KR950003054B1

KR950003054B1 - 차량엔진용 중공 캠샤프트(cam shaft)의 소결캠(cam) 제조방법

Info

Publication number: KR950003054B1
Application number: KR1019920025992A
Authority: KR
Inventors: 김해섭; 양성철
Original assignee: 만도기계 주식회사; 정몽원
Priority date: 1992-12-29
Filing date: 1992-12-29
Publication date: 1995-03-30
Also published as: KR940014868A

Abstract

내용 없음.

Description

차량엔진용 중공 캠샤프트(CAM SHAFT)의 소결캠(CAM) 제조방법

본 발명은 차량엔진용 중공 캠샤프트(CAM SHAFT)의 소결캠(CAM) 제조방법에 관한 것으로서, 특히 높은 인성 및 내마모성을 갖고 소결확산 접합에 적당하도록 한 소결캠 제조방법에 관한 것이다.

주지된 바와같이 차량의 내연기관용 캠샤프트(CAM SHAFT)는 주철 또는 강에 의해 제조되었으나, 최근 내연기관의 고속화 및 경량화가 요구되는 점에 따라 엔진의 밸브수의 증가로 인하여 더이상 주철에 의한 캠샤프트의 제조가 불가능하게 되었다.

또한 캠샤프트의 경략화적인 면에서 볼때에도 주철이나 강에 의한 일반적인 제조로서는 상기 요구에 부응할수 없게되는 결점이 있었다.

그래서 최근에는 캠로브(CAM LOBE)와 캠샤프트(CAM SHAFT)를 조립하여 일체식으로 하는 캠샤프트의 제조방법에 많은 관심이 요구되고 있다.

상기 제조방법에서도 소결로브와 샤프트를 일체로 조립하여 소결처리를 행한후 요구하는 캠샤프트를 제조하는 방법이 시도되어 왔다. 그리고, 상기 제조에 의한 캠로브는 조립시 깨짐이 없어야하고, 소결열처리후 샤프트와 긴밀하게 접합되는 특성을 지녀야 한다.

또한 캠로브는 소결열처리후 높은 인성 및 내마모성 좋은 피식성을 갖는 재질이 선택되어져야 한다.

그리고 캠로브는 소결처리후의 샤프트와 긴밀한 접합을 이루기 위해서는 소결시 높은 수축율을 동반하는 액상소결이 이루어져야 하고, 또한 높은 인성 및 내마모성 좋은 피식성을 얻기 위해서는 모재에 입성이 주어져야 하고, 모재내 및 입자경계면에 높은 경도를 지니는 복탄화물의 형성 및 좋은 피식성을 갖기위한 가공성을 향상시키는 등 이러한 모든 특성을 부여하는 재질을 선택하는 것이 매우 중요하다.

본 발명은 상기한 제반조건을 충족시키는 캠로브의 재질을 캠로브의 조립시 깨짐이 없고 소결처리후 샤프트와 긴밀히 접합되는 특성을 지니는 것과 캠로브 소결열처리후 높은 인성 및 내마모성 좋은 피식성을 갖는 것을 제공하려는 것이 본 발명의 목적이다.

상기의 목적을 달성할 수 있는 본 발명의 조성물을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 소결캠은 매트릭스(Matrix)에 고용되어 경도상승 매트릭스 강화, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 인(P)등과 결합하여 복탄화물을 형성하는 탄소(C) 20중량%∼40중량%와 소결시 매트릭스에 고용하여 소결을 활성화시키고, 저융점의 스텔리트(Steadite)(Fe-P-C)상을 형성시켜, 액상에 의한 고밀도화 내마모성 향상을 위한 인(P) 0.4중량%∼0.8중량와, 외부 매트릭스에 고용되어 냉각시 베이나이트(Bainite) 및 마르텐사이트(Martensite)의 형성을 추진하며, 매트릭스를 강화시키며, 잔류된 탄소와 결합하여(Fe, Cr)₃C를 주체로 하는 경질 복탄화물을 구성하는 크롬(Cr) 8중량%∼20중량%와 매트릭스에 고용되어 소결의 안정화를 초래하고 탄화물 입자의 구상화를 야기할 수 있는 규소(Si) 0.5중량%∼1.5중량%와 매트릭스에 고용되어 강화시키고, 합금의 소입성을 상승시키며 결정의 성장억제 및 탄화물의 미세화, 구상화를 초래하여 습동특성을 개선시킬 수 있는 망간(Mn) 0.5중량%∼1.5중량%와 매트릭스에 고용되어 소결의 안정화 매트릭스의 강화할 수 있는 구리(Cu) 2중량%∼5중량%와 크롬과 동일하게 경질 복탄화물을 구성하고 소입성을 향상시킬 수 있는 몰리브덴(Mo) 5중량%∼15중량%의 조성물에 소량의 아연(Zr), 하프늄(Hf), 니오브(Nb), 티탄(Ti)등을 첨가하여서 제조된 것이다.

이와같이 제조된 조성물의 특성을 캠로브의 성형 소결시험을 행한결과 탄소(C)가 2.0중량% 이하에서는 요구하는 탄화물의 양을 얻을수 없었으며, 4.0중량% 이상에서는 과대하게 탄화물이 형성되어 망상의 최대한 탄화물이 형성되었다.

인은 0.4중량% 이하에서는 그 효과를 발휘할 수 없으며 0.8중량% 이상에서는 탄호물이나 스텔리트(Steadite)가 이상 성장하며 입자가 취약하며 습동성이 저하된다.

크롬이 8중량% 이하에서는 탄화물의 형성이 작았으며, 20중량% 이상에서는 망상의 과대한 탄화물이 형성되었다.

규소(Si)는 0.5중량% 이하에서 분말의 산화가 초래되고 1.5중량% 이상에서는 매트릭스의 소입성의 저하현상을 가져왔다.

망간(Mn)은 0.5중량% 이하에서는 그 효과가 없었으며 1.5중량%에서는 분무합금이 경화되어 분말의 압축성이 나빠진다.

구리(Cu)는 2중량% 이하에서는 그 효과가 미비하였고, 5중량% 이상에서는 결정입계가 약회되고, 잔류기공을 당기게 된다.

몰리브덴(Mo)은 5중량% 이하에서는 그 효과가 미비하였고, 15중량% 이상에서는 결정입계 망상의 복탄화물을 형성하여 합금이 취약하게 된다.

그리고, 상기 조성물 중량%내의 분산강화물을 위해 아연(Zr), 하프늄(Hf), 니오브(Nb), 티탄(Ti)등을 소량 첨가하여 좋은 효과를 얻을 수 있는 것이다.

상기 조성물에 의해 제조된 소결캠의 내마모성평가를 위해 선정된 캠로브 재질로 시편을 제작하여 마모시험을 실시하였다. 마모량은 시편의 지름을 측정하여 감소량을 측정하였다.

마모시험은 조건은 다음과 같다.

○ 캠(CAM)의 회전수 : 900RPM

○ 태핏(TAPPET)에 가하는 하중 : 150Kg

○ 공급오일(Oil) 온도 : 80℃

○ 1회 시험회전수 : 1백만회전

○ 전처 시험회전수 : 3백만회전

다음 본실험의 상기 시험조건에 의한 조성물로 제조된 소결캠 실험의 실시예 및 비교예를 하기와 같은 표1과 같이 나타낸다.

[표 1]

이상 설명한 바와 같이 캠로브의 재질을 탄소, 납, 크롬, 규소, 망간, 구리, 몰리브덴을 상기와 같은 중량%의 조성물을 가지는 것과 상기 중량%에 소량의 아연, 하프늄, 니오브, 티탄등을 첨가하여 소결처리 하므로서 높은 인성 및 내마모성 좋은 피식성을 가지고 소결시 높은 수축율을 동반하는 액상소결이 이루어지며, 높은 경도를 지니는 복탄화물의 형성 및 좋은 피식성을 갖기 위한 기공성을 향상시키는 소결캠을 얻는 것이다.

Claims

소결재 캠로브의 제조에 있어서, 탄소(C) 2.0∼4.0중량%, 인(P) 0.4∼0.8중량%, 크롬 (Cr) 8∼20중량%, 규소(Si) 0.5∼1.5중량%, 망간(Mn) 0.1∼1.5중량%, 구리(Cu) 2∼5중량%, 몰리브덴 (Mo) 5∼15중량%, 철(Fe) 잔량의 조성물에 제조되는 것을 특징으로 하는 차량엔진용 캠샤프트의 소결캠 제조방법.
탄소 (C) 2.0∼4.0중량%, 인 (P) 0.4∼0.8중량%, 크롬 (Cr) 8∼20중량%, 규소 (Si) 0.5∼1.5중량%, 망간 (Mn) 0.1∼1.5중량%, 구리 (Cu) 2∼5중량%, 몰리브덴 (Mo) 5∼15중량%, 철 (Fe) 잔량으로 구성되는 조성물 100중량%에 대하여 아연 (Zr) 하프륨(Hf), 니오브 (Nb) 또는 티탄(Ti)을 1종 혹은 2종 이상의 원소를 첨가하되 아연 (Zr), 하프늄(Hf), 니오브 (Nb), 티탄(Ti)은 전체 조성물 함량의 1∼5중량% 조성범위를 갖는 것을 특징으로 하는 차량엔진용 캠샤프트의 소결캠 제조방법.