KR20080065331A - 밀폐형 압축기용 커넥팅로드의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기용 커넥팅로드 제조방법에 관한 것으로, 이러한 본 발명의 목적은 본 발명의 목적은 과공정 알루미늄-규소 합금을 주조가공하여 제작되면서도 초정 규소의 크기를 미세화시켜 내마모성과 내열성이 보다 큰 폭으로 향상되도록 마련된 밀폐형 압축기용 커넥팅로드 제조방법을 제공하는 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 밀폐형 압축기용 커넥팅로드 제조방법은 밀폐형 압축기에서 크랭크샤프트의 편심축과 피스톤 사이를 연결하여 상기 크랭크샤프트의 회전운동을 상기 피스톤의 직선왕복운동으로 전환시키기 위해 과공정 Al-Si 합금으로 마련된 커넥팅로드를 주조작업을 통해 제조함에 있어서, 상기 과공정 Al-Si 합금 용탕에 P(인)을 포함하는 교반제를 첨가하게 된다.

Description

밀폐형 압축기용 커넥팅로드의 제조방법{A MANUFACTURING METHOD OF CONNECTING ROD FOR HERMETIC TYPE COMPRESSOR}

도 1에는 일반적인 밀폐형 압축기에 있어서 압축유닛 쪽 구조를 도시한 단면이다.

도 2은 도 1에 있어서, 커넥팅로드의 구조를 발췌하여 도시한 사시도이다.

도 3는 종래 밀폐형 압축기의 커넥팅로드의 조직구조를 확대 도시한 사진이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 제작된 밀폐형 압축기용 커넥팅로드의 조직구조를 확대 도시한 사진이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

40: 커넥팅로드 41: 대경부

42: 소경부 43: 연결부

본 발명은 밀폐형 압축기용 커넥팅로드의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밀폐형 압축기에 채용되어 크랭크샤프트의 회전운동을 피스톤의 직선왕복 운동으로 전환시키도록 마련된 밀폐형 압축기용 커넥팅로드의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 밀폐형 압축기는 냉장고나 공기조화기의 냉동사이클에 채용되어 증발기로부터 전달받은 냉매를 압축하여 응축기 쪽으로 공급하도록 마련된 것으로 밀폐용기를 통해 외관을 이루며, 밀폐용기의 내부에는 냉매의 압축작용을 수행하는 압축유닛과, 냉매의 압축에 따른 구동력을 제공하는 구동유닛이 마련된다.

이중 구동유닛은 고정자와 이 고정자와의 전자기적인 상호작용에 따라 회전하도록 고정자 안쪽에 마련된 회전자를 구비하는 통상의 모터로 구성되고, 회전자의 중심에는 크랭크샤프트가 압입되어 회전자의 회전시 함께 회전하게 된다.

또 이러한 밀폐형 압축기 중에는 상기 압축유닛으로서 도 1에 도시된 바와 같이 압축실(11)을 형성하는 실린더(10)와, 상기 실린더(10) 내부 압축실(11)에서 직선왕복운동하는 피스톤(20)을 구비한 것이 있는데, 이러한 밀폐형 압축기의 경우 구동유닛의 구동력으로 크랭크샤프트(30)가 회전하게 되고, 상기 크랭크샤프트(30)의 일단에는 편심회전하도록 편심축(31)이 마련되며, 이러한 편심축(31)과 상기 피스톤(20) 사이에는 크랭크샤프트(30)의 회전운동을 상기 피스톤(20)의 직선왕복운동으로 전화시키기 위한 커넥팅로드(40)가 연결된다. 참고로 미설명 부호 50은 상기 압축실(11)을 밀폐시키도록 실린더(10)에 결합되는 실린더헤드이다.

도 2를 함께 참조하면, 상기 커넥팅로드(40)는 상기 편심축(31)에 회전가능하게 끼워지도록 일단에 마련된 대경부(41)와, 상기 피스톤(20) 내부로 삽입된 상태에서 상기 피스톤(20)에 체결되는 피스톤핀(21)이 내부에 회전가능하게 끼워짐으 로써 상기 피스톤(20)과 연결되는 타단의 소경부(42)와, 상기 대경부(41)와 소경부(42) 사이를 연결하는 연결부(43)를 구비하며, 이에 따라 상기 크랭크샤프트(30)가 회전하게 되면 상기 편심축(31)과 커넥팅로드(40)를 통해 연결된 피스톤(20)이 압축실(11) 내부에서 직선왕복운동하며 냉매의 압축작용을 수행하게 되는 것이다.

한편, 상기 피스톤(20)에 의한 냉매의 압축작용시 상기 피스톤(20)에 가해지는 압력은 상기 커넥팅로드(40)는 물론 이러한 커넥팅로드(40)와 연결된 편심축(31)에도 전달이 되고, 이러한 과정 중에 상기 커넥팅로드(40)에 있어서 피스톤(20) 및 편심축(31)에 결합된 양단의 대경부(41)와 소경부(42)에서는 마찰로 인한 마모 및 열화현상이 초래되는데, 이는 커넥팅로드(40)를 마모 및 파손시키고 마찰소음을 유발시키는 요인이 되며, 이러한 현상은 특히 편심축(31) 및 피스톤핀(21)과 직접적으로 마찰되는 대경부(41)와 소경부(42)의 내경 쪽에서 두드러지게 발생하게 된다.

따라서 상기 커넥팅로드(40)는 통상 내마모성 및 내열성이 우수한 과공정 Al-Si 합금을 다이캐스팅가공하여 제조하고 있으며, 이러한 다이캐스팅작업시에는 제조하고자 하는 커넥팅로드(40)의 형상에 일치되도록 기계가공된 강제의 금형에 과공정 Al-Si합금 용탕을 주입하여 커넥팅로드(40)를 형성할 주물을 얻게 된다.

그러나 이러한 종래 제조방법에 따라 제조된 커넥팅로드(40)는 다이캐스팅시 초정 Si 의 크기가 도 3에 도시된 바와 같이 80㎛ 이상으로 조대하게 정출되고 그 분포 또한 불균일하게 되어 내마모성이나 내열성을 보다 큰 폭으로 증진시키는데 한계가 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이러한 본 발명의 목적은 과공정 알루미늄-규소 합금을 주조가공하여 제작되면서도 초정 규소의 크기를 미세화시켜 내마모성과 내열성이 보다 큰 폭으로 향상되도록 마련된 밀폐형 압축기용 커넥팅로드의 제조방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 밀폐형 압축기용 커넥팅로드의 제조방법은 밀폐형 압축기에서 크랭크샤프트의 편심축과 피스톤 사이를 연결하여 상기 크랭크샤프트의 회전운동을 상기 피스톤의 직선왕복운동으로 전환시키기 위해 과공정 Al-Si 합금으로 마련된 커넥팅로드를 주조작업을 통해 제조함에 있어서, 상기 과공정 Al-Si 합금 용탕에 P(인)을 포함하는 교반제를 첨가하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 교반제는 상기 용탕에 0.005-0.02중량%로 첨가된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 용탕의 온도는 710-760℃ 인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 교반제는 Cl(염소)와 C(탄소)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 교반제를 형성하는 성분 중 상기 P(인)은 13-17중량%이고, 상기 Cl(염소)는 70-80중량%이며, 상기 C(탄소)는 6-8중량% 인 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상 세히 설명한다.

참고로 본 발명에 따라 제조된 커넥팅로드는 일반적인 밀폐형 압축기에 있어서, 크랭크샤프트의 편심축과 피스톤 사이를 연결하여 크랭크샤프트의 회전운동을 상기 피스톤의 직선왕복운동으로 전환시키도록 마련된 것으로, 이러한 커넥팅로드의 구조 및 커넥팅로드가 채용되는 밀폐형 압축기의 구조에 대해서는 이미 상술한 바 있다. 따라서 이하에서는 본 실시예에 따른 밀폐형 압축기용 커넥팅로드 제조방법에 관해서만 설명하도록 한다.

본 실시예에 따른 밀폐형 압축기용 커넥팅로드 제조방법은 과공정 알루미늄-규소 합금으로 마련된 커넥팅로드를 다이캐스팅과 같은 주조작업을 통해 제조할 수 있도록 한 것으로, 이를 위해서는 먼저 제조하고자 하는 커넥팅로드의 형상에 일치되도록 기계가공된 강제의 금형이 사용되고, 이러한 금형에 과공정 AL(알루미늄)-Si(규소) 합금 용탕을 주입하여 커넥팅로드 형성의 주물을 얻게 된다.

여기서 상기 과공정 Al-Si 합금은 0.5-5중량%의 Cu(구리)와 10-25중량%의 SI(규소)를 함유하고, 또 소량의 Mg(마그네슘) Fe(철) Ni(니켈) Mn(망간) Zn(아연) Sn(주석) 등을 함유하도록 마련되는데, 본 실시예에 있어서, 상기 과공정 Al-Si 합금 용탕이 상기 금형에 주입되기 전에 상기 과공정 Al-Si 합금 용탕에는 P(인)을 함유하는 교반제가 첨가된다.

상기 과공정 Al-Si 합금 용탕은 상기 교반제가 맨 밑부분으로 침지된 상태에서 소정시간 동안 교반시킨 뒤 소정의 슬러지를 제거한 상태에서 상기 금형에 주입되는데, 이와 같이 P을 함유하여 교반제를 과공정 Al-Si 합금 용탕에 첨가하게 되 면, 교반제 중의 P 이 용탕 중의 Al(알루미늄)과 반응하여 초정 규소와 격자상수가 비슷한 Al-P 화합물을 형성하게 되고, 이러한 Al-P 화합물이 Si의 핵작용과 같은 작용을 하게 되면서 초정 Si 결정립의 조대화를 억제시켜 초정 Si의 미세화가 가능하게 되는 것이다.

본 실시예에 있어서, 상기 교반제는 상기 P 이외에도 Cl(염소)와 C(탄소)를 더 함유하는 P-Cl-C계로 마련되는데, 여기서 상기 P는 전체 교반제에 대하여 13-17중량%를 차지하고, 상기 Cl은 70-80중량%를 차지하며, 상기 C 는 6-8중량%를 차지하게 된다. 이러한 교반제를 형성하는 각 성분은 분말형태로 상호 혼합될 수 있으며, 상기 교반제는 P와 Cl 만을 구비하여 P-Cl계로 마련될 수도 있다.

그리고 이러한 초정 Si의 미세화반응은 상기 용탕의 온도가 높을 수록 다소 유리하여 상기 용탕의 온도가 대략 800℃ 이상이 되었을 때 가장 활발하게 이루어지나, 이처럼 용탕의 온도가 너무 높게 형성되면, 산화물의 과도하게 생성됨은 물론 탈산 가스 발생량이 증가되고, 용탕의 온도가 700℃ 이하로 떨어지게 되었을 때는 오히려 상기 Al-P 화합물이 조대하게 될 우려가 있다.

따라서 본 출원인이 상기 교반제의 량과 용탕의 온도를 반복적으로 변화시켜가면서 실험해 본 결과, 상기 교반제가 상기 용탕에 0.005-0.02중량%로 첨가되고, 상기 용탕의 온도가 710-760℃ 정도를 유지하였을 때 과도한 산화물의 생성과 탈산 가스 발생을 억제하면서 초정 규소의 미세화반응이 10시간 이상 원활하게 지속되고 Al-P 화합물의 조대화 또한 억제할 수 있게 됨을 확인 할 수 있었다.

도 4에는 본 실시예에 따른 밀폐형 압축기용 커넥팅로드의 제조방법을 통해 제조된 커넥팅로드의 조직사진이 도시된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따라 제조된 커넥팅로드의 경우 초정 Si의 크기가 평균 30㎛보다 작게 미세화됨에 따라 제조된 커넥팅로드의 내마모성이 내열성을 종래에 비해 큰 폭으로 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와, 본 발명에 따른 밀폐형 압축기용 커넥팅로드의 제조방법에 따르면 과공정 Al-Si 합금 용탕에는 P을 함유하는 교반제가 첨가되고, 이러한 교반제 중의 P은 용탕 중의 Al과 반응하여 초정 Si와 격자상수가 비슷한 Al-P화합물을 형성하게 되며, 상기 Al-P화합물이 Si의 핵작용과 같은 작용을 하게 되면서 초정 Si 결정립의 조대화를 억제시켜 초정 Si의 미세화가 가능하게 되고, 이에 따라 제조된 커넥팅로드의 내마모성과 내열성이 큰 폭으로 향상될 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 밀폐형 압축기에서 크랭크샤프트의 편심축과 피스톤 사이를 연결하여 상기 크랭크샤프트의 회전운동을 상기 피스톤의 직선왕복운동으로 전환시키기 위해 과공정 Al-Si 합금으로 마련된 커넥팅로드를 주조작업을 통해 제조함에 있어서,

   상기 과공정 Al-Si 합금 용탕에 P(인)을 포함하는 교반제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기용 커넥팅로드의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 교반제는 상기 용탕에 0.005-0.02중량%로 첨가된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기용 커넥팅로드의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 용탕의 온도는 710-760℃ 인 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기용 커넥팅로드의 제조방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 교반제는 Cl(염소)와 C(탄소)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기용 커넥팅로드의 제조방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 교반제를 형성하는 성분 중 상기 P(인)은 13-17중량%이고, 상기 Cl(염소)는 70-80중량%이며, 상기 C(탄소)는 6-8중량% 인 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기용 커넥팅로드의 제조방법.

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