 위치결정하여 생기는 장점은, 상기 주 단조 공정 (206) 의 2 개의 서브 단조 성형의 경우와 동일하기 때문에 여기에서는 상세한 설명은 생략한다. 개략형상 슈우 (194) 를 세팅한 후, 상형 (218) 을 하강시켜 페형함으로써 제품형상 슈우 (216) 로까지 단조 성형된다. 또한 상기 서브 단조 성형의 경우와 마찬가지로, 폐형된 상태에서 제품형상 슈우 (216) 의 외주부에는, 금형내에 소재가 충만되지 않고 남는 공간 (226) 이 존재하도록 되어 있고, 이 공간은 마찬가지로 소재량의 편차를 흡수하는 공간이 된다.

이어서, 조정연마공정 (230) 에 있어서, 제품형상 슈우 (216) 에 대하여 연마가공을 한다. 본 실시형태에서의 조정연마공정 (230) 에서는, 평면연마 및 배럴 연마의 2 가지의 연마가공을 실행한다. 평면연마는 슈우 (76) 의 평면부 (138) 를 연마하는 것으로, 평면연마기로 몇개의 제품형상 슈우 (216) 를 정렬시키고, 유리지석입자를 사용하여 실행한다. 배럴 연마는, 평면부 (138), 구면부 (136) 및 테이퍼부 (142), 다시말하면 슈우 (76) 의 표면전체를 연마하는 것으로, 배럴 연마기중에 유리 지석입자와 함께 제품형상 슈우 (216) 를 투입하여 실행한다. 본 실시형태에서는, 상기 조정 단조 성형으로 제품형상을 얻고 있고, 본 연마가공은 아주 연마대가 적은 연마로 완료되어 매우 신속하게 실행할 수 있다. 평면연마 및 배럴 연마 중 어느 연마가공도 슈우의 치수조정을 실행하여 얻는 것이지만, 평면연마는 슈우 (76) 의 높이의 미조정을 주목적으로 하는 것으로, 치수조정으로서의 역할이 크다. 이에 대하여 배럴 연마는, 즉 슈우의 표면을 평활하게 하는 역할이 크다. 또한, 이 2 가지의 연마가공은 어느 것을 먼저 실행하여도 상관없다.

상기 일련의 성형가공이 종료된 후, 본 실시형태에는 슈우 (76) 는 도금공정에서 전술한 바와 같은 금속 도금 피막 (148) 이 형성된다. 도금후, 필요에 따라 배럴 연마, 평면연마를 하여 금속 도금 피막 (148) 의 표면을 청정화, 평활화시키고, 다시 평면부 (138) 의 표면마무리로서 평면 버프 연마를 실행하여 슈우 (76) 의 제조가 종료된다. 또한, 도금후의 각종 연마가공은 그 순서를 특별히 규정하는 것은 아니다.

이상, 슈우의 제조방법의 일 실시형태에 대하여, 특히, 소재부터 도금전까지의 일련의 성형 가공에 대하여, 도 3 에 나타낸 플로차트를 중심으로 상세하게 설명하였으나, 변형 태양으로서 상기 일련의 성형 가공 대신에, 예컨대 도 8 에 나타낸 바와 같은 여러가지의 일련의 성형 가공을 실행함으로써 슈우를 제조할 수도 있다.

도 8(A) 에 나타낸 것은, 주 단조 공정 (206)→조질 열처리공정 (210)→조정 단조 공정 (214) 이라는 흐름의 성형 가공을 실행하는 것으로, 상기 도 3 에 나타낸 실시형태의 제조방법과의 차이는, 부분 성형 가공을 실행하지 않고 또한 조정연마가공을 실행하지 않는다는 점에 있다. 본 제조방법은 매우 단순한 제조방법으로, 신속하고 저렴하게 슈우를 제조할 수 있다. 또한, 상기 도 3 에 나타낸 제조방법에 있어서, 부분 성형 가공만을 실행하지 않거나 또는 조정연마가공만을 실행하지 않는 제조방법을 채용할 수도 있다.

도 8(B) 에 나타낸 것은, 도 3 에 나타낸 제조방법의 주 단조 공정 (206) 에 있서 풀림 처리를 하지 않은 태양이다. 다시 말하면, 제 1 서브 단조 공정 (176)→제 2 서브 단조 공정 (192) 이라는 흐름의 주 단조 공정 (206) 을 갖는 제조방법이다. 본 제조방법에서는 풀림 처리를 하지 않음으로써, 더욱 제조비용을 작게 억제할 수 있다. 또한 도시하지 않았지만, 2 개 이상의 서브 단조 공정을 거치지 않는, 다시말하면 주 단조 공정이 1 개의 단조 성형으로 구성되는 태양으로 실시할 수도 있고, 그 경우는 보다 신속하고 저렴하게 슈우를 제조할 수 있다.

도 8(C) 에 나타낸 것은, 도 3 에 나타낸 제조방법의 주 단조 공정 (206) 에 있어서, 추가로, 또 다른 풀림 처리를 하고, 또 다른 서브 단조 성형을 하는 태양의 것이다. 다시말하면, 제 1 서브 단조 공정 (176)→제 1 풀림 공정 (234)→제 2 서브 단조 공정 (192)→제 2 풀림 공정 (236)→제 3 서브 단조 공정 (238) 이라는 흐름의 주 단조 공정 (206) 을 갖는 제조방법이다. 이와 같이 3 개 이상의 서브 단조 성형을 실행함으로써, 가공도가 더욱 높은 단조 성형, 다시말하면, 소재부터 개략형상 슈우까지의 향상차가 보다 큰 단조 성형이 가능해진다.

<다른 실시형태의 허용>

이상, 본 발명의 일 실시형태 및 일부의 변형형태에 대하여 설명하였는데, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않는다. 예컨대, 사판과의 결합부의 양측에 헤드부를 갖는 양두 피스톤을 구비하는 사판식 압축기 내지는 고정용량형 사판식 압축기 등에 사용하는 슈우에 적용할 수도 있고, 그 외에, 본 발명은 상기 [발명이 이루고자 하는 기술적 과제, 발명의 구성 및 효과]의 항에 기재된 태양을 비롯하여, 당업자의 지식에 의거하여 여러가지로 변형, 개량시킨 형태로 실시할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 방법에서는, 조질 열처리를 실행한 후, 단조 성형하여 치수를 조정함으로써, 그 조정 성형에 의해 치수정밀도가 높은 슈우를 얻을 수 있다. 또한, 단조 성형은 그 가공속도가 빨라, 조정 단조 공정 자체를 매우 신속하게 실행할 수 있기 때문에, 제조공정 전체의 시간을 대폭 늘리지 않고, 이 점에서, 본 방법은 슈우를 저렴하게 제조할 수 있는 방법이 된다.

Claims (4)

1. 사판식 압축기에서 사판과 피스톤 사이에 설치되는 알루미늄합금제의 사판식 압축기용 슈우를 제조하는 슈우의 제조방법에 있어서,

   소재를 개략형상으로까지 성형하기 위해 단조를 실행하여 개략형상 슈우를 얻는 주 단조 공정과,

   그 개략형상 슈우에 조질 열처리를 실시하는 조질 열처리공정과,

   그 조질 열처리가 실시된 개략형상 슈우를 제품형상으로까지 조정 성형하기 위해 단조를 실행하여 제품형상 슈우를 얻는 조정 단조 공정

   을 포함하는 슈우의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 주 단조 공정이,

   상기 소재를 상기 개략형상보다 성형정도가 낮은 중간형상으로까지 성형하기 위해 단조를 실행하여 중간형상 슈우를 얻는 제 1 서브 단조 공정과,

   그 중간형상 슈우를 상기 개략형상으로까지 성형하기 위해 단조를 실행하여 상기 개략형상 슈우를 얻는 제 2 서브 단조 공정

   을 포함하는 슈우의 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 서브 단조 공정과 상기 제 2 서브 단조 공정 사이에, 상기 중간형상 슈우에 풀림 처리를 하는 풀림 공정을 포함하는 슈우의 제조방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 단조 공정 전에, 상기 소재의 일부분에 성형 가공을 실시하는 부분 성형 공정을 포함하는 슈우의 제조방법.