KR20100001338A - 커넥팅 로드의 제조 방법 - Google Patents

커넥팅 로드의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 커넥팅 로드의 제조 방법에 관한 것으로, 압연 공정을 통해 커넥팅 로드 형강체를 성형한 후 절단 공정과, 구멍 가공 공정을 통해 로드부의 양 단부에 피스톤에 연결되는 제 1 축 연결부와, 제 1 축 연결부보다 큰 직경을 가지고 크랭크 축에 연결되는 제 2 축 연결부를 가지는 커넥팅 로드를 제조하는 것이다.
본 발명은 한 번의 압연 공정을 통해 복수의 커넥팅 로드를 제조할 수 있어, 생산성을 증대시키고 제조원가를 낮추는 효과가 있는 것이다.

Description

커넥팅 로드의 제조 방법{Manufacturing Method of Connecting Rod}
본 발명은 커넥팅 로드의 제조 방법에 관한 것으로 더 상세하게는 커넥팅 로드를 생산하는 과정을 단순화하여 생산성을 증대시킬 수 있도록 발명된 것이다.
일반적으로 커넥팅 로드는 증기기관 또는 내연기관 등에서 피스톤과 크랭크축을 연결하고, 피스톤의 동력을 크랭크 축에 전달하는 것으로, 피스톤의 직선 운동을 회전 운동으로 변환하여 크랭크 축에 전달하는 것이다.
상기 커넥팅 로드는 피스톤에 연결되는 제 1 축 연결부와, 상기 제 1 축 연결부보다 큰 직경을 가지며 크랭크 축에 연결되는 제 2 축 연결부와, 상기 제 1, 2 축 연결부를 연결하는 로드부를 포함한다.
상기 커넥팅 로드를 제조하는 제조 방법은 열간 단조, 소결, 주조 공법이 있다.
상기 열간 단조 방법은 소재를 재결정 온도 이상으로 가열한 후 금형과 단조 기계로 금속 재료에 압하 하중을 가하여 성형하는 가공 방법이다.
또 소결 방법은 금속 분말을 제조하려는 커넥팅 로드의 형상으로 냉각 압축 성형한 후 가열로에서 소결하여 제조하는 공법이다.
또한 주조 공법은 제조하려는 커넥팅 로드의 형상에 대응되는 내부 공간을 가지는 주형에 용탕을 주입하여 응고시킴으로써 제조하는 공법이다.
상기 주조 방법은 상기 열간 단조 방법과 소결 방법에 비해 기계적 물성치, 즉, 기계적 강도가 현저히 낮은 단점이 있어 거의 사용되지 않으며, 통상 열간 단조 방법 또는 소결 방법을 통해 커넥팅 로드를 제조하고 있는 데, 주로 열간 단조 방법으로 제조하고 있다.
상기 열간 단조 방법을 상세히 살펴보면, 고온(1250℃이상)으로 가열된 커넥팅 로드의 원소재를 풀러링(fullering)이나 에징(edging)과 같은 예비 성형 작업(cross roll preforming)과 부스터(booster) 작업을 거친 후 블록커 금형(blocker-die)을 사용하는 블록킹(blocking) 작업으로 대략적인 형상을 만들고, 피니셔(finisher) 금형으로 최종 형상을 제조하는 최종 단조를 행하는 것이다.
그리고 최종 단조를 행해 커넥팅 로드의 형상으로 형성된 단조품은 외곽으로 여분의 부분이 얇은 박판으로 형성되는데, 이러한 여분의 부분을 제거하는 트리밍 작업과, 커넥팅 로드의 제 1, 2 축 연결부에 축구멍을 뚫는 펀칭 작업을 행하고, 제품의 강도를 증대시키기 위한 코이닝 작업을 거친 후 제어 냉각, 후가공 공정 등의 마무리 단계를 거쳐 커넥팅 로드의 완제품으로 제조되는 것이다.
그러나, 상기 열간 단조 방법 및 소결 방법은 개별 제품에 대해 다단계의 공정을 거쳐야 하므로, 생산성이 낮고, 제조 비용이 비싼 문제점이 있었던 것이다.
본 발명의 목적은 커넥팅 로드의 예비 성형체를 압연 공정을 통해 대량 생산하도록 하여 생산성을 증대시키고, 제조원가를 낮출 수 있는 커넥팅 로드의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
이러한 본 발명의 과제는 압연 소재를 복수의 압연기를 통과시켜, 로드부의 양 단부에 피스톤에 연결되는 제 1 축 연결부와, 제 1 축 연결부보다 큰 직경을 가지고 크랭크 축에 연결되는 제 2 축 연결부를 가지는 커넥팅 로드 형강체를 성형하여 냉각하는 압연 공정과;
상기 압연 공정을 거쳐 성형된 커넥팅 로드 바 형성체를 횡 방향으로 절단하여 복수의 커넥팅 로드 예비 성형체를 형성하는 절단 공정과;
상기 절단 공정을 거쳐 복수로 형성된 커넥팅 로드 예비 성형체의 제 1 축연결부와 제 2 축 연결부에 각각 축 결합구멍을 뚫어 형성하는 구멍 가공 공정을 포함한 커넥팅 로드의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 한번의 압연 공정을 통해 복수의 커넥팅 로드를 제조할 수 있어, 생산성을 증대시키고 제조원가를 낮추는 효과가 있는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음 과 같다.
도 1은 본 발명인 커넥팅 로드의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 블록도로서, 압연 공정, 교정 공정, 절단 공정, 구멍 가공 공정, 보강 단조 공정, 후가공 공정을 순차적으로 거쳐 커넥팅 로드를 제조하는 것을 나타내고 있다.
도 2는 본 발명의 압연 공정 공정을 순차적으로 도시한 개략도로서, 압연 소재가 복수의 압연기를 통해 순차적으로 압연되어 커넥팅 로드의 형상으로 압연되는 것을 나타내고 있다.
도 3은 본 발명에서 사용되는 압연기의 일 예를 도시한 개략도로서, 상, 하부 압연 롤로 이루어진 2단식 압연기를 사용한 예를 나타내고 있다.
도 4는 본 발명에서 압연 공정을 통해 제조된 커넥팅 로드 형강체를 도시한 사시도로서, 커넥팅 로드 형강체를 일정한 폭으로 절단하여 커넥팅 예비 성형체를 성형하는 예를 나타내고 있다.
도 5는 본 발명으로 제조된 커넥팅 로드를 도시한 사시도로서, 커넥팅 로드의 양 측 제 1, 2 축 연결부에 제 1, 2 축 결합 구멍이 형성되어 제조된 상태를 나타내고 있다.
이하, 도 1에서 도시한 바와 같이 본 발명인 커넥팅 로드 제조 방법은 압연 공정(100), 절단 공정(110), 구멍 가공 공정(120)을 순차적으로 거쳐 커넥팅 로드(10)를 제조하는데, 압연 공정(100)과 절단 공정(110) 사이에 교정 공정(130)을 더 포함할 수도 있으며, 구멍 가공 공정(120) 후에 제품의 기계적 물성치를 보강하는 보강 단조 공정(140) 및 커넥팅 로드(10)를 주문자가 원하는 정확한 치수로 정밀 가공하고, 표면 및 모서리를 다듬질하는 후가공 공정(150)을 더 포함할 수도 있는 것이다.
상기 압연 공정(100)은 도 2에서 도시한 바와 같이 복수의 압연기(20)를 통과시켜, 로드부(11)의 양 단부에 피스톤에 연결되는 제 1 축 연결부(12)와, 제 1 축 연결부(12)보다 큰 직경을 가지고 크랭크 축에 연결되는 제 2 축 연결부(13)를 가지는 커넥팅 로드 형강체(1)를 성형하는 것이다.
상기 압연 공정(100)은 조압연 단계와, 중간 압연 단계, 사상 압연 단계를 거쳐 최종 커넥팅 로드 형강체(1)를 제조하는 것으로, 조압연, 중간 압연, 사상 압연 단계의 과정은 제조하는 커넥팅 로드(10)의 형상, 크기 및 재질에 따라 결정되는 것으로 다양하게 실시될 수 있음을 밝혀둔다.
상기 조압연 단계는 블랭크를 압연하는데, 커넥팅 로드(10)의 로드부(11)와, 제 1, 2 축 연결부(12, 13)를 구분하도록 복수의 압연기(20)를 통해 점차적으로 압연하여 구분시키는 단계이다.
또, 중간 압연 단계는 조압연 단계로 구분된 제 1, 2 축 연결부(12, 13)와 로드부(11)를 복수의 압연기(20)를 통해서 압연하되, 로드부(11)의 길이를 점차 증대시키고, 제 1 축 연결부(12)의 크기보다 제 2 축 연결부(13)의 크기를 점차적으로 크게 형성하도록 압연하는 것이다.
그리고 사상 압연 단계는 제 1, 2 축 연결부(12, 13)를 점차 원형으로 압연하고, 로드부(11)의 길이를 설계된 길이에 대응되도록 복수의 압연기(20)를 통해 압연하여 최종 커넥팅 로드 형강체(1)를 성형하는 것이다.
상기 압연 공정(100)에서 사용하는 커넥팅 로드 제조용 압연기(20)는 도 3에서 도시한 바와 같이 서로 이격된 상, 하부 압연 롤(21, 22)을 포함한 2단식 압연기로써, 상, 하부 압연 롤(21, 22)의 이격된 사이로 압연 소재 즉, 블랭크를 통과시키면서 압연하여 커넥팅 로드 형강체(1)를 제조하는 것이다
상기 상부 압연 롤(21)은 외주면의 중앙에 커넥팅 로드(10)의 로드부(11)를 형성하는 제 1 로드 성형홈(21a)이 형성되고, 상기 제 1 로드 성형홈(21a)의 양 측에 제 1, 2 축 연결부(12, 13)를 형성하는 제 1, 2 단부 성형홈(21b, 21c)이 형성되는 것이다.
또한, 상기 하부 압연 롤(22)은 외주면의 중앙에 제 1 로드 성형홈(21a)에 대응되게 형성되어 커넥팅 로드(10)의 로드부(11)를 형성하는 제 2 로드 성형홈(22a)이 형성되고, 상기 제 2 로드 성형홈(22a)의 양 측에 제 1, 2 축 연결부(12, 13)를 형성하며, 상기 제 1, 2 단부 성형홈(21b, 21c)에 대응되는 제 3, 4 단부 성형홈(22b, 22c)이 형성되는 것이다.
상기 상, 하부 압연 롤(21, 22)은 상기한 조압연, 중간 압연, 사상 압연의 각 단계에 대응되는 형상으로 형성되어 최종적으로는 제 1, 3 단부 성형홈(21b, 22b)이 원형의 제 1 축 연결부(12)를 형성하고, 제 2, 4 단부 성형홈(21c, 22c)이 원형의 제 2 축 연결부(13)를 성형하도록 형성되는 것이다.
또한 상기 상, 하부 압연 롤(21, 22)은 제 1, 2 로드 성형홈(21a, 22a)을 대칭되게 형성하고, 제 1, 2 단부 성형홈(21b, 21c)과, 제 3, 4 단부 성형홈(22b, 22c)을 대칭되게 형성하여 각각 균일한 압하량으로 압연 소재를 점차적으로 커넥팅 로드 형강체(1)의 형상으로 형성되도록 압연함으로써, 압연기의 내구성을 증대시키고, 커넥팅 로드 형강체(1)의 품질을 증대시키는 것이 바람직하다.
한편, 상기한 압연 공정(100)으로 성형된 커넥팅 로드 형강체(1)는 냉각 과정을 거치면서 휘거나 구부러져 직각도가 불량해지기 때문에 롤러 교정기를 통해 교정 공정(130)을 하는 것이 바람직한 것이다.
상기 롤러 교정기는 커넥팅 로드 형강체(1)의 로드부(11)와 교정 롤이 접촉 과정에서 발생하는 압하력에 의해 휘어진 부위를 교정하는 것으로, 이는 통상의 롤러 교정기로 상세한 구성 및 작동에 대한 설명은 생략함을 밝혀둔다.
도 4에서 도시한 바와 같이 상기 롤러 교정기를 통해 일직선을 가지도록 교정된 커넥팅 로드 형강체(1)는 횡방향으로 절단하되, 커넥팅 로드(10) 설계 시 결정된 일정한 폭으로 절단하여 복수의 커넥팅 로드 예비 성형체(2)를 형성하는 절단 공정(110)을 거치게 되는 것이다.
즉, 한 번의 압연 공정(100)을 통해 제조된 커넥팅 로드 형강체(1)를 상기 절단 공정(110)을 통해 일정 간격으로 절단하면서 커넥팅 로드 예비 성형체(2)를 다수 형성하여 생산성이 증대되는 것이다.
상기 커넥팅 로드 예비 성형체(2)는 로드부(11)의 양 단에 구비되는 제 1, 2 축 연결부(12, 13)에 각각 제 1, 2 축 결합 구멍(14, 15)을 뚫어 형성하는 구멍 가공 공정(120)을 하여 커넥팅 로드(10)의 형상을 가지도록 하는 것이다.
상기 구멍 가공 공정(120)은 제 1, 2 축 연결부(12, 13)에 선삭 가공을 통해 각각 제 1, 2 축 결합 구멍(14, 15)을 형성하는 것으로, 직경이 작은 제 1 축 연결 부(12)에는 소직경의 제 1 축 결합 구멍(14)을 형성하고, 제 1 축 연결부(12)보다 직경이 큰 대직경의 제 2 축 결합 구멍(15)을 형성하여 커넥팅 로드(10)를 제조할 수 있는 것이다.
상기한 구멍 가공 공정(120)을 통해 제조된 커넥팅 로드(10)는 제품의 정밀도를 증대시키기 위해 표면 및 모서리를 다듬질하는 후가공 공정(150)을 더 포함할 수도 있는 것이다.
또한 상기 커넥팅 로드(10)는 상기한 바와 같이 압연 공정(100)을 통해 제조되어 기계적 물성치에 대한 보강이 필요한 경우 구멍 가공 공정(120) 후 기계적 물성치를 증대시키는 보강 단조 공정(140)을 더 추가로 행할 수 있는 것이다.
상기 보강 단조 공정(140)은 커넥팅 로드(10)의 피니셔(finisher) 금형으로 단조하는 피니셔 단조 단계를 포함하며, 상기 피니셔 단조 단계는 설계 시 요구되는 기계적 물성치에 따라 복수회로 반복될 수도 있는 것이다.
상기 보강 단조 공정(140)은 밀폐된 금형 공동부에서 소재의 강도보다 높은 압력으로 압하하여 최종 커넥팅 로드 형상을 형성하는 코이닝 단계를 포함할 수도 있으며, 설계 시 요구되는 기계적 물성치에 따라 피니셔 단조 단계 후 코이닝 단계를 더 포함할 수도 있는 것이다.
즉, 본 발명은 복수 단계의 단조 공정을 통해 단품의 제품을 제조하는 단조 방법에 비해 한 번의 압연 공정(100)을 통해 복수 제품을 제조함으로써 커넥팅 로드(10)의 대량 생산이 가능하게 되는 것이다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어 나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.
도 1은 본 발명인 커넥팅 로드의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 블록도
도 2는 본 발명의 압연 공정 공정을 순차적으로 도시한 개략도
도 3은 본 발명에서 사용되는 압연기의 일 예를 도시한 개략도
도 4는 본 발명에서 압연 공정을 통해 제조된 커넥팅 로드 형강체를 도시한 사시도
도 5는 본 발명으로 제조된 커넥팅 로드를 도시한 사시도
*도면 중 주요 부호에 대한 설명*
1 : 커넥팅 로드 형강체 2 : 커넥팅 로드 예비 성형체
10 : 커넥팅 로드 11 : 로드부
12 : 제 1 축 연결부 13 : 제 2 축 연결부
20 : 압연기 21 : 상부 압연 롤
22 : 하부 압연 롤 100 : 압연 공정
110: 절단 공정 120 : 구멍 가공 공정
130 : 교정 공정 140 : 보강 단조 공정
150 : 후가공 공정

Claims (6)

  1. 압연 소재를 복수의 압연기를 통과시켜, 로드부의 양 단부에 피스톤에 연결되는 제 1 축 연결부와, 제 1 축 연결부보다 큰 직경을 가지고 크랭크 축에 연결되는 제 2 축 연결부를 가지는 커넥팅 로드 형강체를 성형하여 냉각하는 압연 공정과;
    상기 압연 공정을 거쳐 성형된 커넥팅 로드 바 형성체를 횡 방향으로 절단하여 복수의 커넥팅 로드 예비 성형체를 형성하는 절단 공정과;
    상기 절단 공정을 거쳐 복수로 형성된 커넥팅 로드 예비 성형체의 제 1 축연결부와 제 2 축 연결부에 각각 축 결합구멍을 뚫어 형성하는 구멍 가공 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 커넥팅 로드의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 압연 공정과 절단 공정 사이에는 압연 공정으로 성형된 커넥팅 로드 형강체를 롤러 교정기로 교정하는 교정 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커넥팅 로드의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 구멍 가공 공정 후에는 표면 및 모서리를 다듬질하는 후가공 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커넥팅 로드의 제조 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구멍 가공 공정 후에는 기계적 물성치를 보강하는 보강 단조 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커넥팅 로드의 제조 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 보강 단조 공정은 커넥팅 로드의 피니셔 금형으로 단조하는 피니셔 단조 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커넥팅 로드의 제조 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 보강 단조 공정은 밀폐된 금형 공동부에서 소재의 강도보다 높은 압력으로 압하하여 커넥팅 로드 형상을 형성하는 코이닝 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커넥팅 로드의 제조 방법.
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