KR960008694B1

KR960008694B1 - 오일링의 섹션 강철 와이어 및 그 생산 방법

Info

Publication number: KR960008694B1
Application number: KR1019930022185A
Authority: KR
Inventors: 다까오 가라오께; 겐 나까무라; 이와오 가시와기
Original assignee: 마쯔노 고오지; 히다찌 긴조꾸 가부시끼가이샤
Priority date: 1992-10-23
Filing date: 1993-10-22
Publication date: 1996-06-29
Also published as: EP0594042A1; EP0594042B1; US5411609A; DE69307823D1; DE69307823T2; KR940008773A

Abstract

내용없음.

Description

오일링의 섹션 강철 와이어 및 그 생산 방법

제1도는 본 발명에 따른 내연기관용의 2피스 형태의 오일링 예의 횡단면도.

제2도는 본 발명에 따른 오일링을 제조하는데 사용하는 온간 롤러 다이(온난 가공용 롤러 다이) 가공 장치를 도시한 개략 시스템.

제3도는 고압 마모 테스트 장치를 도시한 횡단면도.

제4도는 제3도의 선(A-A)을 따라 취한 횡단면도.

제5도는 횡단면 형태를 취하고 치수로 주어진 기호를 설명하는 와이어의 웨브부분에 오일 통로 구멍을 펀칭에 의해 형성하기 위한 펀칭 장치 예의 횡단면도.

제6도는 펀칭 공정에 적용된 재료의 평면 형상의 예이며 치수로 주어진 기호를 설명하는 도면.

제7도는 횡단면 형상이 복합한 와이어를 펀칭 공정을 가할 때 펀칭에 의한 오일 통로 구멍 형성으로 인한 변형을 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 와이어 2 : 언와인드 롤러

3 : 롤러 콜렉터 4 : 고주파 가열 유니트

5 : 온도 측정 유니트 7 : 냉각 유니트

8 : 드라이어 9 : 치수 측정 유니트

10 : 와인딩 롤러

[발명의 분야]

본 발명은 내연기관에 사용하기 위한 오일링용의 섹션 강철 와이어와 그 와이어 제작 방법에 관한 것이다. 여기에서 강철 와이어는 H 또는 X 형상과 같은 횡단면 형상이 복잡한 강철 와이어를 의미한다.

[기술 배경]

내연기관용 강철 오일링의 형태는 각각 횡단면 형상이 직사각형인 두개 링과 하나의 스프링으로 구성된 종래의 3피스 형태 오일링과, 홈을 가진 일부분 와이어링과 하나의 스프링으로 구성된 새로운 2피스 형태 오일링으로 분류된다.

최근에, 부품수를 줄임으로서 비용을 절감하기 위해 3피스 형태 오일링을 2피스 오일링으로 대체하려는 요구가 강력히 발생되어 있다. 2피스 오일링을 형성하기 위해 홈을 가진 섹션 와이어 링은 예컨대 실제로 H- 또는 X-형상인 복잡한 횡단면 형상을 갖는다. 또한, 측방 단부 플랜지부분의 각각의 전체 두께에 대한 두개의 측방 단부 플랜지부분을 연결한 웨브부분의 두께 비율은 매우 작아서 상당히 큰 변형이 발생한다.

더우기, 피스톤 링의 재료는 내마모성, 내 스커프(scuff resistance) 황산 내부식성 등을 향상시키기 위해 고가로 합금해야 한다.

피스톤 링중에 입력링의 횡단면이 단순한 직사각형 형상이기 때문에, 정밀 제조에 문제점이 발생하지 않는다.

따라서, 17Cr(크롬) 및 20Cr 계 마르텐사이틱 스테인레스강의 고합금이 확보되어야 한다.

3피스 결합 오일링의 축부 레일(rail)은 JIS SUS420J2(0.35C-13Cr 계) 또는 0.65C-13Cr 계 마르텐사이틱 스테인레스강으로 제조했다. 또한, 상기 형태의 측부 레일은 횡단면이 단순한 직사각형 형상이다. 따라서, 상기 형태의 축부 레일은 종래의 냉간압연법 또는 냉간인발법에 의해 제조될 수 있다.

3피스 오일링용의 레일은 JP-B2-61-54862호(0.65C-13Cr 계) 및 JP-A-61-59066호(0.55C-7Cr 계)에 기재되어 있다.

또한, 오일링은 고합금 재료로 제조해야 하며, 2피스형 오일링이 고합금 재료로 제조된다면 내마모성 및 내부식성이 양호하다.

그러나, 홈을 가진 섹션 와이어링을 종래의 재료와 비교할 때 높은 비율로 탄소를 포함한 예컨대 탄소 0.8중량% 또는 그 이상 그리고 크롬 15중량% 또는 그 이상(이후에 중량%는 %로도 표시함) 포함한 마르텐사이트 스테인레스강으로 제조하는 2피스형 오일링에 사용하기에는 매우 어렵다.

그 이유는 상기 형태의 링이 횡단면 형상이 복잡하고 지나치게 변형되기 때문이다. 즉, 횡단면 형상이 원형이나 직사각형 형상과 매우 상이하며, 그에 따라 단면 형상을 성형하는데 높은 소성 가공량(a high plastic working ruduction)이 필요하다. 특히, 두께에 수직으로 강하게 압축된 웨브부분과 수직으로 압축하지 않은 플랜지부분이 인접하여 배치된 구조체는, 경계부분이 본 발명자가 실험하여 발견한 바와 같이 쉽게 부숴질 수 있다. 더우기, 오일링 사용의 효과는 표면 거칠기가 3S 또는 그 이하일 때 나타난다. 또한, 표면 상태는 움푹 들어가거나 마멸이 생기지 않도록 방지해야 한다. 종래의 냉간인발법은 고합금화(high-alloying)로 인해 피가공성이 저하된다. 더우기, 상당히 큰 정도의 변형은 상술한 바와 같은 웨브부분과 플랜지부분 사이의 경계부에서 가공 크랙이 쉽게 발생하게 한다. 상기 문제점을 방지하기 위하여, 한번의 패스 또는 한번의 가열 냉각 가공당 가공율이(working ratio per one pass or per one annealing process) 낮게 제한된다. 그 결과, 패스 및 가열냉각 가공의 횟수는 최종 제품의 제조시까지 증가하여, 표면 상태가 상술한 방법이나 링의 작동시에 쉽게 손상입을 수 있다. 또한 비용도 올라간다. 그러므로 탄소 0.8% 크롬 15% 이상 함유한 마르텐사이트 스테인레스강으로 제조한 2피스형 오일링은 제조하기가 곤란하다.

상기 문제점을 극복하기 위해서, 본 발명자는 온간 가공용 롤 다이를 사용하는 것을 중심으로 하는 신규한 오일링용의 복잡한 횡단면 형상을 가진 섹션 와이어의 제조 방법으로 오일링을 소유하는데 필요한 내부식성 및 내마모성과 같은 특징을 가진 오일링을 고려하였다. 더우기, 강철 오일링을 제조하기 위한 섹션 와이어를 제조하는 새로운 방법을 개재한 일본 특허출원 평 3-19302(1991년)호는 온간 가공용 롤 다이가 특징인 것이다. 상기 기재된 재료는 탄소 0.8% 이상 0.95% 미만, 크롬 15% 내지 20% 함유하고 측방 횡단면 형상이 복잡한 마르텐사이트 스테인레스강이며, 상기 마르텐사이트 스테인레스강은 상술한 방법에 의해 제조될 수 있다.

2피스형 오일링용 섹션 와이어는 소정의 횡단면 형상을 갖도록 그리고 제조 공정의 어느 단계에서 직선어레이(straight array)의 웨브부분에 형성된 다수의 오일통로 구멍을 갖도록 성형해야 한다. 구멍을 결합하는 방법은 가공비를 감소시키고 가공 효율을 향상시킬 수 있는 펀칭법으로 한정된다. 그러나, 가공할 재료가 고합금이기 때문에 상술한 섹션 와이어를 결합하기에 매우 어렵다.

재료가 HV300 내지 450까지 소정의 담금질 및 뜨임 경화법으로 처리되어, 오일 통로 구멍이 상기 저합금강에 펀칭에 의해 형성될지라도, 상기와 같이 구성한 고합금강은 유사한 경화법으로 열처리한다면 종래의 제조 방법에 의해 실제로 펀치할 수 없다. 종래의 저합금 재료를 소정의 횡단면 형상을 갖도록 가공한 후에 수행할 수 있는 펀칭은 상술한 고합금 재료에 적용할 수 없다.

더우기, 일본 특허출원 평 3-19302호에 기재된 재료와 동일하거나 또는 실제로 같은 화학 조성물(Cr : 15.0 내지 20.0)을 가지고 장력하에서 연속 가열 냉각 처리한 소정의 횡단면 형성, 고탄소 및 고크롬 와이어 재료를 형성하는 것은 우수한 신장도를 나타내는 변형 횡단면 형상을 가진 오일링용 와이어 재료를 얻을 수 있다는 것을 발명자는 발견했다. 더우기, 얻은 재료를 소정의 크기로 한정하기 위한 방법은 오일 통로 구멍을 펀칭에 의해 성형할 수 있게 한다.

상기 기술은 JP-A-4-333545(1992)호에 기술되어 있다.

상기 치수 제한은 오일 구멍의 횡단면 영역 즉 오일 스크랩핑 성능인 결합 오일 구멍의 폭(b,제1도)을 다소 한정한다.

낮은 등급의 연료를 사용하고, 배기 가스 조절을 해결하도록 연소 가스를 엔진내로 도입하고, 엔진의 성능을 향상시키도록 알코올 연료를 사용하거나 천연가스 연료를 사용하여 실험한 결과 상기 기술의 일부는 실제 작동 테스트에 적용되었다.

오일 열화 속도가 증가하고 오일의 부족시 윤활 성능이 고속의 엔진 속도로 인해 악화되고, 연소가 수행된 후에 발생된 물의 비율이 증가하고, 황산에 의해 부식이 쉽게 발생하고, 카르복실산이 존재함으로서 부식이 쉽게 발생할 수 있기 때문에, 종래 재료보다 우수한 내점유성(seizure resistance) 및 내부식성을 가진 오일링을 상기 연소기관에 제공하려는 욕구가 발생하였다.

최근에는, 작은 크기의 내연기관에 2피스형 오일링을 사용하려는 경향이 있다. 엔진의 중량을 감소시키고 피스톤 링의 중량을 감소시키도록 큰 엔진에 사용하기 위한 오일링의 횡단면 영역을 감소시키는 다른 경향도 있다. 실린더의 내부와 접촉한 플랜지 사이의 상대 거리가 짧아진 오일링의 횡단면 형상에 대한 다른 기술도 있다.

상기 설명에 사용한 상기 치수 제한은 링용의 와이어의 홈부분의 넓은 크기와 비례하여 관통 펀치의 두께를 감소시키기 때문에, 관통 펀치는 쉽게 파손될 수 있고 오일 배출 성능이 쉽게 악화된다.

[발명의 요약]

본 발명의 목적은 일본 특허출원 평 3-19302호에 기재된 섹션 와이어를 개선한 오일링의 섹션 강철 와이어를 제공하고, 황산 및 카르복실산에 대항하여 내점유성 및 내부식성을 개선하도록 많은 양의 크롬 및 다른 합금 요소를 함유하고 그리고 섹션 강철 와이어는 우수한 오일 스크랩핑 성능을 나타내고 JP-A-4-333545(1992호)에 기재된 것과 그 제조 방법과 비교할 때 작은 횡단면 영역을 가진 그러한 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 발명자는 합금 합성물 및 그 제조 방법을 실현하기 위해 와이어 온간 인발 및 냉간 압연(warm drawing and cold rolling)의 조합과 온간 인발 및 온간 압연의 조합으로 실험하였으며, 인발이나 압연 동안에 마이크로-보이드(micro-void) 및 표면 결합의 발생을 방지할 수 있었다. 그 결과, 일본 특허출원 평 3-19302(1991)호에 기재된 제조 방법에 따른 온간 롤러 다이의 사용은 복잡한 횡단면 형상과 나타난 고정밀도를 가진 와이어로 많은 양인 20%의 크롬을 함유한 스테인레스강을 제조할 수 있게 되었다.

본 발명의 제1면에 따라서, 본원은 화학조성이 중량%로, 탄소, 0.6 내지 1.5%, Si 1.5% 이하, Mn 1.5% 이하, Cr 20% 내지 25% 함유하고, Mo와 W의 적어도 한 요소를 Mo+W/2로서 3% 이하의 그룹과, V와 Nb의 적어도 한 요소를 V+Nb/2로서 3% 이하의 다른 그룹과, 12% 이하의 C와 5% 이하의 Ni과 5% 이하의 Cu로부터 선택된 적어도 한 요소로 된 또다른 그룹으로 구성된 세개의 그룹으로부터 선택된 적어도 한 그룹과, 잔여량 Fe과 불가피적 불순물을 함유하고 있는 내연기관 사용용 오일링에 적합한 섹션 강철 와이어인데, 상기 섹션 강철 와이어는 비이커 경도가 HV 300 내지 HV 450을 가지도록 뜨임 작업 열처리에 의해 수반되는 담금질 열처리를 받고, 직사각 블랭크 강철 와이어 각각의 두개의 대향 축부상에 길이방향 리세스를 형성하여 직사각 또는 정사각 단면을 가진 블랭크 강철 와이어를 작업하여 제공되는 웨브부분과 플랜지부분을 구비하는 대체로 H 또는 X 형태 단면을 가지고, 플랜지부분과 전체 뚜께(T)에 대한 플랜지부분을 가교하는 웨브부분의 두께의 두께 비율은 0.3보다 크지 않다.

상기 섹션 강철 와이어에서, 상기 웨브부분은 길이방향 직선열 라인에서 펀칭에 의해 형성된 다수개의 오일 통로 구멍을 구비하고, 웨브부분 대향 표면의 적어도 한개는 대체로 평평하고, 다음의 조건을 충족한다.

W-b≥0.4t

C≥t

여기서,

W=웨브부분의 대체로 평평한 표면의 특정된 폭

b=오일 통로 구멍의 나비

t=오일 통로 구멍의 나비방향 벽 표면과 높이

C=인접 오일 통로 구멍 사이에 공간

여기서, 특정된 폭(W)은 플랜지부분의 각각의 내부 표면과 평평한 웨브부분의 외각선의 두 교점 사이에 길이이다.

섹션 강철 와이어는 양호하게 3.0mm 보다 크지 않은 폭을 가지고, 상기 폭의 분포는 마무리 플라스틱 작업 공정후에 그러나 그라인딩 공정전에는 0.015mm 보다 크지 않다.

본 발명의 제2면에 따라면, 펀칭에 의해 형성된 오일 통로 구멍으로 주어지는 치수 및 물질 한정이 되는 지식에 기초하고 JP-A-4-333545호에 기재된 오일링에 따르는 와이어가 새로운 생산 방법과 시험을 보장하게 되는 결과를 이용하여 신뢰성 있게 제공되고, 새롭게 확인된 구역은 다음으로 조절된다.

화학조성이 중량%로, 탄소 0.80% 내지 0.95%, Si 1.0% 이하, Mn 1.5% 이하, Cr 15.0% 내지 20.0%을 함유하는 섹션 강철 와이어는: Mo와 W의 적어도 한 요소를 Mo+W/2로서 0.5% 내지 3%의 그룹과, V와 Nb의 적어도 한 요소를 V+Nb/2의 0.05% 내지 2%의 다른 그룹과, 12% 이하의 Co와 5% 이하의 Ni와 5% 이하의 Cu로부터 선택된 적어도 한 요소의 또다른 그룹으로 구성된 세개의 그룹으로부터 선택된 적어도 한 그룹과, 잔여량 Fe와 불가피적 불순물을 함유하고, 다음과 같은 조건을 충족한다.

1.4tW-b≥0.4t

C≥t

섹션 강철 와이어는 양호하게 3.0mm 보다 크기 않은 폭을 가지고, 폭의 분포는 마무리 플라스틱 작업 공정후이고 그라인딩 공정 전에는 0.015mm 보다 크지 않다.

본 발명의 제3면에 따라서, 다음의 와이어는 : 화학조성이 중량%로, 탄소 0.6 내지 1.5%, Si 1.5% 이하, Mn 1.5% 이하, Cr 20% 내지 25%를 함유하고, Mo와 W의 적어도 한 요소를 Mo+W/2로서 3% 이하의 그룹과, V와 Nb의 적어도 한 요소를 V+Nb/2로서 3% 이하의 다른 그룹과, 12% 이하의 Co와 5% 이하의 Ni와 5% 이하의 Cu로부터 선택된 적어도 한 요소의 다른 그룹으로 구성된 세개의 그룹으로부터 선택되는 적어도 한 그룹과, 잔여량 Fe과 불가피적 불순물을 함유하고, 내연기관의 실린더의 내부 표면과의 미끄럼 접속을 만드는 적어도 그 미끄럼 표면상에 형성된 표면 처리층을 가진, 내연기관 사용용 오일링에 적합한 섹션 강철 와이어로서, 상기 섹션 강철 와이어는 비이커 경도가 HV 300 내지 450을 가지도록 뜨임 열처리에 이해 수반되는 담금질 열처리를 받고, 직사각 블랭크 강철 와이어 각각의 두개의 대향 측부상에 길이방향 리세스를 형성하여 직사각 또는 정사각 단면을 가진 블랭크 강철 와이어를 작업하여 제공되는 웨브부분과 플랜지부분을 구비하는 대체로 H 또는 X 형태 단면을 가지고, 플랜지부분의 전체 두께(T)에 대한 플랜지부분을 가교하는 웨브부분의 두께의 두께 비율은 0.3보다 크지 않고, 웨브분은 길이방향 직선열라인에서 펀칭으로 형성되는 다수개의 오일 통로 구멍을 구비하고, 웨브부분 대향 표면의 적어도 한개는 대체로 평평하고, 다음과 같은 조건을 충족한다.

W-b≥0.4t

C≥t

여기서,

W=웨브부분의 대체로 평평한 표면의 특정된 폭

b=오일 통로 구멍의 나비

t=오일 통로 구멍의 나비방향 벽 표면의 높이

C=인접 오일 통로 구멍 사이에 공간

본 발명의 제4면에 따라서, 내연기관 사용용 오일링에 적합한 섹션 강철 와이어는, 화학조성이 중량%로, 탄소 0.80% 내지 0.95%, Si 1.0% 이하, Mn 1.0% 이하, Cr 15.0% 내지 20.0%을 함유하고, Mo와 W의 적어도 한 요소를 Mo+W/2로서 0.5% 내지 3%의 그룹과, V와 Nb의 적어도 한 요소를 V+Nb/2로서 0.05% 내지 2.0%의 다른 그룹과, 12% 이하의 Co와 5% 이하의 Ni와 5% 이하의 Cu로부터 선택된 적어도 한 요소의 또다른 그룹으로 구성된 세개의 그룹으로부터 선택된 적어도 한 그룹과, 잔여량 Fe와 불가피적 불순물을 함유하고, 내연기관의 실린더 내부 표면과의 미끄럼 접촉을 만드는 적어도 그 미끄럼 표면상에 형성된 표면 처리층을 갖고, 상기 섹션 강철 와이어는 비이커 경도가 HV 300 내지 HV 450을 가지도록 뜨임열처리에 의해 수반되는 담금질 열처리를 받고, 직사각 블랭크 강철 와이어 각각의 두개의 대향 측부상에 길이방향 리세스를 형성하여 직사각 또는 정사각 단면을 가진 블랭크 강철 와이어를 작업하여 제공되는 웨브부분과 플랜지부분을 구비하는 대체로 H 또는 X 형태 단면을 가지고, 웨브부분의 전체 두께(T)에 대한 플랜지부분을 가교하는 웨브부분의 두께의 비율은 0.3보다 크지 않고, 웨브부분은 길이방향 직선열라인에서 펀칭으로 형성되는 다수개의 오일 통로 구멍을 구비하고, 웨브부분 대향 표면의 적어도 한개는 대체로 평평하고, 다음과 같은 조건을 충족한다.

W-b≥0.4t

C≥t

여기서,

W=웨브부분의 대체로 평평한 표면의 특정된 폭

b=오일 통로 구멍의 나비

t=오일 통로 구멍의 나비방향 벽 표면과 높이

C=인접 오일 통로 구멍 사이에 공간

본 발명의 제5면에 따라서, 웨브부분과 플랜지부분을 가지고 대체로 H 또는 X 형태 단면이며, 내연기관의 2피스 오일링의 물질로서 사용하기에 적합한 다수개의 오일 통로 구멍을 구비하는 섹션 강철 와이어 생산 방법을 제공하고, 상기 방법은 오일 통로 구멍이 없는 섹션 강철 와이어를 획득하도록 직사각 또는 정사각 단면을 가진 블랭크 강철 와이어를 변형하는 단계와; 오일 통로 구멍을 형성하도록 상기 변형된 섹션 강철 와이어를 관통하는 단계와; 시징 목적(sizing purpose)을 위해 나비방향으로부터 가압하도록 적어도 한쌍의 롤의 작업 통로를 통해서 관통된 섹션 강철 와이어가 지나가게 하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 오일링의 섹션 강철 와이어는 온간 가공을 롤러 다이를 사용함으로서 횡단면 형상을 갖도록 성형된다. 롤러 다이를 사용함으로서 단일 몸체에 필요한 금속 소프(soap)와 같은 강한 윤활제가 필요없다. 이 윤활제는 인발 공정을 완료된 후에 쉽게 제거되지 않으며 윤활제의 불완전한 제거는 상호 가열냉각 과정동안에 표면을 거칠게 만든다. 강한 윤활제가 본 발명에서는 필요없기 때문에, 표면 형상은 원하는 정밀도로 유지될 수 있다. 더우기, 온간 가공법의 사용은 변형 가능성을 약화시키는 고합금으로 인해 쉽게 파손될 수 있는 재료를 크랙킹 발생으로부터 보호하며, 큰 변형이 나타나는 소정의 횡단면 형상이 가공에 의해 변형이 축적되는 것을 방지하고, 그에 따라 상호 가열 냉각이 필요없고 표면 상태를 양호하게 유지하여 효과적으로 성형될 수 있다. 더우기 롤러 다이를 사용한 온간 가공법은 이에 의해 한정된 패스를 가진 롤러내의 재료 팽창 효과를 얻을 수 있어 날카로운 종방향 모서리를 얻을 수 있다.

담금질 경화가 온간 가공법의 효과(중간 가열 냉각을 제거하고 필요한 회수를 감소시킴)에 만족하지 못하는 한 온간 가공을 위한 온도는 다소 상승시켜야 한다. 더우기, 직류 전기 가열법이 필요없고 급가열의 성능은 산화로 인해 발생하는 표면 형상의 변형을 방지할 수 있기 때문에 고주파 유도 가열법을 사용하는 것이 양호하다.

롤러 다이 및 냉각 가공법에 이용한 온간 가공법에 적용된 섹션 강철 와이어는 팽창하에서 가열 냉각되며, 그런 연후에 펀칭에 의해 오일 통로 구멍이 웨브부분에 성형된다.

그 다음에 필요하다면 통로를 가진 롤러를 사용하여 팽창을 변형시키고, 여기에 주어지는 오일은 보호성 환경에 유입된 연소 담금질 및 뜨임 열처리 장치에 의해 HV 300 내지 HV 450의 소정 강도를 갖도록 열처리를 가하기 전에 제거된다.

통상적으로, 섹션 와이어는 이 상태에서 피스톤 제조자에게 보내진다.

연속 열처리노에서 열처리한 재료는 그 종방향에서 우수한 균등성을 나타낸다. 컬링 공정에서 발생한 스프링 백 분포는 방지된다. 그 결과, 균일한 굽힘 형상체를 얻을 수 있다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점은 하기 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.

본 발명에 따른 섹션 와이어의 전체 두께에 대한 웨브부분의 두께의 비율은 0.3보다 크지 않게 제한되는 이유는, 상술한 조건으로 온간 가공법을 이용하여 최적 효과를 얻을 수 있기 때문이다. 즉, 온간 가공법의 이용은 크랙 발생을 제거하고 원하는 표면 형상을 유지할 수 있게 한다. 더우기 상기 수치는 온간 가공법에 의해 성취될 수 있다.

경도 범위가 HV 300 내지 HV 450까지 되는 이유는, 경도가 HV 450을 초과한다면, 컬링 공정에서 스프링 백이 너무 크게 되므로 컬링 공정에 의해 성형된 형상은 소정의 범위를 유지할 수 없기 때문에 문제가 발생한다. 설상 가상으로 재료는 컬링 공정시에 쉽게 부서질 수 있다. 전술한 제한치는 변형 횡단면 형상을 가진 오일링을 제조하기 위한 필수 조건이다.

경도가 HV 300보다 크다면, 내마모성은 고합금 재료를 사용하는데 바람직하지 못하게 악화된다. 양호한 경도 범위는 HV 360 내지 HV 430까지이다.

본 발명에 따른 섹션 와이어는 굽힙 가공에 의해 소정의 형상으로 성형되며 질화처리(nitriding)와 같은 표면 처리가 가해진다. 그런 다음에, 실린더의 내부면과 모서리의 표면이 접속한 표면, 즉 피스톤에 성형된 링 홈과 접촉한 표면은 약간 연마하여 마무리된다. 따라서, 굽힘 가공에 의해 성형된 링의 내부면은 전체 표면에 걸쳐 표면 거칠기가 35 또는 그 이상인 스프링과 직접 접촉한다. 상술한 표면 처리는 내마모성을 향상시키는 질화법으로 이뤄진다.

부품이 본 발명의 제1 및 제3면으로 제한되는 이유는 다음과 같다.

탄소는 내마모성 및 내점유성을 개선시키는 탄화물로 형성하도록 Mo, W, V, Nb와 같은 추가 요소와 결합된다.

더우기, 탄소의 일부는 내마모성 및 내점유성을 강화시키기 위해 매트릭스 내에서 분해된다. 상기 효과를 얻기 위해서 탄소는 0.6% 또는 그 이상 첨가될 수 있다. 본 발명에 따른 오일링이 변형 횡단면 형상을 갖기 때문에, 0.5% 또는 그 이상 탄소를 첨가하는 것은 온간 가공법이 사용될지라도 제조시설과 링 성형도를 악화시키게 된다. 만일 탄소를 1.5% 이상 첨가한다면, 탄화물은 과잉으로 제조되어 황산 내부식성이 악화된다.

따라서, 탄소가 0.6 내지 1.5%로 더욱 양호하게는 0.8 내지 1.2% 첨가된다.

강철을 정련하는 동안 탈산소를 위해 실리콘이 첨가되며, 이 실리콘은 황산 내부식성, 담금질 용이성 및 강도를 향상시키기에 유효한 요소이다. 만일 실리콘이 1.5% 이상 첨가된다면, 온간 가공성은 악화된다. 더우기, 실리콘이 1.5% 이상 양호하게는 1.0% 또는 그 이하로 첨가된다.

강철을 정련할 때 탈황산을 위해 망간이 첨가된다.

망간이 1.5% 이상 첨가된다면, 와이어 요소를 제조할 때 열간 가공성이 악화된다. 따라서, 상기 첨가량은 1.5%로 양호하게는 1.5% 이하로 제한한다.

내마모성 및 내점유성을 향상시키기 위해 탄화물(M₂₃C₁₆또는 M₇C₃형 탄화물)이 형성된 상기 기술한 탄소와 크롬이 결합된다. 따라서, 크롬은 본 발명에 따른 오일링을 위한 필수 요소이다. 더우기, 크롬의 일부는 산화방지 및 내점유성을 향상시키도록 매트릭스 내에서 분해된다. 또한, 질화처리는 단단한 질화층을 형성하여 산화방지 및 내점유성이 상당히 향상된다. 상기 중요한 효과를 얻기 위해, 크롬은 20.0% 이상 첨가된다. 본 발명자가 한 실험은 크롬의 양이 20% 보다 작다면 탄화물 양은 충분하지 않으며 유황산에서 부식손실이 증가하는 것을 알게 되었다. 크롬이 25.0% 이상이면, 탄화물양은 과잉으로 증가하고, 크롬 질화물의 양은 질화처리가 수행된 경우에 과잉으로 커졌다. 따라서, 황산 부식 저항은 악화된다.

그 결과, 크롬양은 20.0% 내지 25.0% 이하의 범위로 제한된다.

몰리브덴과 텅스텐은 Mo가 동일 효과를 얻도록 W/2와 동등한 관계를 갖고 있다. 상기 요소들은 이들의 탄화물을 형성하도록 탄소와 결합되며, 크롬 탄화물을 강하게 하고 담금질 동안에 내연화성을 향상시키도록 크롬 탄화물내로 분해된다.

따라서, 피스톤 링을 형성하고 질화처리하는 동안에 수행된 가열로 인해 발생하는 경화의 악화가 방지될 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 더우기, 상기 요소들은 내마모성 및 내점유성을 향상시키도록 질화 처리가 수행된다면 질화층을 형성하는데 기여하게 된다. 더우기, 몰리브덴은 황산 내부식성을 향상시키는 효과를 가진다. M+W/2의 양이 3.0% 이상이라면, 경질 탄화물의 양이 증가하여 피로강도가 악화된다. 더우기 몰리브덴 및 텅스텐은 비싼 요소들이다. 따라서, Mo 및/또는 W/2는 3.0% 또는 그 이하로 제한된다. 몰리브덴 및 텅스텐은 작은 양이 첨가될지라도 내연화성을 향상시키어 유효하며, Mo+W/2를 약 0.2% 첨가하는 것이 유효한 효과를 얻을 수 있다. 양호한 Mo+W/2의 첨가 범위는 0.3 내지 2.0%이다.

바나듐 및 니오브는, 바나듐이 Nb/2와 동등한 효과를 얻는 관계를 유지한다. 상기 두 요소는 피스톤 링의 강도를 향상시키는 크리스탈 결정을 정련하는데 효과적이다. 더우기, 두개의 요소는 몰리브덴 및 텅스텐과 유사한 탄화물을 각각 형성하며, 이들은 크롬 탄화물내에서 분해된다. 그 결과, 상기 요소의 첨가는 내마모성 및 내점유성을 충분히 향상시킨다.

더우기, 두 요소는 황산 내부식성 및 카르복실산 내부식성을 향상시킨다. 상기 효과를 얻기 위하여, 바나듐 및/또는 니오브는 V+Nb/2 관계를 형성하는 동안 첨가해야 한다. 만일 요소가 과도하게 첨가된다면, MC형 탄화물은 과잉으로 발생하여 인성을 악화시킨다. 따라서, V+Nb/2의 양은 3.0% 이하 양호하게는 0.2 내지 2.0%로 첨가된다.

코발트, 니켈 및 구리는 질화층의 황산 내부식성을 향상시키는 본 발명에 중요한 요소들이다. 상기 세가지 요소는 탄화물을 형성하지 않으며, 매트릭스내로 분해되고, 이 요소들이 질화물을 형성하지 않기 때문에 질화층에서 이들의 효과가 유지되는 특징을 나타내는 동안에 황산 내부식성을 향상시킨다.

따라서, 상기 요소들이 질화 처리가 적용된 본 발명에 따른 피스톤 링을 제조하는데 사용된다면 만족할만한 효과를 얻을 수 있다. 만일 Co 양이 12% 이상이라면, 열간 가공성 및 냉간 가공성은 악화된다. 만일 니켈양이 5.0% 이상이라면 열간 처리후에 소정의 경도를 얻을 수 없다. 따라서, 12% 이하(양호하게는 1.0 내지 10.0%)의 Co와 5.0% 이하, 양호하게는 0.2 내지 3.0%의 Ni를 첨가하는 것이 양호하다.

구리는 카르복실산에 대한 내부식성과 내점유성을 증진시키므로, 본 발명에서 구리를 첨가하는 것은 양호하다.

구리 함유 강철은 피스톤 링이 알코올 연료로서 연소 가스와 같은 부식 환경에 대해 종래 재료에 비해서 우수한 내부식성을 나타내도록 제작되게 한다. 만족할만한 상기 효과를 얻기 위해서는 구리를 첨가하는 것이 양호한데, 그 양이 5.0%를 초과하면, 고온 작업성이 악화되므로, 구리는 5.0% 보다 많지 않은 정도로 첨가되고 양호하게는 0.5 내지 3.0이다.

인, 황, 산소 및 질소는 혼합물로서 각각 소량 함유될 수 있다.

본 발명에 따르는 오일 통로 구멍의 치수 한정치를 이하에 기술한다. JP-A-4-333545호에 기재된 오일 통로 구멍의 치수 한정치 개념을 이하에 기술한다. 제5도는 펀치에 의해 관통된 오일 통로 구멍인 경우에 사용하기 위한 펀칭 장치의 예를 설명하는 단면도이다. 제6도는 펀칭 작업을 받게 되는 재료의 예를 설명하는 평면도이다. 재료가 펀치되는 변형 와이어(11)는, 작은 틈을 유지하는 동안에 축선 방향으로 단속적으로 변형 와이어(11)가 이동하는 방식으로 상부 안내부로서 역할도 하는 펀치 안내부(20), 측면 안내부(21) 및 다이(25)에 의해 안내 유지된다. 펀치(24)는 각 치수가 주어진 부호일 때 제6도에 도시된 바와 같이 a/6 5 내지 3으로 나타내어진 큰 압축비를 가지므로, W-b는 펀칭력을 견디어야만 하는 부분의 폭이다. 다르게는 펀칭력이 관통된 오일 구멍의 내부 벽 구역을 나타내는 관통된 오일 구멍의 측 표면의 높이(t)에 대한 비율로 있음이 고려된다. 본 발명의 발명자에 의해 알려지기 전에 수행된 실험의 결과에 따르면 펀칭작업을 원활하게 수행하도록 다이의 세기가 유지되도록 W-b≥1.5t이도록 할 필요성이 있다. C≥t로 나타내어진 것과 다른 상관 관계에도 대응하여야 한다. 후자의 조건은 펀치 작업의 수행때 보다는 굽힘에 의해 링을 형성할때 크랙의 번짐을 막는데 중요한 것이고, 링 형성 작업은 펀칭 작업이 수행되어진 후에 수행된다. 즉, Ct이면, 치수 C를 가진 부분에서의 크랙의 번짐이 용이하게 발생한다.

JP-A-4-333545호에 전술된 개념에 따르는 설명이 기재되었지만, 펀칭 공구(펀치 및 다이)의 정밀성과 펀치되는 재료를 다루는 방식의 계속되는 개량점은 한정치가 약 W-b≥0.8t까지 경감될 수 있음을 발견한 지식의 결과이다. 이러한 면은 본 발명의 발명자에 의해 일본 출원 번호 제4-291234호에 기재된 것이다.

더우기, H 형태 단면 형상의 폭이 실린더의 내부 표면과 접촉하도록 건네진 플랜지 사이에 간격이 짧아지도록 그리고 3.0mm 더 큰것에 대응하도록 협소하게 되면 단일 구역을 감소시키고자 하는 전술된 바람이 근래에 상승되었다.

그러므로, 리세스된 홈의 평평 부분의 폭(W)은 일반적으로 협소하게 되어져 있다. 따라서, 치수(b)(펀치의 두께=관통 오일 구멍의 폭)는 오일 방출 성능이 저하되게 하는 폭(W)의 비율로 감소된다. 그러므로, 펀치의 손상이 발생하여 펀치 작업을 수행할 수 없게 한다.

펀칭 작업에 대한 실험의 결과로서 펀칭 작업은 그 치수가 대체로 0.5mm 또는 그 이상일때 원활하게 수행될 수 있다.

제7도에 다소 과대한 방식으로 나타낸 선으로 표시한 바와 같이 펀칭 작업은 폭(W)이 너무 작고 그에 따라 치수 W-b가 전술된 요구치에 부응하지 않은 상태에서 수행된다면, 두개의 플랜지 부분(1b)은 이들이 평행하게 있지 않고 상호(B'B) 분할되도록 변형된다. 더우기, 변형은 펀칭 작업이 수행되어진 후에 플랜지 부분이 한쌍의 롤러로 구성된 개방 몰드를 사용하여 두개 측부분으로부터 압축되는 통로를 이용하여 정확하게 보정되고, JP-A-4-333545호에 개시된 한정치에 따라서 경감된다. 전술된 사실은 JP-A-4-291234호에 개재되어 있다.

상기 변경은 롤의 전방 및 후방에 각각 배치된 유니트를 안내하고 재료를 폭 방향으로 압축하는 한쌍의 롤(2웨이 롤)로 구성된 시스템을 이용한다 하더라도 어느정도 수행될 수 있다. 그런데, 조절이 불완전하게 수행된다면(초과 압축되거나 또는 부적당한 안내 유니트가 사용된다면), 세심한 주의를 해야 하는 폭 방향 치수의 부분적 감소가 쉽게 발생한다.

따라서, 안내 유니트와 쌍으로 된 롤로 구성된 전술된 시스템에 더해져 사용되는 것이 양호하고, 롤 세트는 바닥 표면을 양호하게 배제하고 수직적으로 형성된 홈 형태 리세스의 좌,우측 내부벽과 접촉하는 돌출부를 구비한 한쌍의 롤로 구성된 4-웨이 롤 유니트를 포함하고 있다. 수정이 상기 전술된 바와 같이 수행되면, 기계 가공되는 재료의 접촉 압력은 상승되고, 따라서 과도한 압력 적용이 방지된다. 더우기 안내 유니트가 불만족스럽게 조정되면, 폭방향 치수 감소의 발생이 만족할만하게 방지된다. 전술된 변경 롤은 본 발명에 따르는 와이어 재료의 단면 형태를 형성하기 위한 마무리 공정을 수행하는데 적합한 롤일 것이다. 전술된 변경 공정에서의 미세한 평면 강하율의 제공은 부가적인 만족 수정 효과를 얻게 한다.

이어지는 개량의 결과로서, W-b≥0.46이면, 펀칭 동작이 수행되어진 후에 전술된 수정의 수행은 얻어지는 오일 링용의 만족할만큼 실제적으로 변형된 와이어인 작은 단면 구역을 가진 변형된 와이어이게 한다. (W-b)/t가 너무 작으면 펀칭 다이는 과도한 크랙 및 마모를 발생하게 하는 개별적인 큰 부하를 견디어야만 한다. 따라서 전술된 값은 0.8 또는 그 이상이 양호하다.

[예]

본 발명을 예로 들어 상세히 이하에 기술하면 다음과 같다.

[예 1]

테이블 1은 다양하게 구해져 있는 본 발명에 따르는 오일 링의 화학적 성분을 나타낸 것이다. 샘플 번호 제1 내지 23으로 주어진 섹션 와이어는 본 발명에 따르는 오일 링이다. 샘플 번호 제26 내지 28로 주어진 섹션 와이어는 종래의 오일 링이다. 제26 샘플은 SKD61 강철이고 반면에 제27 및 제28 샘플은 각각 13Cr계 재료이고 17Cr계 재료이며, 현재의 가솔린 엔진 차량용 오일 링으로 폭넓게 사용되는 것이다.

열간 압연을 받고 다음에 풀림 동작을 받게 되는 약 6mm 직경을 가진 테이블 1에 나타낸 바와 같이 구성된 각각의 코일 재료는 표면 흠집이 제거되도록 세이브(shave) 된다. 다음에, 온간 교정기가 각각 4.0mm의 직경을 가진 와이어가 형성되도록 사용되고, 직사각형 단면 형태와 둥근 모퉁이를 각각 가진 평평한 와이어가 얻어지도록 4-웨이 드라이브 롤(수직 드라이브 롤과 수평 드라이브 롤)이 사용된다.

언와인드 롤러(2), 롤러 콜렉터(3), 고주파 가열 유니트(4), 온도 측정 유니트(5), 홈 형성을 위한 트인 구멍을 가진 드라이브 롤, 드라이어(8), 냉각 유니트(수냉형)(7), 치수 측정 유니트(9) 및, 와인딩 롤러(10)를 구비하는 시리즈 머신 장치를 사용하여 획득된 와이어(1)가 롤러 다이에 다수 통과로를 통해 전진되는 동안에 약 800℃의 온도에서 온간 압연 다이를 갖춘 변형된 압연 작업을 받게 된다.

더우기 제2도에 도시된 장치와 유사한 구조로 된 장치는 홈을 각각 가진 변형된 와이어를 획득하도록 냉각 마무리 작업을 수행하는데 사용되는, 전술된 가열 유니트와 온도 측정 유니트가 생략되어진 설비가 제외되어 있으며, 획득된 변형 와이어는 제1도에 개략 도시된 단면 형태를 갖고, 여기서 전체 두께(T)에 대한 웨브 두께(tw)의 비율(t/T)은 약 0.2이다.

상세한 단면 치수는 다음과 같다 : 폭 B=3.1mm, 전체 두께 T=2.9mm, W=1.0mm, 웨브 두께는 t와 동일하다(오일 구멍의 폭 방향으로의 벽 표면 높이)=0.6

이에 따라 제조된 와이어는 계속해서 풀림을 받고 다음에 크랙은 맴돌이 전류 방식으로 검출된다. 결과로서, 웨브와 플랜지 사이에 경계부를 가진 표면에서는 크랙이 검출되지 않는다. 다음에 관통된 오일 구멍(폭 b=0.5mm와 0.65mm, 구멍 간격 C=3.0, W-b=1.0-0.5=0.83t, w-b=1.0-0.65=0.35=0.58t)은 펀칭으로 형성되고, 다음에 와이어는 연속 노에서 담금질과 가열하도록 열처리를 받게 된다. 표면 거칠기는 3S 또는 그 이하의 조절에 대한 0.6 내지 1.4㎛ 랙스의 표면 거칠기가 나타내는 각각의 재료로서, 열처리가 수행되어진 후에 트래이서(tracer) 방법으로 구해진다. 더우기, 각 부분용 치수 공차(가장 엄격한 공차는 0.06mm)를 충족한다.

번호 제1 내지 제28은 예비 결정된 직경을 각각 가진 환형 형태로 굽어지고, 조인트는 질화 작업이 수행되기 전에 함께 조인트 된다. 상기 샘플의 각각의 처리에는 아무런 문제점과 만나지 않는다.

테이블 1에 나타난 재료의 특징은 실험으로 구해진다. 테이블 2는 점유 테스트, 마모 테스트 및 제2도에 나타난 샘플이 받게 되는 10% 황산 및 카르복실산(5% 아세틱산+5% 포름산)으로 인해서 발생하는 용량 감소량의 결과를 나타내었다. 상기 테스트는 초 고압 내마모성 시험기를 사용하여 수행된다. 시험편의 개략 형태를 제3도 및 제4도에 도시하였다. 점유 테스트는 다음과 같은 상태하에서 전술된 테스트기를 사용하여 수행된다.

마모 작업 속도 : 8m/s

마찰 표면상에 압력 : 개시 압력 20kgf/㎠, 압력은 10kgf/㎠/3분의 비율로 상승된다.

윤활 오일 : 모터 오일 #30, 온도 80℃, 윤활 오일은 스테이터 홀더의 센터로부터 400ml/분의 비율로 공급된다.

점유성 검출 : 로드 셀과 동적 뒤틀림 미터기가 점유성 검출에 사용된다(비정상 마찰력은 점유성 발생때 검출된다).

결합되는 재료 : JIS 회색 주철 타입 4(FCS25) 마모 테스트는 시험편의 마모량을 측정하도록 다음과 같은 상태하에서 수행된다.

마찰 속도 : 3m/s

마찰 표면상에 압력 : 80kgf/㎠

윤활 오일 : 온도 80℃, 윤활 오일은 스테이터 홀더의 센터로부터 400ml/분의 비율로 공급된다.

마모 테스트 거리 : 50Km

결합되는 재료 : JIS 회색 주철계 4(FC25)

부식으로 인해 발생하는 용량 감소는 다음의 두 경우에 측정된다. 여기서 가스로 질화되고 10mmψ×20mmL의 크기를 각각 구비하는 샘플은(샘플은 그 각각이 최외측 표면이 제거됨) 40시간 동안 40℃로 10% 황산에 담겨지고 ; 샘플은 40시간 동안 5% 초산, 5% 포름산 및 물(60℃)에 담겨진다.

테이블 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따르는 피스톤 링은 종래 재료와는 대조되는 비로서 마모량의 저하 및 내 점유성의 현저한 증진을 나타낸다. 이러한 이유로 크롬의 비율이 종래의 재료에 비해 상승되고, Mo, W, V 및 Nb 물질의 첨가가 상기 효능을 더욱 향상시킨다. 내부식성의 평가는 Co 및 Mo의 첨가가 현저한 효과를 얻을 수 있는 10% 황사에 샘플을 담그어 수행된다. 내부식성의 평가는, 내부식성이 종래 물질로 만들어진 오일 링과 비교하여 현저하게 증진되도록, Co, Ni 및 Cu가 첨가될 때 현저한 효과가 얻어지게 되는 10% 카르복실산에 샘플을 담구어 수행된다. 본 발명에 따르는 피스톤 링이 20.0% 이상 량의 크롬을 함유하므로, 만족할 만한 내부식성이 인출 와이어에 탄화물 파손과 마이크로 보이드의 발생 때문에 일반적인 냉간 인발 공정으로 얻을 수 없다.

그런데, 본 발명은 와이어가 내부 결합의 발생을 막는 동안에 상당히 복잡한 측면 단면 형상을 가지도록 인출될 수 있도록 온간 압연 다이를 이용한다. 본 발명에 따르고 C-Si-Mn-Cr을 함유한 철 합금 오일링이 있는 번호 제1 내지 제4샘플은 종래의 오일 링과 비교하여 그 특징이 현저하게 증진되었다. 특정 량의 범위로 있는 Mo, W, V, Nb, Co, Ni 및 Cu의 적절한 첨가는 상기 효과를 더욱 증진한다.

[예 2]

제3도에 나타낸 바와 같은 합성분인 와이어 물질은 장치를 사용하고 예 1과 유사한 제조 상태를 이용하는 온간 압연 다이 기계 가공 방법으로 2 피스 오일 링에 접합한 변형 단면 형태를 각각 가진 강철 와이어를 제작하여 사용하고, 그에 따라 제작된 와이어는 폭 B=3.8mm, 제5도에 도시된 W(필렛 반경은 무시하고 경우에 따라 리세스도 무시한다)는 2.0mm, 전체 두께 T=2.3mm, 웨브 두께 t=0.65mm(t/T=0.282)인 단면 치수를 갖는다. 다음에, 와이어는 인장을 적용하는 동안에 연속 풀림 노내에서 풀림된다. 경도의 예는 HV 260이고 반면에 경도 분포는 HV 25 보다 더 크지 않고, 평면 굽힘 및 측면 굽힘 모두는 1mm/1000mm 또는 그 이하이고, 비틀림은 0.5°/1000mm 또는 그 이하이고, 웨브 부분 두께의 분포는 200mm 길이당 0.020mm 보다 더 크지 않게 나타낸다.

상기 변형 와이어는 오일 통로 구멍에서 펀칭 공정을 받게 되고, 그 각각의 폭 b가 1.45mm이고 그 각각의 길이 a가 3.5mm이고 관통된 오일 구멍 사이에 간격 c는 1mm인 오일 통로 구멍은 3000회의 펀칭 동작으로 형성된다(W-b=2-1.45=0.55=0.85t, t=0.65mm).

결과로서, 각각의 몫은 펀치와 다이의 모서리에서 0.020mm 정도의 마모가 관측되는 동안에는 펀치와 다이의 파손을 전혀 초래하지 않았다. 더우기, 펀칭에 의해 형성된 오일 통로의 피치의 분포는 ±0.050mm 또는 그 이하까지 만족할만하게 막는다. 또한 플래시(flash)의 높이는 시험 물질의 두 단부에 오일 구멍의 관측의 결과로서 0.025mm 또는 그 이하이다.

다음에, 변형 단면 형태를 갖고 오일 구멍을 가진 각각의 와이어는 담금질하고 약 HV 400까지 뜨임을 받고, 다음에 내부 직경이 90mm를 가지도록 연속 굽힘 작업을 받게 된다. 굽힘 작업때 형성되는 플래시로부터 시작하는 형태의 파괴 및 다른 형태 파괴가 일어나지 않는다. 담금질 및 뜨임 작업을 행한 후에 폭의 분포는 0.002mm의 훌륭한 값으로 된다.

[예 3]

제3도에 도시한 바와 같이 배열된 합성물인 와이어 물질은 온간 압연 다이 기계 가공 방법으로 2 피스오일 링에 적합한 변형 단면 형태를 각각 가진 강철 와이어를 제조하는데 사용되고, 그에 따라 제조된 와이어는 폭 B=2.0mm, 제5도에 도시된 W는 1.05mm이고, 전체 두께 T=1.8mm, 웨브 두께 t=0.50mm(t/T 0.278)인 단면 치수를 갖는다. 다음에, 와이어는 연속 풀림 노에서 풀림된다.

예의 정도는 HV 260이고 반면에 경도 분포는 HV 25 또는 그 이하, 평면 굽힘 및 측면 굽힘 모두는 1mm/1000mm 또는 그 이하이고, 비틀림은 0.5°/1000mm 또는 그 이하이고, 웨브 부분 두께의 분포는 200mm 길이당 0.20mm 또는 그 이하를 나타낸다.

상기 물질은 폭 b=0.50mm, 길이 a=2.8mm를 각각 갖고, 5000회의 펀칭 동작수로 구멍 유니트에서 간격 C=4.2mm로 개재된 동시적으로 형성되는 오일 통로 구멍의 공정을 받게 된다.

(전체 회수=3×5000=15000회)(w-b=1.05-0.5-0.55=1.1t, t=0.5mm)

결과로서, 각각의 량은 0.020mm 정도의 마모가 펀치와 다이의 모서리에서 관측되는 동안에는 펀치와 다이의 파손이 없다. 더우기, 펀칭에 의해 형성된 오일 통로 구멍의 피치 분포는 ±0.050mm 또는 그 이하까지 만족할만하게 막는다. 또한, 플래시의 높이는 시험 물질의 두 단부에 오일 구멍의 관측 결과로서 0.20mm 또는 그 이하가 된다.

다음에, 통로를 가진 비 구동 타입 4-웨이 롤(수직 롤과 수평 롤)을 약 0.040mm로 폭 방향으로만 물질을 가압하도록 하기 위한 스킨 통과 변경 통로를 그리고 치수 변경이 폭방향 팽창 측정을 막도록 압력이 적용되는 변경이 한정된 통로를 물질이 받도록 하는데 사용된다(제7도에 B'-B로 도시). 결과로서, 펀칭 작업이 완성된 후에 되는 0.040 내지 0.050mm의 전체 팽창은 앞의 공정이 수행되어진 후에는 0.007mm 또는 그 이하까지 그리고 후에 공정이 수행되어진 후에는 0.010mm 또는 그 이하까지 감소된다.

결국, 변형 단면 형태와 관통된 오일 구멍을 각각 가진 와이어는 약 HV 400까지 담금질과 뜨임을 하게 되고 60mm의 내부 직경을 가지도록 연속 굽힘 작업을 받게 된다. 굽힘 작업시에 형성되는 플래시로부터 출발하는 형태의 파손 및 다른 형태의 파손은 발생되지 않는다.

전술된 실시예에 사용되고 0.040mm 내지 0.050mm의 팽창성을 가진 물질은 한쌍의 롤을 사용하여 좌우 측부에서 적용되는 경압력으로 수정된다.

결과로서, 와이어 각각의 팽창은 0.014mm 또는 그 이하까지 감소된다.

[예 4]

테이블 1에 나타낸 와이어 물질 테스트 샘플 번호 제1,5,8 및 18과 테이블 3에 나타낸 번호 제1,3 및 5는 온난 압연 다이 기계 가공 방법으로 2 피스 오일 링에 적합한 복잡한 단면 형태를 각각 가진 강철 와이어를 제작하는데 사용되며, 그에 따라 제작된 와이어는 폭 B=2.0mm, T=1.85mm, 제5도에 도시된 W는 0.78mm, 웨브 두께 t=0.55mm(t/T=0.55/0.85=0.297)인 단면 치수를 갖는다. 다음에, 와이어는 연속 풀림노에서 풀림되고, 폭 b=0.55mm, 길이 a=2.5mm를 각각 갖고 간격 C=2.5mm(W-b=0.78-0.55=0.23=0.418t, C/t=4.5)로 배치된 관통된 오일 구멍은 펀칭으로 형성된다. 비구동 타입을 사용하여 4-웨이 롤은 예 3과 유사하게 폭방향으로의 팽창부를 변경시켜 사용된다. 그결과, 폭방향 치수 분포는 0.005mm 또는 그 이하이다. 그에 따라서 변경된 물질은 연속적으로 비이커 경도 HV 360 내지 400을 가지도록 담금질과 뜨임이 이루어지고, 다음에 직경 65mm를 가지도록 컬닝 시험(curling test)이 수행된다. 따라서, 다각형상 및 균열과 같은 발생을 볼 수 없음이 확실하다.

전술된 바로서, 본 발명의 제1면에 따르는 오일 링용 섹션 와이어와 제3면에 따르는 오일 링은, 동작 동안에 스커프의 발생이 종래 구조와 비교하여 현저하게 방지되고 점유 발생 표면 압력이 저하되도록 다량의 크롬 량을 함유하게 된다. 더우기, 종래 물질에 비해 우수한 내마모성도 획득된다. 또한, 황산 및 카르복실산에 대한 내부식성이 훌륭하고, 특히 카르복실산에 대한 현저한 내부식성을 얻는다. 따라서 본 발명에 따르는 구조는 알코올 타입 연료에 적합하다.

치수 한정이 가능하게 된 본 발명의 제2 및 제4면은 새롭게 확인된 영역이 조정되도록 본 발명의 제5면에 따르는 방법을 이용하여 신뢰할 수 있는 JP-A-4-333545호에 개재된 오일 링용 변형 와이어 내의 관통된 오일 구멍을 제공한다. 본 발명의 제5면은 오일 통로 구멍이 펀칭으로 형성될 때 발생하는 펀치되는 물질의 팽창부를 포함하는 변형성을 압축 및 변경하는데 사용되는 적어도 한쌍의 롤에 있는 오일 링용 오일 통로 구멍을 가진 변형 강철 와이어를 제작하는 방법을 제공하며, 롤은 팽창 방향으로 배치되어 있다.

본 발명의 전술된 바에 결과로서, 오일 링과 그 섹션 물질은 오직 작은 단면 구역만을 필요로 하면서 훌륭한 내스커핑(scuffing), 내마모성, 내부식성 및 오일 스크랩핑 성능이 나타내게 제작된다. 따라서 소형 내연 기관에 적합하고 단면 지대의 감소 효과를 얻을 수 있다.

특정하고 양호하게 형성된 전술된 바와 같은 본 발명이지만, 본 발명은 첨부된 청구 범위의 정도를 이탈하지 않으면서 세부적인 부품의 구조, 조합 및 배치를 변경 가능한 것이라고 할 수 있다.

Claims

내연 기관 사용용 오일 링용 섹션 강철 와이어는 : 화학 조성이 중량%로, 탄소 0.6 이상 1.5% 미만, Si 1.5% 이하, Mn 1.5% 이하, Cr 20% 내지 25%를 함유하고, Mo와 W의 적어도 한 요소를 Mo+W/2로서 3% 이하의 그룹과, V와 Nb의 적어도 한 요소를 V+Nb/2로서 3% 이하의 그룹과, 12% 이하의 Co와, 5% 이하의 Ni과 5% 이하의 Cu의 적어도 한 요소로 된 그룹으로 구성된 세개의 그룹으로부터 선택된 적어도 한 그룹을 함유하고, 잔여량 Fe과 불가피적 불순물을 함유하며 : 비이커 경도가 HV 300 내지 HV 450을 가지도록 뜨임 작업 열처리(tempering heattreatment)에 의해 수반되는 담금질 열처리(quenching heat-treatment)를 받고, 직사각 블랭크 강철 와이어 각각의 두개의 대향 축부상에 길이 방향 리세스를 형성하여 직사각 또는 정사각 단면을 가진 블랭크 강철 와이어를 작업하여 제공되는 웨브 부분과 플랜지 부분을 구비하는 대체로 H 또는 X 형태 단면을 가지고, 플랜지 부분의 전체 두께(T)에 대한 플랜지 부분을 가교하는 웨브 부분의 두께의 두께 비율은 0.3 보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 오일 링용 섹션 강철 와이어.
제1항에 있어서, 상기 웨브 부분은 길이 방향 직선열 라인에서 펀칭에 의해 형성된 다수개의 오일 통로 구멍을 구비하고, 웨브 부분 대향 표면의 적어도 한개는 대체로 평평하고, W-b≥0.4t, c≥t인 것을 특징으로 하는 오일 링용 섹션 강철 와이어. 여기서 ;

W=웨브부분의 대체로 평평한 표면의 특정된 폭

b=오일 통로 구멍의 나비

t=오일 통로 구멍의 나비방향 벽 표면의 높이

C=인접 오일 통로 구멍 사이에 공간
제2항에 있어서, 3.0mm 보다 크지 않은 폭을 가지고, 상기 폭의 분포는 마무리 플라스틱 작업 공정후에 그러나 그라인딩 공정전에 0.015mm 보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 오일 링용 섹션 강철 와이어.
내연 기관의 실린더의 내부 표면과의 미끄럼 접촉을 만드는 적어도 그 미끄럼 표면상에 형성된 표면 처리층을 가지는, 내연 기관 사용용 오일 링용 섹션 강철 와이어는 : 화학 조성이 중량%로, 탄소 0.6 내지 1.5%, Si 1.5% 이하, Mn 1.5% 이하, Cr 20% 내지 25%을 함유하고, Mo와 W의 적어도 한 요소를 Mo+W/2로서 3% 이하의 그룹과, V와 Nb의 적어도 한 요소를 V+Nb/2의 3% 이하의 그룹과, 12% 이하의 Co와 5% 이하의 Ni와 5% 이하의 Cu의 적어도 한 요소로 된 그룹으로 구성된 세개의 그룹으로부터 선택되는 적어도 한 그룹을 함유하고, 잔여량 Fe과 불가피적 불순물을 함유하고 ; 비이커 경도가 HV 300 내지 HV 450을 가지도록 뜨임 열처리에 의해 수반되는 담금질 열처리를 받고, 직사각 블랭크 강철 와이어 각각의 두개의 대향 측부상에 길이 방향 리세스를 형성하여 직사각 또는 정사각 단면을 가진 블랭크 강철 와이어를 작업하여 제공되는 웨브 부분과 플랜지 부분을 구비하는 대체로 H 또는 X 형태 단면을 가지고, 플랜지 부분의 전체 두께(T)에 대한 플랜지 부분을 가교하는 웨브 부분의 두께의 비율은 0.3 보다 크지 않고, 웨브 부분은 길이 방향 직선열 라인에서 펀칭으로 형성되는 다수개의 오일 통로 구멍을 구비하고, 웨브 부분 대향 표면의 적어도 한개는 대체로 평평하고, W-b≥0.4t, C≥t인 것을 특징으로 하는 오일 링용 섹션 강철 와이어. 여기서 ;

W=웨브부분의 대체로 평평한 표면의 특정된 폭

b=오일 통로 구멍의 나비

t=오일 통로 구멍의 나비방향 벽 표면과 높이

C=인접 오일 통로 구멍 사이에 공간
내연 기관 사용용 오일 링용 섹션 강철 와이어에 있어서 : 화학 조성이 중량%이고, 탄소 0.80% 내지 0.95%, Si 1.0% 이하, Mn 1.0% 이하, Cr 15.0% 내지 20.0%을 함유하고, Mo와 W의 적어도 한 요소를 Mo+W/2로서 0.5% 내지 3%의 그룹과, V와 Nb의 적어도 한 요소를 V+Nb/2로서 0.05% 내지 2%의 그룹과, 12% 이하의 Co와, 5% 이하의 Ni와 5% 이하의 Cu로부터 선택된 적어도 한 요소의 그룹으로 구성된 세개의 그룹으로부터 선택된 적어도 한 그룹과, 잔여량 Fe와 불가피적 불순물을 함유하고 ; 1.4t≥W-b≥0.4t, C≥t인 것을 특징으로 하는 오일 링용 섹션 강철 와이어.
제5항에 있어서, 3.0mm 보다 크지 않은 폭을 가지고, 폭의 분포는 마무리 플라스틱 작업 공정후 이지만 그리인딩 공정 전에는 0.015mm 보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 오일 링용 섹션 강철 와이어.
내연 기관의 실린더 내부 표면과이 미끄럼 접촉을 만드는 적어도 그 미끄럼 표면상에 형성된 표면 처리층을 가지는, 내연 기관 사용용 오일 링용 섹션 강철 와이어는 : 화학 조성이 중량%로, 탄소 0.80% 내지 0.95%, Si 1.0% 이하, Mn 1.0% 이하, Cr 15.0% 내지 20.0%를 함유하고, Mo와 W의 적어도 한 요소를 Mo+W/2로서 0.5% 내지 3%의 그룹과, V와 Nb의 적어도 한 요소를 V+Nb/2로서 0.05% 내지 2.0%의 그룹과, 12% 이하의 Co와 5% 이하의 Ni와 5% 이하의 Cu로부터 선택된 적어도 한 요소의 그룹으로 구성된 세개의 그룹으로부터 선택된 적어도 한 그룹과, 잔여량 Fe와 불가피적 불순물을 함유하고 ; 비이커 경도가 HV 300 내지 HV 450을 가지도록 뜨임 열처리에 의해 수반되는 담금질 열처리를 받고, 직사각 블랭크(blank) 강철 와이어 각각의 두개의 대향 측부상에 길이 방향 리세스를 형성하여 직사각 또는 정사각 단면을 가진 블랭크 강철 와이어를 작업하여 제공되는 웨브 부분과 플랜지 부분을 구비하는 대체로 H 또는 X 형태 단면을 가지고, 웨브 부분의 전체 두께(T)에 대한 플랜지 부분을 가교하는 웨브 부분의 두께의 두께 비율은 0.3 보다 크지 않고, 웨브 부분은 길이 방향 직선열 라인에서 펀칭으로 형성되는 다수개의 오일 통로 구멍을 구비하고, 웨브 부분 대향 표면의 적어도 한개는 대체로 평평하고, W-b≥0.4t, C≥t인 것을 특징으로 하는 오일 링용 섹션 강철 와이어. 여기서 ;

W=웨브부분의 대체로 평평한 표면의 특정된 폭

b=오일 통로 구멍의 나비

t=오일 통로 구멍의 나비방향 벽 표면과 높이

C=인접 오일 통로 구멍 사이에 공간
웨브 부분과 플랜지 부분을 가지고 대체로 H 또는 X 형태 단면이며, 내연 기관의 2 피스 오일 링의 물질로서 사용하기에 적합한 다수개의 오일 통로 구멍을 구비하는 섹션 강철 와이어 생산 방법에 있어서, 오일 통로 구멍이 없는 섹션 강철 와이어를 획득하도록 직사각 또는 정사각 단면을 가진 블랭크 강철 와이어를 변형하는 단계와 ; 오일 통로 구멍을 형성하도록 상기 변형된 섹션 강철 와이어를 관통시키는 단계와 ; 시징 목적(sizing purpose)을 위해 나비 방향으로부터 가압되도록 적어도 한쌍의 롤의 작업 통로를 통해서 관통된 섹션 강철 와이어를 지나가게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섹션 강철 와이어 생산 방법.
제8항에 있어서, 상기 작업 통로는 작업 통로의 피트를 한정하고 웨브 부분 측부에 있는 플랜지 부분의 내부측 표면과 접촉하도록 전해지는 블록 구역을 포함하는 것을 특징으로 하는 섹션 강철 와이어 생산 방법.