KR20100002194A

KR20100002194A - 나사 전조가공 다이

Info

Publication number: KR20100002194A
Application number: KR1020090057029A
Authority: KR
Inventors: 아키히코 오구라
Original assignee: 오에스지 가부시키가이샤
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2010-01-06
Also published as: US20090320551A1; JP5317552B2; TW201008745A; TWI474911B; JP2010005654A

Abstract

피가공물의 표면을 소성 변형시키는 나사 전조가공을 위해 전조가공 성형면의 표층부에 형성된 질화확산층을 갖는 나사 전조가공 다이에 있어서, 상기 질화확산층은 화합물층 깊이가 1 ㎛ 이하이며, 실용질화층 깊이가 5 ∼ 40 ㎛ 의 범위이며, 또한 표면 경도가 1300 HV 이상 또는 표면 경화량이 400 HV 이상이 되도록, 이온질화 처리에 의해 형성되는 나사 전조가공 다이.

Description

나사 전조가공 다이{THREAD ROLLING DIE}

본 발명은 나사 전조가공 다이에 관한 것으로, 더 상세하게는 전조가공 성형면의 치핑 (chipping) 또는 결손을 억제하며, 또한 표면 경도로 인해 우수한 내마모성 및 내구성을 갖게 되는 기술에 관한 것이다.

전조가공 성형면에 형성된 질화확산층을 가지며, 피가공물의 표면에 소성 변형을 위해 전조가공용으로 사용되는 나사 전조가공 다이가 나사, 기어 및 스플라인 등을 전조가공하기 위해 넓게 이용되고 있다. 이러한 나사 전조가공 다이는 일반적으로, 일본 공업 규격 (JIS) 에 규정된 합금 공구강 (SKD) 또는 고속도 공구강 (SKH) 으로 제조된 기부의 표층부에 염욕질화 처리나 가스질화 처리 등에 의해 질화확산층을 형성하여 제조된다. 또한 JP 2002-192282 A 는 이온질화 처리에 의해 질화확산층을 형성하는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 나사 전조가공 다이는, 질화확산층의 표면에 형성된 질화물 등으로 이루어진 경질한 취성 화합물층이 표면 경도를 증가시키는 대신 치핑 및 결손을 발생시키는 경향으로 인해 내마모성 및 내구성이 열등하게 되는 문제가 있다. 즉, 경질한 취성 화합물층은 내마모성 및 내구성의 기대되는 개선을 발생시킬 수 없다. 특히, 염욕질화 처리나 가스질화 처리에서는, 소정의 표면 경도를 얻으려고 하면 질화확산층이 두꺼워지고, 내부에서 경도가 증가하고, 따라서 인성의 저하와 취성이 발생하게 된다. 또한, 결손이 발생하기 쉽다.

따라서, 본 발명의 목적은 질화 처리에 의해 나사 전조가공 다이의 전조가공 성형면을 경화시켜 내마모성을 향상시키기 위해, 화합물층의 인성 또는 특성의 저하에 기인하는 치핑 및 결손을 억제하여 내구성 있는 개선된 나사 전조가공 다이를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 본 발명의 제 1 양태에 따라 이루어질 수 있는데, 그 양태는 피가공물의 표면을 소성 변형시키는 나사 전조가공을 위해 전조가공 성형면의 표층부에 형성된 질화확산층을 갖는 나사 전조가공 다이에 있어서, 상기 질화확산층은 화합물층 깊이가 1 ㎛이하이며, 실용질화층 깊이가 5 ∼ 40 ㎛ 의 범위이며, 또한 표면 경도가 1300 HV 이상 또는 표면 경화량이 400 HV 이상이 되도록, 이온질화 처리에 의해 형성되는 나사 전조가공 다이를 제공하는 것이다.

또한, 화합물층 깊이 및 실용질화층 깊이는, 일본 공업 규격 (JIS) 의 G 0562 코드 (1993) 의 "철강의 질화층 깊이 측정 방법"에 규정되고 있다. 화합물층 깊이는 표면으로부터 질화물, 탄화물 또는 탄질화물로 주로 이루어진 층까지의 깊이이며, 실용질화층 깊이는 질화층의 표면으로부터, 그 경도가 기재의 비커스 (Vickers) 또는 누프 (Knoop) 경도의 값 보다 50 (HV 또는 HK) 큰 지점까지의 깊이이다.

표면 경화량은, 표면 경도 값과 기재의 비커스 또는 누프 경도 값의 차이이 다.

상기된 목적은 본 발명의 제 2 양태에 따라서 이루어질 수 있으며, 그 양태는 질화확산층이 다른 개질 처리 없이 이온질화 처리로 공구 기재의 표면에 형성되어 있는 본 발명의 제 1 양태의 나사 전조가공 다이를 제공하는 것이다.

상기된 목적은 본 발명의 제 3 양태에 따라서 이루어질 수 있으며, 그 양태는 다른 개질 처리 없이 산화 처리로 두께가 1 ∼ 5 ㎛ 의 범위로 질화확산층 위에 형성된 산화피막을 포함하는 본 발명의 제 1 또는 제 2 양태의 나사 전조가공 다이를 제공하는 것이다.

이온질화 처리에서 질화확산층을 형성하는 경우, 예를 들어 분위기 가스의 질소 가스와 수소 가스의 혼합 비율 또는 압력, 온도, 처리 시간 등의 조건에 의해 화합물층 깊이 및 실용질화층 깊이가 변할 수 있다. 그 후, 상기된 방식으로 얻어진 다양한 화합물층 깊이 및 실용질화층 깊이를 측정하여, 항절 강도 및 손모량 사이의 관계와 화합물층 깊이와 실용질화층 깊이의 관계가 조사되었다. 그 결과, 화합물층 깊이가 1 ㎛ 이하 또는 실용질화층 깊이가 5 ∼ 40 ㎛ 의 범위인 경우, 우수한 항절 강도 및 손모량의 감소에 의한 우수한 내마모성이 얻어졌다. 화합물층 깊이가 1 ㎛ 이하이므로 경질한 취성 화합물층에 의해 질화확산층은 실질적으로 영향을 받지 않으며, 실용질화층 깊이가 40 ㎛ 이하로 비교적 얕으면 질화확산층은 인성을 바람직하게 유지하게 되며, 그들의 상승적인 효과로 높은 항절 강도 (즉 내결손성) 가 얻어질 수 있는 것으로 생각된다. 전조가공시 우수한 내마모성을 얻도록 표면 경도 또는 표면 경화량을 위해서 실용질화층 깊이를 5 ㎛ 이상으로 할 필요가 있다. 1300 HV 이상의 표면 경도 또는 400 HV 이상의 표면 경화량을 제공하기 위한 상기 조건은 나사 전조가공 다이의 조기의 치핑 또는 결손의 발생을 억제하면서 우수한 내마모성을 발생시켜 내구성을 상당히 향상시킨다.

본 발명의 제 3 양태는 산화 처리에 의해 질화확산층 위에 두께가 1 ∼ 5 ㎛ 인 산화피막을 갖는 나사 전조가공 다이를 제공하기 때문에, 그 산화 피막은 윤활유의 유지 성능을 개선하고, 따라서 윤활 성능 및 내소착성을 개선하여 더 우수한 내마모성 및 내구성이 이루어진다.

본 발명은 원통형 다이, 평 다이, 유성 (planetary) 다이와 같은 다양한 나사 전조가공 다이에 적용된다. 나사 전조가공 다이가 널리 알려지고 있지만, 기어 또는 스플라인 등의 나사 이외의 다양한 부품의 전조가공을 위해 적용될 수 있다. 합금 공구강 또는 고속도 공구강과 같은 공구강이 전조가공 다이 (공구 기재) 를 위해 바람직하게 사용된다.

상기 이온질화 처리에서 질소 가스 (N₂) 와 수소 가스 (H₂) 의 혼합 가스가 사용되지만, 암모니아 (NH₃) 가 이온질화 처리에서 사용될 수 있다. 산화피막을 형성하기 위해 예컨대, 증기 산화 처리가 바람직하게 이용되지만, 임의의 다른 산화 처리 방법이 이용될 수 있다.

본 발명에서, 질화확산층이 숏 피닝과 같은 임의의 다른 개질 처리 없이 이온질화 처리로 공구의 기재의 표면에 형성되며, 산화피막은 예컨대 숏 피닝과 같은 임의의 다른 개질 처리 없이 산화 처리로 질화확산층에 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명은 도면을 참조하여 설명된다. 도면은 적절하게 단순화되거나 변형되었으며, 부분 또는 부재의 치수 및 형상의 모든 비율은 다음 실시형태에 실제 제품을 반영할 수 없다.

도 1a 는 본 발명에 따른 실시형태의 한 쌍의 원통형 나사 전조가공 다이 (10) 를 나타내는 사시도이다. 도 1b 는 도 1a 에 도시된 원통형 나사 전조가공 다이의 원주부의 일부를 나타내는 단면도이다. 한 쌍의 원통형 나사 전조가공 다이 (10) 는 실제 현장에서 하나의 유닛을 형성한다. 공구의 기재 (12) 는 일본 공업 규격 (JIS) 에 규정된 합금 공구강 (SKD) 으로 제조되며, 복수의 나사의 산 (ridge) 이 외주부에 있는 전조가공 성형면(부) (14) 에 형성되어, 그 나사의 산은 축선 방향에 따른 절단시 단면을 볼 때 원통형 피가공물 (나사 재료) 의 표면에 형성되는 나사 홈에 상보적으로 형성된다. 즉, 원통형 피가공물의 표면에 나사의 산을 가압하고 전조가공하여 피가공물의 나사산이 형성된다.

상기된 전조가공 성형면(부) (14) 은, 숏 피닝 (shot peening) 과 같은 다른 개질 처리 없이 이온질화 처리에 의해 처리되며, 전조가공 성형면(부) (14) 에는 질화확산층 (16) 이 형성되어, 전조가공 성형면(부) (14) 의 표층부에 있는 질화확산층 (16) 에서 질소가 확산된다. 이온질화 처리에서는, 진공로에서 글로우 방전이 일어나고, 질소와 수소의 혼합물의 분위기에서 기재 (12) 에 질소가 침입 확산된다. 본 실시형태에서, 5 ∼ 40 ㎛ 의 범위의 실용질화층 깊이 (t1), 1300 HV 이상의 표면 경도, 또는 40O HV 이상의 표면 경화량을 갖는 질화확산층 (16) 이 형성되도록 가스압, 가스의 혼합 비율, 질화 처리의 시간과 같은 조건이 결정된다. 비교적 얕은 40 ㎛ 이하의 실용질화층 깊이 (t1) 로 인해 질화확산층 (16) 의 인성을 바람직하게 유지하여 치핑 및 결손을 억제하는 것과, 5 ㎛ 이상의 실용질화층 깊이 (t1) 및 1300 HV 이상의 표면 경도 또는 400 HV 이상의 표면 경화량에 의해 우수한 내마모성이 발생한다.

상기된 이온질화 처리에서는, 질소와 기재 (12) 의 철 등의 반응 결과로, 표면 상에 질화물 등으로 이루어지는 화합물층이 형성되며, 본 실시형태에서는 그 화합물층의 깊이가 1 ㎛ 이하가 되도록 조건이 결정된다. 이러한 화합물층은 그 경도와 취성으로 인해 치핑 또는 결손을 발생시킨다. 그러나, 본 실시형태에서는 화합물층 깊이가 1 ㎛ 이하이기 때문에, 화합물층으로부터 기인하는 치핑 또는 결손이 억제된다. 화합물층 깊이는 이온질화 처리의 시간에 따라 결정되는데, 그 시간은 기본적으로는 실용질화층 깊이 (t1) 에 따라 결정되며, 또한 질소 가스 (N₂) 와 수소 가스 (H₂) 와의 혼합 비율을 변경함으로써 화합물층 깊이를 조정할 수 있다.

도 2a, 도 2b 및 도 2c 는 전자현미경사진을 기초하여 표면부의 일부를 나타내는 단면도이다. 도 2a, 도 2b 및 도 2c 의 화합물층 깊이는 각각 약 0 ㎛, 약 1 ㎛, 그리고 약 5 ㎛ 이다. "백색층"이라 부르는 백색부가 화합물층에 상응하며, 깊이 측정시 구별하기 쉽다.

상기된 이온질화 처리에 의해 질화확산층 (16) 이 형성되는 전조가공 성형 면(부) (14) 은 숏 피닝과 같은 다른 개질 처리 없이 증기 산화 처리로 처리되어 산화피막 (18) 을 형성한다. 증기 산화 처리에서는, 약 500 ℃ 의 수증기 (증기) 분위기에서 원통형 전조가공 다이 (10) 가 가열되어, 전조가공 성형면(부) (14) 의 표면에 산화피막 (18) 을 형성한다. 본 실시형태에서는 두께가 1 ∼ 5 ㎛ 의 범위인 산화피막 (18) 이 형성되도록 가열 온도나 처리 시간과 같은 조건이 결정된다. 이렇게 형성된 산화피막 (18) 은, 산소와 공구 기재 (12) 의 철과의 반응에 의해 발생되는 다공성의 사삼산화철 (triiron tetroxide) 로 이루어지며, 산화피막 (18) 의 기공 내에 바람직하게 유지되는 윤활유로 인해 우수한 윤활성을 제공한다.

본 실시형태에서, 질화확산층 (16) 의 표면에 형성되는 화합물층의 깊이가 1 ㎛ 이하이기 때문에 다이 (10) 가 경질 취성의 화합물층의 영향을 많이 받지 않는 것, 그리고 실용질화층 깊이 (t1) 가 40㎛ 이하로 비교적 얕기 때문에 내부의 인성이 바람직하게 유지되는 것에 의해, 원통형 나사 전조가공 다이 (10) 에는 우수한 항절 강도가 상승적으로 제공된다. 더욱이, 실용질화층 깊이 (tl) 가 5 ㎛ 이상이며, 표면 경도가 1300 HV 이상 또는 표면 경화량이 400 HV 이상이기 때문에, 상기 항절 강도의 개선과 함께, 나사 전조가공 다이 (10) 의 조기 치핑 또는 결손의 발생을 억제하고 우수한 내마모성을 얻어, 다이 (10) 의 내구성이 개선된다.

본 실시형태에서는, 질화확산층 (16) 위에 증기 산화 처리에 의해 두께가 1 ∼ 5 ㎛ 의 범위인 산화피막 (18) 이 형성되어 있으므로, 이 산화피막 (18) 은 윤 활유 유지 특성의 개선, 그리고 윤활 특성 및 내소착성을 개선하여, 더 우수한 내마모성 및 내구성을 제공한다.

도 3a 및 도 3b 는 나사 전조가공을 위한 본 발명의 다이 플레이트 (평 다이) 와 종래의 다이 (또는 종래 제품) 의 내구성을 위한 나사 전조가공 시험의 조건 및 그 결과를 각각 나타내며, 도 4a 및 도 4b 에서는 각각 그 처리 단계가 도시되어 있다. 본 발명은 도 4a 의 단계로 전조가공 성형면(부) (14) 에 표면 처리 (이온질화 + 증기 산화 처리) 를 실시하여 얻어지며, 종래 다이는 도 4b 의 단계로 전조가공 성형면(부) (14) 에 다른 표면 처리 (염욕질화 + 염욕산화 처리) 를 실시하여 얻어진다. 전조되는 피가공물용 재료인 SCr430 및 SCM440 는, 각각 일본 공업 규격 (JIS) 에 규정된 크롬강 및 크롬-몰리브덴 강으로 이루어진다.

본 발명에 있어서, 도 4a 의 단계 (S1) 의 이온질화 처리로, 약 30 ㎛ 의 실용질화층 깊이 (t1), 약 1357 HV 의 표면 경도 (HV 0.3) (약 425 HV 의 표면 경화량) 를 갖는 질화확산층 (16) 이 형성된다. 도 5 의 "X" 그래프는 상기된 이온질화 처리로 형성된 질화확산층 (16) 의 표면으로부터의 깊이와 경도의 관계를 나타내며, "C" 그래프는 도 4B 의 단계 (Rl) 의 염욕질화 처리로 형성된 질화확산층 (16) 의 표면으로부터의 깊이와 경도의 관계를 나타낸다. 이온질화 처리는, 그래프에서 실용질화층 깊이 (t1) 가 약 30 ㎛ 일지라도, 표면 경도는 약 1357 HV 을 나타내는 바와 같이, 표면을 경화시킬 때 내부 인성을 유지하면서 우수한 경도를 제공할 수 있다. 그러나, 염욕질화 처리에서는 표면 경도가 1300 HV 이하일 지라도 실용질화층 깊이 (t1) 는 약 77㎛ 를 나타내므로, 내부까지의 경화로 인해 인 성이 열등하게 되어, 전조가공시 결손 등이 발생한다. 도 5 에서, 실용질화층 깊이 (t1) 를 위한 염욕 질화 처리의 기준 경도 (기재의 비커스 경도 값 + 50) 가 이온질화 처리의 기준 경도보다 더 높은 것은, 공구 기재 (12) 의 개체 차 또는 측정의 편차 등에 기인한다.

화합물층 깊이는 이온질화 처리시, 질소 가스 (N₂) 와 수소 가스(H₂) 의 혼합 비율을 변경하여 조정된다. 본 실시형태에서는 N₂ : H₂ 는 약 1 : 1 의 비율로 설정되어 화합물층 깊이는 약 O.3 ㎛ 로 조정된다. 도 4a 의 단계 (S2) 에서, 약 490 ℃ 에서 약 60 분 동안의 증기 산화 처리로 층 두께 (t2) 가 약 2 ㎛ 인 산화피막 (18) 이 형성된다.

종래 제품은 도 4b 에 도시된 바와 같이, 염욕질화 처리에 의해 질화확산층 (16) 이 형성되어 있고, 염욕산화 처리에 의해 산화피막 (18) 이 형성되어 있다.

도 3a 에 나타낸 조건으로 상기의 본 발명 및 종래 제품을 이용하여 전조가공을 실시하여, 그 공구수명이 측정되었다. 다이의 마멸로 인해 나사의 직경이 나사 링 규격 (GR) 의 구멍보다 크게 되어 나사가 구멍을 관통하지 못하게 되거나, 또는 다이에 결손이 발생한 경우 공구수명은 끝났다. 공구수명은 전조가공된 나사의 개수로 나타낸다. 피가공물 SCr 430 (40 HRC) 을 전조가공하는 본 발명에 따른 다이는 종래 다이보다 약 2 배가 긴 내구성을 가지며, 피가공물 SCM 440 (26 HRC) 을 전조가공하는 본 발명에 따른 다이는 종래 다이보다 약 1.6 배 긴 내구성을 갖는 것이 도 3b 의 그래프에 명확하게 나타나 있다. 본 발명에 따른 다이는 두 피가공물 모두에서 내구성을 개선하는 것으로 밝혀졌다.

도 6a 는 항절 강도와 화합물층 깊이 사이의 관계를 나타내고 있다. 시편의 항절 강도는, 이온질화 처리에서 질소 가스 (N₂) 와 수소 가스 (H₂) 의 혼합 비율을 변경하는 것 등에 의해 화합물층 깊이가 다양한 시편들을 준비한 후, JIS (일본 공업 규격) R1601 에 규정된 굽힘 강도 시험으로 측정된다. 도 6a 의 그래프는 화합물층 깊이가 1 ㎛ 내에서는 항절 강도가 약 3 GPa 인 것을 나타내며, 깊이가 1 ㎛ 를 초과 (즉, 1 ㎛ 보다 깊음) 하면 항절 강도의 값이 더 작은 것을 나타내고 있으며, 가파르게 저하하는 경향을 보인다. 시편은 5 x 4 x 10 (mm) 치수의 직육면체 형상으로 합금 공구강 (SKD) 으로 제조되며, 그 위에 질화 처리층이 전체적으로 형성되어 있고, 각 질화확산층의 표면 경도는 1358 ∼ 1369 HV 의 범위고, 실용질화층 깊이는 약 30 ㎛, 산화피막의 두께는 약 2㎛ 이다.

도 6b 는 항절 강도와 실용질화층 깊이 사이의 관계를 나타내고 있다. 시편의 항절 강도는, 이온질화 처리 시간을 변경하는 것 등으로 실용질화층 깊이가 다양한 시편들을 준비한 후, 상기 측정과 동일한 방식으로 측정된다. 도 6b 의 그래프는 실용질화층 깊이가 40 ㎛ 내에서는 항절 강도가 약 3 GPa 인 것을 나타내며, 깊이가 40 ㎛ 를 초과 (즉, 40 ㎛ 보다 깊음) 하면 항절 강도의 값이 더 작은 것을 나타내고 있으며, 가파르게 저하하는 경향을 보인다. 각 시편의 질화확산층의 표면 경도는 1358 ∼ 1369 HV 이며, 화합물층 깊이는 약 O.3 ㎛ 이며, 산화피막의 두께는 약 2㎛ 이다. 따라서, 도 6a 및 6B 는, 화합물층 깊이가 1 ㎛ 이 하 또는 실용질화층 깊이가 40 ㎛ 이하인 경우에, 약 3 GPa 이상의 높은 항절 강도 값이 얻어진다 것을 나타낸다.

도 7a 는 손모량과 화합물층 깊이 사이의 관계를 나타내고 있다. 도 3a 와 동일한 시험 조건에서, 평 다이의 시편의 전조가공 성형면 (14) 의 나사의 산의 융기의 손모량 (높이 감소량) 은, 이온질화 처리시 질소 가스 (N₂) 와 수소 가스 (H₂) 의 혼합 비율을 변경하는 것 등으로 화합물층 깊이가 다양한 샘플을 준비한 후, SCM 440 (26 HRC) 의 10000 개의 피가공물을 전조가공하여 측정되었다. 시편들은 도 3a 의 내구성 시험에서 사용한 것과 동일한 나사 전조가공 평 다이이다. 도 7a 의 그래프는 화합물층 깊이가 1 ㎛ 이하이면 손모량이 약 8 ㎛ 이하인 것을 나타내며, 화합물층 깊이가 1 ㎛ 를 초과 (즉, 1 ㎛ 보다 깊음) 하면 손모량의 값이 더 큰 것을 나타내고 있으며, 치핑이 빈번하게 발생하여 상승 경향을 보인다. 각 시편의 질화확산층 (16) 의 표면 경도는 1358 ∼ 1369 HV 이며, 실용질화층 깊이 (t1) 는 약 30 ㎛, 그리고 산화피막 (18) 의 두께 (t2) 는 약 2㎛ 이다.

도 7b 는 손모량과 실용질화층 깊이 (t1) 사이의 관계를 나타내고 있다. 평 다이의 시편의 손모량은, 이온질화 처리의 시간을 변경하는 것 등으로 실용질화층 깊이 (t1) 가 다양한 샘플을 준비한 후, 상기 측정과 동일한 방식으로 측정되었다. 도 7b 의 그래프는 실용질화층 깊이 (t1) 가 5 ㎛ ∼ 40 ㎛ 의 범위이면 손모량이 약 12 ㎛ 이하인 것을 나타내며, 실용질화층 깊이가 40 ㎛ 를 초과 (즉, 40 ㎛ 보다 깊음) 하면 손모량의 값이 더 큰 것을 나타내고 있으며, 또한 치핑이 빈번하게 발생하여 급속한 상승 경향을 보인다. 즉, 실용질화층 깊이 (t1) 가 5 ㎛ 보다 얕으면 충분한 표면 경도를 얻을 수 없어서 내마모성이 저하하는 반면, 실용질화층 깊이 (t1) 가 40 ㎛ 보다 깊어지면 인성이 저하되어 약하고 결손이 생기고 쉬워져 내마모성의 저하가 일어난다. 각 시편 (실용질화층 깊이 (t1) 의 깊이가 0 ㎛ 인 시편 포함) 의 질화확산층의 표면 경도는 1358 ∼ 1369 HV 범위이며, 화합물층 깊이는 약 0.3 ㎛, 그리고 산화피막 (18) 의 두께 (t2) 는 약 2㎛ 이다. 따라서, 도 7a 및 도 7b 는 실용질화층 깊이 (t1) 는 손모량에 상당한 영향을 주며, 5 ∼ 40 ㎛ 의 범위의 실용질화층 깊이 (t1) 는 약 12 ㎛ 이하의 손모량으로 우수한 내마모성을 제공할 수 있다는 것을 나타낸다.

따라서, 도 6a, 도 6b, 도 7a 및 도 7b 는, 1 ㎛ 이하의 화합물층 깊이와 5 ∼ 40 ㎛ 의 범위의 실용질화층 깊이 (t1) 를 갖는 질화확산층 (16) 을 형성하면 치핑 및 결손의 발생이 억제되어 우수한 내마모성을 제공할 수 있다는 것을 나타낸다.

본 발명은 첨부된 청구범위에 규정된 본 발명의 범위 및 원리를 벗어나지 않고, 당업자에 의해 다른 변화, 개량 및 변경으로 구현될 수 있는 것으로 이해될 것이다.

도 1a 및 도 1b 는 본 발명에 따른 실시형태의 원통형 전조가공 다이를 나타내는 도면으로, 도 1a 는 다이의 사시도이며, 도 1b 는 표층부의 일부의 단면도이다.

도 2a, 도 2b 및 도 2c 는 질화확산층의 표면에 형성된 화합물층의 깊이를 나타내는 도면으로, 전자현미경사진을 기초하면 도 2a 는 약 0 ㎛, 도 2b 는 약 1 ㎛, 그리고 도 2c 는 약 5 ㎛ 의 화합물층 깊이를 나타낸다.

도 3a 는 본 발명의 다이와 종래의 다이로 나사 전조가공하여 내구성을 위한 시험 조건을 나타내며, 도 3b 는 그 결과를 나타낸다.

도 4a 및 도 4b 는 도 3a 및 도 3b 의 내구성 시험에 사용된 본 발명의 다이와 종래 다이의 표면 개질 처리를 나타내는 흐름도이다.

도 5 는 도 4a 의 이온질화 처리 (S1) 후의 경도와 도 4b 의 염욕 질화 처리 (R1) 후의 경도를 나타내는 그래프이다.

도 6a 는 항절 강도와 화합물층 깊이의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 6b 는 항절 강도와 실용질화층 깊이의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 7a 는 손모량과 화합물층 깊이의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 7b 는 손모량과 실용질화층 깊이의 관계를 나타내는 그래프이다.

Claims

피가공물의 표면을 소성 변형시키는 나사 전조가공을 위해 전조가공 성형면의 표층부에 형성된 질화확산층을 갖는 나사 전조가공 다이에 있어서,

상기 질화확산층은, 화합물층 깊이가 1 ㎛ 이하이며, 실용질화층 깊이가 5 ∼ 40 ㎛ 의 범위이며, 또한 표면 경도가 1300 HV 이상 또는 표면 경화량이 400 HV 이상이 되도록, 이온질화 처리에 의해 형성되는 나사 전조가공 다이.
제 1 항에 있어서,

상기 질화확산층은 다른 개질 처리 없이 이온질화 처리로 공구 기재의 표면에 형성되어 있는 나사 전조가공 다이.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

다른 개질 처리 없이 산화 처리로 질화확산층 위에 형성되며, 두께가 1 ∼ 5 ㎛ 의 범위인 산화피막을 포함하는 나사 전조가공 다이.