KR20060078898A - 스트립 형상 복합 재료의 제조 방법을 위한 주입 챔버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서브스트레이트(3)와 플로 애플리케이터(14)가 상대적으로 서로에 대해 움직일 수 있으며 플리 애플리케이터(14)는 서브스트레이터(3) 상으로 용액(5)의 주조를 위하여 최소한 하나의 출구(24)를 가지고 있는 경우에 서브스트레이터(3) 상에 용액(5)의 적용을 위한 플로 애플리케이터(14)를 가지며, 그리고 플로 애플리케이터(14)는 용액(5)이 공급되는 용액공급채널(22)을 가지며, 얇은 층을 형성하기 위해, 특히 강으로 된, 베이스메탈로서 사용되는 밴드 형상의 서브스트레이트(3) 상에 특히 금속합금의 용액(5)의 연속적인 주조에 의한, 예를 들면 슬라이드 베어링의 제조를 위한 밴드 형상의 복합재료의 제조를 위한 주조 챔버(15)에 관한 것이다.

상기 주조챔버를 가지고 비용이 저렴하게 가공될 수 있으며 그리고 이것은 높은 생산성을 가지는 특별한 공법을 가능케 하는 주조챔버(15)가 준비되어야 한다.

플로 애플리케이터(14)의 최소한 하나의 출구(24)는 용액(5)이 밴드 형상의 서브스트레이트(3)의 운동 방향에 대하여 수직하게 간격이 떨어진 최소한 2 개의 장소에서 서브스틀이트(3) 상에 적용할 수 있는 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이 종류의 방식의 주조챔버(15)에 의하여 달성된다.

Description

스트립 형상 복합 재료의 제조 방법을 위한 주입 챔버{CASTING CHAMBER FOR A METHOD OF PRODUCING A STRIP-FORM COMPOSITE MATERIAL}

도.1 밴드형 복합소재의 제조장치의 실시예의 측면약도,

도.2a 플로 애플리케이터의 제1실시예의 투시약도,

도.2b 플로 애플리케이터의 제2실시예의 투시약도,

도.2c 플로 애플리케이터의 제3실시예의 투시약도,

도.2d 도2c에 도시된 플로 애플리케이터의 측 단면의 약도,

도.3a 측면경계벽의 제1실시예의 측면 부분단면 약도,

도.3b, 3c 측면경계벽의 제2실시예의 평면 부분단면 약도,

도.3d 도3a에 도시된 측면경계벽의 횡단면도 및

도.4 측면경계벽의 제3실시예의 횡단면 약도.

적은 비용으로 제작이 가능하고 특히 보다 높은 생산성을 가진 방법을 가능케하는 박층(剝層)을 조성하기 위하여 베이스 재료로 사용하는 밴드 형상의 서브스트레이트 (substrate) 특히 강철의 서브스트레이트위에 용액 특히 금속합금의 연속 적인 주입을 위한 주입쳄버를 제공하는 데 있다.

본 발명은 서브스트레이트와 플로 애플리케이터는 상대적으로 서로 이동이 가능하며 플로 애플리케이터는 적어도 용액을 서브스트레이트위에 주입하기 위하여 하나의 출구를 가지는 경우에 서브스트레이트에 용액을 적용시키기 위한 하나의 플로 애플리케이터를 가지며 채널을 통해 용액이 플로 애플리케이터에 공급되는 그러한 하나의 용액공급채널을 가지며, 박층을 조성하기 위하여 베이스재로 사용하는 밴드형의 서브스트레이트 위에 특히 강철의 서브스트레이트 위에 용액 특히, 금속합금의 연속적인 주입에 의하여 밴드형 복합소재의 제조를 위한 주입쳄버(casting chamber)에 관한 것이다.

이러한 주입쳄버는 예컨대 베이스재료로 사용하는 밴드형의 서브스트레이트 특히 강철의 서브스트레이트위에 금속합금의 연속적인 주입을 위한 슬라이드베어링의 제조를 위한 밴드형 합성소재의 제조방법에서 사용된다. 이러한 방법에 있어서 밴드형 서브스트레이트는 연속적으로 다수의 가공스테이션(station)을 포함하는 생산라인을 지나며 여기서 밴드형 서브스트레이트는 우선 별도의 가열스테이션에서 예열된 다음 이어서 주입스테이션 즉 주입쳄버를 지나며 여기에서 특히 플로 애플리케이터의 도움으로 금속합금으로 주입되며 연이어서 냉각스테이션에서 냉각된다. 본 발명의 기초가 되는 대상 - 즉 주입챔버-를 좀 더 이해하기 위하여 우선 본 방법을 좀 더 상세히 논하여야 한다.

상술한 종류의 방법은 독일특허공보 DE 1 063 343에 밴드형 서브스트레이트가 예열되며 주제로 하는 특히 머플로(muffle furnace)의 구조가 기술되어 있다. DE 1 063 343은 서브스트레이트는 추가 유도전자계에 의하여 직접 열로 변하는 서브스트레이트내에서 전류가 발생함으로서 추가로 유도에 의한 복사열을 통한 간접가열외에 유도 가열된 기밀한 어닐링 머플을 통하여 지나면서 가열된다면, 서브스트레이트의 신속한 예열, 이에 의한 가열거리의 단축 및 이에 따른 운반에 필요한 서브스트레이트에 걸리는 인장하중의 감소가 이루어질 수 있는것을 개시한다. 또한 머플로는 내고열성의, 비자성 소재로 된, 예컨대 샤못트 연와로 된, 열절연체로 된, 그리고 수냉된 유도 코일로 된 머플 몸체(muffle body)를 구비한다. DE 1 063 343에 기술되어 있는 머플로는 - 그간 자유 선행기술로서-화두가 되는 방법에서 유리한 예열장치이며 여기서 가열은 사용된 강철이 산화되지 않도록 불활성가스분위기하에 유리하게 이루어진다.

DE 1 063 343 도 역시 본 발명과 같이 한가지 방법을 제시하고 있는데 이에 의하면 밴드형 서브스트레이트는 우선 별도의 예열스테이션에서 예열되고 이어서 주입쳄버를 지나며 여기에서 금속합금을 가지고 주입되고 연이이어 냉각스테이션에서 냉각된다.

여기에서 층복합소재를 예컨대 슬라이드베어링소재로 피복된, 특히 강철로 된 서브스트레이트로 표현하는 바와 같은 층복합소재는 기본적으로 롤본드(roll bond)방법으로도 제작이 가능하다는 것을 부연하고자 한다. 이러한 방법을 예컨대 EP 0 681 114가 기술하고 있다. 피복에 이어지는 열처리는 이 경우에 확산과정의 결과로서 강철과 베어링 재와의 결합강도를 증가시킬 것이다. 이 경우에 롤압력 (roll pressure)의 결과로서 양 소재 표면의 물림에 의하여 기계적인 결합이 이루 어진다. 다음의 확산아닐링(annealing)은 더욱이 이 결합력을 증강시키지만 그러나 형상 고정결합 또는 게다가 주입의 경우에 즉 액상과 고상과의 접촉인 경우와 같은 금속적인 결합이 되지 않는다. 롤본딩(roll bonding)방법은 롤본딩에 의하여 강철에 융착된 밴드가 우선 그 자체 고유의 주조방법으로 제조되어야 함으로 주입방법에 비하여 추가적으로 비용이 많이 든다. 상기와 같은 이유로 특히 베이스재와 슬라이드소재간의 결합을 제고하기 위하여서는 점차적으로 주입방법이 사용된다.

상술한 종류의 방법은 마찬가지로 독일공개공보 DE 198 01 074 A1에 기술되어 있다. 다음에 1000℃ 내지 1250℃의 온도를 가진 동-아연- 또는 동-알루미늄 기초로 된 베어링합금을 주입하기 위하여, 베이스재는 1000 내지 1100℃의 온도로 예열된다. 이어서 층복합소재는 2 내지 4분 이내에 주입온도로부터 100℃로 냉각된다.

도1은 측면약도에 밴드형 복합소재(4)의 제조를 위한 장치를 도시한다. 이에 의하여 기초가 되는 방법을 간단히 설명한다. 서브스트레이트밴드(3)는 좌측에서 우측으로 이러한 장치(1)를 지난다. 그것은 스풀(spool) 또는 롤러(roller)(2)에 비축되고 구동롤러(driving roller)(20)의 도움으로 장치(1)에 의해 운반된다.

한 롤러(2)의 베이스메탈밴드 또는 서브스트레이트(3)의 단부가 뒤따르는 롤러(2)의 밴드(3)의 시작과 일반적으로 무한밴드(endless band)에 연결되어 있는 절단스테이션(7)과 용접스테이션(8)이 설치되어 있으며, 다수의 롤러로 구성되어 있는 장치(9)는 가열스테이션(12) 또는 연이은 가공스테이션(10,11,12,13,16,17,18 및 19)은 용접스테이션(8)에서 결합과정중에 정체시간이 전혀 발생하지 않도록 계 속적으로 베이스재(3)가 공급되도록 되어 있다. 또한 롤러들은 롤러주위로 안내되는 베이스밴드 또는 서브스트레이트(3)의 거리가 롤러장치(9)에 의하여 단축되며 용접과정중에 장치(1)의 공급을 위한 베이스밴드 또는 서브스트레이트(3)의 이로 인한 자유 장(free length)이 이용될 수 있는 방식으로 움직인다.

가열스테이션(12)에서 서브스트레이트(3)의 가열 전에 또한 2개의 추가 가공스테이션(10,11)이 설치된다. 우선적으로 베이스밴드 또는 서브스트레이트(3)가 스풀 또는 롤러(2)에 비축되어 있는 서브스트레이트(3)의 주입과정을 위하여 원하는 형태로 하는 드레싱롤러(10)의 배열을 지난다. 여기에 세척스테이션(11)이 이어지며 여기에서 베이스밴드 또는 서브스트레이트(3)가 예비처리 특히 세척, 탈지 및 슬라이드 층의 보다 나은 결합을 위하여 흠집을 낸다. 한편 베이스밴드는 종래의 방법의 경우에 일반적으로 그의 외곽에 모세우기(edge raise)를 하고있다(여기에는 도시되어 있지 않다). 이러한 모세우기는 베이스밴드의 측면경계벽 역할을 하며 주입된 금속합금이 서브스트레이트의 외곽을 넘어 유출하는 것을 방지해야 한다. 이에 따라서 또한 모세우기의 과제는 균일한 슬라이드층두께의 조성을 위하여 기여하는데 있다. 베이스밴드로의 주입과정을 개선하기 위한 제조기술상의 이유로 만드는 모세우기는 슬라이드베어링, 부시 및 베어링쉘의 복합소재의 가공 전에 제거해야 한다. 이 경우에 폭이 150mm인 밴드에 있어서 모세우기는 베이스밴드의 30%를 요할 수 있어서 다량의 재료스크랩(scrap)을 초래한다. 새로운 방법은 이러한 이유로 별도의 측면경계벽으로 작업한다.

가열스테이션(12)에서 약 1100℃로 서브스트레이트의 가열 후에 베이스밴드 또는 서브스트레이트(3)는 주입실(15)로 들어간다. 여기에서 예열된 베이스밴드 또는 서브스트레이트(3)와 대략 동일한 온도를 가진 과열된 금속합금(5)이 이 위에 적용된다.

선행기술에 의하면 금속합금(5)은 주입실(3)에서 서브스트레이트(3)의 중앙에서 융착되며 유동과정에서 중앙으로부터 나와 베이스밴드 또는 서브스트레이트의 측면외곽으로 퍼진다. 이러한 유동과정은 서브스트레이트(3)가 장치(3)에 의하여 운반될 수 있는 피드속도(feed speed)에 결정적인 영향을 준다. 왜냐하면 용탕은 냉각과정이 뒤따르기 전에 서브스트레이트(3)에 걸쳐서 균일하게 외곽에 이르기까지 분포될 수 있도록 충분한 시간에 제공되어야 하기 때문이다. 피드속도(feed speed)는 제조방법의 생산성에 직접 영향을 미치며 이에 따라서 방법을 더욱 개발하여 일반적으로 피드속도를 증가시켜서 이에 따라 적은 비용으로 생산하기 위한 노력을 근본적으로 해야 한다. 선행기술에 공지되어 있는 제조방법에 의하여 밴드속도는 최대 v_B = 3,5 m/min 에 도달한다.

금속합금(5)의 주조는 일반적으로 용해로에서 준비된 합금(5)이 주입실(15)의 공급장치(21)를 거쳐서 공급되도록 하는 방식으로 이루어진다. 이것은 일반적으로 측면에 따라서 주입실(15)로 돌출하여 서브스트레이트(3)위에서 끝나는 공급채널(22)을 거쳐서 이루어진다. 공급채널(22)에서 유출하는 용탕유동은 스쿠프(scoop)에 의하여 조절되어서 대략 서브스트레이트(3)중앙에 이른다.

주입스테이션(13)에 이어서 그 위에 주입된 금속합금(5)을 가지는 베이스밴 드 또는 서브스트레이트(3)는 상기한 냉각스테이션(16), 예컨대 세척이 이루어지는 사상가공스테이션(17), 완성라인의 끝에서 재차 스풀 또는 롤러(2)에 감기어 비축되도록 제조된 복합소재(4)의 슬라이드층(6)의 광택을 내는 드레싱롤러(dressing roller)를 가진 장치를 지난다. 무한의 제조된 복합소재(4)는 롤러(2)의 원하는 크기에 따라서 절단스테이션에에서 절단된다.

재래식 방법에 있어서는 일반적으로 DE 1 063 343에서 인용할 수 있는 바와 같이 냉매로서 오일이 사용된다. 이에 대한 이유는 종전의 베어링세대의 슬라이드층의 합금들이 거의 전적으로 납을 함유하는데서 찾을 수 있다. 이러한 납함유 합금은 균일한 조직을 유지하기 위하여 큰 냉각속도를 요하며 이에 따라서 물에 비하여 그의 높은 열 용량을 가진 오일이 유리한 냉매로서 사용되었다. 이와 동시에 주조된 서브스트레이트의 하부 측은 오일로 분사되며 이와 같은 방법으로 강제대류에 의하여 열이 배출된다. 냉각의 이러한 방식의 단점으로서는 주입과정후에 서브스트레이트의 아주 높은 온도로 인하여 오일이 하부 측에서 탄화되며 경우에 따라서는 서브스트레이트밴드의 바람직하지 않은 가탄을 초래한다.

냉각과정에 이어서 재래식 방법에서 복합소재는 한편으로는 서브스트레이트의 하부측이 연마되며 슬라이드층의 상부 측이 밀링(milling)이 되도록 기계적인 재가공이 된다. 서브스트레이트의 하부측 연마는 첫째로 세척과 오일냉각으로 인한 잔재제거에 도움이 되는 반면에 슬라이드층 상부의 밀링은 과잉 슬라이드재료를 절삭하여 슬라이드층의 두께를 그의 목표치에 근접하기 위한 목적을 가지고 있다. 최종 가공 복합소재의 일반적인 슬라이드층 두께는 0,35 mm ±0,15mm 를 기준으로 하 면 재래식 방법에 있어서 냉각 후와 사상가공전의 주입된 서브스트레이트의 슬라이드층 두께는 약 2 mm 이다. 선행기술에 따른 방법에 의하면 이에 따라서 슬라이드층재료 즉 최종적으로 실제와 같이 충분한 슬라이드층을 조성하기 위하여 필요한 양의 대략 4 배 내지 10 배 큰 양의 금속합금이 서브스트레이트 상에 적용된다. 과잉 재료는 다시 절삭해야 한다. 이것은 한편으로 과잉 재료를 절삭하기 위한 재가공스테이션을 두어야 할 필요성 및 이에 따른 추가비용을 초래하며 또 한편으로 슬라이드재료의 상당한 스크랩을 내며 이것은 동시에 생산공정상에 비용상승으로 작용한다.

용액으로부터 박층을 제조하기 위한 특수한 방법 및 이러한 방법을 실시하기 위한 이에 속하는 플로 애플리케이터는 양 독일특허공보 DE 44 28 741 C1 및 DE 41 31 849 C1 에 공개되어있다. 양 특허공보는 이에 의하여 서브스트레이트의 별도 예열을 생략할 수 있는 방법과 플로 애플리케이터를 제공하기 위한 과제를 기본으로 하고 있다. 이에 따라서 두 상기 특허공보의 방법과 여기에서 본 발명에서의 방법은 기본적으로 다르며 여기에서 명백히 예열에 의한 방법으로부터 유래한 반면에 독일특허공보 DE 44 28 741 C1 및 DE 41 31 849 C1 에는 바로 이러한 예열이 제거된다.

이것은 플로 애플리케이터의 구조에 이에 따른 영향을 미친다.

별도의 예열을 제거하기 위한 과제는 일반적으로 피복의 조성을 위하여 필요한 양보다 서브스트레이트에 현저하게 보다 많은 용탕이 융착되기 때문에 즉 바로 플로 애플리케이터의 특수한 구조에 의하여 해결된다. 과잉 융착, 과열 용탕은 다만 서브스트레이트의 가열에 사용되며 결과적으로 발생하는 열을 다시 배출시켜야 하며 이 때문에 플로 애플리케이터는 특수한 배출채널을 가지며 이에 의하여 과잉 용탕의 배출이 가능하다. 여기에 청구되는 주입 챔버의 플로 애플리케이터는 별도의 예열을 하는 방법이 설치되어 있어서 그러한 배출채널을 가지고 있지 않다.

적은 비용으로 제작이 가능하고 특히 보다 높은 생산성을 가진 방법을 가능케하는 박층을 조성하기 위하여 베이스재(base material)로 사용하는, 밴드형의 서브스트레이트(substrate) 특히 강철의 서브스트레이트위에 용액 특히 금속합금의 연속적인 주조를 위한 주조쳄버를 제공하기 위한 과제를 기본으로 하고 있다.

본 과제는 서브스트레이트와 플로 애플리케이터는 상대적으로 서로 이동이 가능하며 플로 애플리케이터는 서브스트레이트 위에 용액의 주입을 위한 적어도 하나의 출구를 가지고 있는 경우에 서브스트레이트에 용액을 융착시키기 위한 하나의 플로 애플리케이터를 가지며 채널을 거쳐서 플로 애플리케이터에 용액이 공급되는 그러한 하나의 용액공급채널을 가지며 밴드형의 베이스재로 사용하는 서브스트레이트 위, 특히 강철로 된 서브스트레이트 위에 박층을 조성하기위하여 용액 특히 금속합금의 연속적인 주입에 의하여 슬라이드베어링제조를 위한 밴드형 복합소재의 제조를 위하여 주입쳄버에 의하여 해결되며, 이 주조 챔버는 플로 애플리케이터의 적어도 하나의 구멍은 용액이 밴드형 서브스트레이트의 이동방향에 대하여 수직인 간격을 둔 적어도 2 개의 위치에서 서브스트레이트 위에 융착가능한 방법으로 구성 되어 있는 것을 특징으로 한다.

주입쳄버내의 용액은 밴드형의 서브스트레이트의 이동방향에 대하여 간격을 가진 적어도 2개의 위치에서 서브스트레이트위에 융착됨으로서 주입된 용액은 용탕이 서브스트레이트위의 중앙에서 융착된 재래식 방법에 비하여 보다 신속한 분포가 가능하며 왜냐하면 용탕이 베이스재의 측면외곽에 이르기까지의 거리가 단축됨에 따라서 유동과정 즉 서브스트레이트표면의 습윤에 필요한 시간이 단축되기 때문이다. 이로 인하여 서브스트레이트밴드 장치에 의하여 끌리는 피드속도가 증가되고 이에 따라서 적은 비용으로 생산이 가능하다. 주입쳄버의 이러한 구조형태는 따라서 재래식 방법에 비하여 일반적으로 보다 적은 비용으로 제작이 가능하고 보다 높은 생산성을 가능토록 하는 주입쳄버를 제공하기 위한 본 발명에 따른 과제의 해결에 결정적으로 기여한다.

본 발명에 따른 주입쳄버에 의하여 용액이 -재래식 방법에 비하여- 박층을 주입하는 방법을 달성할 수 있다. 이와 동시에 예컨대 슬라이드층 합금의 주입시에 이미 최종 가공된 밴드형 합성소재의 슬라이드베어링층에 비하여 단지 근소한 과잉치수 즉 이미 가능한 한 슬라이드베어링층의 목표치에 근접하는 슬라이드층의 층 두께가 추구된다. 슬라이드층의 조성을 위하여 드물지 않게 금속용탕의 4배 내지 10배의 양이 주입되는 선행기술에 따른 공지된 방법에 비하여 이것은 상당한 재료절감 및 이에 따른 현저한 비용절감을 의미한다.

비용은 한편 순수한 재료절감뿐 아니라 그 이상으로 절감된다. 현저하게 적은 양의 재료가 준비되고 주입됨으로서 또한 현저하게 적은 양의 슬라이드베어링재 가 준비되고 즉 용해되며 이것은 용해과정의 범위에서 상당한 에너지절감을 초래한다. 이와 똑같이 역시 이에 따른 적은양의 재료가 냉각되며 이로인하여 냉각거리가 단축되며/또는 피드속도가 증가되고 이에 따라서 생산성의 향상을 기할 수 있다.

또한 밀링에 의한 과잉 재료의 절삭이 생략된다. 상기한 사상가공스테이션의 생략은 더욱 제조시간을 단축하며 그리고 더 이상 필요 없는 가공단계에 의하여 이로 인한 비용이 들지 않는다.

밴드속도는 v_B ≥7 m/min 에 도달한다. 이것은 선행기술에 비하여 밴드속도의 증가와 이에 따른 생산성을 100% 및 그 이상으로 높일 수 있으며 강철밴드에 발생하는인장하중은 적당한 크기를 상회하지 않는다.

유리하게도 주입쳄버의 실시예에서 플로 애플리케이터는 서로 간격을 둔 적어도 2개의 출구를 가지며 이를 거쳐서 용액이 각각 방사형으로 서브스트레이트위에 융착이 가능하다. 이와 동시에 플로 애플리케이터는 특히 출구에서 습윤할 서브스트레이트표면위까지의 거리가 50mm미만에 위치하도록 위치해 있어서 이로 인하여 주입된 용액의 원치않는 난류를 피하거나 또는 적당한 한계내에서 유지된다. 주입에 의하여 생성된 용탕 유동의 난류는 형성된 슬라이드층의 품질과 그의 표면조도에 영향을 미친다. 유동의 난류가 적으면 적을수록 슬라이드층의 두께는 보다 덜 변하며 즉 슬라이드층이 보다 균일하게 형성되며 이것은 서브스트레이트의 주입시 주입할 금속합금에 대하여 평가할 과잉치수에 유리하게 나타나며 사상가공을 줄여준다.

유리하게도 2개의 출구를 가진 플로 애플리케이터의 실시예에서 이러한 출구는 용탕의 최대 유동거리가 서브스트레이트 폭의 1/4로 단축되도록 서브스트레이트밴드의 1/2 폭 만큼 간격이 떨어져 있다. 이러한 위치에서 용탕은 플로 애플리케이터에 비하여 상대적으로이동하는 서브스트레이트 밴드에 의하여 공급장치로부터 당겨지는 것이 아니고 용탕은 과압의 조정에 의하여 운반되고 주입된다.

유리하게도 주입쳄버에 있어서 플로 애플리케이터는 적어도 한 홈형 출구를 가지며 이를 거쳐서 용액은 용융필름(melted film)형태로 서브스트레이트위에 융착가능하다.

플로 애플리케이터의 이러한 구조는 다수의 서로 간격을 가진 출구들을 가지고 일반적으로 서로 연결되어 있는 플로 애플리케이터와 동일하다.

주입쳄버의 실시예에서 플로 애플리케이터는 용해된 용액이 밴드형 서브스트레이트의 폭에 상당하는 용융필름의 형태로 서브스트레이트위에 융착되도록 주조하고자 하는 서브스트레이트의 전체의 폭에 걸쳐서 뻗어 있는 홈형 출구를 가지는 주조 챔버의 실시형태들이 유리하다.

이로 인하여 용탕이 베이스밴드의 측면외곽에 이르는 거리가 단축되며 이에 따라서 유동과정 즉 서브스트레이트 표면의 습윤에 필요한 시간이 단축되고 이에 따라서 피드속도가 더욱 증가될 수 있다.

유리하게도 주입쳄버의 실시예에서 대체로 밴드형 서브스트레이트의 이동방향에 대하여 수직으로 배열된 적어도 하나의 출구가 플로 애플리케이터의 전면측에 배열되어 있다. 용액은 이제 위로부터 서브스트레이트 표면에 수직이 아니고 특히 첨각으로 그리고 밴드형 서브스트레이트의 이동방향에서 나타난다. 불필요한 난류는 이에 의하여 방지된다.

유리하게도 주입쳄버의 실시예에서 플로 애플리케이터는 직접 적어도 하나의 출구에 접하며 주입할 용액을 계속 이송하는 쳄버를 가지고 있다. 이것은 균일한 슬라이드층의 구조에서 유리한 것으로 판명되었다.

유리하게도 주조쳄버의 실시예에서 세라믹 특히 고성능 세라믹으로 제조되며 여기서 유리하게도 SiC와 B₄C와 같은 탄화물, Al₂O₃, BeO 및 ZrO₂ 과 같은 산화물, AlN, BN 및 Si₃N₄와 같은 질화물 또는 TiB₂와 같은 붕소화물들이 세라믹 소재로서 사용이 가능하다. 이러한 세라믹들은 1300℃의 온도에 이르기까지 이용이 가능하다. 주조 챔버의 벽들도 역시 유리하게 세라믹으로 되어 있다.

이밖에 세라믹의 내마모성은 용액이 마모된 세라믹에 오염이 되지 않을 정도로 유리한 것으로 판명되고 있다.

세라믹 부품의 제조과정은 다량인 경우에 이미 부품의 최종 형상과 유사한 소위 압분체로 성형되는 분말 또는 입상에서 유래한다. 상기 압분체는 이어서 소결되며 약 0,1mm의 형상의 정확도까지 도달 할 수 있다. 이에 따라서 재료의 경도로 인하여 최종 가공은 예컨대 연마, 랩핑 및 폴리싱에 의한 고비용으로 만이 가능하다.

유리하게도 주조챔버의 실시 예에서 플로 애플리케이터는 폴로우헤드에 진정(鎭靜)쳄버(tranquilizing chamber)를 가지고 있으며 여기에서 주입 전에 공급채 널을 거쳐 공급되는 용액이 진정될 수 있다. 일반적으로 플로 애플리케이터 내에는 용해로와 연결된 공급장치를 거쳐서 공급된다. 개별 장치의 상이한 측지 높이로 인하여 플로 애플리케이터는 용액이 이에 의하여 운반되도록 고압이 유지된다. 플로 애플리케이터에 공급된 용액이 제어되고 균일하게 출구를 통하여 플로 애플리케이터를 떠나도록 주입할 용액은 우선적으로 진정이 가능한 쳄버로 공급되어 거기에서 전 주입공정에 걸쳐서 동일한 조건으로 유지하게 된다. 이러한 진정쳄버로부터 용액은 이제 연속적으로 균일한 형태로 플로우헤드를 떠난다.

유리하게도 주입쳄버의 실시 예에서 플로 애플리케이터는 직접 가열이 가능하다. 특히 금속 용탕의 주입시에 플로 애플리케이터가열은 용탕의 냉각과 출구의 막힘을 방지하기 위하여 유리하다. 선행기술에 의한 방법에서 출구의 구멍이 막히는 위험성은 여기에서 용액이 단일개 폭의출구를 거쳐서 배출되기때문에 부차적인 역할을 한다. 이에 반하여 본 발명에 따른 플로 애플리케이터에서와 같은 보다 작은 크기의 출구를 사용한다면 무엇때문에 당업자는 현재까지 또한 공지된 것보다 다른 출구를 사용하는 것을 멀리 하였는지 고려하지 않으면 안된다.

유리하게도 주조챔버의 실시예에서 전기 전도성 또는 전도성을 갖도록 만들어진 세라믹으로 된 플로 애플리케이터가 제작되고 플로 애플리케이터의 가열은 전류공급에 의하여 이루어진다. 플로 애플리케이터에 전류공급을 하며, 여기서 공급된 전류가 열로 변환되고 그리고 플로 애플리케이터를 가열함으로써 최초 분말 또는 최초 입자에 혼합된 첨가물들에 의한 세라믹을 전기적으로 전도성을 가지도록 하여 이러한 전기 전도성을 플로 애플리케이터의 가열을 위하여 사용할 수 있게 하 는 가능성이 존재한다. 플로 애플리케이터대신에 또는 플로 애플리케이터에 추가로 주입시에 일정한 주위온도를 보증하기 위하여 주조챔버의 하우징(housing)도 가열이 가능하다. 특히 주입쳄버의 벽도 탄성 전도성 세라믹으로 할 수 있다.

유리하게도 주입쳄버의 실시예에서 주입쳄버는 주입된 용액이 서브스트레이트를 측면으로 이탈하지 않도록 측면에 밴드형 서브스트레이트에 제한을 가하도록 측면경계벽을 가지고 있다.

이에 따라서 선행기술에 따라 구비한 모세우기(edge raise) 및 모세우기에 따른 모세우기를 서브스트레이트에 만들기위한 장치 및 이와 똑 같이 제조후에 모세우기의 절단을 위한 장치가 생략된다. 또한 별도의 외부 측면경계벽의 사용으로 상당한 재료절감 및 이에 따른 비용절감을 가져오며 또한 본 발명의 기초가 되는 과제의 해결에 기여한다.

유리하게도 동시에 주조챔버의 실시예에서 측면경계벽으로서 서브스트레이트와 함께 이동하는 밴드가 사용되며 여기서 특히 밴드로서 무한밴드나 또는 일방향 구동밴드가 사용된다. 특히 밴드는 서브스트레이트 폭의 허용 공차를 상쇄하기위하여 탄성을 가지고 있다. 이밖에도 용탕의 습윤 가능성이 낮은 재료로 되어 있거나또는 이러한 재료로 피복되어야 한다.

유리하게도 밴드형 측면경계벽의 안내를 위하여 스풀 또는 롤러가 사용되며 서브스트레이트의 각 측방에 2개의 스풀 또는 롤러가 있으며 그중 하나는 주입쳄버앞에 다른 하나는 냉각장치뒤에 위치한다. 스풀 또는 롤러는 이경우 또한 동시에 구동으로 사용이 가능하며 여기서 밴드는 유리하게도 서브스트레이트와 동일한 속 도로 움직인다. 무한밴드의 경우에 있어서 밴드는 롤러 곁에서 - 체인톱의 원리와 유사하게 - 각각 방향전환을 하여 반송되며 반면에 일방향밴드를 사용하는 경우에는 밴드가 풀리는 스풀은 밴드의 비축을 위하여 냉각스테이션뒤의 또 다른 스풀은 사용된 밴드의 수용 즉 감기위하여 사용된다.

유리하게도 이와동시에 주입쳄버에 있어서 밴드로서 세라믹, 탄성밴드가 사용된다. 그의 고온강도, 그의 내식성, 그의 낮은 습윤성 즉 용해금속과의 작은 접착성 및 그의 화학적 내성으로 인하여 세라믹이 특히 본 적용의 경우에 있어서 적합하다. 세라믹 소재로서 이와동시에 SiC 및 B₄C와 같은 탄화물, Al₂O₃, BeO 및 ZrO₃ 와 같은 산화물, AIN, BN 및 Si₃N₄와 같은 질화물 또는 TiB₂와 같은 붕소화물의 사용이 가능하다. 이밖에도 세라믹의 내마모성은 또한 용탕이 마모된 밴드재에 의하여 오염이 되지 않을 정도로 유리한 것으로 판명되고 있다.

특히 섬유로 되어 있는 밴드가 있으며 이 경우에 세라믹은 섬유형태로 섬유형 베이스재 예컨대 티타늄에 삽입된다.이러한 밴드는 1300℃의 온도에서 사용이 가능하다.

유리하게도 또한 주입쳄버의 실시예에서 측면경계벽으로서 보호벽을 사용한다. 보호벽도 유리하게 서브스트레이트 폭 공차의 보정을 위하여 일정한 탄성을 가지며 용액에 의한 낮은 습윤성을 가지고 있어야 한다. 보호벽의 사용은 밴드에서 측면경계벽으로서 필요한 롤러와 가이드기구를 삭제함으로서 주입쳄버를 간단하게 한다.

다음에서 새로운 도면에 의하여 본 발명이 보다 상세히 설명되며 도면의 내용은 다음과 같다:

도.1 밴드형 복합소재의 제조장치의 실시예의 측면약도,

도.2a 플로 애플리케이터의 제1실시예의 투시약도,

도.2b 플로 애플리케이터의 제2실시예의 투시약도,

도.2c 플로 애플리케이터의 제3실시예의 투시약도,

도.2d 도2c에 도시된 플로 애플리케이터의 측 단면의 약도,

도.3a 측면경계벽의 제1실시예의 측면 부분단면 약도,

도.3b, 3c 측면경계벽의 제2실시예의 평면 부분단면 약도,

도.3d 도3a에 도시된 측면경계벽의 횡단면도 및

도.4 측면경계벽의 제3실시예의 횡단면 약도.

도1은 위의 선행기술과 관련하여 명세서 서두에서 상세히 설명되었다.

도2a는 플로 애플리케이터(14)의 제1실시예의 투시약도를 도시한다. 플로 애플리케이터(14)는 공급장치(21)로부터 공급채널(22)에 의하여 과열된 금속합금(5)을 공급한다. 공급채널(22)은 플로우헤드(23)의 중앙으로 들어간다. 플로 애플리케이터의 내부에서 플로 애플리케이터헤드(23)의 전 폭에 걸쳐서 퍼지는 금속용탕은 모두 11개의 출구(24)를 거쳐서 방사선형으로 서브스트레이트(3) 상에 융착된다. 이와 동시에 출구(24)는 일정하게 서로 간격을 두고 있으며 그리고 플로 애플리케이터(14)의 전면측에 위치한다.

플로 애플리케이터(14)는 특히 출구(24)가 서브스트레이트(3)의 습윤 할 표면위로부터 50mm미만으로 떨어져 있어서 주입된 용탕의 원치 않는 난류가 방지되며 또는 적당한 범위내에서 유지된다. 또한 출구(24)로부터 나오는 용탕 유동을 계속 안내하기 위하여 전면측(26)에 소위 쳄버(chamber)(25)가 설치되어있다. 이것은 균일한 슬라이드층의 조성시에 유리한 것으로 판명되었다. 플로 애플리케이터(14)는 용탕의 냉각과 출구(24)의 막힘을 방지하기 위하여 실시예에서는 또한 직접가열이 가능하다.

도2b는 플로 애플리케이터(14)의 제2의 유리한 실시예의 투시약도를 도시한다. 이러한 플로 애플리케이터(14)는 홈형 출구(24)를 가지고 있으며 이를 거쳐서 용해된 금속합금이 용융필름형태로 서브스트레이트(3)위에 융착된다. 홈형 출구(24)는 용해된 금속합금(5)이 밴드형 서브스트레이트(3)의 폭에 상당하는 용융필름의 형태로 서브스트레이트위에 융착되도록, 주입할 서브스트레이트(3)의 전 폭에 걸쳐서 퍼져 있다. 이로 인하여 베이스밴드 또는 서브스트레이트(3)의 측면외곽에 이르는 거리가 단축되며 이에 따라서 유동과정 즉 서브스트레이트표면(3)의 습윤에 필요한 시간이 더욱 단축되며 이에 따라서 피드속도가 더욱 증가될 수 있다.

도2c는 플로 애플리케이터(14)의 제3실시예의 투사약도를 도시한다. 도2a에 따른 실시예에 반하여 플로 애플리케이터(14)는 공급채널에 의하여 전적으로 중앙에만 금속합금(5)이 공급되지 않는다. 공급채널(22)은 플로우헤드(23)의 전 유효폭에 걸쳐서 플로우헤드(23)로 들어가는 위치에서 뻗어 있다. 플로 애플리케이터(14)의 내부에서 플로 피드(23)내의 전 폭에 걸쳐서 퍼지는 금속용액(5)은 총 11개의 출구(24)를 거쳐서 방사선형으로 서브트레이트(3)위에 융착된다. 이와 동시에 출구(24)는 규칙적으로 서로에 대하여 거리를 두고 플로 애플리케이터(14)의 전면측(26)에 위치한다. 플로 애플리케이터(14)는 전기전도성 세라믹으로 제작되며 양 가열단자(29)에 의하여 전류가 공급된다. 전류는 저항에 의하여 플로 애플리케이터(14)내에서 열로 변하며 플로 애플리케이터(14)의 가열을 초래한다. 기타 이러한 실시예는 도2a의것과 일치한다.

도2d는 도2c에 도시된 플로 애플리케이터(14)의 측면 단면 약도를 도시한다. 공급채널(22)을 거쳐서 플로우헤드(23)에 유입된 금속용액은 배플플레이트(baffle plate)(28)에 의하여 방향전환이 된 다음 진정쳄버(27)에 도달한다. 전류의 방향 전환에 의하여 이것이 교축(throttling)된다. 진정 쳄버(27)에서 용탕은 진정된다. 여기에서 균일하게 출구(24)로 쳄버(25)를 거쳐서 서브스트레이트(3)의 표면으로 흐른다.

도3a는 측면경계벽(30)의 제1실시예를 측면 부분단면의 약도로 도시한다. 가열된 주입쳄버(15)에 위치한 플로 애플리케이터(14)는 공급장치(21)로부터 공급채널(22)을 경유 과열 금속용액(5)을 공급받아 홈형 출구(24)를 거쳐서 용해된 합금(50을 밴드형 서브스트레이트(3)위에 융축시킨다.

주입스테이션(13)에는 주입된 금속합금(5)이 서브스트레이트(3)의 외곽을 넘어 이탈하지 않도록 하는 방식으로 밴드형 서브스트레이트(3)에 측면으로 제한을 가하는 외부 측면경계벽(30)이 사용된다. 이에 따라서 선행기술에 의하여 감안된 모세우기와 모세우기에 따른 모세우기를 서브스트레이트에 만들기 위한 장치와 이 와 똑같이 완성후에 모세우기의 절단장치가 생략된다. 또한 별도의 외부 측면경계벽(30)의 사용은 상당한 재료절감 및 이에 따른 비용감소를 초래한다.

도3a에 도시된 실시예에 있어서 밴드(31, 32)는 도3a에 도시된 측면경계벽의 평면도가 도시하는 도3b와 도3c에서 용이하게 볼 수 있는바와 같이 측면경계벽(30)으로 사용된다.

이와 동시에 도3b는 무한밴드(32)가 밴드형 측면경계벽(30)으로 사용되는 실시예를 도시하며 도3c의 실시예에서는 일방향 밴드(31)가 밴드형 측면경계벽(30)으로 사용한다.

밴드형 측면경계벽(30)의 안내를 위하여 스풀(34) 또는 롤러(34a)가 사용되며 서브스트레이트(3)의 각 측방에는 2개의 스풀(34)이 있으며 이로부터 하나는 주입쳄버(13)앞에 다른 하나는 냉각장치 뒤에 위치한다. 스풀(34) 또는 롤러(34)는 이 경우 또한 동시에 구동으로 사용되며 밴드(31, 32)는 유리하게도 서브스트레이트(3)와 동일한 속도로 움직인다. 무한밴드(32)의 경우에 있어서 롤로(34a) 곁에 있는 밴드(32)는 -체인톱의 원리와 유사하게 각각 방향을 전환 반송되며 반면에 일방밴드(31)를 사용하는 경우에 밴드(31)가 풀리는 스풀(34)은 밴드(31)의 비축을 위하여 반송되며 냉각스테이션뒤의 다른 스풀(34)은 사용된 밴드(31)의 수용을 위하여 즉 감기에 사용된다.

금속용액(5)이 어떻게 플로 애플리케이터(14)를 나와서 외곽 즉 측면경계벽(30) 또는 밴드(31 또는 32)에 이르기까지의 서브스트레이트(3)에 걸쳐서 분포되는가를 잘 알수 있다.

유리하게도 동시에 방법의 실시예에서 밴드로서는 세라믹, 탄성밴드가 사용된다. 그의 고온강도, 그의 내식성, 그의 낮은 습윤성 즉 액상 금속과의 근소한 접착성 및 그의 화학적인 내성으로 인하여 세라믹은 특히 본 적용을 위하여 소재로서 적합하다.

특히 섬유구조로 된 밴드가 있으며 이 경우에 세라믹이 섬유형 베이스재 특 티타늄에 섬유형태로 삽입된다. 이러한 밴드는 1300℃까지의 온도에서도 사용이 가능하다.

도3a에 도시되는 측면경경계벽(30)의 측단면도는 도3에 도시되어 있는 바와 같이 측면가이드기구(guide mechanism)(33)가 밴드형 측면경계벽(30)의 가이드역을 한다. 이와동시에 측면가이드기구(33)는 밴드(31, 32)를 측면에 따라서 서브스트레이트의 외곽으로 유도한다. 또한 측면가이드기구(33)는 또한 그 목적을 위하여 밴드(31, 32)를 서브스트레이트(3)의 외곽이 필요한 높이로 장치에 가져와 잡아주는 역할을 한다.

도4는 약도에서 측면경계벽(30)의 제2실시예의 횡단면을 도시한다. 측면경계벽(30)으로서 보호벽(35)이 사용된다. 이러한 실시예에 있어서는 롤러상의 방향전환이 생략됨으로 측면경계벽(30)을 탄성재료로 반드시 제작되어야 하는 것은 아니지만 서브스트레이트 폭의 공차를 보정하기 위하여 일정한 최소한의 탄성이 있어야 한다.

보호벽(35)은 홀더(holder)(36)에 지지되어 있으며 이러한 홀더(36)에 의하여 움직인다. 밴드와 유사하게 보호벽은 액상 금속용탕(5)이 외곽을 넘어서 서브스 트레이트를 이탈할 수 없도록 서브스트레이트(3)의 외곽에 접하게된다.

본 발명은 적은 비용으로 제작이 가능하고 특히 보다 높은 생산성을 가진 방법을 가능케하는 박층을 조성하기 위하여 베이스 재료로 사용하는 밴드 형상의 서브스트레이트 특히 강철의 서브스트레이트위에 용액 특히 금속합금의 연속적인 주입을 위한 주입쳄버를 제공하는 효과가 있다.

Claims (16)

1. 서브스트레이트(3)와 플로 애플리케이터(14)가 상대적으로 서로 이동이 가능하며 플로 애플리케이터(14)는 서브스트레이트(3) 위로 용액(5)의 주입을 위한 적어도 하나의 출구(24)가 있는 경우에 용액(5)을 서브스트레이트(3) 위에 용착을 위한 플로 애플리케이터(14)를 가지며 플로 애플리케이터(14)에 용액(5)을 공급하는 용액공급채널(22)을 가지며 박층의 조성을 위한 밴드형의 베이스재로 사용하는 서브스트레이트(3) 특히 강철로 된 서브스트레이트 위에 용액(5)의 연속적인 주입에 의하여 슬라이드베어링제조용 밴드형 복합소재(4)의 제조를 위한 주입챔버(15)에 있어서,

   플로 애플리케이터(14)의 적어도 하나의 출구(24)는 용액(5)이 서브스트레이트(3) 위로 밴드형 서브스트레이트의 이동방향에 대하여 수직인, 거리를 둔 적어도 2개의 위치에서 융착이 가능한 것을 특징으로 하는 스트립 형상 복합 재료의 제조 방법을 위한 주입 챔버(15).
2. 제 1 항에 있어서,

   플로 애플리케이터(14)는 서로 거리를 둔 적어도 2개의 출구(24)를 가지며 이를 거쳐서 용액(5)이 각각 방사선형으로 서브스트레이트(3)에 융착가능한 것을 특징으로 하는 스트립 형상 복합 재료의 제조 방법을 위한 주입 챔버(15).
3. 제 1 항에 있어서,

   플로 애플리케이터(14)는 적어도 하나의 홈형 출구(24)를 가지며 이를 거쳐서 용액(5)이 용융필름의 형태로 서브스트레이트(3)에 융착이 가능한 것을 특징으로 하는 스트립 형상 복합 재료의 제조 방법을 위한 주입 챔버(15).
4. 제 3 항에 있어서,

   플로 애플리케이터(14)는 홈 모양의 출구(24)를 가지며, 이 출구는 주조하고자 하는 서브스트레이트(3)의 전체 폭에 걸쳐서 연장되며 그 결과로 용액(5)이 밴드형 서브스트레이트(3)의 폭에 상당한 용융필름의 형태로 서브스트레이트(3)에 적용 가능한 것을 특징으로 하는 스트립 형상 복합 재료의 제조 방법을 위한 주입 챔버(15).
5. 상기 청구항중의 어느 한 항에 있어서,

   플로 애플리케이터(14)의 전면측(26)에 대체로 밴드형 서브스트레이트(3)의 이동방향에 대하여 수직으로 배열된 적어도 하나의 출구(24)가 배열되는 것을 특징으로 하는 스트립 형상 복합 재료의 제조 방법을 위한 주입 챔버(15).
6. 상기 청구항중의 어느 한 항에 있어서,

   플로 애플리케이터(14)는 직접 적어도 하나의 출구(24)에 접하며 주입하고자 하는 용액(5)을 계속 전달하는 쳄버(25)가 배치되는 것을 특징으로 하는 스트립 형 상 복합 재료의 제조 방법을 위한 주입 챔버(15).
7. 상기 청구항중의 어느 한 항에 있어서,

   플로 애플리케이터(14)는 세라믹 특히 고성능 세라믹으로 제조되는 것을 특징으로 하는 스트립 형상 복합 재료의 제조 방법을 위한 주입 챔버(15).
8. 제 7항에 있어서,

   세라믹 소재로서 SiC와 B₄C와 같은 탄화물, Al₂O₃, BeO 및 ZrO₂ 같은 산화물, AIN, BN 및 Si₃N₄와 같은 질화물 또는 TiB₂와 같은 붕소화물이 사용되는 것을 특징으로 하는 스트립 형상 복합 재료의 제조 방법을 위한 주입 챔버(15).
9. 상기 청구항중의 어느 한 항에 있어서,

   플로 애플리케이터(14)는 그의 플로 애플리케이터헤드(23)에서 진정쳄버(27)를 가지며 여기에서 공급채널(22)을 거쳐서 공급되는 용액(5)이 주입전에 진정될 수 있는 것을 특징으로 하는 스트립 형상 복합 재료의 제조 방법을 위한 주입 챔버(15).
10. 상기 청구항중의 어느 한 항에 있어서,

    플로 애플리케이터(14)는 직접 가열이 가능한 것을 특징으로 하는 스트립 형 상 복합 재료의 제조 방법을 위한 주입 챔버(15).
11. 제10항에 있어서,

    플로 애플리케이터(14)는 전기전도성 또는 전도성을 갖도록한 세라믹으로 제조되며 플로 애플리케이터(14)의 가열(29)은 전류공급에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스트립 형상 복합 재료의 제조 방법을 위한 주입 챔버(15).
12. 상기 청구항중의 어느 한 항에 있어서,

    주입쳄버(15)는 주입된 용액이 서브스트레이트(3)를 측면을 넘어서 이탈 할 수 없도록 측면에 따라서 밴드형 서브스트레이트(3)에 경계를 가하는 측면경계벽(30)이 구비되는 것을 특징으로 하는 스트립 형상 복합 재료의 제조 방법을 위한 주입 챔버(15).
13. 제12항에 있어서,

    측면경계벽(30)으로서 서브스트레이트(3)와 함께 움직이는 밴드를 사용하는 것을 특징으로 하는 스트립 형상 복합 재료의 제조 방법을 위한 주입 챔버(15).
14. 제13항에 있어서,

    밴드로서 무한 밴드(32)를 사용하는 것을 특징으로 하는 스트립 형상 복합 재료의 제조 방법을 위한 주입 챔버(15).
15. 제13항에 있어서

    밴드로서 일 방향 밴드(31)를 사용하는 것을 특징으로 하는 스트립 형상 복합 재료의 제조 방법을 위한 주입 챔버(15).
16. 제12항에 있어서,

    측면경계벽(30)으로서 보호벽(35)을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.

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