KR20080010562A - 커넥팅로드의 노치부 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커넥팅로드의 노치부 성형방법에 관한 것으로서, 기존의 가공툴을 이용하여 노치부를 성형한 다음, 파단 분할하는 커넥팅로드의 제조방법을 배제하고, 대신에 소결 단조 후의 노치부에 탈탄현상이 발생하여 모재보다 낮은 경도 영역이 발생함을 이용하여 금형을 통해 상기 노치부를 형성한 다음, 소결 단조 및 냉각한 후, 상기 탈탄 영역을 갖는 노치부위를 가공툴을 이용하여 노치부를 성형함으로써, 상기 가공툴의 수명을 연장시킬 수 있는 커넥팅로드의 노치부 성형방법에 관한 것이다.

커넥팅로드, 노치부, 성형방법, 탈탄 영역, 가공툴

Description

커넥팅로드의 노치부 성형방법{Method for manufacturing notch of connecting rod}

도 1은 본 발명에 따른 커넥팅로드의 노치부 성형공정을 나타내는 단계도,

도 2는 본 발명에 따른 커넥팅로드의 노치부 성형시 파단 전,후의 노치부 가공면을 나타내는 사진,

도 3은 본 발명에 따른 커넥팅로드의 노치부 성형시 탈탄 영역의 형성과정을 나타내는 도면,

도 4 및 도 5는 종래의 커넥팅로드의 노치부 성형시 브로우칭 및 레이저 노치법에 의한 노치부 가공면을 나타내는 사진이다.

본 발명은 커넥팅로드의 노치부 성형방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소결 단조 후의 노치부에 탈탄현상이 발생하여 모재보다 낮은 경도 영역이 발생함을 이용하여 금형을 통해 상기 노치부를 형성한 다음, 소결 단조 및 냉각한 후, 상 기 탈탄 영역을 갖는 노치부위를 가공툴을 이용하여 노치부를 성형함으로써, 상기 가공툴의 수명을 연장시킬 수 있는 커넥팅로드의 노치부 성형방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 엔진용 커넥팅 로드는 피스톤에 연결되는 소단부와, 크랭크 축의 크랭크 핀에 연결되는 대단부와, 상기 소단부와 대단부간을 일체로 연결하는 로드부로 구성되며, 피스톤의 직선 왕복운동을 회전운동으로 변환하는 역할을 한다.

이러한 커넥팅 로드를 제조하는 방법에는 열간단조공법과 소결공법이 있으며, 이중 열간단조공법은 크롬, 니켈, 몰리브덴 등이 함유된 단조강을 재결정 온도 이상의 온도 영역까지 가열한 후 단조하여 제조하는 방법으로, 강재의 경우 재결정 온도가 600℃이기 때문에 가공 중의 온도 저하를 감안해서 소재는 900 ~ 1200℃로 가열해 단조한다.

소결공법은 금속분말을 압축 성형한 후 가열 소결하여 제조하는 방법으로, 금속분말이 기계적으로 결합된 압분체(壓粉體)를 가열하면 보다 강한 금속적인 결합을 이루는 바, 소결시에는 보호 분위기 가스를 사용하여 분말체의 윤활제를 예열부로 분해 증발시킨 후 1000 ~ 1150℃로 가열하고 있으며, 이를 위하여 가열속도, 소결온도, 시간, 냉각속도 등을 분위기와 함께 조정할 수 있는 로(爐)를 사용한다.

한편, 최근에는 가공공수 단축 및 부품의 강성 증대를 위하여 파단분할 커넥팅 로드의 제조방식, 즉 기존의 좌면가공방식 대신 일체형 단조 후 파단분리하는 방법이 이용되고 있다.

여기서, 좌면가공방식은 단조 후에 로드 및 캡의 접합면을 기계가공하여 볼 트 체결하는 방식이고, 파단 분리하는 방식은 일체형 단조 및 대단부의 노치부 성형 후 쐐기를 박아 파단분할(fracture splitting)하는 방식을 말한다.

또한, 파단분할방식을 적용하기 위하여 일반적으로 펄라이트 미세조직을 갖는 고탄소계 비조질강 소재를 사용하였으며, 소재를 열간단조, 냉각, 가공하는 과정을 거쳐 제조하였다.

이때, 상기 노치부를 성형하는 방법으로 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 브로우칭 및 레이저 노치법이 있는 바, 그 가공 소재가 경도가 상당히 높은 소재로 이루어져 있어 상기한 노치법에 이용되는 가공툴은 가공량이 많고, 마모가 심해 잦은 교체가 필요한 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 소결 단조 후의 노치부에 탈탄현상이 발생하여 모재보다 낮은 경도 영역이 발생함을 이용하여 금형을 통해 상기 노치부를 형성한 다음, 소결 단조 및 냉각한 후, 상기 탈탄 영역을 갖는 노치부위를 가공툴을 이용하여 노치부를 성형함으로써, 상기 가공툴의 수명을 연장시킬 수 있는 커넥팅로드의 노치부 성형방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 커넥팅로드의 노치부 성형방법에 있어서,

금형을 통해 노치부를 형성하는 단계와;

소결 단조 및 냉각 공정이 완료되어 탈탄 영역이 발생할 경우, 상기 탈탄 영역을 갖는 노치부위를 가공툴을 이용하여 노치부를 성형하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 커넥팅로드의 노치부 성형공정을 나타내는 단계도이고, 도 2는 본 발명에 따른 커넥팅로드의 노치부 성형시 파단 전,후의 노치부 가공면을 나타내는 사진이다.

본 발명에 따른 커넥팅로드의 노치부 성형방법에 있어서, 소결공법을 통해 제조하는 커넥팅로드의 재질은 HPF70 및 HPF80 상당재질이며, 이 대단부의 파단 분할 방법은 레이저 노치법, 브로우칭(Broaching) 노치법, 성형 노치법 등을 이용하고 있다.

이때, 상기 성형 노치법을 이용하여 파단 분할한 커넥팅로드는 다른 노치법에 비해 파단 조건 및 가공 조건, 공수 등에서 우수하나, 노치부의 소결 단조 후에 도 2에 도시된 사진과 같이, 연성파면이 과다하게 발생하게 되는 바, 본 발명은 상기 연성파면이 발생되는 원인인 노치부 주위의 탈탄 영역을 이용하여 소결 단조품인 커넥팅로드의 가공성을 향상시킬 수 있도록 하는 성형방법에 관한 것이다.

여기서, 상기 연성파면은 커넥팅로드의 대단부의 파단 분할 공정시 그 파단 면에 소성변형이 일어나는 구간으로 소성변형이 심할 경우 접합면에 단차가 생겨 파단이 발생할 가능성이 있는 취약부이다.

이와 같은 연성파면에서 나타나는 탈탄 영역은 탄소가 표면에서 탈리하여 표면 가까이에 탄소가 적어지게 되므로 표면의 경도와 내식성이 저하되는 영역으로서, 본 발명은 이러한 탈탄 영역이 발생하도록 하여 노치부를 성형함으로써, 이를 성형하는 가공툴의 수명을 연장시키도록 하는데 그 발명의 목적이 있다.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 커넥팅로드의 노치부 성형시 탈탄 영역의 형성과정을 나타내는 도면으로서, 두번째 그림은 소결 후, 단조 프레스로 이송중 노치부를 포함한 커넥팅로드의 표면에 산화물이 생성됨을 나타내며, 세번째 그림은 단조 후 상기 노치부의 형상이 변하면서 냉각 과정 중 노치부의 산화물과 모재 내의 탄소가 반응하여 탈탄현상이 발생됨을 나타낸 것이다.

여기서, 상기 커넥팅로드의 표면에도 약간의 탈탄 현상이 발생하지만 심부와 비교해 상대적으로 냉각 속도가 빨라 탈탄 정도가 다름을 알 수 있다.

이와 같이, 소결 단조 후의 노치부에 탈탄현상이 발생하여 모재보다 낮은 경도 영역이 발생함을 이용하여 본 발명에 따른 커넥팅로드의 노치부를 성형함에 있어서, 금형을 통해 상기 노치부를 형성한 다음, 소결 단조 및 냉각한 후, 상기 탈탄 영역을 갖는 노치부위를 가공툴을 이용하여 노치부를 성형하게 된다.

이때, 노치부의 깊이 및 각도는 단조 후의 냉각 속도를 고려하여 설계하는 것이 바람직하다.

따라서, 이와 같은 성형방법을 통해 커넥팅로드의 노치부 성형시, 노치부위 의 탈탄 영역으로 인하여 노치부를 성형하는데 사용하는 가공툴이 쉽게 파손되지 않게 되며, 이로 인하여 상기 가공툴의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 커넥팅로드의 노치부 성형방법에 의하면, 노치부를 금형을 통해 형성한 다음, 소결 단조 및 냉각한 후, 상기 탈탄 영역을 갖는 노치부위를 가공툴을 이용하여 노치부를 성형함으로써, 상기 가공툴의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 커넥팅로드의 노치부 성형방법에 있어서,

   금형을 통해 노치부를 형성하는 단계와;

   소결 단조 및 냉각 공정이 완료되어 탈탄 영역이 발생할 경우, 상기 탈탄 영역을 갖는 노치부위를 가공툴을 이용하여 노치부를 성형하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 커넥팅로드의 노치부 성형방법.

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