KR20040013706A - 가스 스프링용 피스톤로드의 표면처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스 스프링용 피스톤로드의 표면처리 방법에 관한 것으로서, 가스 스프링용 피스톤로드의 내식성과 내마모성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 먼저 소재 절단(번호미지정) 및 선반 가공(번호미지정)을 통해 형성된 가스 스프링(1)용 피스톤로드(2)를 세척액으로 세척한 후 물로 헹구어 이물질 제거하는 단계(S1)와, 상기 단계(S1) 후 이물질이 제거된 피스톤로드(2)를 담금질(Quenching) 처리하는 단계(S2)와, 상기 단계(S2) 후 담금질 처리된 피스톤로드(2)를 윤내기(Polishing) 처리하는 단계(S3)와, 상기 단계(S3) 후 윤내기 처리된 피스톤로드(2)를 세척액으로 세척한 후 물로 헹구어 이물질 제거하는 단계(S4)와, 상기 단계(S4) 후 이물질이 제거된 피스톤로드(2)를 담금질 처리하는 단계(S5)를 거치게 하는 것이다.

Description

가스 스프링용 피스톤로드의 표면처리 방법{Surface treatment method of piston rod for gas spring}

본 발명은 가스 스프링용 피스톤로드의 표면처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스 스프링용 피스톤로드 표면에 담금질(Quenching)공정 및 윤내기(Polishing)공정을 이용해 내식성과 내마모성을 갖는 가스 스프링용 피스톤로드의 표면처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 바와 같이 가스 스프링은 밀봉된 내부 가스유동에 의해 발생하는 반력으로 충격을 흡수하거나 상대물을 쉽게 들어올리는 것으로서, 상기 가스 스프링은 농기계, 건설기계, 산업기계, 항공기, 차량, 의자, 김치냉장고 등에 주로 사용되고 있다.

가스 스프링은 변위에 비하여 적은 탄성력 변화가 요구되는 기술분야에 이용된다. 특히 프레스 금형에 이용되는 가스 스프링은 매우 작은 탄성계수를 갖도록하여 프레스에 의해 가해지는 금형의 높은 초기 하중을 원할하게 흡수할 수 있도록 되어 있다. 통상적으로 가스 스프링에 충진되는 가스로는 질소가스 등과 같은 압축가능한 가스가 이용된다. 또한, 통상적으로 프레서 금형에 이용되는 가스 스프링의 충진된 가스의 압력은 항상 약 150bar의 높은 압력을 유지해야 한다. 한편, 가스 스프링은 높은 압력으로 충진된 가스가 작동 중에 누설되지 않도록 피스톤로드와 미끄럼 접촉하는 스핀들의 일단에 장착된 기밀수단이 마련될 뿐만 아니라, 피스톤로드 및 스핀들의 표면은 별도의 표면처리 공정을 통해 높은 경도와 낮은 거칠기를 갖도록 한다.

종래의 가스 스프링용 피스톤로드 표면처리 방법는 도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 먼저 소재 절단 및 선반 가공을 통해 가스 스프링(1)용 피스톤로드(2)의 외형을 갖춘다. 그런 다음 통상적인 연마 공정을 거친 후 가스 스프링(1)용 피스톤로드(2) 표면에 경질 크롬(Cr) 도금을 하여 피스톤로드(2) 표면의 경도를 높이고, 부가적으로 금속의 표면을 연마하기 위해 원형의 천 또는 가죽을 꿰메어 만든 버프(Buff)를 이용해 버핑(Buffing) 연마를 실시한다. 위와 같은 표면처리 공정에 의해 종래의 가스 스프링(1)용 피스톤로드(2)의 표면 경도는 높아진다.

그럼에도 불구하고 종래기술에 따른 방법으로 표면처리된 가스 스프링(1)용 피스톤로드(2) 표면이 무금유 상태에서 수만회 반복되는 왕복운동을 하는 동안 기밀수단과의 마찰로 인해 표면에 긁힘(Scratch)현상이 발생되어 부식됨과 아울러 충진된 가스가 누설되는 단점이 있었다. 즉, 가스 스프링(1)의 미끄럼 접촉부는 약 100만회(작동거리:100,000m) 이상의 가스 스프링(1) 왕복운동에도 기밀상태를 유지할 수 있어야 하는데 종래의 가스 스프링(1)용 피스톤로드(2)의 표면처리 방법에 의해서는 이와 같은 요구가 달성될 수 없는 문제점이 있었다.

한편, 상기한 크롬 도금은 환경 오염물일 뿐만 아니라 독성 물질로 인체에 극히 해로운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 시정하여, 가스 스프링용 피스톤로드의 내식성과 내마모성을 향상시킬 수 있도록 한 가스 스프링용 피스톤로드의 표면처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내식성 및 내마모성 향상을 위한 가스 스프링용 피스톤로드에 있어서, 상기 피스톤로드를 이물질 제거하는 단계와,상기 단계 후 상기 피스톤로드를 담금질 처리하는 단계와, 상기 단계 후 상기 피스톤로드를 윤내기 처리하는 단계와, 상기 단계 후 상기 피스톤로드를 이물질 제거하는 단계와, 상기 단계 후 상기 피스톤로드를 담금질 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 스프링용 피스톤로드의 표면처리 방법이다.

도 1은 일반적인 가스 스프링을 나타낸 개략도,

도 2는 종래에 따른 가스 스프링용 피스톤로드의 표면처리를 나타낸 공정도,

도 3는 본 발명에 따른 가스 스프링용 피스톤로드의 표면처리를 나타낸 공정도,

도 4는 본 발명에 따른 가스 스프링용 피스톤로드의 표면처리 과정을 나타낸 그래프,

도 5는 본 발명에 따른 가스 스프링용 피스톤로드의 염수 분무시험 결과를 나타낸 그래프,

도 6는 본 발명에 따른 가스 스프링용 피스톤로드의 내마모성 시험 결과를 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명>

1 : 가스 스프링 2 : 피스톤로드

본 고안은 도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 먼저 소재 절단(번호미지정) 및 선반 가공(번호미지정)을 통해 형성된 가스 스프링(1)용 피스톤로드(2)를 세척액으로 세척한 후 물로 헹구어 이물질 제거하는 단계(S1)와, 상기 단계(S1) 후 이물질이 제거된 피스톤로드(2)를 담금질(Quenching) 처리하는 단계(S2)와, 상기 단계(S2) 후 담금질 처리된 피스톤로드(2)를 윤내기(Polishing) 처리하는 단계(S3)와, 상기 단계(S3) 후 윤내기 처리된 피스톤로드(2)를 세척액으로 세척한 후 물로 헹구어 이물질 제거하는 단계(S4)와, 상기 단계(S4) 후 이물질이 제거된 피스톤로드(2)를 담금질 처리하는 단계(S5)를 거치게 하는 것이다.

여기서, 상기 담금질 처리하는 단계(S2)는 상기 피스톤로드(2) 표면에 있는 물기를 제거하기 위해 상기 피스톤로드(2)를 330 ~ 370℃ 사이 일정한 온도로 공기중에서 예열하고, 예열된 상기 피스톤로드(2)를 570 ~ 620℃ 사이 일정한 온도로 30 ~ 120 분간 질화처리하며, 질화처리된 상기 피스톤로드(2)를 320 ~ 410℃ 사이 일정한 온도로 10 ~ 20 분간 냉각조 과정을 거처 냉각한 후 담금질로 급랭한다.

한편, 상기 단계(S2) 후 상기 피스톤로드(2)는 표면이 거칠게 된다. 따라서 상기 윤내기 처리하는 단계(S3)는 상기 피스톤로드(2) 표면을 연삭하여 매끄럽게가공 한다.

또한, 상기 담금질 처리하는 단계(S5)는 상기 단계(S4) 후 상기 피스톤로드(2) 표면에 있는 물기를 제거하기 위해 상기 피스톤로드(2)를 350 ~ 400℃ 사이 일정한 온도로 공기중에서 예열하고, 예열된 상기 피스톤로드(2)를 400 ~ 420℃ 사이 일정한 온도로 가열한 후 담금질로 급랭한다.

이하 상기한 본 발명의 시험사례를 예시하면 다음과 같다.

상기한 본 발명의 피스톤로드(2)과 20 ~ 30㎛ 두께의 크롬 도금 층을 갖는 종래의 피스톤로드(2)의 내식성을 비교하기 위해 염수 분무시험을 하였다.(도 5참고)

여기서, 상기 염수 분무시험은 일정 크기의 도금 혹은 표면처리강판 시편을 염수가 분무되는 염수분무 시험조 내부에 일정한 각도로 세워 놓고 시간의 경과에 따른 상기 시편상의 백청 혹은 적청의 발생사태를 관찰함으로써 시편 즉 강판의 내식성을 평가하는 것이다.

상기 염수 분무시험 결과 20 ~ 30㎛ 두께의 크롬 도금 층을 갖는 종래의 피스톤로드(2)은 40 시간 염수 분무후 부식의 징후가 나타났고, 180 시간후 부식이 상당히 진행되었다. 반면 본 발명의 표면처리 방법을 거친 상기 피스톤로드(2)는 40 시간 염수 분무후에도 부식의 징후가 나타나지 않았고, 심지어 180 시간이 지난 후에도 녹의 징후가 없었으며, 비로서 염수 분무후 400시간이 지나서야 부식의 징후가 나타났다.

한편, 내마모성을 시험하기 위해 크롬 도금한 로커암(rocker arm) 및 캠축을만들어 함께 구동시킨 후 접촉면에서의 마모와, 본 발명의 방법으로 표면처리한 로커암(rocker arm) 및 캠축을 만들어 함께 구동시킨 후 접촉면에서의 마모를 비교한다.(도 6참고)

상기 내마모성 시험은 본 발명의 제작방법으로 표면처리한 로커암 및 캠축이 크롬도금한 로커암 및 캠축 보다 약 80시간 구동 만큼 내마모성이 향상된 것을 보여 준다.

한편, 본 발명의 제작방법으로 표면처리한 로커암 및 캠축 곡선은 크롬 도금한 로커암 곡선 및 캠축 곡선 보다 작동시간에 대한 마모율이 작다는 것을 보여준다.

상기와 같은 본 발명은 가스 스프링용 피스톤로드를 담금질 처리, 다음으로 윤내기 처리, 다음으로 담금질 처리로 표면처리 방법으로서, 가스 스프링용 피스톤로드의 내식성과 내마모성을 향상시킨다.

또한, 상기 본 발명의 표면처리하는 방법은 인체에 무해할 뿐만 아니라 환경 오염을 방지한다.

Claims (4)

1. 내식성 및 내마모성 향상을 위한 가스 스프링(1)용 피스톤로드(2)에 있어서,

   상기 피스톤로드(2)를 이물질 제거하는 단계(S1)와,

   상기 단계(S1) 후 상기 피스톤로드(2)를 담금질 처리하는 단계(S2)와,

   상기 단계(S2) 후 상기 피스톤로드(2)를 윤내기 처리하는 단계(S3)와,

   상기 단계(S3) 후 상기 피스톤로드(2)를 이물질 제거하는 단계(S4)와,

   상기 단계(S4) 후 상기 피스톤로드(2)를 담금질 처리하는 단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 스프링용 피스톤로드의 표면처리 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 담금질 처리하는 단계(S2)는 330 ~ 370℃ 사이 일정한 온도로 예열하고, 다음 570 ~ 620℃ 사이 일정한 온도로 30 ~ 120 분간 질화처리하며, 다음 320 ~ 410℃ 사이 일정한 온도로 10 ~ 20 분간 냉각조 과정을 거처 냉각하고, 다음 담금질로 급랭하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 스프링용 피스톤로드의 표면처리 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 윤내기 처리하는 단계(S3)는 상기 담금질 처리된 상기 피스톤로드(2) 표면을 연삭하여 피스톤로드(2) 표면을 매끄럽게 하는 것을 특징으로 하는 가스 스프링용 피스톤로드의 표면처리 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 담금질 처리하는 단계(S5)는 350 ~ 400℃ 사이 일정한 온도로 예열하고, 다음 400 ~ 420℃ 사이 일정한 온도로 가열한 후 담금질로 급랭하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 스프링용 피스톤로드의 표면처리 방법.