KR20190084390A - 에이밍스크류용 선재의 열처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시는 에이밍 스크류 제조를 위해 사용되는 강봉에 열처리를 시행하여 조직 변화에 따른 강봉의 특성을 개량되게 하고, 이를 통해 단조에 의한 에이밍 스크류 제조시 강봉의 적용이 유리한 상태로서 적용시킬 수 있고, 에이밍 스크류 제조에 사용되는 강봉에 열처리 패턴을 확립되도록 함으로써 기계 가공성 향상이 극대화 되며, 열처리에 의한 조직 변화를 통해 강봉의 특성이 개량됨으로써 복잡한 형상의 에이밍 스크류의 제조가 용이하게 이루어지는 장점을 갖는 에이밍스크류용 선재의 열처리 방법에 관한 것이다.
본 개시의 실시예에 따른 에이밍스크류용 선재의 열처리 방법은, 에이밍스크류 제조를 위해 사용되는 강봉의 열처리 방법에 있어서, 열처리로에 상기 강봉을 장입하여 열처리 준비를 시키는 준비단계와, 상기 준비단계를 통해 상기 열처리로에 위치된 상기 강봉에 열처리를 위한 적정 온도까지 상승되도록 가열시키는 가열단계와, 상기 가열단계를 통해 열처리 가능한 온도로 유지된 상기 열처리로에 냉각수 파이프로 유입된 냉각수에 의해 상기 강봉의 열처리를 위한 설정된 온도로 냉각시켜 열처리 하는 열처리단계 및 상기 열처리단계를 통해 상기 에이밍스크류의 제조에 맞는 설정된 조직을 갖도록 열처리 완료된 상기 강봉을 취출하는 취출단계를 포함하는 구성으로 이루어진다.

Description

에이밍스크류용 선재의 열처리 방법{HEAT TREATMENT METHOD OF WIRE ROD FOR AIMING SCREW}

본 명세서에 개시된 내용은 에이밍스크류용 선재의 열처리 방법에 관한 것으로, 특히, 에이밍스크류 제조를 위해 사용되는 선재에 열처리를 시행하여 기계 가공성을 향상시킴으로써 복잡한 형상을 갖는 에이밍스크류 제조가 용이하게 이루어질 수 있도록 한 에이밍스크류용 선재의 열처리 방법에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

일반적으로, 자동차의 후방에는 운전자가 브레이크를 밟았을 때 점등되어 뒷차 운전자에게 알려주는 제동등, 운전자가 변속레버를 후진으로 변속하였을 때 점등되는 후진등, 운전자가 방향전환 스위치를 조작하였을 때 점멸되어 뒷차 운전자에게 알려주는 방향표시등 등으로 이루어진 리어콤비램프가 구비된다.

또한, 자동차의 전방에는 야간 주행시 앞을 환하게 비추어 운전자가 노면 및 장애물의 위치를 인지할 수 있도록 하는 헤드램프가 구비되는데, 차량에 설치되는 헤드램프는 자동으로 빛의 각도를 조절하여 줄 수도 있고, 공구 등을 이용하여 임의적인 방법으로 각도로 빛의 방향을 조절할 수 있다.

전술된 바와 같이 임의적인 방법으로 빛의 방향을 조정하는 것을 에이밍(Aiming)이라 하며, 이러한 에이밍을 할 수 있도록 하는 에이밍(Aiming) 장치를 통해 헤드램프에서 비춰지는 광원을 원하는 방향으로 맞추게 된다.

이때, 헤드램프의 조사 각을 변경하기 위해 에이밍스크류를 사용하며, 이 에이밍스크류는 자동차의 헤드램프와 연결되어져 회전에 따라 헤드램프의 조사각을 조정하고 조정된 위치를 유지하는 수평 및 수직 셀프로킹 어저스팅(self locking adjusting) 스크류이다.

상기된 에이밍스크류의 제조는 선행기술문헌 1의 한국 등록특허 제10-1375130호 "자동차 헤드램프의 에이밍볼트와 그 제조방법"와 선행기술문헌 2의 한국 등록특허 제10-0907562호 "냉간 단조로 에이밍 스크류를 제조하는 방법 및 그 방법에 의하여 제조된 에이밍 스크류" 등 다양한 문헌이 개시된 바 있다.

전술된 선행기술문헌 1은 도 1에 도시된 바와 같이, 나사가 형성된 바디와, 바디의 상단에 형성된 헤드를 갖는 볼트 부재와, 상기 헤드에 장착되고, 외력에 의해 회전 조작되는 조작력 수용부재 및 상기 조작력 수용부재에 돌출 형성되어 상기 헤드에 용착되는 용접돌기를 포함하는 구성으로 이루어진다.

그리고, 볼트 부재(10) 성형단계와, 조작력 수용부재(20) 성형단계 및, 조작력 수용부재(20)를 볼트 부재(10)에 장착하는 조작력 수용부재 장착단계를 통해 에이밍 볼트를 제조한다.

그러나, 상기와 같은 구조를 갖는 에이밍 스크류는 탄소 강봉을 다수 회에 걸쳐 상온에서 단조를 실시하는 냉간 단조 가공을 거쳐 시행되는데, 조작력 수용부재에 용접돌기를 성형하여 볼트 부재에 용접하여야 하는 공정이 필요하여 비교적 번거로운 절차를 따름과 동시에 에이밍 스크류의 용접 부위가 비교적 약한 부위로서 작용하는 문제점을 가지게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자 선행기술문헌 2는 도 2에 도시된 바와 같이, 에이밍 나사부를 갖는 본체와, 크라운형 기어를 구비하는 에이밍 스크류를 제조하는 방법에 있어서, 내부에 직경이 상이한 다수의 직경부를 갖는 다이와 펀치로 강봉을 압축 성형하여, 강봉에 직경이 다른 다수의 직경 확장부를 성형하는 단계와, 한 쌍의 금형을 이용하여 다수의 직경 확장부가 형성된 강봉을 압축 성형하여, 강봉에 크라운형 기어를 일체로 성형하는 단계와, 상기 강봉의 외주면 일부를 기계가공하여 강봉에 나사산을 형성하는 단계를 포함한다.

그리고, 상기 크라운형 기어를 성형하는 단계는, 강봉의 상부 일부에 볼록부를 형성하는 단계와, 강봉의 최상단에 너트를 성형하면서, 상기 볼록부를 플랜지부와 스커트부를 갖는 크라운부로 변형시키는 단계와, 상기 스커트부의 저면에 치형부를 성형하는 단계를 포함한다.

전술된 단계에 의하면, 적정 길이와 직경을 갖는 탄소 강봉을 1차 다이(20) 내부에 형성된 직경부(24)에 배치한 후, 1차 펀치(30)의 펀칭 바아(32)를 1차 다이(20)의 1차 직경부(26) 내부에 진입시키면서 탄소 강봉을 펀칭하고, 1차 성형된 탄소 강봉(10)을 2차 다이의 1차 직경부(24)에 배치한 이후에, 2차 펀치의 펀칭 바아를 2차 다이의 2차 직경부 내부에 진입시키면서 탄소 강봉을 펀칭하며, 2차 성형된 탄소 강봉을 3차 다이의 1차 직경부(24)에 배치한 이후에, 3차 펀치의 1차 펀칭 금형부를 3차 다이의 크라운형 금형부 내부에 진입시키면서 탄소 강봉을 펀칭하고, 3차 성형된 탄소 강봉을 4차 다이의 1차 직경부(24)에 배치한 이후에, 4차 펀치의 2차 펀칭 금형부를 4차 다이의 크라운형 기어 금형부 내부에 진입시키면서 탄소 강봉을 펀칭한다.

따라서, 상기된 문헌은 강봉을 펀칭에 의해서만 제조하기 때문에 용접 부위가 없는 양질의 에이밍 스크류를 비교적 간단한 방법으로 제조하게 된다.

이때, 단조에 의한 에이밍 스크류 제조시 사용되는 강봉은 앞서 언급된 제조방법의 각각의 단계에 따른 성형이 용이하도록 하기 위한 열처리가 필요한데, 종래에는 이러한 열처리 방법을 적용하지 않고 사용하거나 열처리를 하더라도 상기와 같은 제조방법에 적합한 열처리 방법이 제안되지 못하고 있는 실정이다.

1. 한국 등록특허 제10-1375130호(2014.03.11)

2. 한국 등록특허 제10-0907562호(2009.07.06)

에이밍 스크류 제조를 위해 사용되는 강봉에 열처리를 시행하여 조직 변화에 따른 강봉의 특성을 개량되게 하고, 이를 통해 단조에 의한 에이밍 스크류 제조시 강봉의 적용이 유리한 상태로서 적용시킬 수 있는 에이밍스크류용 선재의 열처리 방법을 제공하고자 한다.

에이밍 스크류 제조에 사용되는 강봉에 열처리 패턴을 확립되도록 함으로써 기계 가공성 향상이 극대화 되는 에이밍스크류용 선재의 열처리 방법을 제공하고자 한다.

열처리에 의한 조직 변화를 통해 강봉의 특성이 개량됨으로써 복잡한 형상의 에이밍 스크류의 제조가 용이하게 이루어지는 에이밍스크류용 선재의 열처리 방법을 제공하고자 한다.

실시예에 의하면, 에이밍스크류 제조를 위해 사용되는 강봉의 열처리 방법에 있어서, 열처리로에 상기 강봉을 장입하여 열처리 준비를 시키는 준비단계와, 상기 준비단계를 통해 상기 열처리로에 위치된 상기 강봉에 열처리를 위한 적정 온도까지 상승되도록 가열시키는 가열단계와, 상기 가열단계를 통해 열처리 가능한 온도로 유지된 상기 열처리로에 냉각수 파이프로 유입된 냉각수에 의해 상기 강봉의 열처리를 위한 설정된 온도로 냉각시켜 열처리 하는 열처리단계 및 상기 열처리단계를 통해 상기 에이밍스크류의 제조에 맞는 설정된 조직을 갖도록 열처리 완료된 상기 강봉을 취출하는 취출단계를 포함하는 구성으로 이루어진다.

실시예에 의하면, 상기 열처리단계는 상기 강봉의 열처리를 위한 온도로 냉각시키는 과정에 설정된 온도로서 한 번 이상 일정하게 유지하는 온도유지단계를 포함한다.

실시예에 의하면, 상기 온도유지단계의 온도는 640℃에서 700℃ 이내의 범위다.

실시예에 의하면, 상기 강봉은 냉간압조용탄소강선재(SWRCH)다.

이상에서와 같은 에이밍스크류용 선재의 열처리 방법은, 에이밍 스크류 제조를 위해 사용되는 강봉에 열처리를 시행하여 조직 변화에 따른 강봉의 특성을 개량되게 하고, 이를 통해 단조에 의한 에이밍 스크류 제조시 강봉의 적용이 유리한 상태로서 적용시킬 수 있는 장점을 갖는다.

에이밍 스크류 제조에 사용되는 강봉에 열처리 패턴을 확립되도록 함으로써 기계 가공성 향상이 극대화 되는 장점을 갖는다.

열처리에 의한 조직 변화를 통해 강봉의 특성이 개량됨으로써 복잡한 형상의 에이밍 스크류의 제조가 용이하게 이루어지는 장점을 갖는다.

도 1은 에이밍스크류를 설명하기 위한 도면.
도 2는 에이밍스크류의 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 에이밍스크류용 선재의 열처리 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 에이밍스크류용 선재의 열처리 패턴을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 개시의 실시예에 따른 에이밍스크류용 선재의 열처리의 실시예를 표로서 나타낸 도면.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 개시의 실시예에 따른 에이밍스크류용 선재의 열처리 방법은 에이밍스크류 제조를 위해 사용되는 선재에 열처리를 시행하여 기계 가공성을 향상시킴으로써 복잡한 형상을 갖는 에이밍스크류 제조가 용이하게 이루어질 수 있도록 한 에이밍스크류용 선재의 열처리 방법으로서, 헤드램프, 에이밍스크류, 등온 소둔, 열처리, 열처리로, 응력, 인장강도, 연신율 등 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하기로 한다.

도 3은 본 개시의 실시예에 따른 에이밍스크류용 선재의 열처리 방법을 설명하기 위한 도면, 도 4는 본 개시의 실시예에 따른 에이밍스크류용 선재의 열처리 패턴을 설명하기 위한 도면, 도 5는 본 개시의 실시예에 따른 에이밍스크류용 선재의 열처리의 실시예를 표로서 나타낸 도면이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 에이밍스크류용 선재의 열처리 방법은, 에이밍스크류 제조를 위해 사용되는 강봉의 열처리 방법에 있어서, 준비단계(10), 가열단계(20), 열처리단계(30), 취출단계(40)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

준비단계(10)는 열처리로에 강봉을 장입하여 열처리 준비를 시키는 단계이다.

이러한, 준비단계(10)는 적정 길이와 직경을 갖는 강봉을 열처리로에 장입시켜 열처리 할 수 있도록 준비하는 것으로서, 본 개시에서의 강봉은 냉간압조용탄소강선재(SWRCH)를 사용한다. 특히, 본 개시에서는 냉간압조용탄소강선재중에서 에이밍스크류의 제작이 용이한 SWRCH 10A강종을 사용하나 이에 국한하지 않고 본 개시의 실시예를 통해 다양한 강종을 사용할 수 있음은 물론이다.

가열단계(20)는 준비단계(10)를 통해 열처리로에 위치된 강봉에 열처리를 위한 적정 온도까지 상승되도록 가열시키는 단계이다.

이러한, 본 개시의 가열단계(20)는 등온 소둔 공정에 의한 열처리를 SWRCH 10A 강종에 적용하여 기계 가공성을 향상시키는 열처리에 관한 것으로서, 이를 위한 본 개시의 열처리로 온도는 700℃까지 가열되도록 하여 후술될 열처리단계(30)가 수행되도록 하는 것이 바람직 하다.

이때, 본 개시의 가열단계(20)에서 700℃까지 가열시키는데 소요되는 시간은 열처리로와 가열장치에 따라 상이하나 도 4에 도시된 바와 같이 대략 6시간 정도가 가장 적당하다.

열처리단계(30)는 가열단계(20)를 통해 열처리 가능한 온도로 유지된 열처리로에 냉각수 파이프로 유입된 냉각수에 의해 강봉의 열처리를 위한 설정된 온도로 냉각시켜 열처리 하는 단계이다.

이때, 본 개시의 열처리단계(30)는 강봉의 열처리를 위한 온도로 냉각시키는 과정에 설정된 온도로서 한 번 이상 일정하게 유지하는 온도유지단계(30a)를 포함하며, 이 온도유지단계(30a)의 온도는 640℃에서 700℃ 이내의 범위로 적용된다.

상기된 바에 따른 열처리단계(30)를 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

본 개시의 열처리단계(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 가열단계(20)를 통해 690℃에서 700℃까지 온도가 상승되면, 690℃에서 700℃의 온도를 유지시켜 대략 7시간 정도로 강봉의 열처리를 행한다. 이때, 700℃는 본 개시의 열처리에서 최고온도이다.

이후, 690℃에서 700℃로 7시간 열처리가 완료되면 열처리로의 하부에 설치된 냉각수 파이프에 냉각수를 유입하여 1시간 가량 냉각시켜 670℃에서 685℃의 온도가 되도록 한다.

이후, 670℃에서 685℃의 온도가 설정되면 대략 10분 정도로 이 온도를 유지시켜 강봉의 열처리를 행하고, 다시 열처리로의 라부에 설치된 냉각수파이프에 냉각수를 유입하여 1시간 가량 냉각시켜 650℃에서 655℃의 온도의 온도가 되도록 한다.

이후, 650℃에서 655℃의 온도의 온도가 설정되면 다시 대략 10분 정도로 이 온도를 유지시켜 강봉의 열처리를 행하여 열처리를 완료하고, 다음단계인 취출단계(40)를 수행한다.

여기서, 언급되지 않은 본 개시의 열처리로와 이 열처리로에 설치된 냉각수파이프는 열처리 분야에서 통상적으로 사용되는 공지된 기술이므로 별도로 도시하거나 설명은 생략한다.

취출단계(40)는 열처리단계(30)를 통해 에이밍스크류의 제조에 맞는 설정된 조직을 갖도록 열처리 완료된 강봉을 취출하는 단계이다.

이때, 본 개시의 취출단계(40)는 열처리단계(30)의 최저온도인 650℃로부터 640℃의 온도의 범위 내에서 취출되도록 하는 것이 바람직 하다.

여기서, 전술된 바에 따른 본 개시의 각각의 단계에는 상한과 하한의 온도 범위가 기재되어 있는 반면에 도 4에서는 상한온도로서 도시하여 설명하고 있음을 알려둔다.

전술된 바에 따른 본 개시의 에이밍스크류용 선재의 열처리 방법은, 등온 소둔 공정 열처리 기술 개발을 통하여 SWRCH 10A 강종의 열처리 패턴을 확립하여 기계 가공성을 향상시킨 열처리 방법이며, 이는 기존의 SWRCH 10A강종은 열처리를 하지 않거나, 응력을 제거하여 재료의 강도를 저하시키는데 목적을 두었으나, 본 개시를 통한 열처리는 고온에서 장시간 유지하여 복잡한 형상의 볼트를 가공하는데 적합하도록 기존 열처리보다 최고온도 및 유지시간을 늘려서 재료의 연성 확보를 최적화한 방식이다. 이를 통한 본 개시는 고온에서 장시간 유지하여 재료의 강도가 저감되고 연신율이 대폭 향상되는 효과를 얻게 되며, 이는 도 5에 도시된 바와 같다.

이상에서와 같은 에이밍스크류용 선재의 열처리 방법은, 에이밍 스크류 제조를 위해 사용되는 강봉에 열처리를 시행하여 조직 변화에 따른 강봉의 특성을 개량되게 하고, 이를 통해 단조에 의한 에이밍 스크류 제조시 강봉의 적용이 유리한 상태로서 적용시킬 수 있고, 에이밍 스크류 제조에 사용되는 강봉에 열처리 패턴을 확립되도록 함으로써 기계 가공성 향상이 극대화 되며, 열처리에 의한 조직 변화를 통해 강봉의 특성이 개량됨으로써 복잡한 형상의 에이밍 스크류의 제조가 용이하게 이루어지는 장점을 갖는다.

개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.

10 : 준비단계
20 : 가열단계
30 : 열처리단계
30a : 온도유지단계
40 : 취출단계

Claims (4)

1. 에이밍스크류 제조를 위해 사용되는 강봉의 열처리 방법에 있어서,
   열처리로에 상기 강봉을 장입하여 열처리 준비를 시키는 준비단계;
   상기 준비단계를 통해 상기 열처리로에 위치된 상기 강봉에 열처리를 위한 적정 온도까지 상승되도록 가열시키는 가열단계;
   상기 가열단계를 통해 열처리 가능한 온도로 유지된 상기 열처리로에 냉각수 파이프로 유입된 냉각수에 의해 상기 강봉의 열처리를 위한 설정된 온도로 냉각시켜 열처리 하는 열처리단계; 및
   상기 열처리단계를 통해 상기 에이밍스크류의 제조에 맞는 설정된 조직을 갖도록 열처리 완료된 상기 강봉을 취출하는 취출단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 에이밍스크류용 선재의 열처리 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 열처리단계는 상기 강봉의 열처리를 위한 온도로 냉각시키는 과정에 설정된 온도로서 한 번 이상 일정하게 유지하는 온도유지단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에이밍스크류용 선재의 열처리 방법.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 온도유지단계의 온도는 640℃에서 700℃ 이내의 범위인 것을 특징으로 하는 에이밍스크류용 선재의 열처리 방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 강봉은 냉간압조용탄소강선재(SWRCH)인 것을 특징으로 하는 에이밍스크류용 선재의 열처리 방법.
   

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