KR20080110686A - 구름 베어링 부품의 제조 방법 및 구름 베어링 부품 - Google Patents
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Abstract
적어도 그 가장자리 층의 구역에서 규정된 탄소 기울기를 갖는 구름 베어링 부품의 제조 방법으로서, 용융된 금속이 분사 공정으로 캐리어에 분사되고 분사될 금속의 탄소 함량이 분사 과정 중에 변화된다.
Description
본 발명은 적어도 그 가장자리 층의 구역에서 규정된 탄소 기울기를 갖는 구름 베어링 부품의 제조 방법에 관한 것이다.
알려진 바와 같이 구름 베어링은 적어도 두 개의 부품, 즉 하나 또는 복수의 링을 포함하며, 그 사이에는 예를 들어 롤러와 같은 롤링 요소가 회전된다. 일반적으로 예를 들어 표면 경화강 재질의 이러한 회전 대칭적 구름 베어링 부품은 절삭 가공으로 제조되며, 링 또는 롤러는 봉에서 선삭되거나 또는 핀에서 단조된다. 가장자리 층에서 특정한 경도를 형성하기 위하여 탄화 처리를 통해 기울기 구조가 조절되며, 이 구조 내에서 열처리 공정을 통해 가장자리 층에 탄소가 농축된다. 경우에 따라서는 가장자리 층의 영역에서 침탄질화, 즉 질소 농축이 이루어질 수 있다. 이 가장자리 층은 탄화 처리 후에 적어도 0.6 % 농축된 탄소 및 경우에 따라서 추가적으로 농축된 질소로 인해 경화되며, 경도는 구름 베어링 링에서 일반적으로 58 HRC 또는 그 이상이다. 농축되지 않은 코어는 본래 조성에 상응하게 연질로 남게 되며, 사용된 모재료에 따라서 그의 경도는 20에서 45 HRC 사이에 존재한다. 이로써 제조된 링은 연질 코어 및 경질의 내마모성 외측 층을 포함하는데, 이 층은 긍 정적으로 작용하는 내부 압축응력을 갖는다.
하지만 이런 구름 베어링 부품의 부하로 인하여 예를 들어 표면 경화 시 2 mm를 초과하는 깊은 탄화 깊이가 요구되는데, 이 표면 경화는 선택된 소재에 따라서 수 시간의 열처리 기간을 필요로 한다. 이로써 이 처리 단계에서 상단한 시간 비용이 소요되며 이는 제조 비용적 측면에서 부정적으로 작용한다.
따라서 본 발명의 목적은 긴 시간이 소요되는 탄화 처리 없이 탄소 기울기를 갖는 적어도 하나의 탄소 농축 가장자리 층이 형성될 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 방법에서는 이 목적을 달성하기 위하여, 용융된 금속이 분사 공정을 통해 캐리어에 분사되고 분사된 금속의 탄소 함량이 분사 과정 중에 변화된다.
본 발명에 따른 구름 베어링 부품은, 일반적 구름 베어링 부품과 달리 균질 금속에서의 가공 및 상응하는 후속 경화 처리 단계를 거치지 않으며, 일반적으로 구름 베어링 접촉면을 형성하는 본 발명에 따른 가장자리 층은 금속 분사 공정으로 제조된다. 이런 분사 성형법에서는 가스 분무기를 통해 금속 용융물이 보호 가스 흐름에서 원추형 액적으로 분무된다. 가스를 통해 금속 액적은 액상선 온도와 고상선 온도 사이에 존재하는 온도로 신속하게 냉각되는데, 대개는 고상선 온도에 약간 미달되는 온도로 냉각된다. 이런 방식으로 냉각된 액적은 고속으로 운반되며 반죽과 같은 주도를 갖는다. 이제 이 액적이 고속으로 표면, 예를 들어 부품의 제조에 사용된 캐리어 링 또는 이와 유사한 부분에 부딪치면, 액적이 그 자체의 높은 운동 에너지로 인해 압축된다. 이로써 고밀도의 재료 결합이 형성된다. 균질한 구조 및 높은 밀도를 가지며 편석이 없는 저다공성 금속 층의 제조는 분사 성형을 통해 가능하다. 이제 본 발명에 따라서, 일반적 구름 베어링 부품에서는 방사상 방향으로 진행하는 분사된 금속 층 내에서 탄소 기울기를 형성하기 위하여 분사 과정 중에 분사할 금속의 탄소 함량이 변화된다. 즉 원하는 탄소 기울기에 따라서 분사 과정 중에 분사된 점성 금속의 탄소 함량이 임의의 방식으로 변한다. 가장자리 층이 연속적으로 층 단위로 분사되면, 수행된 탄소 함량의 변화에 따라서 다른 탄소 함량이 완성된 가장자리 층 내에도 나타난다. 이는 제조가 완료된 구름 베어링 부품이 변화하는 탄소 함량으로 본 발명에 따라 분사 성형법으로 제조됨으로 인해 공장에서부터 적어도 가장자리 층의 영역에서 임의로 조절 가능하고 이로써 요구에 맞는 탄소 기울기를 갖는다는 것을 의미한다. 따라서 종래 기술에서 상당한 시간이 소요되는 탄화를 위한 열처리가 완전히 배제될 수 있다. 따라서 수행해야 하는 구름 베어링 부품의 열처리는 오로지 부품 치수 및 이로써 중량에 따라서만 결정되며 더 이상 변형할 가장자리 층의 두께와는 무관하다.
즉 본 발명에 따른 방법은, 금속 층의 조성 및 금속 층의 물리적, 화학적 및 기계적 특성의 조절과 관련하여 매우 유연하며, 특히 기계적, 물리적 및 화학적 특성을 결정하는 각 구성 요소와 관련하여 금속 층의 조성이 거의 임의적으로 변화되는 분사 공정의 이점을 활용한다. 이는 공장에서부터 사용된 모재료, 즉 용융된 금속이 요구되는 특성에 따라 선택되는 것을 의미한다. 이외에도 탄소 함량의 본 발명에 따른 변화가 시험 과정에서 이루어지므로, 본 발명에 따른 방법에서 다른 자유도가 제공된다.
분사 과정 중에 탄소 함량을 변화시키기 위하여 다양한 방식이 사용될 수 있다. 본 발명의 제1 변형에서는 탄소 함량을 변화시키기 위하여 탄소가 분사된 금속이 인출되는 용융물로 주입된다. 이는 용융물로 유입되고 그에서 용해되는 탄소 와이어 또는 용융물로 주입된 탄소 분말을 통해 이루어질 수 있다. 본 발명의 이러한 형태에서는 용융물 자체가 탄소로 농축되며, 탄소 함량은 유입된 탄소 와이어에서 또는 주입된 탄소 분말에서의 양의 조절을 통해 임의의 방식으로 변화될 수 있다. 분사할 금속, 즉 용융된 강철의 증가하는 농축을 통해 분사 과정을 계속 진행할 때 필연적으로 그 아래에 존재하는 층과 다른 탄소 함량을 갖는 층이 성장하며, 이러한 층은 탄화 후에 형성되어야 하는 원하는 탄소 함량에 도달될 정도의 탄소 함량으로 농축된다.
용융물에, 즉 용융물 용기 자체에 탄소를 주입하는 방법 외에도, 탄소 함량을 변화시키기 위하여 탄소 분말을 용융된 재료에서 분사 원추로 분사하는 가능성이 존재한다. 분사된 미세한 탄소 분말은 비활성 기체 흐름에서 고속으로 함께 안내되는 금속 액적 및 가스 흐름 자체에 의해 함께 운반되며 이런 방식으로 가장자리 층에 침착된다. 여기에서도 분사된 금속의 탄소 함량이 분사 원추로의 탄소 분말 첨가를 통해 상응하게 변화되며, 분사된 탄소 분말량이 임의로 모든 시점에서 변화될 수 있으므로 탄소 함량의 변화는 매우 신속하게 이루어질 수 있고, 이런 변경은 분사된 층의 탄소 함량에 직접적인 영향을 미친다.
다른 대안적 방법에서는 분사되는 금속이 인출되는 용융물을 형성하기 위하여 서로 혼합되는 서로 다른 탄소 함량의 두 가지 또는 복수의 용융물이 사용된다. 별도의 용융물 용기에서 인출 가능한 두 가지 용융물은 분사 유닛의 통합된 구성 요소일 수 있는 분배기로 공급되고 그에서 제1 용융물의 100 %에서 제2 용융물의 100 % 사이의 임의의 혼합비로 서로 혼합된다. 또한 여기에서는 특정 용융물의 최소 탄소 함량과 다른 용융물의 최대 탄소 함량 사이의 임의의 탄소 함량이 도달될 수 있다.
본 발명에 따른 다른 대안적 방법에서는 두 개 또는 복수의 별도의 분사 장치의 사용 하에서 서로 다른 탄소 함량을 갖는 두 가지 또는 복수의 용융물이 분사되며, 분사 원추는 중첩되고 분사 장치의 방출량은 변화된다. 여기에서는 예를 들어 제1 분사 장치를 통하여 낮은 탄소 함량의 빔이 분사되고 제2 분사 장치를 통하여 높은 탄소 함량의 빔이 분사된다. 분사 원추는 완전하게 중첩되는 것이 바람직하다. 즉 동시에 분사되는 경우에 완전히 겹쳐지는 것이 바람직하다. 그 결과로서 분사된 용융물이 임의로 서로 혼합될 수도 있다. 제1 분사 장치만 가동되는 경우에는, 그를 통해 분사 가능한 금속만 코팅된다. 이제 추가적으로 제2 분사 시스템이 켜지는 경우에는, 양측 초기 용융물 사이의 혼합물로 구성되는 마지막으로 형성된 가장자리 층의 탄소 함량이 그 분사 출력에 따라 증가하며, 제2 분사 장치가 켜지면 제1 분사 장치의 분사 출력이 감소되도록 분사 제어가 수행될 수 있다. 탄소 함량은 제1 용융물의 최소 탄소 함량과 제2 용융물의 최대 탄소 함량 사이에서 임의의 방식으로 뚜렷하게 변화될 수 있다. 하기에서 설명되는 바와 같이 반드시 가장자리 층일 필요는 없는 분사 층에 걸쳐 임의의 탄소 기울기가 형성될 수 있다.
바람직하게도 용융된 금속의 분사를 위한 운반기체로서 질소 또는 질소로 농축된 기체가 사용될 수 있다. 또한 분사된 금속 층의 질소 농축이 침탄질화와 동시에 수행될 수 있으므로, 더 이상 분사 성형법에 따른 별도의 처리 단계가 필요치 않다.
본 발명의 바람직한 개선된 형태에서는, 특히 부품에서 내마모성 가장자리 층의 형성을 위하여 하나 또는 복수의 경화 재료가 분말 형태로 분사 원추에 주입되며, 이런 경화 재료는 분사된 금속 층에 결합된다. 경화 재료는 분말 형태로 분사 원추로 운반되어야 하며 1 nm 내지 200 ㎛의 매우 미세한 입도를 가져야 하는 탄화물, 질화물 또는 산화물일 수 있다. 이로써 탄소 함량으로 인한 경도 증가 외에 마모가 감소될 수도 있다.
본 발명의 제1 변형에서 용융된 금속은 경화성 재질의 선제작된 부품의 형태, 특히 튜브 또는 봉 형태의 캐리어로 분사될 수 있으며, 후속 공정에서 이러한 부품은 제조된 구름 베어링 부품의 통합된 구성 요소가 된다. 즉 여기에서는 경우에 따라서 제1 성형 공정에 투입된 선제작된 캐리어가 사용된다. 전술된 바와 같이 상응하는 경화성 재질의 봉 또는 튜브가 이러한 캐리어로서 사용될 수 있으며 이와 동시에 이 선제작된 부품은 최종적으로 제조된 구름 베어링 부품, 즉 예를 들어 내측 링 또는 외측 링에 거의 상응하는 윤곽을 갖거나 또는 상응하는 치수를 가질 수도 있다. 이러한 경우에는 최종 윤곽에 유사한 선제작된 부품이 다시 사용할 수 있는 캐리어 위에 놓이고 이 캐리어는 분사 과정 중에 고정되며 그에서 분리될 수 있다.
또한 선제작된 캐리어 부품의 사용에 대한 대안적 방법으로서, 공장에서부터 재사용이 가능한 캐리어를 사용하고, 전체 부품을 형성하기 위하여 분사 공정에서 이 캐리어에 금속이 분사되는 가능성도 존재한다. 이런 본 발명에 따른 형태에서는 가장자리 층만 분사 공정으로 제조되는 것이 아니라 전체 부품, 예를 들어 내측 링 또는 외측 링 자체도 분사 공정으로 제조된다. 이를 위하여 예를 들어 세라믹 튜브 또는 콘크리트 튜브와 같은 재사용이 가능한 캐리어가 사용되며, 그에서 주요 부품 바디를 형성하기 위하여 이 중앙 부품 바디가 갖는 조성의 용융물이 분사된다. 서문에서 설명된 바와 같이 이를 위해 일반적으로 표면 경화강이 사용된다. 그 다음 가장자리 층의 형성을 위해 본 발명에 따른 탄소 함량이 적용된다. 구름 베어링 부품이 그 구름 베어링 접촉면이 외측면인 내측 링인 경우에 이러한 방식으로 사용된다. 구름 베어링 부품이 외측 링인 경우에는, 본 발명에 따른 탄소 함량이 재사용 가능 캐리어로의 제1 분사가 시작될 때 바로 적용되며 이 내측 가장자리 층이 형성된 후에 비로소 주요 부품 바디의 형성을 위한 재료가 분사된다. 농축된 외측 가장자리 층이 추가적으로 형성되어야 하는 경우에는, 마지막 분사 과정의 끝에 다시 본 발명에 따른 탄소 첨가가 최종 분사 과정 중에 이루어진다.
따라서 본 발명에 따른 방법에서는 그 조성 및 그 특성이 상이한 구름 베어링 부품의 제조를 가능하게 하는 매우 우수한 유연성이 제공되며, 긴 시간이 소요되는 탄화 또는 침탄질화를 위한 열처리 공정이 필요치 않다. 본 발명에 따른 방법으로 구름 베어링 부품을 제조한 후에는 후속 제조 단계에서 단조 및/또는 링 압연과 같은 단지 최종 압착만 수행되며, 장기간이 소요되는 확산에 따른 구름 베어링 접촉면의 형성 과정 없이 일반적인 열처리가 이어진다. 바람직하게도 최종 윤곽에 유사한 기성 블랭크(blank)(선제작된 캐리어)의 사용 시 이 후가공 단계도 단순화될 수 있다.
본 발명은 본 발명에 따른 방법 뿐 아니라 적어도 하나의 가장자리 층을 포함하는 특히 링 또는 롤러 형태의 구름 베어링 부품에 관한 것이다. 이 가장자리 층은 용융된 금속의 분사를 통해 형성되며 적어도 특정 영역 내에서 탄소 함량이 변화된다. 구름 베어링 부품은 특히 서문에 설명된 방법에 따라 제조된다. 구름 베어링 부품 자체는 선제작된 금속성 캐리어, 특히 최종 윤곽에 유사한 링 또는 그와 유사한 것을 포함하며, 그 위에 가장자리 층이 형성된다. 그에 대안적으로 구름 베어링 부품 전체가 분사 공정으로 제조된 완전한 분사 성형 부품일 수 있다. 또한 적어도 분사된 가장자리 층에서 적어도 부분적으로나마 하나 또는 복수의 경화 재료가 침착될 수 있으며, 그에는 분사 공정 중에 주입되는 증가된 질소 함량이 존재할 수 있다.
하기에서 본 발명의 다른 이점, 특징 및 세부 내용은 도면에 설명된 실시예를 근거로 기술된다. 도면은 개략도이며 다음을 나타낸다:
도 1은 제1 공정 변형을 설명하기 위한 기본적 도시를 나타낸다.
도 2는 탄소 기울기가 도시된 본 발명에 따른 구름 베어링 부품의 부분도를 나타낸다.
도 3은 제2 공정 변형을 설명하기 위한 기본적 도시를 나타낸다.
도 4는 제3 공정 변형을 설명하기 위한 기본적 도시를 나타낸다.
도 5는 제4 공정 변형을 설명하기 위한 기본적 도시를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행할 수 있는 분사 장치(1)의 기본적 도시를 나타낸다. 분사 장치(1)는 분사 유닛(2) 및 금속 용융물(S)이 포함된 용융물 저장 용기(3)도 포함한다. 또한 운반기체 공급장치(4), 도면에서는 질소 공급장치가 제공된다. 용융물 저장 용기(3)에서부터 분사할 용융된 금속이 연속적으로 인출되며, 이 금속은 미세한 금속 액적(5)의 형태로 운반기체를 통해 분사 원추(spray cone)(6)에서 캐리어(7)로 분사되는데, 도시된 예시에서 캐리어는 경화성 금속 재질의 튜브이다. 캐리어(7)는 회전되며 축방향으로 이동될 수 있다. 회전 및 분사 기간의 증가와 함께 점점 더 두꺼운 분사 성형된 층이 캐리어(7)에 형성된다. 분사된 층(8) 내의 탄소 함량을 변화시킬 수 있도록 하기 위하여, 도시된 예시에서 탄소(C)가 적합한 시점에 용융물(S)에 주입된다. 이는 탄소 와이어의 투입 또는 탄소 분말의 주입을 통해 이루어질 수 있다. 그로 인해 용융물은 탄소로 농축되지만, 필연적으로 이로 인해 생성된 층(8)도 농축된다. 도 1에 따른 예시에서는 탄소(C)가 직접 용융물 저장 용기(3)로 주입되지만, 물론 용융물 공급부에서 분사 유닛(2) 바로 전에 또는 그에 직접 탄소를 주입하는 가능성도 존재한다. 어떠한 경우에 있어서도 이 실시예에서는 탄소(C)가 균질한 용융물에 주입된다.
예를 들어 특정한 공정 방법에서는 도시된 예시에서 전술한 바와 같이 예를 들어 경화 가능한 표면 경화강 재질의 튜브에 해당하는 캐리어(7)에서 우선 본래 용융물(S)의 사용 하에서, 즉 탄소 함량이 변화되지 않은 조성으로, 분사 과정이 시작된다. 용융물(S)은 예를 들어 표면 경화강의 조성을 갖는다. 즉 탄소 함량은 0.35 % 미만이고 경우에 따라서는 Cr(최대 4 %), Mo(최대 2 %), Ni 및/또는 Mn(각각 최대 4 %) 및 Si(최대 1.5)와 같은 합금원소 및 기타 강철 불순물이 포함된다. 본래 조성의 사용 하에서 분사 과정 중에 우선 제1 층(8a)(도 2 참조)이 도포되며, 그 두께는 수 밀리미터, 바람직하게는 적어도 5 mm이다. 그 다음 탄소 농축된 가장자리 층이 분사 과정에서 형성되며, 용융물의 탄소 함량을 증가시키기 위하여 전술된 바와 같이 탄소(C)가 용융물(S)에 주입된다. 그 결과로 도 2의 기본 그래프에 도시된 바와 같이 후속 공정에서 제조된 제2 가장자리 층(8b)에 더 많은 탄소가 농축된다. 여기에서 양측 층(8a, 8b)의 횡단면에 탄소 함량이 도포된다. 이 도면은 기본적 도시에 해당한다는 점을 다시 한번 언급하는 바이다. 가장자리 층(8b)에 최대로 존재하는 탄소 함량은 원하는 탄소 함량에 해당하는데, 일반적으로 이러한 탄소 함량은 이 예시에서 필요하지 않은 탄화 공정 후에도 유지된다.
여기에서 캐리어(7)는 제조된 구름 베어링 부품의 통합된 구성 요소를 형성한다. 도시된 예시에서 구름 베어링 부품의 형성을 위한 개별 링이 캐리어(7)에서부터 절단되며, 도 2는 이러한 링 형태로 절단된 구름 베어링 부품(9)의 부분 절개도를 나타낸다. 물론 긴 튜브 대신 최종 윤곽에 유사하게 선제작된 부품, 즉 링을 사용하는 가능성도 존재하는데, 이런 경우 이 링은 도면에 상세히 도시되지 않은 재사용이 가능한 캐리어 위에 열로 나란히 배치되며 그에서부터 인출될 수 있다.
도 3은 탄소 기울기를 갖는 층의 형성을 위한 다른 변형을 나타낸다. 본래 조성의 용융물(S)이 포함된 용융물 저장 용기(3) 및 분사 유닛(2) 및 운반기체 공급장치(4)를 포함하는 도면에 도시된 분사 장치(1)에서는 필요한 시점에 탄소(C)의 첨가가 직접 용융물 원추(6)로 이루어지며, 주입된 탄소 분말은 분사 유닛(2)에서 고속으로 방출되는 금속 액적 및 운반기체(N2)에 의해 즉시 함께 운반되며 형성되는 가장자리 층(도 2에 따른 실시예에서 가장자리 층(8b))에 침착된다. 여기에서도 먼저 변화되지 않은 용융물 조성의 사용 하에서 제1 층을 형성하고 이후 시점에 비로소 탄소 농축을 수행하는 가능성도 존재한다. 이 발명 형태에서는 분사 원추(6)로의 직접 주입으로 인해 극도로 신속한 탄소 함량 변화가 가능하다. 추가적으로 미세한 분말 형태의 산화물, 탄화물, 질화물 형태로 마모 억제성 경화 재료를 분사 원추에 주입할 수도 있는데, 이러한 물질은 층(8b)에 결합된다.
도 4는 다른 공정 변형을 설명하기 위한 다른 기본적 도시를 나타낸다. 마찬가지로 여기에 도시된 분사 장치(1)는 분사 유닛(2) 및 총 세 개의 용융물 저장 용기(3a, 3b, 3c)를 포함한다. 도시된 예시에서 용융물 저장 용기(3a)에는 낮은 탄소 함량의 제1 용융물(S1)이 존재하며, 용융물 저장 용기(3b)에는 높은 탄소 함량의 용융물(S2)이 존재한다. 이 용융물은 다른 시점에 또는 동시에 제3 용융물 저장 용기(3c)에 주입되므로, 여기에는 순수한 용융물(S1), 순수한 용융물(S2) 또는 용융물(S1)과 용융물(S2)로 구성된 혼합 용융물이 존재한다. 대형 용기가 아니어야 하며 소형 분배기에 해당할 수 있는 이 용융물 저장 용기(3c)에서 이제 최종적으로 분사할 용융물 조성이 인출되고 운반기체 공급장치(4)를 통해 공급된 비활성 기체의 도움으로 용융물 원추(6)로 분사된다.
도 4의 캐리어(7)는 전술된 설명과는 달리 예시적으로 재사용이 가능한 캐리어, 예를 들어 세라믹 또는 콘크리트 튜브이다. 그 위에 전체 구름 베어링 부품, 즉 여기에서는 링이 분사 성형법으로 코팅된다. 이 목적을 위하여 예를 들어 제1 분사 부분에서 오로지 높은 탄소 함량을 갖는 용융물(S2)만을 사용하여 원하는 층 두께에 도달될 때까지 내측 가장자리 층이 분사된다. 그 다음에 대부분의 부품 바디를 형성하기 위하여 순수한 용융물(S1)이 분사될 때까지 점점 더 많은 용융물(S1)이 혼합된다. 외측에 존재하는 탄소 농축된 가장자리 층을 형성하기 위하여 마지막 분사 단계에서 다시 용융물(S2)의 함량이 최대 100 %까지 증가되므로, 여기에서도 탄소 기울기가 형성된다. 즉 여기에서는 구름 베어링 부품 전체가 분사 성형법으로 제조되며, 설명된 예시에서는 내측 및 외측 가장자리 층이 탄소 기울기를 갖는다. 물론 내측 또는 외측 가장자리 층만 상응하게 형성하는 것도 가능하다.
도 5는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 분사 장치(1)의 다른 기본적 도시를 나타낸다. 이 예시에서는 이 장치는 개별적으로 가동할 수 있는 두 개의 분사 장치(2a, 2b)를 포함하며, 이 장치들은 각각 별도의 용융물 저장 용기(3a, 3b)를 갖는다. 용융물 저장 용기(3a)에는 낮은 탄소 함량을 갖는 용융물(S1)이 존재하며, 용융물 저장 용기(3b)에는 높은 탄소 함량을 갖는 용융물(S2)이 존재한다. 여기 에 도시된 예시에서 공동의 운반기체 공급장치(4)를 통해 공급되는 양측 분사 유닛(2a, 2b)은, 그 각각의 분사 원추(6a, 6b)가 도시된 예시에서는 캐리어(7)의 근처에서 완전히 중첩되도록, 배치된다. 또한 여기에서도 캐리어(7)가 세라믹 튜브 또는 이와 유사한 형태의 재사용이 가능한 캐리어라고 가정된다. 탄소 기울기를 갖는 내측 및 외측 가장자리 층을 포함하는 링이 제조되는 경우에는, 먼저 분사 유닛(2b)이 높은 탄소 함량을 갖는 용융물(S2)로 이루어진 제1 층의 분사를 시작한다. 수 밀리미터의 최소 두께에 도달된 후에 분사 유닛(2b)의 분사 출력이 연속적으로 낮아지고 분사 장치(2a)가 켜지며 그 분사 출력이 연속적으로 증가된다. 각각의 출력의 감소 및 증가는 바람직하게도 동기적으로 이루어지므로, 모든 시점에 100 %의 총 분사 출력이 나타난다. 대부분의 부품 바디를 형성하기 위하여 100 %의 용융물(S1)이 분사된다. 즉 롤링 요소는 용융물(S1)의 재료만 포함한다. 외측 가장자리 층을 형성하기 위하여 이 과정이 다시 반대 방향으로 진행된다. 즉 분사 유닛(2a)의 분사 출력이 연속적으로 감소되고 반면 분사 유닛(2b)의 분사 출력은 연속적으로 증가된다. 경화성 보어, 낮은 경화성을 갖는 코어 및 다시 더 높은 경화성을 갖는 외측 가장자리 층을 포함하는 링 또는 튜브가 형성된다.
전체적으로 본 발명에 따른 방법은 내측 또는 외측 가장자리 층의 구역에서 탄소 기울기 구조의 간단한 형성을 가능하게 한다. 매우 오랜 기간이 소요되는 특수한 탄화 단계는 더 이상 필요치 않다. 마찬가지로 이 단계를 위해 소요되는 제조 비용이 필요치 않고 열처리 단계에서 비틀림이 나타나지 않게 되므로, 후가공(연 삭) 비용이 낮아진다. 또한 보통 링 압연 시 링 중량의 약 25 %를 차지하는 내측의 단조 스크랩의 제거가 필요치 않다. 마지막으로 제조 공정의 시간이 현저하게 단축되는데, 그 이유는 공장에서의 봉 및 반제품 제조, 단조를 위한 핀의 절단 및 탄화 과정이 필요치 않기 때문이다.
본 발명은 구름 베어링 부품의 제조 방법 및 구름 베어링 부품에 이용될 수 있다.
[도면 부호의 설명]
1 분사 장치
2 분사 유닛
2a 분사 유닛
2b 분사 유닛
3 용융물 저장 용기
3a 용융물 저장 용기
3b 용융물 저장 용기
3c 용융물 저장 용기
4 운반기체 공급장치
5 금속 액적
6 분사 원추
6a 분사 원추
6b 분사 원추
7 캐리어
8 층
8a 층
8b 층
9 구름 베어링 부품
S 금속 용융물
S1 용융물
S2 용융물
C 탄소
N2 운반기체
Claims (15)
- 최소한 그 가장자리 층의 구역에서 규정된 탄소 기울기를 갖는 구름 베어링 부품의 제조 방법에 있어서,용융된 금속이 분사 공정을 통해 캐리어에 분사되고 분사된 금속의 탄소 함량이 분사 과정 중에 변화되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 탄소 함량을 변화시키기 위하여 탄소가, 분사된 금속이 인출되는 용융물로 주입되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제2항에 있어서, 탄소가 와이어의 형태로 용융물에 투입되거나 또는 분말로서 용융물에 주입되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 탄소 함량을 변화시키기 위하여 탄소 분말이 용융된 금속에서 분사 원추로 분사되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 분사되는 금속이 인출되는 용융물을 형성하기 위하여 서로 혼합되는 서로 다른 탄소 함량의 두 가지 또는 복수의 용융물이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 두 개 또는 복수의 별도의 분사 장치의 사용 하에서 서로 다른 탄소 함량을 갖는 두 가지 또는 복수의 용융물이 분사되며, 분사 원추는 중첩되고 분사 장치의 방출량이 변화되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 분사를 위한 운반기체로서 질소 또는 질소로 농축된 기체가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 부품에서 특히 내마모성 가장자리 층을 형성하기 위하여 하나 또는 복수의 경화 재료가 분말 형태로 분사 원추에 분사되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제8항에 있어서, 1 nm 내지 200 ㎛의 입도를 갖는 분말이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 선제작된 부품, 특히 튜브가 캐리어로서 사용되며, 이 부품이 제조된 구름 베어링 부품의 통합된 구성 요소가 되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐리어가, 전체 부품의 형성을 위하여 분사 공정으로 금속이 분사되는 재사용 가능한 캐리어인 것을 특징으 로 하는 방법.
- 특히 링 또는 롤러 형태의 구름 베어링 부품에 있어서,최소한 하나의 가장자리 층(8b)이 용융된 금속(5)의 분사를 통해 형성되며, 그 내에서 최소한 부분적으로 탄소 함량이 변화하며 특히 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 구름 베어링 부품.
- 제12항에 있어서, 그가 가장자리 층이 그 위에 형성되는 선제작된 금속성 캐리어(7)인 것을 특징으로 하는 구름 베어링 부품.
- 제12항에 있어서, 그가 분사 공정으로 제조된 완전한 분사 성형 부품인 것을 특징으로 하는 구름 베어링 부품.
- 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 최소한 분사된 가장자리 층(8b)에 최소한 부분적으로나마 하나 또는 복수의 경화 재료가 침착되는 것을 특징으로 하는 구름 베어링 부품.
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