KR930006291B1

KR930006291B1 - 주철제의 미끄럼운동 부재의 제조방법

Info

Publication number: KR930006291B1
Application number: KR1019890018762A
Authority: KR
Inventors: 히로시 아사이; 시게소오 오오사끼; 요시사또 야마모또
Original assignee: 마쓰다 가부시끼가이샤; 고다도꾸 쇼오
Priority date: 1988-12-20
Filing date: 1989-12-18
Publication date: 1993-07-12
Also published as: DE3941338C2; KR900009183A; DE3941338A1; JPH02166225A; JPH06104846B2

Abstract

내용 없음.

Description

주철제의 미끄럼운동 부재의 제조방법

제1도는 TIG처리전의 흑연입자수와 핏팅강도와의 관계를 나타내는 단면.

제2도는 TIG처리후의 흑연입자 지름과 핏팅 강도와의 관계를 나타내는 도면.

제3a도는 시험재의 형상을 나타내는 단면도, b도는 시험재의 형상을 나타내는 단면도.

제4도는 핏팅 테스트를 나타내는 단면도.

본 발명은 자동차 엔진등에 사용되는 주철재 미끄럼운동 부재의 제조방법에 관한 것이다.

최근, 자동차용 엔진의 고출력화에 따라 자동차용 엔진 부품중 컴샤프트나 태피트(tappet)등과 같이 내마모성을 필요로 하는 미끄럼운동 부재는 가혹한 조건이 요구되고 있다.

그래서, 이와 같은 가혹한 조건에 대처하기 위한 주철제 미끄럼운동 부재의 제조방법으로서, 종래의 금속냉강(chill)처리에 의한 방법에 대신하여, 미끄럼운동 부분을 높은 에너지비임(energy beam)으로 재용융시켜 냉강하는 방법이 제안되어 있다.

또, 근래에는 일본국 특개소 58-50354호 공보에 나타난 바와 같이 강성이 우수한 구형의 흑연주철 소재를 사용하며, 이 소재의 미끄럼운동 부분을 상기와 같이 높은 에너지비임으로 재용융시켜서 냉강처리하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 구형의 흑연주철을 재용융시켜서 얻은 미끄럼운동 부재는 잔류하는 Mg의 탈산작용에 의해 가공(blow hole)이 발생되기 어렵고, 또 강성이 높은 특징을 가지고 있는 반면, 구형의 흑연입자 지름이 큰 경우에는 재용융처리후에 구형의 흑연주철 흑연이 아직 용융되지 않은 상태로 잔류해서 내핏팅(pitting)성을 악화시키는 문제가 있다.

상기한 문제점을 감안하여, 본 발명은 기공이 없고, 또한 강성이 높은 동시에 내핏팅성이 우수한 구형의 흑연주 철이 얻어지도록 한 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 소재에 있어서의 구형의 흑연입자수를 한정하는 동시에, 재용융한 후 구형의 흑연입자 지름을 한정하는 것이다.

구체적으로, 본 발명이 강구한 해결수단은, 흑연입자수가 300개/㎟ 이상인 구형의 흑연주철제 미끄럼운동 부재의 소재를 주조하며, 이 소재의 미끄럼운동 부분을 높은 에너지비임에 의해 재용융시켜서 냉강하며, 재용융한 후 흑연입자 지름을 20이하로 설정하는 구성으로 하는 것이다.

상기한 구성에 의해 구형의 흑연주철제 미끄럼운동 부재의 소재에 있어서의 흑연입자수가 300개/㎟이상이며, 또한 재용융한 후 흑연입자 지름이 20㎛이하로 설정되어 있으므로 주철제 미끄럼운동 부재는 내핏팅성이 우수하다.

또, 이 주철제 미끄럼운동 부재는 구형의 흑연주철이므로 기공이 발샐하기 어려운 동시에 강성이 높다.

[실시예]

이하 본 발명의 실시예를 도면에 의거해서 설명한다.

(1) 제조방법

본 실시예에 관한 구형의 흑연주철 주물제조는, (구형의 흑연주철소재) 용해→구형으로 처리→접종→주탕(pouring)의 공정순서에 의해서 제조된다.

상기 접종은 구형의 흑연주철주물을 제조할 경우에 냉강(chill)방지 및 흑연화의 촉진등을 목적으로 행해지는 것이며, 본 발명에서는 레이들(ladle)접종법, 주탕(pouri ng) 류 접종법 또는 인모울드(in mold)접종법등, 공지의 접종방법이 적용 가능하다.

본 발명에서는 흑연입자수 300개/㎟이상의 소재를 제조하는 것이 중요하다. 따라서, 흑연입자수는 주조후의 냉각속도에 따라 제어되므로, 흑연입자수를 증가시키려면 주조후의 냉각속도를 빠르게 하면 된다.

그 경우 금형주조법에서는 사형(sandmold)주조법 등의 주조법에 비교해서 빠른 냉각속도가 얻어지므로, 다량의 흑연입자수를 얻기 용이하다.

다만, 너무 빠르게 하면 부분적으로 냉강하거나, 긴 샤프트 등에서는 변형되기 쉬운 결점을 가지므로 적절히 조정할 필요가 있다.

한편, 셸(shell)주형을 사용한 주조법에서는 비교적 냉각 속도가 늦기 때문에 많은 흑연입자수를 얻기 어려우므로 주탕류 접종법이나 인모울드 접종법을 사용하여서 접종하면 많은 흑연을 얻기 용이하다.

상기 접종처리에 사용하는 접종제로서는 Fe-Si계, Fe-Si계에 Ca, Al, Bi를 첨가한 것등, 일반적으로 시판되고 있는 것을 사용할 수 있다.

(2) 조성

본 발명에 관한 구형의 흑연주철주물의 조성은 통상의 덕타일(ductile)주철 조성으로 좋은 바, 바람직하게는 C : 2.5-4.0%, Si : 1.5-3.2, Mn : 0.1 P≤0.04, S≤0.0 3, Mg : 0.02-0.06이고, 또 합금원소로서는 Cr : 0.1-0.35, Cu : 0.2-1.0, Sn : 0.04- 0.12의 적어도 1종을 첨가하는 것이 바람직하다.

이들의 수치는 중량%를 나타낸다. C의 배합량에 대해서는, 2.5중량%미만에서는 재용융처리에 의해서 얻어지는 미끄럼운동 부분의 냉강조직에 있어서의 탄화물량이 적게되어 내마모성이 부족하고, 또 4.0중량% 초과에서는 구형의 흑연입자 지름이 크게되므로 2.5-4.0의 범위가 바람직하다.

Si의 배합량에 대해서는, 1.5중량%미만에서는 주조성을 악화시키는 동시에 소재중에 탄화물을 생성하기 쉽게 되어서 가공성의 관점에서 바람직하지 않으며, 또 3.2중량%초과에서는 재용융처리 할때에 다량의 유리흑연이 생성되어서 내마모성이 악화되기때문에 1.5-3.2중량%의 범위가 바람직하다.

Mn에 대해서는, 통상 조성중에 S가 배합되어 있으나, 이 S는 구형으로 하는데에 대한 저해원소이므로, Mn를 첨가하는 것에 의해 Mns를 형성시켜서 소재중의 S의 량을 적정화 하기 위해 배합하는 것이다.

0.1중량%미만에서는 흑연이 구형으로 되는 것을 충분히 꾀할수 있으며, 또 1.0중량 초과에서는 Fe₃C가 많게되어서 냉강하기 쉽게 되어 가공성이 떨어지므로 0.1-1.0중량%의 범위가 바람직하다.

Mg는 구형으로 하는 원소로써, 그 배합량에 대해서는 0.02중량%미만에서는 흑연이 구형으로 되지 않고, 또 0.06중량%초과에서는 냉강하기 쉽게 되므로 0.02-0.06중량%의 범위가 바람직하다.

Cr, Cu, Sn은 퍼얼라이트(perlite)촉진 원소이며, 퍼얼라이트량이 많게 될수록 재용융경화층의 깊이가 깊게되며, 또 경화경도를 높게하기 위해 첨가하는 것이며, Cr은0.1-0.35, Cu는 0.2-1.0, Sn은 0.04-0.12의 범위가 바람직하다.

다음 표1에 나타내는 시험재 1-9를 제조하여 제3a 및 b도에 나타내는 바와 같은 길이 150㎜, 지름 29㎜의 것을 형성하였다.

또한 시험품 1만은 지름 59㎜이다.

[표 1]

[표 2]

(3) 흑연입자수, 흑연입자 지름

상기한 표 1에 나타내는 조성의 구형의 흑연주철 소재를 이 표 1에 나타내는 주조방법으로 제조한다. 이들 표 1에 나타내는 시험재 1-9에 대해서, 재용융처리하기 전과 재용융처리한 후의 흑연입자수와 흑연입자 지름을 측정하였다.

그 결과를 표 2에 나타낸다.

그 경우 재용융처리는 제1-제 9의 시험재에 대해서 200℃로 예열한 후, 중앙 50㎜의 길이부분에 높은 에너지 비임 처리인 TIG처리를 한다. 이 TIG처리조건은 전류치가 100A이고, 시험재의 회전수가 0.6rpm이고, 리멜트(remelt)폭이 15㎜로 설정하였다.

따라서 상기한 재용융처리는 이 조건으로 이루어지며, 흑연입자 지름은 흑연입자수(재용융처리전)에 대응한다.

시험재 1-9도 동일 조건으로 재용융하였으나, 반드시 동일할 필요는 없으며, 전류치 및 회전수를 다음의 범위에서 적절하게 선택하면 된다.

(1) 전류치 : 리멜트(재용해)처리할 경우의 TIG 전류치는 30A-120A가 좋다. 120A를 초과하면 리멜트부의 변형이 크게되며, 마무리 가공후 제품의 형상을 유지할 수 없다.

또, 80A 미만에서는 리멜트 층이 얇기 때문에 마무리 가공후 냉강층도(0.5㎜이상)확보할 수 없다.

(2) 공작물의 회전수 : 공작물의 회전수는 0.2rpm-0.1rpm이 양호하다.

1.0rpm을 초과하면 전류를 쉬일드(shielded)하고 있는 아르곤가스의 흐름이 문란해져 쉬일드성이 악화되어 전극이 현저하게 소모된다(산화에 의한 용해손실).

또, 0.2rpm 미만이면 리멜트 시간이 길기 때문에 공작물의 온도가 상승하여 냉강경도가 저하된다(HV 550이하).

이상의 이유보다 한정한 TIG조건의 중간치(100A,0.6rpm)로 T.P의 시작테스트를 행하였다.

다음에 이들의 시험제를 제3도의 일점쇄선으로 나타내는 바와 같은 형상(중앙부의 지름 : 28㎜)으로 기계강공하여 테스트피이스(test piece) (1)을 얻었다. 그후 핏팅테스터를 사용하여서 제4도에 나타내는 바와 같이 SUJ강(2) (지름 130㎜)과 미끄럼 적합시켜 핏팅테스트를 행하였다.

그 결과는 상기한 표 2의 제 6란(핏팅강도)에 나타내는 것과 같으며, 핏팅강도 (kgf/㎟)에 있어서, 제1시험재는 205, 제2시험재는 210, 제3시험재는 255, 제4시험재는 260, 제5시험재는 260이었다.

제1도는 상기한 핏팅테이스트에 의한 TIG처리 하기전의 흑연입자수와 핏팅강도와의 관계를 나타낸다.

상기한 제1도로부터 명백한 바와 같이 TIG 처리 하기전의 흑연입자수가 300개/㎟미만으로 되면 급하게 핏팅강도가 저하된다. 그 결과 TIG처리 하기전의 흑연입자수가 300개/㎟ 이상의 소재를 재용융시키면 내핏팅성이 우수한 것을 알수 있었다. 또, 입자지름은 20㎛ 이하가 바람직하다.

재용융처리 전의 흑연입자수가 300개/㎟ 이상의 소재는 소위 인모울드 접종이나 주탕류 접종을 행하든지 혹은 금형 주조를 행하든지 하는 것에 얻어진다.

제2도는 상기 핏팅테스트에 의한 TIG처리한 후의 흑연 지름과 핏팅강도와의 관계를 나타낸다.

상기 제2도로부터 명백한 바와 같이 TIG 처리한 후의 흑연입자 지름이 20㎛ 미만으로 되면 급하게 핏팅강도가 저하된다.그 결과 TIG처리한 후의 흑연입자 지름을 20㎛ 이하로 설정하면 내핏팅성이 우수한 것을 알았다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 주철제의 미끄럼운동 부재의 제조방법에 의하면 구형의 흑연입자 수가 300개/㎟ 이상인 소재를 주조하며, 이 소재의 재용융후의 흑연입자 지름을 20㎛ 이하로 설정하고 있으므로 기공이 없고 또한, 강성이 높은 동시에 내핏팅성이 우수한 구형의 흑연주철을 간단하고 손쉽게 제조할 수 있다.

Claims

흑연입자수가 300개/㎟이상인 구형의 흑연주철제 미끄럼운동 부재의 소재를 주조하며, 이 소재의 미끄럼운동 부분을 높은 에너지비임에 재용융시켜서 냉강하며, 재용융한 후 흑연입자 지름을 20㎛ 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는 주철제 미끄럼운동 부재의 제조 방법.