KR930008550B1 - 회전 압축기용 베인(Vane)의 제조방법 - Google Patents

회전 압축기용 베인(Vane)의 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

회전 압축기용 베인(Vane)의 제조방법
제 1 도는 롤링 피스톤(Rolling Piston)형 회전 압축기의 개략도.
제 2 도는 종래의 주소 소성 가공에 의한 베인의 제조공정도.
제 3 도는 본 발명의 제조공정도.
제 4 도는 베인의 마찰 속도에 따른 베인의 마모량을 나타낸 그래프.
제 5 도는 베인의 마찰 속도에 따른 로울러의 마모량을 나타낸 그래프.
제 6 도는 회전 압축기 하중에 따른 베인의 마모량을 나타낸 그래프.
제 7 도는 회전 압축기 하중에 따른 로울러의 마모량을 나타낸 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 베인 2 : 실린더
3 : 베인홈 4 : 스프링
5 : 크랭크축 6 : 로울러
본 발명은 회전 압축기(rotary compressor)의 베인(vane)에 관한 것으로, 특히 베인 자체가 강도와 내마모성을 가지면서 상대 접촉면인 로울러 및 실린더에 마모를 일으키지 않도록 하는데 적합한 분말 야금법에 의하여 제조되는 베인에 관한 것이다.
제 1 도는 Rolling Piston형 회전 압축기를 나타낸 개략도로써, 베인(1)은 실린더(2)에 마련된 베인홈(3)부분에 끼워져 스프링(4)에 의해 고정되며, 크랭크축(5)의 회전에 의한 로울러(6)의 회전운동에 의하여 베인(1)의 선단부분은 로울러(6)와 선접축의 회전이 미끄럼 마찰 운동을 통하여 실린더(2) 내부의 압축실을 고압부와 저압부로 분리한다.
베인의 측면부분은 실린더의 베인홈(3) 측면 부분과 면접촉의 왕복 미끄럼 마찰운동을 한다.
이때 베인은 로울러 및 실린더와의 마찰 접촉면에 대하여 정상적으로 접동하면서 가스유체를 누설시키지 않아야 한다.
그러나 접촉면이 기밀성을 유지하면서 외부에서 윤활유를 공급하여 강제 윤활시키는 것은 곤란하다.
또한 베인의 상대 접촉면인 로울러 및 실린더가 베인과의 접동마모에 의하여 심한 마모 파손을 일으키거나 소부 현상을 발생시키지 않아야 되는 등 저마모, 저마찰이 필요하다.
그리고 Rolling Piston형 압축기는 밀폐형으로서 마모부품의 교환이 불가능함으로 장시간 사용에도 견딜수 있는 내구성 재질이 요구된다.
한편 지금까지 베인부품은 제 2 도에 나타난 바와같은 제조공정을 통하여 생산되고 있다.
즉, 전기로에서 고속도 공구강의 재질을 용해한 후 연속 주조기를 통하여 스라브(slab)를 만들어 가열하여 열간압연-냉각압연-소둔열처리 후 절삭 및 연삭가공을 거치는 용해주조 소성 가공법에 의하여 제조되어지고 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 용해-주조-수송 가공에 의한 베인의 제조 방법은 연속 주조기를 비롯한 압연설비 등의 고가 시설투자가 필요하고 제조공정이 복잡하여 제조 원가의 상승요인이 되고 있으며 소량 생산의 경우는 원가상승이 더욱 가중되어진다.
특히 강도와 내마모성을 작게 하기 위하여는 응고석출에 의해 형성되는 금속간 화합물인 탄화물 입자들 Fe 기지(Matrix)중에 미세하고 균일하게 분포시켜야 하나 용해-주조-소성 제조방법은 응고 이후의 열처리 단계에서 이상(異相)입자를 미세화시키는데는 한계가 있는 등 문제점이 있어 왔다.
이에 본 발명은 유도로 또는 전기로에서 용해된 고속도 공구강재질(SIS SKH 51)의 용탕을 고압의 물로 분사하여 용탕을 미세한 분립상으로 급냉응고시킴으로서 기지(Matrix)중에 미세하게 균일 분산된 탄화물입자들을 석출시킨다.
이어서 일방향 가압 성형과 가스소절을 행함으로써 공정의 간단화와 설비의 단순화로 제조원가를 절감함과 동시에 베인 자체가 강도와 내마모성을 가지면서 상대 접촉면인 로울러 및 실린더에 마모를 일으키지 않게 하는 등 종래의 문제점을 개선하는데 목적이 있다.
이하 본 발명을 설명한다.
제 3 도는 본 발명의 제조공정도로써 이에 나타난 바와같이, 고속도 공구강재질(SIS SKH 51)을 유도로에서 용해한 후 용탕을 배출하면서 이에 고압의 물을 분사, 용탕을 미세한 분립상으로 급냉 응고시켜 분말화한다(이러한 분말 야금법을 Water Atamization이라 한다).
이렇게 된 분말합금에 0.1-3.0% ACRAWAX를 첨가하여 10-60분간 혼합한다.
이어서 성형 공정으로서 일방향 가압 프레스를 이용하여 성형체 밀도가 6-8g/㎤가 되도록 성형한다.
성형 완료후 소결공정을 거치게 된다.
소결공정은 소결로에서 질소와 암모니아 가스 분위기하에서 700-900℃온도로 10-30분 예열하고, 1000-1250℃에서 10-80분간 소결한다.
이어서 1차 냉각(50-500", 10-90분)과 2차냉각(10-70℃, 10-90분)을 하고 연삭하므로써 본 발명의 베인이 얻어진다.
이와 같이 본 발명은 용탕을 고압의 물로 분사시켜 용탕이 미세한 분립상으로 급냉응고되게 함으로써 기지 강화를 위한 고용탄소, 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐 등의 탄화물이 기지중에 미세하고 균일하게 분산 석출된다.
한편, 본 발명과 같은 분말 제조품에는 세공(porosity)이 존재한다.
이 세공의 증가는 밀도의 감소를 의미하며, 밀도가 감소할수록 내마모성은 감소되지만 상대재질(즉, 로울러와 실린더)의 내마모성은 증가한다.
따라서 Rolling Piston형 회전 압축기에서는 로울러 및 실린더의 내마모성이 베인의 내마모성 보다 중요함으로 베인의 소결 밀도를 어느 정도 낮게 하는 것이 적당하다.
따라서 본 발명의 베인이 상대 접촉면에 대하여 소부현상을 발생시키지 않고 저마모와 저마찰을 하게 되므로 Rolling Piston형 회전 압축기는 장시간의 사용에도 견딜 수 있는 내구성을 갖게 된다.
이하 실시예를 통하여 설명한다.
본 발명은 제 3 도 공정에 따라 얻어진 시험편을 굽힘강도, 샤르피충격 및 마모시험하였다.
굽힘강도는 31.7mm×12.7mm시편에 하중 2,000kg 적용하여 Universal Testing Machine을 사용하여 10회 시험하였고, 샤르피 충격 시험은 55mm×10mm 시편을 사용하여 7회 시험 하였던 바, [표 1]에 나타난 바와같이 목표 설정치(일본국 1989. 3월 발생 NIKKEI Mechanical)를 만족하고 있다.
[표 1]
또한 마모 시험에 있어서는 일정 규격의 베인과 Rolling Disk시편을 사용하였다.
[표 2]는 일정하중(3.2kg) 및 일정거리(400m)에서 마찰속도를 변화시켰을 때의 마모량을 나타낸 것으로써, A는 베인의 마모량이고, B는 로울러의 마모량을 나타낸 것이다.
또한 제 4 도는 [표 2]에서 시편 A인 베인의 마모량을 나타낸 그래프로써, 베인의 마찰 속도는 정속 3,600rpm 즉 1m/sec에서 본 발명품의 내마모성이 가장 우수함을 알 수 있었다.
[표 2] 마찰속도 변화시 베인 및 로울러의 마모량 A : 베인마모량(㎣)
B : 로울러마모량(㎎)
(표 3)은 일정 마찰속도(1.04m/s) 및 일정거리(400m)에서 하중을 변화시켰을 때의 마모량을 나타낸 것으로써, A는 베인의 마모량이고, B는 로울러의 마모량을 나타낸 것이다.
또한 제 6 도는 (표 3)에서 시편 A인 베인의 마모량을 나타낸 그래프로써, 회전 압축기 하중 3kg에서 본 발명품이 가장 우수했다.
제 7 도는 (표 3)에서 시편 B인 로울러의 마모량을 나타낸 그래프로써, 회전압축기 하중 3kg에서 본 발명품인 베인 사용했을 때 로울러의 내마모성이 가장 우수하였다.
[표 3] 하중변화시 베인 및 로울러의 마모량 A : 베인마모량(㎣)
B : 로울러마모량(㎎)
이상에서와 같이 본 발명품의 베인 Atomization법에 따른 분말의 응고석출시 탄화물 입자의 미세화 및 균질화로 용해-주조-소성공정 보다 내마모성을 증대시킬 수 있으며 열 팽창율은 다공성을 갖는 분말야금 특성상 당연히 저하되며, 다공성 생성에 따른 밀도 감소로 베인의 상대재질인 로울러와 실린더의 내마모성을 자연 증대시키는 효과를 갖는다.
또한 제조공정의 간단화, 설비의 단순화로 제조원가를 절감하는 이점도 있다.

Claims (3)

  1. 용해로에서 용해된 고속도 공구강 재질의 용탕을 고압의 물로 분사하여 분립상으로 응고시켜 분말화한 후 왁스를 첨가 혼련하여 가압 성형하고, 가스 분위기하에서 700-900℃로 10-30분 예열, 100-1250℃로 10-80분간 소결, 1차 냉각(50-500℃, 10-90분)과 2차냉각(10-70℃, 10-90분) 처리하는 것을 특징으로 하는 회전압축기(Rotary compressor)용 베인(Vane)의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 0.1-0.3% ACRAWAX를 첨가하여 10-60분간 혼련함을 특징으로 하는 회전 압축기용 베인의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 가압성형을 일방향 가압 프레스를 이용하여 성형체 밀도가 6-8g/㎤되게 함을 특징으로 하는 회전 압축기용 베인의 제조방법.
KR1019910016934A 1991-09-27 1991-09-27 회전 압축기용 베인(Vane)의 제조방법 KR930008550B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101522513B1 (ko) * 2015-03-19 2015-05-26 윤석삼 헬리컬기어의 분말야금 제조방법

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