KR20220155133A - 통전소성 공법을 접목한 스타터 모터용 피니언 기어의 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통전소성 공법을 접목한 피니언 기어의 성형방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 소재에 전류를 인가하였을 때, 통전소성 현상을 이용하여 성형이 이루어지는 통전성형방법에 있어서, 봉 형태의 크롬몰리브덴 경화능강 소재(10)를 일정 길이로 절단하는 소재절단단계(S100); 냉간다단포머 공정을 수행하기 위해 상부금형과 하부금형을 구비하는 제1금형구비단계(S200); 절단된 상기 크롬몰리브덴 경화능강 소재를 상기 상, 하부금형 사이에 배치시킨 후 피니언 기어의 몸체를 성형하는 제1성형단계(S300); 상기 제1성형단계를 거친 피니언 기어의 몸체의 표면에 이황몰리브덴을 이용하여 열처리하는 열처리단계(S400); 프레스단조 공정을 수행하기 위해, 내부에 전극이 구비된 상부금형과 하부금형을 구비하는 제2금형구비단계(S500); 상기 코팅된 피니언 기어의 몸체를 상기 프레스 단조 공정용 상, 하부금형 사이에 배치시킨 다음, 전류를 인가하면서 압축성형하여 치형부를 성형하는 제2성형단계(S600); 를 포함하여 이루어져, 다단포머공정 시 별도의 전류를 인가하지 않으며, 열처리된 피니언 기어 몸체에 치형부를 형성할 시, 전류를 인가하면서 압축성형하여 치형부를 성형하게 됨으로써, 통전소성 현상을 이용하여 금속 내부의 유동응력이 저하되어 적은 하중으로 치형부의 성형성 및 품질을 확보와 더불어, 성형 공정에 소모되는 비용과 시간을 절감하고 생산성을 향상할 수 있는 할 수 있도록 하는 유용한 발명이다.

Description

통전소성 공법을 접목한 스타터 모터용 피니언 기어의 성형방법{Forming method of pinion gear for starter motor incorporating electric firing method}

본 발명은 통전소성 공법을 접목한 스타터 모터용 피니언 기어의 성형방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 크롬몰리브덴 경화능강(SCM420H)의 원소재, 다단포머공정, 열처리(소둔/피막/본데루베), 프레스공정으로 피니언 기어를 성형하되, 기어 치형부 성형 시 통전소성 현상을 이용하여 금속 내부의 유동응력이 저하되어 적은 하중으로 치형부의 성형성 및 품질을 확보와 더불어, 성형 공정에 소모되는 비용과 시간을 절감하고 생산성을 향상할 수 있는 할 수 있도록 하는 통전소성 공법을 접목한 스타터 모터용 피니언 기어의 성형방법에 관한 것이다.

스타터 모터는 엔진 시동용 모터로, 토크를 발생하는 전기부와 토크를 전달하는 기계부로 구성되어 있으며, 시동 때에는 시동 모터의 피니언이 엔진의 플라이휠 링 기어에 맞물려 엔진을 회전시키다가, 시동이 된 후에는 맞물림이 풀어지면서 피니언을 원위치 시키게 된다.

여기서, 상기 피니언기어는 시동시에 스타터모터에서 발생한 토크를 통해 엔진의 플라이휠 기어에 맞물려 엔진을 회전시키는 부품으로 크롬몰리브덴 경화능강경화능강(SCM420H) 소재를 사용하며 기어 부품의 특성상 고신뢰성을 요구하고 있으며, 기어 이빨들의 충돌로 인한 크랙이나 파손을 최소화한 내구성 향상이 요구되고 있는 실정이다.

종래의 피니언기어 성형방법은 프레스공정을 거쳐 기계적 절삭가공을 통해 기어부를 형성함으로써, 절삭에 의한 재료손실 및 절삭 시 금속 결정입자가 일방향으로 형성하는 단류선의 절손이 발생하여 충격에 대한 저항성이 떨어지는 문제점과, 절삭가공에 의한 오랜 시간 필요 및 인건비의 상승으로 인해 비용이 증가하며, 생산성 저하와 기어부의 치수 정밀도 및 기계적 성질이 떨어지는 문제점이 있다.

즉, 종래의 피니언기어의 성형방법은 프레스 공법을 적용하여 총 9공정으로 양산되고 있으며, 원소재→ 프레스1공정 → 프레스2공정 → 프레스3공정 → 열처리(소둔/피막/본데루베) → 프레스4공정 → 프레스5공정 → 프레스6공정 →프레스7공정 순으로 1번의 열처리와 7번의 프레스공정으로 이루어져 성형되고 있으나, 소재수율감소, 생산성 저하, 부품단가 증가, 치수정밀도 하락 등의 문제가 발생하고 있다.

한편, 최근 자동차 산업은 연비 효율의 향상을 위한 경량화에 주력하면서도, 충분한 강성을 확보하기 위해 점차 초고강도화된 차체 부품을 사용하고 있는 추세이다.

즉, 무게는 상대적으로 적게 나가면서도 보다 강한 강성을 가진 제품을 성형하기 위해 보다 고강도의 소재를 사용하고자 하는데, 이러한 초고강도 소재의 경우, 일반적인 철강 합금이나 알루미늄 합금에 비해 상당히 높은 강도를 가지며, 상온 환경에서 성형이 용이하지 않기 때문에 산업적 활용에 어려움이 따른다.

이러한 초고강도 소재의 성형성을 향상시키기 위하여 높은 온도에서 금속을 가공하는 기존의 열간가공(예컨대, 핫 스탬핑 등)은 고온 환경에 따른 소재의 물성 변화, 금형과 재료 사이의 점착, 윤활의 어려움, 그리고 가열과 냉각에 필요한 시간 소모와 같은 필연적인 문제들이 뒤따른다.

따라서, 소재의 온도 상승 효과가 주된 원리가 아니면서 제조 공정을 위한 제조시설 설치에 막대한 비용이 소요되지 않고 초고강도 소재의 성형성을 향상시킬 수 있는 새로운 방법이 꾸준히 개발되고 있다.

최근에는 금속소재가 외력에 의해 변형되는 동안 전류를 통전시키면, 금속 내부의 유동응력이 저하되어 더 작은 힘으로도 소성가공이 가능해지는 현상(통전소성 현상; electroplasticity effect)을 이용한 통전 성형(EAM; Electrically Assisted Manufacturing) 기술이 연구되고 있다.

우선 종래의 기술들을 살펴보면,

등록번호 10-2173393호(특) 본 발명의 출원인과 동일한 출원인이 출원한 것으로, 피니언 기어의 성형방법으로서, 크롬몰리브덴 경화능강 재질의 봉 형태의 소재를 설정된 길이로 절단하는 단계; 절단된 상기 소재를 다수의 금형 내부로 순차적으로 인입하고 프레스로 가압하여 피니언 기어의 몸체를 성형하는 단계; 상기 피니언 기어의 몸체에 폴리아미드이미드(PAI) 30 내지 60 중량% 및 에폭시수지 10 내지 25 중량%의 액상바인더와, 이황화몰리브덴 8 내지 25중량%의 분말과, 이소시아네이트 경화제 3 내지 10 중량%, 레벨링제 1.0 내지 3.0중량%와, 분산제 0.5 내지 2.0중량% 및 불소 소포제 0.5 내지 2.0중량%를 첨가제를 포함하는 윤활제를 코팅하는 단계; 및, 상기 코팅된 피니언 기어의 몸체를 압축 성형하여 표면에 외경기어부를 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 피니언 기어의 몸체 성형 시, 상기 금형의 상부 및 하부에 대응되게 형성되어, 전원부와 전기적으로 연결되는 전극판과, 상기 전극판에 다수개가 착탈 가능하게 연결되고 내부 길이방향으로 냉각수 유로가 형성되는 전극핀을 구비하는 전극을 통해 상기 소재로 일정한 주기의 구형파를 110~130A/㎟의 전류밀도로 전류를 인가한 후 상기 프레스로 가압하여 성형하며, 성형된 상기 피니언 기어가 KS B 0802에 따른 인장강도는 65N/㎟이고, KS D 0275에 따른 표면경도는 65HrA인 것을 특징으로 하는 피니언 기어의 성형방법에 관한 기술이다.

등록번호 10-1368276호(특) 다이와 펀치 사이에 로딩된 트림대상부품에 전류를 흐르게 할 수 있도록 구비된 전류공급수단; 및 상기 다이와 펀치 사이가 좁아짐에 따라, 상기 트림대상부품을 트림하도록 장착된 트림컷터를 포함하고; 상기 전류공급수단은 상기 트림컷터가 상기 트림대상부품에 접촉하기 직전까지 전류를 공급하고 상기 트림컷터가 상기 트림대상부품을 절단하는 동안에는 전류를 차단하도록 구성되거나 또는 상기 트림컷터가 상기 트림대상부품을 트림하는 동안에도 지속적으로 전류를 공급할 수 있도록 구성된 고강도 부품의 트림 장치에 관한 기술이다.

상기 종래 기술들은 피니언 기어를 성형하는 방법과, 일반적으로 고강도 부품에 전류를 통전시키는 것만 언급하고 있는 기술이다.

첫 번째 선행기술은 통전에 관련된 내용을 전혀 언급하고 있지 않고, 두 번째 선행기술은, 실험실에서 고강도 부품에 전류를 통전시켜 통전소성 효과를 확인 하는 수준이 아닌, 실제 제품의 생산 공정에 통전성형 효과를 적용하여 소재의 성형성을 극대화하기 위한 구체적인 방안에 대해서는 구체적인 언급이 없다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출해낸 것으로, 크롬몰리브덴 경화능강(SCM420H)의 크롬몰리브덴 경화능강(SCM420H)의 원소재, 다단포머공정, 열처리(소둔/피막/본데루베), 프레스공정으로 피니언 기어를 성형하되, 기어 치형부 성형 시 통전소성 현상을 이용하여 금속 내부의 유동응력이 저하되어 적은 하중으로 치형부의 성형성 및 품질을 확보와 더불어, 성형 공정에 소모되는 비용과 시간을 절감하고 생산성을 향상할 수 있는 할 수 있도록 하는 통전소성 공법을 접목한 스타터 모터용 피니언 기어의 성형방법을 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로 완성해낸 것이다.

이에 본 발명은, 소재에 전류를 인가하였을 때, 통전소성 현상을 이용하여 성형이 이루어지는 통전성형방법에 있어서, 봉 형태의 크롬몰리브덴 경화능강 소재(10)를 일정 길이로 절단하는 소재절단단계(S100); 냉간다단포머 공정을 수행하기 위해 상부금형과 하부금형을 구비하는 제1금형구비단계(S200); 절단된 상기 크롬몰리브덴 경화능강 소재를 상기 상, 하부금형 사이에 배치시킨 후 피니언 기어의 몸체를 성형하는 제1성형단계(S300); 상기 제1성형단계를 거친 피니언 기어의 몸체의 표면에 이황몰리브덴을 이용하여 열처리하는 열처리단계(S400); 프레스단조 공정을 수행하기 위해, 내부에 전극이 구비된 상부금형과 하부금형을 구비하는 제2금형구비단계(S500); 상기 코팅된 피니언 기어의 몸체를 상기 프레스 단조 공정용 상, 하부금형 사이에 배치시킨 다음, 전류를 인가하면서 압축성형하여 치형부를 성형하는 제2성형단계(S600); 를 포함하여 이루어지는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 통전소성 공법을 접목한 스타터 모터용 피니언 기어의 성형방법에 의하면, 피니언 기어를 성형하는 본연의 목적을 그대로 유지함과 동시에, 다단포머공정 시 별도의 전류를 인가하지 않으며, 열처리된 피니언 기어 몸체에 치형부를 형성할 시, 전류를 인가하면서 압축성형하여 치형부를 성형하게 됨으로써, 통전소성 현상을 이용하여 금속 내부의 유동응력이 저하되어 적은 하중으로 치형부의 성형성 및 품질을 확보와 더불어, 성형 공정에 소모되는 비용과 시간을 절감하고 생산성을 향상할 수 있는 할 수 있도록 하는 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 순서도
도 2는 본 발명의 피니언 기어 몸체부의 다단포머공정을 통해 성형되는 것을 나타내는 도면
도 3은 본 발명의 프레스금형의 바람직한 실시 예를 나타내는 도면
도 4는 본 발명의 피니언 기어의 바람직한 실시 예를 나타내는 사시도
도 5는 본 발명의 피니언 기어의 바람직한 실시 예를 나타내는 정면도, 평면도

본 발명은 크롬몰리브덴 경화능강(SCM420H)의 원소재, 다단포머공정, 열처리(소둔/피막/본데루베), 프레스공정으로 피니언 기어를 성형하되, 기어 치형부 성형 시 통전소성 현상을 이용하여 금속 내부의 유동응력이 저하되어 적은 하중으로 치형부의 성형성 및 품질을 확보와 더불어, 성형 공정에 소모되는 비용과 시간을 절감하고 생산성을 향상할 수 있는 할 수 있도록 하는 통전소성 공법을 접목한 스타터 모터용 피니언 기어의 성형방법을 제공한다.

이하, 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성 및 작용에 대하여 도 1 내지 도 5를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 소재에 전류를 인가하였을 때, 통전소성 현상을 이용하여 성형이 이루어지는 통전성형방법으로써, 도 1에 도시된 바와 같이, 소재절단단계(S100), 제1금형구비단계(S200), 제1성형단계(S300), 열처리단계(S400), 제2금형구비단계(S500), 제2성형단계(S600)를 포함하여 이루어진다.

통상적으로 피니언 기어(40)는 중심을 관통하는 중공(43)이 형성되어 회전축과 결합되는 피니언기어몸체(41)와, 상기 피니언기어몸체(41)의 하부 외면을 따라 다수의 톱니가 형성되어 래크와 맞물리는 치형부(42)로 형성된다.

상기 치형부(42)는 피니언 기어 몸체(41)에 비하여 보다 큰 지름을 갖도록 단차지게 형성되어 래크와 맞물릴 때 간섭을 피할 수 있도록 형성된다.

상기 소재절단단계(S100)는, 봉 형태의 크롬몰리브덴 경화능강 소재를 일정 길이로 절단하는 단계이다.

즉, 상기 크롬몰리브덴 경화능강 소재를 필요한 길이만큼 절단하여 추후 냉간다단포머 공정 시 사용하게 된다.

상기 제1금형구비단계(S200)는, 냉간다단포머 공정을 수행하기 위해 상부금형과 하부금형을 구비하는 단계로써, 이때, 상기 제1금형구비단계(S200)에서 구비되는 상, 하부금형에는 전류를 인가하기 위한 어떠한 수단도 구비되지 않는다.

상기 제1성형단계(S300)는, 상기 제1성형단계(S300)는, 절단된 상기 크롬몰리브덴 경화능강 소재를 상기 상, 하부금형 사이에 배치시킨 후 피니언 기어의 몸체를 성형하는 단계이다.

이러한 제1성형단계(S300)를 더욱 상세하게 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 절단된 소재(10)를 제1금형(31)에서 가압하여 제1성형물로 성형하는 단계로, 제1성형물의 제조를 위하여 제1상부금형 및 제1하부금형이 구비된다. 절단된 소재(10)를 제1하부금형에 인입한 후 제1상부금형가 제1하부금형의 방향으로 이동하여 가압한다.

제1성형물(11)을 제2금형에서 가압하여 제1성형물(11)의 상단 중심에 홈이 형성되는 제2성형물(12)로 성형하는 단계로, 제2성형물(12)의 다단포머공정 수행을 위하여 제2상부금형 및 제2하부금형이 구비된다. 제2하부금형 내에 제1성형물(11)을 인입한 후 제2하부금형의 방향으로 제2상부금형가 이동하면 제2상부금형의 펀칭 및 가압 공정에 의하여 제1성형물(11)의 상단 중심에 홈이 형성되는 제2성형물(12)로 단조 가공되는데, 이것은 추후에 피니언 기어의 몸체(41)의 중심을 관통하는 제2 내경(43-2)을 형성하기 위해 필요한 전처리 공정이다.

제2성형물(12)을 제3금형에서 가압하여 제2성형물(12)의 하단 중심에 제1내경(43-1)이 형성되는 제3성형물(13)을 성형하는 단계이다. 제3성형물(13)의 가공을 위하여 제3상부금형 및 제3하부금형이 구비되고, 제3하부금형 내에 제2성형물(12)을 인입한 후 제3 하부금형의 방향으로 제3상부금형가 이동하면 제3상부금형의 펀칭 및 가압 공정에 의하여 제3성형물(13)이 성형된다.

제2성형물(12)의 하단 중심에 형성되는 제1내경(43-1)은 회전축이 피니언기어(40)에 결합되어 피니언 기어(40)를 회동시키거나 반대로 피니언 기어(40)의 회동력을 전달하도록 하기 위한 결합부이다.

제3성형물(13)을 제4금형(34)에서 가압하여 제3성형물(13)을 제4금형에서 가압하여 제3성형물(13)의 상단에 치형부(42)의 경사면이 형성되는 제4성형물(14)을 성형하는 단계이다.

제4하부금형 내에 제3성형물(13)을 인입한 후 제4하부금형의 방향으로 제4상부금형가 이동하면 제4상부금형의 펀칭 및 가압 공정에 의하여 제4성형물(14)이 성형된다.

제4성형물(14)을 제5금형(35)에서 가압하여 제4성형물(14)의 중심에 제2내경(43-2)이 형성되는 제5성형물(15)을 성형하는 단계이다. 제2내경(43-2)을 성형하기 위하여 제5상부 금형 및 제5하부금형이 구비되고, 제5하부금형 내에 제4성형물(14)을 인입한 후 제5하부금형의 방향으로 제5상부금형이 이동하면 제5상부금형의 펀칭 및 가압 공정에 의하여 제4성형물(14)의 중심에 제2내경(43-2)이 성형된다.

그런데, 제2내경(43-2)을 성형하는 과정은 S250 단계와 S260 단계에서 두 번에 걸쳐 이루어지도록 하여 소재의 가공경화를 낮추고, 금형에 크랙이 형성되거나 파손되는 위험을 줄이는 것이 바람직하기 때문에, 제2내경(43-2)이 완전히 관통되지 않는 형상을 갖는다.

제5성형물(15)을 제6금형에서 가압하여 제5성형물(15)의 제2내경(43-2)이 완전히 관통되어 중공(43)을 성형하는 단계이다. 피니언 기어(40)의 중심을 완전히 관통하는 중공(43)을 성형하기 위하여 제6상부금형 및 제6하부금형이 구비되고, 제6하부 금형 내에 제2내경(43-2)이 형성된 제5 성형물(15)을 인입한다.

제6하부금형의 방향으로 제6상부금형이 이동하면 제6상부금형의 펀칭 및 가압 공정에 의하여 제2내경(43-2)이 피니언 기어 몸체(41)의 중심을 완전히 관통하여 형성되므로 미완료된 제2내경(43-2)을 형성하는 성형공정이 완료되며 최종적으로 피니언 기어 몸체(40)가 성형된다.

상기 열처리단계(S400)는, 상기 제1성형단계를 거친 피니언 기어의 몸체(40)의 표면에 이황몰리브덴을 이용하여 열처리하는 단계로서, 프레스의 압력에 의한 표면마모를 방지하도록 소재의 표면에 분말 윤활제로 열처리 하게 된다.

이때, 열처리는 통상적으로 동종업계에서 분말 윤활제로 코팅하는 것으로 동일한 의미로 사용되고 있다.

상기 분말형상의 고체 윤활제인 이황화몰리브덴(Molybden disulphide. MoS2)을 피니언 기어의 몸체 표면에 코팅하여 윤활층을 형성함으로써 성형 과정에서 재료의 마모를 저감시킬 수가 있다.

상기 제2금형구비단계(S500)는, 프레스단조 공정을 수행하기 위해, 내부에 전극이 구비된 상부금형과 하부금형을 구비하는 단계이다.

이러한, 상기 금형은 도 3에 도시된 바와 같이, 소재(10)를 가압 변형시키는 상부 금형(30a)의 중앙 돌출부에는 (-) 극성의 전극을 배치하고 하부 금형(30b)의 개구부를 따라 소재와 소정 간격으로 이격된 상단에 (+) 극성의 전극을 하나 이상 배치하여, (+) 극성의 전극으로부터 소재(10)의 중앙부에 접촉되는 (-) 극성의 전극으로 전류가 통전되도록 구성된다.

이는 소재(10) 전체에 고르게 전류가 통전되도록 하기 위한 것으로, 전극이 어느 한 쪽으로 치우쳐서 일측의 전류밀도가 상대적으로 높아짐에 따라 소재 내부의 유동응력이 불균일하게 분포되어 결과적으로 소재의 인장강도와 경도에 악영향을 주는 것을 방지하기 위한 것이다.

여기서, 전극과 가까울수록 전류밀도가 높게 형성되는 현상을 이용하고자 할 경우에는 전극이 프레스 성형시 소재(10)에서 응력이 집중되는 부분 즉, 크랙이나 주름 발생이 예측되는 부분과 인접하게 배치되는 것이 바람직하다.

또는 소재(10)의 응력 집중부에 인접하게 배치된 전극에는 다른 전극보다 더 큰 전류가 인가되도록 하거나, 더 오랜 시간 동안 더 많은 전류가 인가되도록 하기 위하여 전원과 각각의 전극 사이에 컨트롤러를 설치하고 전류공급이개별적으로 제어 가능하도록 구성할 수 있다.

한편, 소재(10)에 인가된 전류가 금형(30)을 통해 누설되는 것을 방지하기 위해 소재(10)와 접촉하는 금형(30)의 일측에는 절연 코팅재가 표면 코팅된 절연코팅부(22)가 형성되고, 전극(21)은 절연코팅부(22)에 의해 그 둘레가 감싸지도록 배치되는 것이 바람직하다.

이때, 절연코팅부(22)는 유지 보수가 용이하도록 금형(30)에 탈착가능하게 결합되는 것이 바람직하고, 전극(21)은 절연코팅부(22)에 탈착 가능하게 결합되는 것이 바람직하다.

이 전극(21)은 통전소성 성형시 소재(10)에 전류를 인가하기 위한 것으로, 여기서 '통전소성 성형'이라 함은 소재(10)에 전류를 인가하였을 때 소재(10) 내부의 유동 응력이 저하되는 현상(통전소성 현상; electroplasticityeffect)을 이용하여, 프레스 가압만으로 성형할 때보다 상대적으로 낮은 성형 하중으로 소성 가공하는 것을 말한다.

상기한 바와 같이, 전극(21)으로부터 소재(10)로 전류 인가시 통전소성 효과(electroplasticity effect)에 의해 상온에서 소재(10)의 내부 유동응력이 저하된다.

전류 인가 중, 또는 전류 인가 후 즉시, 소재(10)의 내부 유동응력이 저하된 상태에서 프레스 작동에 의해 상금형(200)과 펀치(320)가 블랭크 홀더(310)방향으로 승강하며, 그 가압력에 의해 소재(10)가 제품의 형태로 성형된다.

이때, 성형 하중은 그 소재(10)의 냉간성형시 하중보다 훨씬 더 작으며, 본 발명에서 전류는 저항열 발생에 의해 소재(10)의 온도를 통상의 열처리나 핫포밍 또는 웜포밍에서 필요로 하는 온도로 상승시키기 위해 공급되는 것이 아니라, 통전소성 효과의 발생을 위해 인가되는 것임은 전술한 바와 같다.

상기한 통전소성 성형용 프레스 금형(30)의 통전구조는 후술되는 피니언 기어의 통전소성 성형방법을 위한 모든 단계의 금형들에 동일하게 적용되며, 따라서 각 단계마다 반복되는 전극(21) 및 절연코팅부(22)의 구성과 작용에 대한 설명은 생략한다.

상기한 통전소성 성형용 프레스 금형(30)과 같은 구조로 형성된 금형을 사용하여 다음과 같은 통전소성 성형이 진행된다.

상기 제2성형단계(S600)는, 도 4 또는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 코팅된 피니언 기어의 몸체를 상기 프레스 단조 공정용 상, 하부금형 사이에 배치시킨 다음, 전류를 인가하면서 압축성형하여 치형부를 성형하는 단계이다.

한편, 상기한 바와 같이 본 발명의 제조방법으로 제조된 피니언 기어는 치수정밀도 ±0.02mm, 인장강도 420N/㎟ 이상, 표면경도 65HrB이상, 단조제품심부치수 ±0.2mm이내로 제조된다.

본 발명의 통전소성 공법을 접목한 스타터 모터용 피니언 기어의 성형방법에 의하면, 피니언 기어를 성형하는 본연의 목적을 그대로 유지함과 동시에, 다단포머공정 시 별도의 전류를 인가하지 않으며, 열처리된 피니언 기어 몸체에 치형부를 형성할 시, 전류를 인가하면서 압축성형하여 치형부를 성형하게 됨으로써, 통전소성 현상을 이용하여 금속 내부의 유동응력이 저하되어 적은 하중으로 치형부의 성형성 및 품질을 확보와 더불어, 성형 공정에 소모되는 비용과 시간을 절감하고 생산성을 향상할 수 있는 할 수 있도록 하는 유용한 발명이다.

10 : 소재 11 : 제1 성형물 12 : 제2 성형물
13 : 제3 성형물 14 : 제4 성형물 15 : 제5 성형물
20 : 전원 21 : 전극 22 : 절연코팅부
30 : 프레스금형
30a : 상부 금형 30b : 하부 금형
40 : 피니언 기어 41 : 피니언 기어 몸체 42 : 치형부
43 : 중공

Claims (1)

1. 소재에 전류를 인가하였을 때, 통전소성 현상을 이용하여 성형이 이루어지는 통전성형방법에 있어서,
   봉 형태의 크롬몰리브덴 경화능강 소재(10)를 일정 길이로 절단하는 소재절단단계(S100);
   냉간다단포머 공정을 수행하기 위해 상부금형과 하부금형을 구비하는 제1금형구비단계(S200);
   절단된 상기 크롬몰리브덴 경화능강 소재를 상기 상, 하부금형 사이에 배치시킨 후 피니언 기어의 몸체를 성형하는 제1성형단계(S300);
   상기 제1성형단계를 거친 피니언 기어의 몸체의 표면에 이황몰리브덴을 이용하여 열처리하는 열처리단계(S400);
   프레스단조 공정을 수행하기 위해, 내부에 전극이 구비된 상부금형과 하부금형을 구비하는 제2금형구비단계(S500);
   상기 코팅된 피니언 기어의 몸체를 상기 프레스 단조 공정용 상, 하부금형 사이에 배치시킨 다음, 전류를 인가하면서 압축성형하여 치형부를 성형하는 제2성형단계(S600); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 통전소 공법을 접목한 스타터 모터용 피니언 기어의 성형방법.

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