KR20130063639A - Method for manufacturing piston ring of die casting machine and piston ring made by the method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다이캐스팅 장치용 피스톤 링을 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마그네슘 합금 고온 챔버 다이캐스팅 장치 등의 다이캐스팅 장치에서 용융금속을 금형에 주입하는 작용을 수행하는 피스톤의 링의 제조방법과 이 제조방법에 의해 제조된 피스톤 링에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing a piston ring for a die casting apparatus, and more particularly, to a method of manufacturing a ring of a piston for performing an action of injecting molten metal into a mold in a die casting apparatus such as a magnesium alloy high temperature chamber die casting apparatus. It relates to a piston ring produced by the manufacturing method.
주지하는 바와 같이, 다이캐스팅 장치는 용융금속을 실린더에 주입하면 이를 피스톤 로드가 일정 압력으로 밀어 상기 실린더와 연결되는 금형에 주입하여 제품을 성형하는 장치이다. As is well known, a die casting apparatus is a device for molding a product by injecting molten metal into a cylinder and injecting the piston rod to a predetermined pressure into a mold connected to the cylinder.
따라서 상기와 같은 다이캐스팅 장치에서 실린더에 주입되는 용융금속을 용이하게 금형으로 주입시키기 위해서는 실린더 내에 장착되는 피스톤 로드의 피스톤이 일정 강도와 취성을 유지하여야 하고, 피스톤의 외면과 실린더 내주면 간에 기밀이 유지되면서 피스톤의 습동이 원활하게 이루어져야 한다. Therefore, in order to easily inject the molten metal injected into the cylinder into the mold in the die casting apparatus as described above, the piston of the piston rod mounted in the cylinder must maintain a certain strength and brittleness, while maintaining the airtightness between the outer surface of the piston and the inner circumference of the cylinder. The piston should slide smoothly.
따라서, 도 1에 도시된 것과 같이 피스톤로드(1) 끝단에 결합된 피스톤(2)의 외주면에 금속 링(3)을 장착하여 피스톤(2)이 실린더 내부를 따라 이동할 때 상기 링(3)이 실린더 내주면과 접촉하면서 슬라이딩하여 용융금속을 밀어내게 된다. Therefore, as shown in FIG. 1, the
상기 피스톤(2)에 장착되는 링(3)은 높은 내구성과 강도가 요구되는데, 종래에는 이러한 내구성과 강도를 만족시키기 위하여 단조 방식으로 링을 제작하였다. The
그러나, 단조 방식으로 링(3)을 제작할 경우 비용이 많이 들고, 시간과 노력이 많이 소요되어 결과적으로 링의 제조 단가를 증가시키는 문제가 있다.
However, when manufacturing the
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 제조 비용을 줄일 수 있으며, 시간과 노력을 감소시킬 수 있는 다이캐스팅 장치용 피스톤 링 제조방법을 제공함에 있다. The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a piston ring for a die casting device that can reduce the manufacturing cost, and can reduce time and effort.
본 발명의 다른 목적은 상술한 제조방법에 의해 제조되며, 내구성과 강도를 증대시킬 수 있는 다이캐스팅 장치용 피스톤 링을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a piston ring for a die casting device which is manufactured by the above-described manufacturing method and which can increase durability and strength.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다이캐스팅 장치의 피스톤의 외주면에 장착되는 피스톤 링을 제조하는 방법에 있어서, (a) 일정량의 용융 금속을 원심주조 금형의 캐비티 내에 주입함과 동시에 원심주조 금형을 설정된 회전속도(rpm)로 회전시켜 용융 금속을 캐비티의 내주면에 밀착시켜 원심주조하는 단계와; (b) 상기 원심주조 금형의 캐비티에서 원심주조된 피스톤 링 반제품을 어닐링(annealing)하는 단계와; (c) 상기 피스톤 링 반제품을 설정된 형태와 치수로 가공하여 피스톤 링 완제품을 만드는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 장치용 피스톤 링 제조방법을 제공한다.
In order to achieve the above object, the present invention provides a method of manufacturing a piston ring mounted on an outer circumferential surface of a piston of a die casting apparatus, the method comprising: (a) injecting a predetermined amount of molten metal into a cavity of a centrifugal casting mold and simultaneously centrifugal casting; Rotating the mold at a set rotational speed (rpm) to bring the molten metal into close contact with the inner circumferential surface of the cavity to centrifugally cast the molten metal; (b) annealing the centrifugally cast piston ring semifinished product in the cavity of the centrifugal casting mold; (C) provides a piston ring manufacturing method for a die casting device comprising the step of making the piston ring finished product by processing the semi-finished piston ring in the set shape and dimensions.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 원심주조 방식으로 피스톤 링을 제조할 수 있으므로 재료의 낭비가 없어져 제조비용을 줄일 수 있으며, 시간과 노력도 감소시킬 수 있는 이점이 있다. According to the present invention as described above, since the piston ring can be manufactured in a centrifugal casting method, waste of material is eliminated, and manufacturing cost can be reduced, and time and effort can be reduced.
또한, 본 발명의 제조방법을 이용하여 피스톤 링을 제조하되, 피스톤 링을 본 발명에서 제시하는 조성물과 조성비로 제조함으로써 내구성과 강도를 향상시킬 수 있다.
In addition, while producing a piston ring using the production method of the present invention, by producing a piston ring in the composition and composition ratio proposed in the present invention can be improved durability and strength.
도 1은 종래의 다이캐스팅 장치용 피스톤 로드를 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 피스톤 링이 적용되는 마그네슘 합금 고온 챔버 다이캐스팅 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 피스톤 링의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다이캐스팅 장치용 피스톤 링 제조방법을 설명하는 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 다이캐스팅 장치용 피스톤 링 제조방법을 수행하기 위한 원심주조 금형을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 1 is a front view showing a piston rod for a conventional die casting apparatus.
Figure 2 is a schematic diagram showing the structure of a magnesium alloy high temperature chamber die casting apparatus to which the piston ring of the present invention is applied.
3 is a perspective view of a piston ring manufactured by the manufacturing method according to the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a piston ring for a die casting apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 5 is a cross-sectional view schematically showing the centrifugal casting mold for performing the piston ring manufacturing method for die casting apparatus according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다이캐스팅 장치용 피스톤 링 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 피스톤 링의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the piston ring manufacturing method for a die casting apparatus according to the present invention and the piston ring produced by this manufacturing method.
먼저, 도 2는 본 발명의 피스톤 링이 적용되는 마그네슘 합금 고온 챔버 다이캐스팅 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 것으로, 마그네슘 합금 고온 챔버 다이캐스팅 장치는 용융금속이 수용되는 용해로(10)와, 상기 용해로(10) 내부에 설치되며 노즐(20)을 통해 다이캐스팅 금형(30)에 연결되어 피스톤 로드(40)의 왕복 운동에 의해 용해로(10) 내부의 용탕을 금형(30)에 전달하는 실린더부(50)('goose neck'이라고도 함)를 포함한다. First, FIG. 2 schematically shows the structure of a magnesium alloy high temperature chamber die casting apparatus to which a piston ring of the present invention is applied. The magnesium alloy high temperature chamber die casting apparatus includes a
상기 피스톤 로드(40)의 끝단부에 결합된 피스톤(41)의 외주면에는 피스톤 링(42)이 결합된다. 상기 피스톤 링(42)은 대략 70mm 의 직경을 갖는다. 상기 피스톤 링(42)은 도 3에 도시된 것과 같이 일측이 45도 각도로 비스듬하게 절개되며, 이 절개부(42a)의 중앙부에 장공형의 홈(42b)이 형성된 개방 구조의 링으로 이루어질 수 있다. 이 실시예에서 상기 피스톤 링(42)의 절개부(42a)는 45도 각도로 비스듬하게 절개된 형태를 갖지만, 이와 다르게 절개부(42a)가 수직하게 일직선으로 절개되거나, 혹은 '『』' 형태로 엇갈리게 절개될 수도 있다. The
상기 피스톤 링(42)은 탄소(C) 0.17~0.23 중량%, 규소(Si) 0.15~0.35 중량%, 망간(Mn) 0.4~0.6중량%,인(P) 또는 황(S) 0.01~0.03 중량%, 크롬(Cr) 9.0~10.0 중량%, 몰리브덴(Mo) 1.8~2.2 중량%, 텅스텐(W) 5.0~6.0 중량%, 코발트(Co) 9.5~10.5중량%, 잔여분의 철(Fe)의 조성비로 이루어진다. The
이하 상기와 같은 피스톤 링(42)을 제조하는 방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing the
도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다이캐스팅 장치용 피스톤 링 제조방법은 용탕조에서 금속을 정련하여 일정량의 모합금(master alloy)을 제조하는 단계(S1)와, 상기 모합금을 용융하여 원심주조 금형의 캐비티 내에 주입함과 동시에 상기 원심주조 금형을 설정된 회전속도(rpm)로 회전시켜 용융 금속을 캐비티의 내주면에 밀착시켜 원심주조하는 단계(S2)와; 상기 원심주조 금형의 캐비티에서 원심주조된 피스톤 링 반제품을 어닐링(annealing)하는 단계(S3)와, 상기 어닐링이 완료된 피스톤 링 반제품의 내경 및 외경을 절삭하고, 외경 정삭을 통해 치수 및 조도를 맞추는 단계(S4)와, 피스톤 링 반제품의 홈(42b)(도 3참조)을 절삭하는 단계(S5)와, 피스톤 링 반제품의 저압 플라즈마 이온 질화 열처리를 수행하는 단계(S6)와, 제조 로트 번호(LOT No.)를 마킹하고, 절개부(42a)를 45도 각도로 절삭하여 피스톤 링 완제품을 만드는 단계(S7) 등을 포함한다. Referring to FIG. 4, in the method of manufacturing a piston ring for a die casting apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, a step (S1) of refining a metal in a molten metal bath to produce a predetermined amount of a master alloy is performed. Melting and injecting into the cavity of the centrifugal casting mold and rotating the centrifugal casting mold at a predetermined rotational speed (rpm) to bring the molten metal into close contact with the inner circumferential surface of the cavity (S2); Annealing the centrifugally cast piston ring semi-finished product in the cavity of the centrifugal casting mold (S3), cutting the inner and outer diameters of the semi-finished piston ring semifinished product, and adjusting dimensions and roughness through outer diameter finishing (S4), cutting the groove (42b) of the piston ring semifinished product (see Fig. 3), performing a low pressure plasma ion nitriding heat treatment of the piston ring semifinished product (S6), and manufacturing lot number (LOT No.), and cutting the cut-out
이러한 피스톤 링 제조방법의 각 단계에 대해 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다. Each step of the piston ring manufacturing method will be described in more detail as follows.
먼저, 상술한 것과 같은 철과 탄소, 규소 등 피스톤 링 조성물 재료를 용탕조에 투입하고, 아르곤(Ar) 정련법 등을 적용한 정련 과정을 수행하여 일정량의 모합금(母合金; master alloy)을 제조한다(단계 S1). First, the piston ring composition materials such as iron, carbon, and silicon as described above are introduced into a molten bath, and a predetermined amount of master alloy is manufactured by performing a refining process using argon refining. (Step S1).
이어서, 도 5에 도시된 것과 같이 상기 모합금을 설정 온도에서 용융하고, 용융된 모합금을 수직타입(vertical type)의 원심주조 금형(100)의 캐비티(101) 내에 주입함과 동시에 상기 원심주조 금형(100)을 400~1000rpm의 속도로 회전시켜 모합금을 캐비티(101)의 내주면에 밀착시켜 원심주조를 수행한다(단계 S2). 이 때, 상기 모합금은 1600~1700℃의 용해온도에서 용융된 후 원심주조 금형(100)에 투입된다. 이러한 원심주조 단계를 완료하면 원통형 링 형태의 피스톤 링 반제품이 얻어진다. Subsequently, as shown in FIG. 5, the master alloy is melted at a set temperature, and the molten master alloy is injected into the
상기한 원심주조 단계를 통해 피스톤 링 반제품이 제조되면, 피스톤 링 반제품을 원심주조 금형(100)의 캐비티(101)에서 분리하여 어닐링(annealing)한다(단계 S3). 이 어닐링 단계에서는 피스톤 링 반제품을 어닐링 챔버에 투입하여 900~1000℃의 온도, 바람직하기로 950℃의 환경에서 5시간 동안 서서히 냉각시킴으로써 조직을 미세 구상화시킨다. 이 때 피스톤 링 반제품의 경도(Hrc)는 40 이하로 되어 이후의 가공이 용이하게 된다. When the piston ring semifinished product is manufactured through the centrifugal casting step, the piston ring semifinished product is separated from the
어닐링 처리가 완료되면, 피스톤 링 반제품의 내경 및 외경을 절삭하고, 외경 정삭을 통해 치수 및 조도를 설정값으로 맞추고(단계 S4), 피스톤 링 반제품의 홈(42b)(도 3참조)을 절삭하여 피스톤 링 반제품을 설정된 형태와 치수로 가공한다. When the annealing process is completed, the inner and outer diameters of the semifinished piston ring are cut, the dimensions and roughness are adjusted to the set values through external finishing (step S4), and the
이어서, 저압 플라즈마 이온 질화 열처리를 수행한다(단계 S6). 이 저압 플라즈마 이온 질화 열처리에 의해 피스톤 링(42) 표면에 약 0.15mm 두께로 내산화 질화처리가 이루어져 표면의 경도가 증대되고, 이에 따라 피스톤 링의 내구성 및 내마모성이 증대된다. 상기 저압 플라즈마 이온 질화 열처리후 피스톤 링 반제품의 표면경도(Micro Vickers Hardness; HV)는 1200 정도가 된다. Then, a low pressure plasma ion nitriding heat treatment is performed (step S6). By the low pressure plasma ion nitriding heat treatment, the surface of the
상기 저압 플라즈마 이온 질화 열처리 후, 피스톤 링 반제품의 표면에 제조 로트 번호(LOT No.) 등을 마킹하고, 절개부(42a)를 45도 각도로 절삭한다(단계 S7). 이로써 피스톤 링(42) 완제품이 만들어진다. After the low pressure plasma ion nitriding heat treatment, the lot number (LOT No.) or the like is manufactured on the surface of the semi-finished piston ring, and the
이와 같은 본 발명에 따르면, 피스톤 링(42)이 원심주조에 의해 만들어지므로, 제조비용과 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 원심주조 과정에서 기포나 비금속 게재물이 제거되고, 원심력에 의한 조직의 치밀성과 강도가 확보될 수 있는 이점을 얻을 수 있다. According to the present invention, since the
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. In addition, it is apparent that any person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs may make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
10 : 용해로 20 : 노즐
30 : 다이캐스팅 금형 40 : 피스톤 로드
41 : 피스톤 42 : 피스톤 링
42a : 절개부 42b : 홈
50 : 실린더부 100 : 다이캐스팅 금형
101 : 캐비티10: melting furnace 20: nozzle
30: die casting mold 40: piston rod
41: piston 42: piston ring
42a:
50: cylinder portion 100: die casting mold
101: cavity
Claims (7)
(a) 일정량의 용융 금속을 원심주조 금형의 캐비티 내에 주입함과 동시에 원심주조 금형을 설정된 회전속도(rpm)로 회전시켜 용융 금속을 캐비티의 내주면에 밀착시켜 원심주조하는 단계와;
(b) 상기 원심주조 금형의 캐비티에서 원심주조된 피스톤 링 반제품을 어닐링(annealing)하는 단계와;
(c) 상기 피스톤 링 반제품을 설정된 형태와 치수로 가공하여 피스톤 링 완제품을 만드는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 장치용 피스톤 링 제조방법.In the method for manufacturing a piston ring mounted on the outer peripheral surface of the piston of the die casting device,
(a) injecting a predetermined amount of molten metal into the cavity of the centrifugal casting mold and simultaneously rotating the centrifugal casting mold at a predetermined rotational speed (rpm) to bring the molten metal into close contact with the inner circumferential surface of the cavity to centrifugally cast;
(b) annealing the centrifugally cast piston ring semifinished product in the cavity of the centrifugal casting mold;
(C) a method for producing a piston ring for die casting device, characterized in that for processing the piston ring semi-finished product in a set shape and dimensions to make a finished piston ring.
Prepared by the method of any one of claims 1 to 6, the carbon (C) 0.17 ~ 0.23% by weight, silicon (Si) 0.15 ~ 0.35% by weight, manganese (Mn) 0.4 ~ 0.6% by weight, phosphorus ( P) or 0.01 to 0.03 wt% sulfur (S), 9.0 to 10.0 wt% chromium (Cr), 1.8 to 2.2 wt% molybdenum (Mo), 5.0 to 6.0 wt% tungsten (W), 9.5 to 10.5 cobalt (Co) A method for producing a piston ring for a die casting device, characterized in that the composition comprises a percentage by weight of iron (Fe).
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