KR20030005521A - 버트 용접에 의한 아이엔드의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 봉부재(40)와 링부재(45)를 결합하여 아이엔드를 제조하는 공정에 있어서: 고리 모양의 링부재(45)를 형성하는 단계; 막대 모양의 봉부재(40)의 후단에 결합공(40a)을 형성하는 단계; 상기 봉부재(40)의 선단에 예리한 면취부(40b)를 형성하는 단계; 상기 링부재(45)의 일측에 봉부재(40)를 버트 용접하여 결합하는 단계; 상기 봉부재(40)와 링부재(45)의 결합품을 도금하는 단계; 및 상기 결합품의 링부재(45)에 부싱(45′)을 조립하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 아이엔드를 제조하는 공정에서 공수를 절감하여 생산성 향상으로 인한 원가절감을 도모하고 양산에서 품질의 안정성을 유지하는 효과가 있다.

Description

버트 용접에 의한 아이엔드의 제조방법 {Method for manufacturing eye end by butt welding}

본 발명은 차량의 변속기 등 기구적 작동부에 설치 사용되고 있는 아이엔드(Eye end)의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 아이엔드를 제조하는공정에서 공수를 절감하여 생산성 향상으로 인한 원가절감을 도모하는 버트용접에 의한 아이엔드의 제조방법에 관한 것에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 변속기, 엑셀레이터, 파킹 브레이크 등의 기구에 동반되는 아이엔드(Eye end)는 인력 또는 전기력을 전달하여 소기의 작동을 구현하기 위한 용도로서 차량에 있어서 필수불가결하고 기본적인 구성부품이므로 품질과 원가를 고려한 설계가 절실한 실정이다.

주지하는 바와 같이 아이엔드의 제조에 있어 종래에는 산소용접법, 브레이징 용접법, 냉간단조법에 의존하는 바, 대체로 공수가 크게 소요되어 생산성의 저하 및 제조단가의 상승 요인을 내포하고 있다. 이에 더하여 양산에 차질을 유발하여 부품의 적기공급이 제대로 되지 않아 자동차의 주생산라인에까지 부정적인 영향을 줄 우려도 상존하고 있다.

도 1은 종래의 산소용접법에 의한 제조를 나타내는 사시도이고, 도 2는 종래의 브레이징 용접법에 의한 제조를 나타내는 사시도이고, 도 3은 종래의 냉간단조법에 의한 제조를 나타내는 구성도이다.

도 1에서, 산소용접법은 일단에 돌기(10a)가 형성된 봉부재(10) 및 일측에 압입공(20a)이 가공된 링부재(20)가 투입된다. 링부재(20)를 지그(J)에 삽착시킨 상태에서 산소용접 장치에 연결된 토치(T)를 이용하여 링부재(20)에 열을 가한 다음 봉부재(10)의 돌기(10a)를 링부재(20)의 압입공(20a)에 밀착한 상태에서 용접봉(W)을 대고 토치(T) 또는 지그(J)를 회전시키며 산소용접을 수행한다.

근래에는 지그(J)를 회전시키면서 로봇에 의한 용접이 수행되도록 하는 공법이 이용되기도 하지만 전술한 생산성 저하에 따른 제조단가 상승 및 품질저하 문제를 해결하기 곤란한 실정이다. 이는 산소용접 과정에서 봉부재(10) 및 링부재(20)에 약 1000℃이상의 고열이 작용하기 때문에 제품의 조직력이 약화되어 내구성이 저하되고 용접 결함에 따른 불량이 초래되는데 기인한다.

도 2에서, 산소용접법의 단점을 극복하기 위한 방편으로 브레이징 용접법이 이용되는 바, 돌기(10a)가 구비된 봉부재(10) 및 압입공(20a)이 구비된 링부재(20)를 이용하는 점은 동일하다. 지그(J) 상에 봉부재(10)와 링부재(20)를 고정한 다음 동력으로 구동되는 실린더(C)를 수회 반복적으로 작동시켜 봉부재(10)의 후단을 가압하면 봉부재(10)의 돌기(10a)가 링부재(20)의 압입공(20a)에 점차적으로 억지끼움에 의한 가조립 상태로 된다.

다음으로 가조립된 아이엔드의 결합부 주변부에 동분말(銅粉末)을 적절히 도포한 뒤 연속적으로 이송되는 콘베이어 벨트를 이용하여 약 1100℃ 내외의 고열로 통과시키면 동분이 고열에 의해 순간적으로 녹아 내리면서 억지끼움된 결합부의 결합력이 증대된다.

그러나 이러한 브레이징 용접법은 산소용접법에 비하여 결합력이 향상되기는 하지만 고열이 작용되기 때문에 제품의 내구성 문제를 근본적으로 해결할 수 없을 뿐 아니라 생산공정이 매우 복잡하여 자체설비를 이용하기보다는 브레이징 전문업체에 의존해야 하는 폐단이 있어 제조단가 절감은 물론 납기 준수마저 외부의 변수가 크게 작용하는 단점이 있다.

이와 같이 종래에 아이엔드를 제조함에 있어서 전술한 산소용접법이나 브레이징 용접법은 봉부재(10) 및 링부재(20)의 불필요한 영역에 고열의 영향이 미치기 때문에 내구성 저하를 해결하지 못하는 공통적인 문제점을 안고있고, 이에 따라 후술하는 도 3처럼 본 출원인에 의하여 냉간단조법에 의한 아이엔드의 제조방법이 제안된 바 있다.(출원번호 10-1997-0019098)

도 3에서, 냉간단조법은 환봉 소재(30″)를 권취한 롤과, 헤더머신(H) 및 프레스기(P)를 사용하며, 환봉 소재(30″)를 일정한 길이로 절단되고 후속되는 헤더머신(H)(또는 볼트포머기) 및 프레스기(P)에 장착된 여러 단계의 금형을 통과하면서 일체화된 아이엔드가 제조된다.

좀더 구체적으로, 환봉 소재(30″)는 헤더머신(H)을 거치면서 소정의 형상을 지닌 금형내에서 수차례 타격되어 선단에 구체를 지니는 봉부재 형태의 일체형 중간가공품(30′)이 형성되고, 프레스기(P)를 거치면서 선단의 구체가 원반 형태로 변형된 형태로 소성변형되는 동시에 다른 금형을 이용한 펀칭 가공에 의하여 완제품 아이엔드(30)가 생성된다.

이처럼 냉간단조법은 전술한 산소용접법이나 브레이징 용접법에 비하여 조직이 매우 치밀하게 되어 강도 및 경도가 향상될 뿐 아니라 정확한 규격에 의한 품질의 균일성이 유지되어 불량발생률을 극소화하는 장점이 있다.

하지만, 고온의 조건 대신에 고압의 조건이 필요하기 때문에 동력소모가 크고 재료에 따른 헤더머신(H) 및 프레스기(P)의 단조 압력을 적절하게 유지하지 못하면 상기한 장점이 희석되고 오히려 제조 공수도 증가될 우려가 있다.

이에 따라 본 발명은 아이엔드를 제조하는 공정에서 공수를 절감하여 생산성 향상으로 인한 원가절감을 도모하는 버트 용접에 의한 아이엔드의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

돌 1은 종래의 산소용접법에 의한 제조를 나타내는 사시도,

도 2는 종래의 브레이징 용접법에 의한 제조를 나타내는 사시도,

도 3은 종래의 냉간단조법에 의한 제조를 나타내는 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 버트 용접에 의한 제조를 순차적으로 나타내는 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10, 40: 봉부재10a: 돌기

20, 45: 링부재20a: 압입공

30: 아이엔드40a: 결합공

40b: 면취부

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 봉부재(40)와 링부재(45)를 결합하여 아이엔드를 제조하는 공정에 있어서: 고리 모양의 링부재(45)를 형성하는 단계; 막대 모양의 봉부재(40)의 후단에 결합공(40a)을 형성하는 단계; 상기 봉부재(40)의 선단에 예리한 면취부(40b)를 형성하는 단계; 상기 링부재(45)의 일측에 봉부재(40)를 버트 용접하여 결합하는 단계; 상기 봉부재(40)와 링부재(45)의 결합품을 도금하는 단계; 및 상기 결합품의 링부재(45)에 부싱(45′)을 조립하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하는 바, 도 4는 본 발명에 따른 버트 용접에 의한 제조를 순차적으로 나타내는 구성도이다.

본 발명은 봉부재(40)와 링부재(45)를 결합하여 아이엔드를 제조하는 공정에 관련되며, 단조가공 및 절삭가공을 포함한 6단계의 공정을 통하여 아이엔드가 성형되도록 한다.

본 발명의 제 1 공정에서 고리 모양의 링부재(45)를 형성하고, 제 2 공정에서 막대 모양의 봉부재(40)의 후단에 결합공(40a)을 형성한다. 링부재(45)는 헷딩 머신을 이용하여 냉간단조법으로 성형한다. 결합공(40a)은 상대부품과 결합되는부분으로서 헷딩 머신을 이용하여 설계에 요구되는 깊이로 형성한다. 결합공(40a)에서 상대 부품에 따라 정밀한 치수 공차가 필요한 경우 단조성형 후 재차 리머가공(reaming)이 수행된다.

이때, 결합공(40a)의 깊이가 커서 헷딩 머신에 의한 단조성형이 곤란한 경우 드릴링에 의하여 결합공(40a)을 형성하는 것도 가능하다.

본 발명의 제 3 단계에서 상기 봉부재(40)의 선단에 예리한 면취부(40b)를 형성한다. 면취부(40b)는 90°또는 그 이상의 둔각을 꼭지각으로 하는 콘형으로 성형한다. 이에 따라 후술하는 용접 공정을 수행할 때 용착부인 봉부재(40)의 선단에서 용융이 신속해지고 용접전 표면의 이물질이 제거되어 청결한 상태로 된다.

이때, 금형을 이용한 단조가공에 의하여 봉부재(40)의 면취부(40b)를 형성할 수도 있다. 이 경우 전술한 제 2 단계와 동일한 기계를 사용하면 부품을 이동하는데 따른 공수가 절감된다.

한편, 봉부재(40)의 면취부(40b)와 결합하기 위한 요홈을 링부재(45)의 일측면에 형성하는 것이 바람직하며, 이 경우 이러한 요홈의 직경은 봉부재(40)의 직경보다 크지 않게 하여 용입부족이 발생되지 않도록 한다. 요홈은 봉부재(40)가 링부재(45)의 정확한 위치에 안착되도록 유도하는 기능도 지닌다.

본 발명의 제 4 단계에서 상기 링부재(45)의 일측에 봉부재(40)를 버트 용접하여 결합한다. 버트 용접은 금속 선재, 봉재, 판재 등을 맞대어 용접하는 방식으로서 업셋 버트(upset butt) 용접과 플래시 버트(flash butt) 용접이 있다. 전자의 방식에 의하면 봉부재(40)와 링부재(45)를 가압 접촉시킨 상태에서 통전하여 접촉 부분에서 전기 저항열에 의한 용융을 유발하고 용접 온도에 달하였을 때 다시 가압한다. 후자의 방식에 의하면 봉부재(40)와 링부재(45)를 적당하게 이격시킨 상태에서 서서히 접근시키면서 대전류를 통전하여 적당한 고온에 달하였을 때 강한 압력을 가하여 압접한다.

본 발명에 따른 공정에서 상기한 어느 방식도 무방하지만 봉부재(40)와 링부재(45)의 크기가 작기 때문에 가열 범위를 좁게 하여 열 영향을 최소화면서 용접시간과 소비전력을 절감할 수 있다는 측면에서 플래시 버트 용접법이 보다 바람직하다. 이는 용접면에 산화물이 생기지 않을 뿐 아니라 용접부의 신뢰도가 높고 이음 강도가 큰 장점도 지닌다.

봉부재(40) 및 링부재(45)의 치수가 크게 차이나거나 재질이 다른 경우에는 접합부의 열평형을 유지하는데 있어 세심한 주의를 요한다. 접촉 압력과 가열 온도는 반비례적으로 작용되므로 용접재의 종류와 치수에 따라 하나의 조건이 강화되면 다른 조건이 완화될 수 있다.

봉부재(40)와 링부재(45)는 지그 상에 고정하고 공기압, 유압, 수압 또는 스프링압을 이용하여 가압되도록 한다. 전기 장치로는 전극 외에 변압기, 전류 조정기, 전원 개폐기, 자동 전류 차단기 등을 구비한다.

이 같은 고상압접법에 의하면 접합후 봉부재(40)의 길이가 다소 짧아지므로 정밀한 치수가 요구되는 경우 미리 신축 여유분을 고려한다. 봉부재(40)의 가압시 링부재(45)의 변형이 발생될 우려가 있으므로 링부재(45)의 내측공을 지그에 안착시켜 보강한다.

한편, 용접 전극들 사이에 절단기가 설치되어 있지 않거나 설치가 곤란한 용접설비를 이용하는 경우 비용접재 접합부 근방에 보호가스 발생물질(예컨대 그리스)을 도포하는 방법에 의해 경제적으로 용접품질을 향상시킬 수 있다.

상기한 제 1 단계 내지 제 4 단계는 반드시 전술한 순서에 의하지 않고 현장 상황을 고려하여 변동하거나 다른 공정을 추가할 수 있다. 예를 들어 봉부재(40)에 결합공(40a)을 가공하고 링부재(45)의 내측공을 가공하는 작업을 제 4 공정의 용접후에 실시할 수 있다.

본 발명의 제 5 단계에서 상기 봉부재(40)와 링부재(45)의 결합품을 도금한다. 도금에 들어가기 전에 봉부재(40)에 형성된 스케일이나 버어(burr)가 있다면 말끔하게 연마한다. 도금은 봉부재(40)와 링부재(45)의 결합품에서 링부재(45)의 내측공을 제외하고 실시한다.

본 발명의 제 6 단계에서 상기 결합품의 링부재(45)에 부싱(45′)을 조립한다. 부싱(45′)은 별도의 지그를 사용하여 링부재(45)의 내측공에 타발하여 조립한다. 이와 같이 제조된 아이엔드에 관련 부품을 조립하여 소정의 기능품으로 완성하고 최종 검사한다.

이상의 구성 및 작용에 따르면 본 발명은 아이엔드를 제조하는 공정에서 공수를 절감하여 생산성 향상으로 인한 원가절감을 도모하고 양산에서 품질의 안정성을 유지하는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (1)

1. 봉부재(40)와 링부재(45)를 결합하여 아이엔드를 제조하는 공정에 있어서:

   고리 모양의 링부재(45)를 형성하는 단계;

   막대 모양의 봉부재(40)의 후단에 결합공(40a)을 형성하는 단계;

   상기 봉부재(40)의 선단에 예리한 면취부(40b)를 형성하는 단계;

   상기 링부재(45)의 일측에 봉부재(40)를 버트 용접하여 결합하는 단계;

   상기 봉부재(40)와 링부재(45)의 결합품을 도금하는 단계; 및

   상기 결합품의 링부재(45)에 부싱(45′)을 조립하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 버트 용접에 의한 아이엔드의 제조방법.