KR20090050694A - 이층원심주조를 이용한 슬리브 베어링 제조방법 - Google Patents

Abstract

본원발명은 이층 원심주조를 이용한 슬리브 베어링 제조방법에 관한 것으로서, 소재비 절감과 강도향상을 위해 내경과 외경의 재질을 달리하는 이층 원심주조를 이용한 슬리브 베어링을 제조하는 방법에 관한 것이다.

이층 원심주조를 이용한 슬리브 베어링 제조방법은, 금속 몰드가 롤러회전에 의해 일정 회전속도 도달시 주입구를 통해 철계합금을 주입하는 단계와; 철계합금 주입 후 응고되기 전 주입구를 통해 구리합금을 주입하여 이층 원심주조품을 만드는 단계와; 상기 이층 원심주조품을 절단하여 슬리브 베어링을 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 구리합금을 주입하여 이층 원심주조품을 만드는 단계에서 철계합금의 표면온도는 철계합금의 융점 혹은 융점보다 높은 10℃이내 범위인 것을 특징으로 한다.

본원 발명으로 슬리브 베어링 제작시 소재비의 절감을 가져올 뿐 아니라, 강도향상으로 변형이 적고, 원심주조품의 절단에 의해 동시에 여러 개의 슬리브 베어링 제조가 가능한 등 효과를 가져올 수 있다.

이층 원심주조, 철계합금, 구리합금

Description

이층원심주조를 이용한 슬리브 베어링 제조방법{Casting Method of sleeve bearing by bi-metal centrifucal casting}

본원발명은 슬리브 베어링 제조방법에 관한 것으로서, 소재비 절감과 강도향상을 위해 내경과 외경의 재질을 달리하는 이층 원심주조를 이용한 슬리브 베어링을 제조하는 방법에 관한 것이다.

슬리브 베어링의 경우 복사기, 팩시밀리, 프린터, 자동차 전장부품, 제어장치, 자동 판매기, 자동포장기, 펌프, 건조기, 의료기기, 세정기, 공작기계 등에 원통의 축을 회전시키기 위한 곳에 주로 사용된다.

이러한 슬리브 베어링은 종래의 경우 일체형의 원심주조법으로 제작하였는데, 상기 원심주조법은 용융금속을 주형내에 고속으로 유입 분포되어 유동성 불량을 방지하고 살결이 고와 지고, 용융금속에 높은 압력이 걸리게 되므로 주물의 조직이 치밀하고 기공이 없고, 작업시간이 짧고 다량생산이 가능하기 때문이었다.

또한, 슬리브 베어링의 역할은 내경을 통해서 이루어지며 내경표면은 원통의 샤프트 축과 접촉하기 때문에, 상대재질의 축을 마모시키지 않고 마찰, 마모 특성 이 뛰어나야 하며, 내열성과 내약품성도 뛰어나야 한다.

그래서, 상기 슬리브 베어링의 특성을 갖기 위해서는 회전축보다 연한 재료를 사용해야하기 때문에 일반적으로 내식성 특히 내해수성이 다른 합금보다 좋은 구리합금 소재를 사용하였다.

그러나, 구리 합금의 경우 일반 철 소재 등과 비교시 고가이므로 슬리브 베어링 제작비가 과다하게 소요되고, 철 소재보다는 구조적으로 강도가 떨어져 변형 등이 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해, 이층 원심주조법을 이용하여 샤프트 축과 접촉하여 윤활 역할을 하는 내경은 구리합금 재질을 사용하고, 외경은 비교적 값이 싸고 강도가 높은 철계합금 재질을 이용하여 소재비 절감과 강도 향상을 위한 슬리브 베어링 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 이층 원심주조를 이용한 슬리브 베어링 제조방법은, 금속 몰드가 롤러회전에 의해 주입회전속도 도달시 주입구를 통해 철계합금을 주입하는 단계와; 철계합금 주입 후 응고되기 전 주입구를 통해 구리합금을 주입하여 이층 원심주조품을 만드는 단계와; 상기 이층 원심주조품을 절단하여 슬리브 베 어링을 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구리합금을 주입하여 이층 원심주조품을 만드는 단계에서 철계합금의 표면온도는 철계합금의 융점 혹은 융점보다 높은 10℃이내 범위인 것을 특징으로 한다.

슬리브 베어링 제작함에 있어 회전축과 접촉되어 윤활이 되는 내경은 구리합금 재질을 사용하고, 외경은 비교적 값이싼 철계합금 재질을 사용하는 이층 원심주조를 이용함으로서, 소재비의 절감을 가져올 뿐 아니라, 강도향상으로 변형이 적고 원심주조품의 절단에 의해 동시에 여러 개의 슬리브 베어링 제조가 가능한 등 효과를 가져올 수 있다.

이하 도 2 내지 도 4을 참조하여 본 발명인 이층 원심주조를 이용한 슬리브 베어링의 제조방법을 실시예를 통해서 상세하게 설명한다.

도 2는 본원 발명의 실시예에 따른 이층 원심주조를 이용한 슬리브 베어링 제조방법을 나타내는 순서도이고, 도 3은 본원 발명인 이층 원심주조를 이용한 슬리브 베어링 제조방법을 도시한 것이며, 도 4는 본원 발명으로 제작된 슬리브 베어링과 접합층의 현미경 조직을 나타낸 것이다.

기본적으로 이층 원심주조를 이용하여 슬리브 베어링을 제조함에 있어서, 외 경소재는 철계합금(7)을 사용하며, 내경소재는 구리합금(8)을 사용한다.

철계합금의 경우 통상적으로 구조용 합금으로 크롬몰리브덴 합금인 SCM계열의 강이 가격 및 강도대비 저렴하므로 널리 이용가능하며, 대표적인 예로 SCM440가 있다.

구리합금의 경우 주로 아연이 40％이 함유된 구리-아연(Cu-Zn)합금계를 사용하며, 기타 조성의 구리합금도 사용이 가능하다.

일정크기의 내경을 가지는 측벽(1)으로 고정된 금형몰드(2)가 2개 또는 그이상의 롤러회전에 의하여 회전하여 주입회전속도에 도달시 1차래들(5)내의 외경소재인 철계합금(7)을 주입하는데, 주입온도를 통상적으로 융점온도보다 50℃도 정도로 높게하여 주입구(4)를 통해 주입한다.

상기 주입회전속도는 몰드의 크기, 소재의 비중등과 연관이 있는데, 보통 원심력에 의한 가속도를 중력에 의한 가속도로 나눈 값을 정하여 산출하는 방법으로 구한다. 예를 들면, 직경이 25㎜ 내경 몰드의 경우 1000~1400 RPM이면 적당하다.

또한 주입속도는 주형의 전장에 걸쳐 균일한 두께를 얻기 위하여 주형의 회전속도와 일정한 관계로 조정할 필요가 있는데, 일반주조보다는 빠른 속도로 주입해야하며 30~50 kg/s 정도이면 큰 문제가 없다.(S1, 31)

그 후 2차래들(6)내의 내경소재인 구리합금(8)을 먼저 주입한 철계합금(7)의 표면온도가 철계소재의 융점보다 높게 유지한 상태에서 주입구(4)를 통해 주입한다. 이 때, 구리합금의 주입온도는 융점온도보다 50℃ 이상 이어야하며, 내경소재인 구리합금이 철계합금과의 혼합을 적게 하기위해 철계합금의 표면온도를 융점 혹 은 융점보다 높은 10℃이내 범위이어야, 내층과 외층의 경계부가 도 4에서 보는 것과 같이 결함이 없이 건전한 접합부가 형성된다.(S2, 32)

만약, 철계합금의 표면온도가 융점보다 10℃를 초과하면 두층이 지나치게 혼합되고, 철계합금의 표면온도가 융점보다 낮으면 두 층이 분리되어 접합되지 않는다.

마지막으로, 이층 원심주조품을 절단하여 슬리브 베어링을 만드는데, 슬리브 베어링을 사용하는 분야에 따라 사용 폭에 맞게 절단한다.(S3, 33)

도 1은 종래 구리합금을 이용한 슬리브 베어링를 도시한 것이다

도 2는 본원 발명인 이층 원심주조를 이용한 슬리브 베어링 제조방법을 나타낸 순서도이다.

도 3은 본원 발명인 이층 원심주조를 이용한 슬리브 베어링 제조방법을 도시한 것이다.

도 4는 본원 발명으로 제작된 슬리브 베어링과 접합층의 현미경 조직을 나타낸 것이다.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명

1 : 측벽 2 : 금속몰드 3 : 롤러

4 : 주입구 5 : 1차래들 6 : 2차래들

7 : 철계합금(외경소재) 8 : 구리합금(내경소재)

9 : 이층 원심주조품

Claims (2)

1. 금속 몰드가 롤러회전에 의해 주입회전속도 도달시 주입구를 통해 철계합금을 주입하는 단계와;

   철계합금 주입 후 응고되기 전 주입구를 통해 구리합금을 주입하여 이층 원심주조품을 만드는 단계와;

   상기 이층 원심주조품을 절단하여 슬리브 베어링을 제작하는 단계;

   를 포함하는 이층 원심주조를 이용한 슬리브 베어링 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 구리합금을 주입하여 이층 원심주조품을 만드는 단계에서 철계합금의 표면온도는 철계합금의 융점 혹은 융점보다 높은 10℃이내 범위인 것을 특징으로 하는 이층 원심주조를 이용한 슬리브 베어링 제조방법.

Images