KR20210029950A - Methods for manufacturing pistons with increased wear resistance and insulation and Piston by this manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 내연기관용 피스톤에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피스톤 모재를 염욕 처리하여 경도를 증가하고 피스톤 링이 결합되는 링 그루브와 크랭크축이 연결되는 스커트부를 각각의 기능에 맞춰 보강한 내마모성과 단열성 증대 피스톤 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조된 피스톤에 관한 것이다.The present invention relates to a piston for an internal combustion engine, and more particularly, increases the hardness by treating the piston base material with a salt bath, and increases wear resistance and heat insulation by reinforcing the ring groove to which the piston ring is coupled and the skirt to which the crankshaft is connected to each function. It relates to a piston manufacturing method and a piston manufactured by the manufacturing method.
이 부분은 본 출원 내용과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 선행기술이 되는 것은 아니다.This part provides background information related to the content of the present application, and is not necessarily prior art.
일반적으로 내연기관의 엔진은 혼합기가 실린더 내부의 연소실에서 연소되면서 발생되는 연소압력에 의한 피스톤 승강운동을 크랭크 기구에 의한 회전운동으로 변환시켜 출력시킴으로써 동력을 얻게 되는 것이며, 그러한 중요 구성부품으로는 실린더 블록과 피스톤 및 크랭크 기구 등이 있다. In general, the engine of an internal combustion engine obtains power by converting and outputting the piston lifting motion caused by the combustion pressure generated when the mixer is combusted in the combustion chamber inside the cylinder into rotational motion by the crank mechanism. Such an important component is the cylinder. Blocks, pistons, and crank mechanisms.
실린더 블록은 주어진 열에너지로부터 가능한 한 큰 동력을 얻기 위하여 실린더와 피스톤 사이에서 압축된 혼합기나 연소한 폭발가스가 새지 않도록 함과 동시에 피스톤의 접동에 의한 마찰과 마모가 적어야 하는 특징을 가지고 있으며, 실린더 블록의 정밀한 연마 가공 등의 어려움을 해결하기 위하여 별도의 실린더 라이너를 실린더 블록에 적용한다.The cylinder block has the feature that the compressed mixer or burned explosive gas between the cylinder and the piston does not leak in order to obtain as much power as possible from the given thermal energy, and at the same time, it has the characteristics that friction and abrasion due to the sliding of the piston should be small. A separate cylinder liner is applied to the cylinder block in order to solve the difficulties such as precise polishing of the machine.
종래의 실린더 라이너는 주철의 실린더 블록에 맞춰 특수 주철로 만들어진 것이 사용된다.Conventional cylinder liners are made of special cast iron to match the cylinder block of cast iron.
피스톤은 실린더 블록의 실린더 안을 왕복 운동하여 크랭크 기구에 회전력을 전달하며 구조는 피스톤 헤드, 링 벨트(링 그루브, 오일 그루브), 핀 보스, 스커트 등으로 이루어지며, 기능은 동력 행정 중 발생 작용하는 가스의 폭발압력을 커넥팅 로드를 통해 크랭크 축에 전달하여 크랭크 축이 회전운동을 하도록 하는 기능을 기본으로 하고 실린더 안에서 왕복운동을 하면서 피스톤 링을 통해 연소실과 크랭크 실 사이의 기밀을 유지, 연소가스로부터 피스톤 헤드에 전달된 열을 빠르게 실린더 벽에 전달하는 기능 등을 한다.The piston reciprocates inside the cylinder of the cylinder block to transmit the rotational force to the crank mechanism.The structure consists of a piston head, a ring belt (ring groove, oil groove), a pin boss, and a skirt, and the function is a gas generated during the power stroke. The explosion pressure of the crankshaft is transmitted to the crankshaft through the connecting rod to make the crankshaft rotate, and while reciprocating in the cylinder, the airtightness between the combustion chamber and the crankcase is maintained through the piston ring, and the piston from the combustion gas. It functions to quickly transfer the heat transferred to the head to the cylinder wall.
종래 기술에 의한 피스톤으로 경도 증가를 위하여 다양한 특허문헌이 있다.There are various patent documents for increasing hardness with a piston according to the prior art.
특허문헌(대한민국 공개특허 제10-2000-0004819호)은 피스톤을 수평상태로 회전시키는 피스톤 회전수단과, 상기 피스톤의 링그로브에 삽입되어 링그로브를 고주파 가열시키는 냉각형 가열코일과, 가열된 링그로브에 냉각수를 분사시키는 냉각수 파이프와, 냉각수 파이프에서 분사되는 냉각수를 공기압으로 비산시키는 에어 파이프를 구비하여 된 피스톤 링그로브 열처리 장치로서, 이 장치로 판단할 때 피스톤의 링 그루브를 열처리하는 것이며, 피스톤의 직선 왕복운동 시 피스톤 링의 휨으로 인한 피스톤의 모서리부에서 마모가 발생하는 것을 막지 못하고 단열을 위한 기술이 없다.The patent document (Korean Patent Laid-Open No. 10-2000-0004819) includes a piston rotating means for rotating the piston in a horizontal state, a cooling type heating coil that is inserted into the ring groove of the piston to heat the ring groove at high frequency, and a heated ring g. A piston ring groove heat treatment device comprising a coolant pipe for injecting coolant into the lobe and an air pipe for scattering coolant sprayed from the coolant pipe with air pressure. When judged by this device, it heat-treats the ring groove of the piston. During the linear reciprocating motion of the piston, it does not prevent wear at the edge of the piston due to bending of the piston ring, and there is no technology for insulation.
특허문헌(대한민국 공개특허 제10-2009-0098356호)은 가공된 피스톤을 준비하는 준비 공정(S1); 상기 구비된 피스톤의 표면을 연마하는 연마 공정(S2); 상기 연마한 피스톤을 열처리하는 열처리 공정(S3)으로 이루어지는 후가공을 실시하되, 상기 피스톤의 열처리 공정(S3)은, 구비된 피스톤을 세척제와 물로 오일과 이물질을 제거하는 세척 단계(G1); 상기 지그에 조립된 피스톤을 로 내부에 넣는 장입 단계(G2); 상기 로 내부에 질소 가스를 투입하는 퍼징 단계(G3); 상기 로 내부의 온도를 350℃까지 상승시켜 적어도 8시간 유지하고, 이어 다시 온도를 570℃까지 상승시킨 뒤에, 적어도 1시간 30분을 유지하는 예열 단계(G4); 상기 로 내부에 암모니아 가스, 질소 가스, 이산화탄소를 5 내지 8시간을 투입하면서, 로 내부의 온도 570℃, 로 내압은 100 내지 250 ㎜H2O 유지하여 피스톤 표면에 질화층을 형성하는 연질화 단계(G5); 상기 로 내부에 질소 가스를 투입하면서 로 내압은 500 내지 1000 ㎜H2O을 유지하면서, 로 내부의 온도를 적어도 120℃까지 하강시킨 뒤에, 피스톤을 로 밖으로 빼내는 냉각 및 장출 단계(G6)로 이루어지는 피스톤의 후가공 방법으로, 피스톤 전체를 질소 분위기에서 열처리하는 것이며 피스톤과 피스톤 링 간의 접촉시 발생하는 피스톤의 마모를 해결하는 기술, 단열 기술이 없다.Patent document (Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-0098356) is a preparation step (S1) for preparing a machined piston; A polishing step (S2) of polishing the surface of the provided piston; The post-processing is performed by a heat treatment step (S3) of heat-treating the polished piston, wherein the heat treatment step (S3) of the piston includes: a washing step (G1) of removing oil and foreign substances from the provided piston with a detergent and water; A charging step (G2) of putting the piston assembled in the jig into the furnace; A purging step (G3) of introducing nitrogen gas into the furnace; A preheating step (G4) of raising the temperature inside the furnace to 350°C and maintaining it for at least 8 hours, and then raising the temperature to 570°C for at least 1 hour and 30 minutes; Ammonia gas, nitrogen gas, and carbon dioxide are added to the inside of the furnace for 5 to 8 hours, while maintaining a temperature of 570°C and an internal pressure of 100 to 250 mmH2O in the furnace to form a nitriding layer on the piston surface (G5). ); While nitrogen gas is introduced into the furnace, the internal pressure of the furnace is maintained at 500 to 1000 mmH2O, and the temperature inside the furnace is lowered to at least 120°C, and the piston is removed from the furnace by cooling and loading step (G6). As a post-processing method, the entire piston is heat treated in a nitrogen atmosphere, and there is no technology or thermal insulation technology to solve the wear of the piston that occurs when the piston and the piston ring contact.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 피스톤 모재를 전체적으로 염욕 처리하여 경도를 증가하고 피스톤 링이 결합되는 링 그루브에서 내마모성을 확보하고 크랭크축이 연결되는 스커트부에서 단열성을 확보하는 내마모성과 단열성 증대 피스톤 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조된 피스톤을 제공하려는데 그 목적이 있다. The present invention is to solve the above-described problems, and the piston base material is entirely salt bathed to increase hardness, and abrasion resistance to secure abrasion resistance in the ring groove to which the piston ring is coupled, and to secure thermal insulation in the skirt portion to which the crankshaft is connected. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a piston with increased thermal insulation properties and a piston manufactured by the manufacturing method.
본 발명에 의한 내마모성과 단열성 증대 피스톤 제조 방법은, 측면에 핀홀이 형성되고 이 핀홀에 삽입되는 피스톤핀에 의해 커넥팅로드와 연결되는 스커트부 및 이 스커트부의 상부에 일체로 형성되는 크라운부로 이루어진 피스톤의 제조 방법으로서, 피스톤의 모재를 주조 가공하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 제조한 모재를 염욕 처리하는 제2단계와; 상기 제2단계 후에 상기 모재의 활주면에 탄소막을 형성하는 제3단계와; 상기 모재의 스커트부의 표면에 단열막을 형성하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The method of manufacturing a piston for increasing wear resistance and heat insulation according to the present invention includes a piston having a pinhole formed on the side and a skirt portion connected to the connecting rod by a piston pin inserted into the pinhole, and a crown portion integrally formed on the top of the skirt portion. A manufacturing method, comprising: a first step of casting a base material of a piston; A second step of treating the base material prepared in the first step with a dye bath; A third step of forming a carbon film on the sliding surface of the base material after the second step; It characterized in that it comprises a fourth step of forming a heat insulating film on the surface of the skirt portion of the base material.
또한, 본 발명은, 상기 제1단계는 상기 모재의 링 그루브의 입구쪽 모서리부에 모따기 형태의 에지부를 형성하여 상기 링 그루브에 결합되는 피스톤 링의 거동을 유도하고, 상기 탄소막은 상기 에지부의 표면과 활주면에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the first step is to induce the behavior of the piston ring coupled to the ring groove by forming a chamfered edge portion at the inlet edge of the ring groove of the base material, and the carbon film is the surface of the edge portion It is characterized in that it is formed over the and the sliding surface.
본 발명에 의한 내마모성과 단열성 증대 피스톤 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조된 피스톤에 의하면, 피스톤을 전체적으로 염욕 열처리하여 경도를 증가하고, 아울러 내마모성이 필요한 부분으로 링 그르부의 입구쪽에 에지부를 형성하여 피스톤 링이 거동할 수 있는 공간을 확보함과 더불어 피스톤 링과 면 접촉되도록 함으로써 링 그루브의 입구에서 마모를 줄여 피스톤의 수명을 연장하고 또한, 외부와 접하는 스커트부에서 단열 성능을 확보하여 엔진 성능도 향상하는 효과가 있다.According to the piston manufacturing method for increasing wear resistance and heat insulation according to the present invention and the piston manufactured by this manufacturing method, the piston is entirely salt bath heat treated to increase hardness, and at the same time, the piston is formed with an edge portion at the inlet side of the ring groove as a portion requiring wear resistance. In addition to securing a space for the ring to move, the piston ring is in contact with the piston ring to reduce wear at the inlet of the ring groove, extending the life of the piston, and also improving engine performance by securing insulation performance at the skirt part in contact with the outside. There is an effect.
그리고, 피스톤 링의 내주면쪽과 대응하는 링 그루브의 안쪽을 열처리에 의해 경도를 증가시켜 피스톤 링의 거동으로 인한 마모를 줄임으로써 피스톤의 수명을 연장하는데 도움을 준다.In addition, it helps to extend the life of the piston by reducing abrasion due to the behavior of the piston ring by increasing the hardness by heat treatment of the inner circumferential side of the piston ring and the inside of the ring groove corresponding to the inner circumferential surface of the piston ring.
도 1은 본 발명에 의한 내마모성과 단열성 증대 피스톤의 제조 공정도.
도 2는 본 발명에 의한 내마모성과 단열성 증대 피스톤의 표면 강화층을 보인 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 내마모성과 단열성 증대 피스톤에 적용된 링 그루브의 에지부를 보인 도면.
도 4는 본 발명에 의한 내마모성과 단열성 증대 피스톤에 적용된 에지부와 경도 증가부를 보인 도면.1 is a manufacturing process diagram of a piston for increasing wear resistance and heat insulation according to the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a surface reinforcing layer of a piston for increasing wear resistance and heat insulation according to the present invention.
3 is a view showing an edge portion of a ring groove applied to a piston for increasing wear resistance and heat insulation according to the present invention.
4 is a view showing an edge portion and a hardness increase portion applied to the piston for increasing wear resistance and heat insulation according to the present invention.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 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.In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the present specification.
도 1과 도 2에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 내마모성과 단열성 증대 피스톤의 제조 방법은 주조 - 염욕 열처리 - 활주면 탄소막 형성 - 스커트부 단열막 형성의 공정으로 이루어진다.As shown in FIGS. 1 and 2, the method of manufacturing a piston for increasing wear resistance and heat insulation according to the present invention comprises a process of casting-salt bath heat treatment-forming a carbon film on a sliding surface-forming a heat insulating film on the skirt part.
1. 주조.1. Casting.
완성된 피스톤의 형태로 제작(예를 들어 좌우 2개의 형틀의 조립)되는 주형에 용융된 주철을 부어 넣고 굳히는 방법으로 피스톤의 모재(11)를 제조한다. 피스톤 모재(11)는 염욕 열처리와 링 그루브 열처리 및 단열 처리가 되지 않고 순수하게 주조된 물건을 말한다.The
2. 염욕 열처리.2. Salt bath heat treatment.
염욕 열처리 공정은 예열 공정과 중온 염욕 공정 및 냉각 공정으로 구분된다.The salt bath heat treatment process is divided into a preheating process, a medium temperature salt bath process, and a cooling process.
가. 예열.end. Preheat.
예열기(전기로, 염욕로 등)에 모재를 넣고 300℃~400℃로 30분~60분간 예열한다. 예열 공정을 통해 후속 공정인 염욕 열처리 공정의 시간을 단축할 수 있다.Put the base material in a preheater (electric furnace, salt bath, etc.) and preheat at 300℃~400℃ for 30~60 minutes. Through the preheating process, the time of the subsequent salt bath heat treatment process can be shortened.
나. 염욕(중온 염욕).I. Salt bath (medium temperature salt bath).
염욕로에 예열된 모재와 염욕제(염화바륨, 염화칼슘 중 하나 이상)를 넣고 850℃~930℃의 온도로 50분~80분간 가열하여 오스테나이트화 한다. 이와 같은 오스테나이트화를 통해 탄소가 페라이트로 확단되어 탄소농도가 균일해지고 농도가 증가하게 된다.Put the preheated base material and salt bath agent (at least one of barium chloride and calcium chloride) in the salt bath and heat it at 850℃~930℃ for 50~80 minutes to austenite. Through such austenitization, carbon is expanded to ferrite, so that the carbon concentration becomes uniform and the concentration increases.
이상의 염욕 열처리를 통해 모재(11)의 모든 표면 즉 크라운부와 스커트부의 표면에는 염욕층(12)이 형성된다. 염욕층(12)은 열처리에 의해 형성되는 것으로 모재(11)와 구분된 층상 구조를 형성하지 않으나 도면에서는 이해를 돕기 위해 층상 구조로 도시하였다.Through the above salt bath heat treatment, the
본 발명에서 염욕제는 물과 함께 사용되며 통상의 염욕에서 사용하는 비율을 이용한다.In the present invention, the salt bath agent is used together with water, and the ratio used in a conventional salt bath is used.
다. 냉각.All. Cooling.
중온 염욕을 끝낸 모재를 자연 냉각 또는 강제 냉각(냉각수의 분사 또는 냉각공기의 송풍에 의한 냉각)한다.Natural cooling or forced cooling (cooling by spraying cooling water or blowing cooling air) of the base material after the medium-temperature salt bath is completed.
3. 활주면 탄소막 형성.3. Formation of a carbon film on the sliding surface.
활주면은 모재의 외주면 중에서 크라운부의 외주면으로서 피스톤 링이 결합되는 링 그루브의 내주면을 제외한 크라운부의 외주면이며, 이 활주면에 탄소막을 형성한다.The running surface is the outer circumferential surface of the crown part among the outer circumferential surfaces of the base material, excluding the inner circumferential surface of the ring groove to which the piston ring is coupled, and forms a carbon film on the running surface.
탄소막은 탄소 분말의 도포(코팅)를 통해 형성되며, 나노 입자의 탄소 분말 100중량부에 대하여 바인더 수지 2~8중량부를 혼합한 탄소 혼합물을 활주면의 표면에 도포하는 것으로 형성된다. 탄소막의 두께는 피스톤 링보다 돌출되지 않는 두께 내에서 자유롭게 적용 가능하다.The carbon film is formed by applying (coating) carbon powder, and is formed by applying a carbon mixture in which 2 to 8 parts by weight of a binder resin is mixed with respect to 100 parts by weight of carbon powder of nanoparticles on the surface of the sliding surface. The thickness of the carbon film can be freely applied within a thickness that does not protrude from the piston ring.
4. 스커트부 단열막 형성.4. Forming an insulating film on the skirt part.
유리섬유 등의 단열성능이 우수한 단열재의 코팅(도포)을 통해 스커트부(최하단 링 그루브의 아래 부분)의 표면에 단열막을 형성한다. 바람직하게 유리섬유의 단열재는 폐글라스울의 사용이 가능하다. 예를 들어 유리섬유와 바인더 수지가 혼합된 상태의 폐기물인 폐글라스 울을 분쇄의 단독 공정 또는 용융과 냉각 및 분쇄의 복합 공정을 통해 미분의 글라스울로 가공하고 바인더 수지와 혼합(미분의 글라스 울 100중량부에 대하여 바인더 수지 2~8중량부로 혼합)한 후 스커트부의 표면에 도포(피스톤 링보다 돌출되지 않는 두께 안에서 자유롭게 가능)하는 공정을 통해 단열막을 형성한다.An insulating film is formed on the surface of the skirt part (the lower part of the lowermost ring groove) through a coating (coating) of an insulating material with excellent insulating performance such as glass fiber. Preferably, the insulating material of glass fiber can be used as a waste glass wool. For example, waste glass wool, a waste material in which glass fiber and binder resin are mixed, is processed into finely divided glass wool through a single process of crushing or a complex process of melting, cooling, and pulverization, and mixed with a binder resin (fine glass wool). After mixing with 2 to 8 parts by weight of a binder resin based on 100 parts by weight), a heat insulating film is formed by applying it to the surface of the skirt (freely possible within a thickness that does not protrude from the piston ring).
이상의 단열 처리를 통해 스커트부의 염욕층(12)의 표면에는 단열막(14)이 형성된다.The
단열막(14)이 피스톤의 모재에서 박리되지 않도록 단열재의 도포 전에 모재의 표면을 거칠기 가공한 후 거칠은 면에 단열재를 도포하는 것도 가능하고, 모재의 표면이 거칠은 상태이기 때문에 단열막(14)이 모재에서 박리되는 것을 효과적으로 막을 수 있으며, 모재의 표면이 거칠더라도 단열막(14)의 표면은 의도적인 거칠기 없이 평평한 면으로 이루어진다.It is also possible to roughen the surface of the base material before applying the insulation so that the
본 발명은 피스톤(10)의 직선 왕복운동 시 피스톤 링의 거동을 유도하기 위한 에지부(edge)(11a)가 구성될 수 있다.In the present invention, an
에지부(11a)는 링 그루브(11b)의 입구쪽 상하부의 모서리부에 모따기 형태로 형성되는 것으로, 피스톤 링(20)을 중심으로 하여 상하 양쪽에 각각 피스톤 링(20)의 거동 방향으로 경사지게 형성되어 피스톤 링(20)이 에지부(11a)의 경사를 따라 거동함으로써 링 그루브(11b)의 모서리부에서 피로도를 줄일 수 있다.The edge portion (11a) is formed in a chamfered shape at the upper and lower corners of the inlet side of the ring groove (11b), and is formed to be inclined in the direction of movement of the piston ring (20) on both upper and lower sides with the piston ring (20) as the center. As a result, the
즉, 링 그루브(11b)는 단면으로 볼 때 안쪽의 수직부, 상기 수직부의 상하부에서 입구를 향해 서로 평행한 상하 수평부 및 상기 상하 수평부에서 각각 상하로 벌어지는 경사로 형성되면 활주면과 이어지는 에지부(11a)로 구성되는 것이다. 이와 같은 구조에 따르면, 피스톤 링(20)이 상하 수평부에 지지되어 흔들림이 없어 기밀 유지가 가능하고 그러면서 입구쪽의 에지부(11a)를 통해 피스톤 링(20)의 상하 거동을 유도하여 피스톤 링(20)의 파손을 막고 피스톤 링(20)과의 접촉면적을 넓혀 피스톤(10)의 마모를 줄일 수 있다. That is, when the
에지부(11a)를 성형하는 방법은, 주형을 에지부를 형성하기 위한 형태로 제작하여 주조의 단일 공정을 통해 성형하는 방법, 링 그루브의 입구를 상하 수평부와 활주면으로 이어지는 형태로 제작한 후 별도의 컷팅 공정을 통해 에지부를 성형하는 방법이 가능하다.The method of forming the
또한, 에지부(11a)는 피스톤 링(20)과 잦은 접촉으로 마모의 우려가 있으며, 탄소막(13)을 에지부(11a)의 표면까지 형성하는 것을 통해 마모를 줄인다.In addition, the
본 발명에 의한 피스톤에 따르면, 피스톤(10)은 엔진의 행정에 맞춰 실린더 보어를 직선 왕복운동하고 이 직선 왕복운동은 크랭크축을 통해 회전운동으로 전달되어 엔진이 구동한다.According to the piston according to the present invention, the piston 10 linearly reciprocates the cylinder bore according to the stroke of the engine, and this linear reciprocation motion is transmitted as a rotational motion through the crankshaft to drive the engine.
실린더 보어 안에서는 고온의 열과 높은 압력이 발생하며, 피스톤(10)은 전체적으로 염욕 열처리되어 열과 압력에 대한 강성이 증대되고 또한 활주면이 탄소막(13)으로 처리되어 강성이 더욱 증대되므로 변형을 줄이게 된다. In the cylinder bore, high temperature heat and high pressure are generated, and the piston 10 is heat-treated in a salt bath as a whole to increase the rigidity against heat and pressure, and the sliding surface is treated with a
또한, 피스톤(10)의 직선 왕복운동 중에 피스톤 링(20)이 피스톤(10)의 운동에 맞추지 못하여 피스톤 링(20)의 가장자리가 실린더 보어의 내주면에 접촉되면서 휘어질 수 있고 이 때, 피스톤(10)의 에지부(11a)가 피스톤 링(20)과 면 접촉되면서 피스톤 링(20)을 지지하게 되므로 피스톤 링(20)의 급격한 각도의 휨을 막아 피스톤 링(20)의 수명을 연장하며 피스톤(20)의 모서리부에서 마모를 줄이게 된다.In addition, during the linear reciprocating motion of the piston 10, the
한편, 피스톤 링(20)이 에지부(15)로 거동할 때 피스톤 링(20)의 내주면쪽 즉 링 그루브(11b)의 안쪽과 대응되는 부분은 피스톤 링(20)의 외주면쪽과 반대방향의 힘이 발생할 수 있고, 즉, 피스톤 링(20)의 외주면이 상부로 향하는 경우 내주면쪽은 하부로 향하여 링 그루브(11b)의 안쪽면 모서리부에 하중이 가해질 수 있으며 이를 해결하기 위하여 링 그루브(11b)의 안쪽 모서리면을 열처리하여 경도 증가부(15)를 형성한다.On the other hand, when the
경도 증가부(15)는 링 그루브(11b)의 안쪽의 3면(수직면과 상하의 수평면이 이어지는 부분이며 탄소막(14)과 겹치지 않도록 형성된다.The
즉, 링 그루브(11a)는 입구쪽의 에지부(11a)와 안쪽의 경도 증가부(15) 사이로서 상대적으로 피스톤 링(20)로부터 충격이 적은 곳은 염욕 열처리에 의한 염욕층(12)만 있게 된다.That is, the ring groove (11a) is between the edge portion (11a) on the inlet side and the hardness increase portion (15) on the inside, and where the impact from the piston ring (20) is relatively small, only the salt bath layer (12) by salt bath heat treatment There will be.
경도 증가부(15)를 형성하는 방법은, 링 그루브(11b)의 안쪽에 열선을 감고 단열덮개를 끼워 단열한 상태에서 상기 열선을 통해 링 그루브(11b)의 안쪽을 가열하여 열처리하며, 이 때의 가열 조건은 830℃~860℃를 가열온도로 하고 10초~15초를 가열시간으로 한다.The method of forming the
상기 열선은 경도 증가부(15)의 면적과 대응하는 직경으로 이루어지며, 상기 단열덮개는 링 그루브(11b)에서 상기 열선이 차지하는 공간을 제외한 공간을 덮는 크기이다.The heating wire has a diameter corresponding to the area of the
에지부(11a)와 경도 증가부(15)는 유기적 관계를 맺고 있는 것이며, The
피스톤(10)의 하강 시 피스톤 링(20)의 외주연쪽은 상단부로 향하게 되고 내주연쪽은 반대로 하강하는 힘을 갖게 되며, 피스톤(10)의 상부측 에지부(11a)가 피스톤 링(20)의 외주연으로부터 가해지는 힘을 견디는 한편 안쪽 하부에 배치되는 경도 증각부(15)가 피스톤 링(20)의 내주연쪽으로부터 가해지는 힘으로 인한 마모를 줄여준다.When the piston 10 descends, the outer circumferential side of the
10 : 피스톤, 11 : 모재
11a : 에지부, 11b : 링 그루브
12 : 염욕층, 13 : 탄소막
14 : 단열층, 15 : 경도 증가부
20 : 피스톤 링,10: piston, 11: base material
11a: edge portion, 11b: ring groove
12: salt bath layer, 13: carbon film
14: heat insulating layer, 15: hardness increasing portion
20: piston ring,
Claims (4)
피스톤의 모재를 주조 가공하는 제1단계와;
상기 제1단계에서 제조한 모재를 예열 후 염욕 열처리하는 제2단계와;
상기 제2단계 후에 상기 모재의 외주면 중 활주면에 탄소막을 형성하는 제3단계와;
상기 모재의 스커트부의 표면에 단열막을 형성하는 제4단계를 포함하고,
상기 제1단계는 상기 모재의 링 그루브의 입구쪽 모서리부에 모따기 형태의 에지부를 형성하여 상기 링 그루브에 결합되는 피스톤 링의 거동을 유도하고, 상기 제3단계는 상기 에지부의 표면과 활주면에 걸쳐 탄소막을 형성하는 것을 특징으로 하는 내마모성과 단열성 증대 피스톤 제조 방법.A method of manufacturing a piston comprising a skirt portion having a pinhole formed on a side surface and connected to a connecting rod by a piston pin inserted into the pinhole, and a crown portion integrally formed on the upper portion of the skirt portion,
A first step of casting the base material of the piston;
A second step of heat-treating a salt bath after preheating the base material prepared in the first step;
A third step of forming a carbon film on a sliding surface of the outer circumferential surface of the base material after the second step;
Including a fourth step of forming a heat insulating film on the surface of the skirt portion of the base material,
The first step is to induce the behavior of the piston ring coupled to the ring groove by forming a chamfered edge portion at the inlet edge of the ring groove of the base material, and the third step is the surface of the edge portion and the sliding surface. A method of manufacturing a piston for increasing wear resistance and heat insulation, characterized in that forming a carbon film over it.
A piston for increasing wear resistance and heat insulation, characterized in that it is manufactured by the method of manufacturing a piston for increasing wear resistance and heat insulation according to any one of claims 1 to 3.
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2019
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