KR960013891B1 - 분말단조 부품 및 연결봉 헤드부가 있는 연결봉의 제조방법 - Google Patents

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Description

분말단조 부품 및 연결봉 헤드부가 있는 연결봉의 제조방법

제1도는 본 발명에 의한 연결봉의 프리포옴 및 상세동 A를 나타내고,

제2도는 제1도의 연결봉의 엔드포옴 및 상세도 B를 나타내고,

제3도는 상세도 C와 함께 분리된 구성 부품을 가진 제2도의 연결봉을 나타내고,

제4도는 균열진행 노치가 있는 연결봉 헤드의 부분단면도이고,

제5도는 제4도의 V-V선을 따른 단면도이고,

제6도는 냉각장치가 부설된 연결봉 헤드의 평면도이고,

제7도는 제6도의 연결봉헤드의 정면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 균열노치 12 : 분리선

13 : 연결봉 헤드 14 : 균열선

15 : 베어링 덮개 17 : 연결봉 나사

19 : 균열진행 노치 20 : 구멍

21 : 나사니 22 : 냉각장치

본 발명은 적어도 두 구성부재로 구성되어 있는 분말 단조 금속제 부품을 제조하는 방법에 관한 것으로, 단일편 프리포옴(예비형)으로 된 부품을 분말로부터 출발하여 엔드포음(최종형)에 가깝게 압축, 소결, 단조 및 냉각하고, 그런후 그의 구성 부품들로 분리 한다.

예컨대 적어도 두개의 상호 연관된 구성부품으로 구성된 부품을 제조해야 할 경우 상기와 같은 방버버을 사용한다. 특히 이 방법은 상호 정밀하게 체결해야 하는 구성부품에 관한 것이다. 그런 경우는 예컨대 연결봉과 분리되는 연결봉헤드가 구성부품인 경우이다. 그러한 연결봉은 베어링 덮개와 나머지의 연결봉으로 구성되어 있으며 이들 두 구성부품은 연결봉 나사에 의해 서로 연결되어 있다.

모두에 언급한 종류의 한 방법이 알려져 있는데 거기서는 분말로부터 프리포옴을 과치수로 압착한다. 그리고 두 이웃하는 구성부품들 사이의 미래 분리선의 영역을 더욱 과치수로 제작한다. 소결, 단조 및 냉각후에 부품은 그들의 구성부품으로 분리된다. 이것은 톱에 의해 구성부품들을 분리선에서 서로 분리함으로써 기계적 가공에 의해 달성된다. 이 영역에 있는 추가의 과치수는 톱에 의해 완전히 제거된다. 이어서 이웃하는 구성부품의 두 분리면을 기계적으로 가공할 필요가 있다.

그리고 경우에 따라서는 부품들이 정밀하게 체결하도록 하기 위해 예컨대 연삭에 의해 마무리가공을 후속할 필요가 있다.

이 방법에 의하면 분리선의 영역에 추가적 과치수를 설정하여 나중에 톱에 의해 제거 할 수 있도록 여분의 재료를 사용할 것이 요구된다. 톱 가공과 다시 기계적 후가공 또는 연삭가공으로 인해 시간적 및 비용적으로 상당한 낭비가 초래된다.

불충분한 기계적 가공이 완전 배제될 수는 없기 때문에 폐기물 발생이 불가피하다.

이들 모든 결점은 대량생산법에 의한 제조시 특히 심각해진다.

본 발명의 목적은 전술한 결점을 제거하고 모두에 언급한 방버블 간략함과 동시에 정밀하게 체결될 수 있는 구성부품의 제조를 가능케 하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 소결전에 두 구성부품사이의 분리위치에서 프리포옴에 적어도 하나의 균열노치에 배치하고 이 균열노치는 소결과정과 단조과정사이에 보호층 특히, 산화물층을 얻고 엔드포옴으로의 단도시 밀폐되며 그러므로써 부품은 냉각후에 파열에 의해 그의 구성부품으로 분리되게 함으로써 달성된다.

본 발명에 의한 방법에서는 프리포옴은 엔드포옴에 비하여 두께 크기에 있어 과치수를 갖고 있다. 에드포옴은 단조에 의해 도달된다.

그러므로써 프리포옴의 균열노치는 밀폐된다. 그 결과 두 개의 바람직하기는, 얇은 보호층 특히, 산화물층이 인접하여 배치되게 되고 그리하여 균열노치로부터 출발하는 균열선으로서 구성된 분리부가 생길 수 있게 된다. 이 방법으로 만들어지는 균열선은 그 길이 및 그 폭이 노치의 형상에 의해 미리 정해진다. 부품의 냉각후 분리부는 균열선을 따라 파열(균열) 되어 결국 그의 구성부품에 도달하게 된다.

본 발명에 의한 목적은 소망하는 분리면의 영역의 바깥쪽에 균열노치로부터 떨어져서 적어도 하나의 균열진행 노치를 설치함으로써 더 훌륭히 달성된다.

여기서 생기는 균열선은 부품의 냉각후 이 균열선을 따른 파열로 인해 그의 구성부품으로 분리되고 분리가 계속 진행될 확률을 높게 해준다.

그러나 이것이 보다 더 확실히 실현되도록 하기위해, 본 발명에 따라 두 구성부품간 분리위치에 있는 균열노치의 외부의 소망하는 분리선 영역에 균열노치로부터 떨어져서 적어도 하나의 균열진행노치를 배치한다. 상기 또 하나의 노치로 인해 분리위치로부터 분리선내로 환언하면, 한 노치로부터 다른 노치로 분리가 진행하게 된다.

그럼으로써 분리면의 위치는 일의적으로(확실하게) 결정될 수 있다.

그렇기 때문에 분리하는 동안 균열선의 진행 그리고 그에따른 그 균열선의 확장방향은 균열 진행 노치의 배치에 의해 미리 주어질 수 있다. 그리하여 분리를 위해 보다 적은 일이 소비될 수 있고, 또한 분리시 분리면에 변형이 나타날 수 있는 가능성이 배제된다.

그와같은 부품의 분리의 경우에는 아무재료에도 전혀 기계적 가공이 사용되지 않는다. 나타나는 분리면은 정밀하게 체결되므로 아무 가공도 필요치 않다. 더 이상의 가공을 하지 않고도 두 이웃하는 구성부품들은 그들의 분리면끼리 다시 맞추어져 조립될 수 있다. 이 분리면은 평면으로 되어 있는 공지의 기계가공면에 비하여 상호 결합부위에서 표면의 굴곡으로 인해 그의 표면적이 수배나 더 커지는 중요한 이점을 갖고 있다.

따라서 부품의 보다 높은 하중감당능력(loading capacity)이 얻어질 수 있다.

그위에 기계적 처리에 의한 공지의 분리보다 휠씬 간단한 방법으로 파열에 의해 분리가 수행될 수 있기때문에 시간 및 경비상의 절약도 주목할만하다.

이 방법은 본 발명에 따라 압착시에 프리포옴에 적어도 하나의 균열노치 및 균열진행노치를 형성시킴에 의해 형태화될 수 있다. 그리고 예컨대 필요한 노치의 형성은 압착공구에 의해 제공될 수 있다.

그러나 본 발명의 다른 형태에 있어서는 기계적 가공에 의해서도 프리포옴에 적어도 하나의 균열노치 및 균열진행노치를 헝성시킬 수도 있다.

이것은 예컨대 모오티스펀치에 의해 가능하다. 제작하려는 부품에 따라 하나 또는 둘이상의 균열노치 및 균열진행노치를 분리하기에 적합한 위치에 형성한다.

프리포옴을 소결전에 중량 균형잡기를 하는 것이 유리하다. 이것은 부분중량을 소정 허용범위내에서 유지해야 할 경우에 요구된다.

이어서 분말에 첨가된 윤활제를 태운다. 그런뒤 보호가스하에서 소결을 행할 수 있다.

소결후 균열노치가 있는 프리포옴을 단조를 위해 대기중을 통과시킴으로써 균열노치가 그의 보호층을 갖게 하는 것이 바람직하다. 얇은 산화물층이 형성되도록 하기위해 이렇게 비교적 짧은시간으로 충분하다. 이 과정에 있어서 부품을 거의 냉각하지 않기 때문에 본 발명의 다른 형태에 있어서 소결열로 프리포옴을 단조하는 것이 가능하다.

그런뒤 단조시에는 균열노치가 그후에도 형태상으로는 더 이상 존재하지 않도록 균열노치를 바람직하게는, 완전하게 밀폐할 수 있다. 그러나 앞서 설명한 바와 같이 단조시에는 균열노치로부터 시작하여 그의 보호층 특히, 산화물층을 따라 길이 및 상태가 정해진 균열면이 분리위치에 생긴다. 그런데 두 서로 맞보는 보호층 특히, 산화물층이 그들 사이를 분리된 상태로 유지하는 역할을 한다.

단조에 이어, 공기, 기름 또 보호(불활성) 가스에 의해 부품을 냉각하는 냉각과정이 후속될 수 있다. 그런뒤 본 발명에 따라 두 인접하는 구성 부품사이에 파열에 의해 분리면이 생길 수 있다. 파열을 위해서는 견인, 압착, 및/또는 절곡 응력장치가 사용될 수 있다. 이들은 부품의 적당한 위치(장소)에 작용할 수 있다.

본 발명에 있어서 분리시 부품의 온도가 실온보다 낮게 또는 그 온도와 같게 유지될 수 있을 때는 그것으로 인해 분리가 개선될 수 있는데, 그 이유는 변형파열의 가능성이 감소되기 때문이다. 파열거동은 취성(메짐성)으로 된다.

바람직하게는 본 발명에 따라 부품의 온도를 분리시 전체적으로 실온보다 낮게 유지하지 않고 단지 소망하는 분리면에서만 분리전 최소한 부분적으로 부품을 냉각한다.

이렇게 하면 부품전체 완전히 냉각하는 것보다 냉각 경비를 크게 절감할 수 있다.

그러면 또한 소망스럽지 않은 응축수가 생기지 않는다.

소망하는 분리면의 영역에서의 부분 냉각의 결과 그곳에서의 노치 충격강도가 감소 되고 그에따라 변형일(work of deformation)이 더 적게 일어난다.

금속부품은 비교적 높은 열전도성을 갖고 있기 때문에 냉각은 신속히 원하는 영역에 전달된다. 그리하여 변형파여른 지지되고 취성파열이 가능하다.

그러나 빠른 속도로 분리가 일어나게 함으로써도 유리한 파열거동을 실현할 수 있다.

특히 본 발명은 연결봉헤드가 분리되어 있는 연결봉을 제조하는 방법에 관한 것이다.

이 부품은 완성후에는 두 구성부품 즉, 베어링 덮게와 나머지 연결봉으로 구성된다. 부품을 압착하고, 소결하고, 단조하고, 냉각한 후에, 본 발명에 따라 연결봉 헤드에 연결봉 나사를 위한 구멍을 만들고 그런후 연결봉나사와 연결봉 너트를 느슨하게 구멍에 조립하며 이어서 파열분리에 의해 연결봉 헤드의 분리선에 분리면이 생기게 한다.

연결봉 나사와 연결봉 너트의 조립에 있어서는 두 구성부품을 서로 분리하기에 충분한 분리공간이 생기도록 느슨함 정도를 적당히 조절한다.

이 조립은 두 구성부품이 분리된 후에도 서로 연관된채 남게한다는 이점을 갖는다.

그럼으로써 상호간에 속하지 않는 베어링 덮개와 나머지 연결봉이 바뀌어 섞이는 것을 완전 방지할 수 있다. 연결봉 헤드에 분리도구를 삽입하여 장착함에 의해 구성부품들을 서로 분리할 수 있다. 여기에는 예컨대 버팀헤드, 쐐기 장치등이 사용된다.

본 발명에 따라 균열진행노치는 바람직하게는 연결봉 나사를 위한 구멍의 형성시 연결봉 헤드 분리선상의 구멍의 벽에 형성한다. 특히 균열진행 노치를 연결봉 나사를 위한 구멍의 천공시 환형 흠으로서 형성할 수도 있고 또는 구멍의 천공에 이어서 만들 수도 있다. 또한 연결봉 나사를 위한 나삿니 절삭과 동시에 또는 그후에 균열진행노치를 형성하는 것도 고려해 볼 수 있다.

본 발명에 따라 분리전에 소망하는 분리면을 적어도 부분적으로 냉각하려할 때는 소망하는 분리면의 외측(면)을 적어도 부분적으로 유동성 냉각제에 노출시킴으로써 그 목적을 달성할 수 있다. 특히 소망하는 분리면에 액체가스, 바람직하기는 질소를 가한다. 이것은 분리면의 외측에 직선상으로 그리고 소량씩 냉각제를 분무함으로써 수행될 수 있다.

분리를 위해 냉각을 사용하느냐에 관계없이 본 발명에 따른 분리는 연결봉 나사의 구멍에 분리장치을 삽입하여 장착시켜 수행될 수 있다. 분리공구를 연결봉 헤드내에 도입하는 대신 연결봉나사의 두구멍에 넣어 분리를 해도 좋을 것이다.

그러기 위해 적당한 방법으로 구멍내에 배치되고 및/ 또는 고정될 수 있는 다른 분리장치가 사용될 수 있다. 또한 이 방법은 결과적으로 분리시 분리면의 변형이 위험을 줄일 수 있게 한다. 냉각에 의할 때와 마찬가지로 분리면의 체결 정밀도가 훨씬 개선 될 수 있고, 그리하여 변함없이 후속적으로 구성부품들을 그의 분리면에서 조립할 수가 있다.

본 발명에 있어서 분리한 다음에는 연결봉 특히, 연결봉 헤드및 연결봉 아이의 수납부(베어링)를 절삭후가공한다. 그런데 연결봉헤드의 절삭 후가공전에 연결봉 나사와 연결봉너트를 고정 조립한다.

다음에는 분리된 연결봉 헤드를 가진 연결봉을 제조하기 위한 본발명 방법의 한 실시예를 상세히 기재한다. 약 0.1내지 05%의 Mn, 0.1내지 0.5%의 Mo, 0.2내지 2.2%의 Ni 및 0.3내지 1.0%의 C를 함유한 완성 합금철분말을 압착한다.

그리하여 ±0.6% 중량공차로 프리포옴을 제작한다. 베어링 덮개와 나머지 연결봉 사이 분리면에 균열노치를 형성한다. 약 6.0내지 7.0g/㎤의 밀도에 도달한다.

압착후 연결봉헤드와 연결봉아이 그리고 전체 연결봉의 부분중량 제어를 행한다.

연결봉의 프리포옴을 소결단도로 내에서 단시간 소결한다. 이 노는 윤활제소각구역과 소결구역을 갖고 있으나 냉각을 위한 구역은 갖고있지 않다.

노내에서는 통상적인 보호가스 분위기 하에서 약 반시간이내에 프리포옴이 800내지 1,200℃의 소결온도에 도달한다. 소결된 프리포옴은 곧바로 소결로로부터 제거되고 난후, 밀폐된 공구내에서 열압축된다.

프리포옴은 이미 압착에 의해 줄어든 연결봉 치수를 갖게 되었지만, 연결봉은 단조시에 엔드포옴이 되도록 재압축된다. 프리포옴의 베어링덮개와 나머지 연결봉사이 분리선에 도입되어 연견봉헤드 내부에 존재하는 두 균열노치는 단조시에 각 균열선을 형성하면서 밀폐된다.

그리하여 7.6g/㎤보다 큰 밀도를 가진 고강도부품이 얻어진다.

본 발명의 방법에 의해 제조되는 연결봉의 몇가지 실시예가 도시되어 있는바 그것에 관해 이하에서 상세히 설명하겠다.

제1도로 부터 연결봉 헤드(13)외 분리선(12)에 두개의 균열노치(11)가 형성되어 있는것을 볼수 있다. 제2도의 엔드포옴(최종형)에 비하여 프리포옴(예비형)은 제1도에서 두께가 과치수로 표시되어 있지 않다.

제2도는 균열노치(11, 제1도)가 단조에 의해 밀폐되어 두개의 균열선이 되었음을 보여준다.

제3도는 베어링 덮개(15)와 나머지 연결봉이 분리된 구성부품으로 표시되어 있다.

이들 두 구성부품은 두 연결봉나사(17)와 표시되지 않은 연결봉 너트에 의해 느슨하게 서로 연결되어 있다. 연결봉 헤드(13)의 절삭 후가공을 위해 베어링 덮개(15)를 연결봉 나사(17)와 표시되지 않은 연결봉 너트에 의해 나머지 연결봉(16)과 단단히 결합 한다. 연결봉아이(18)를 연결봉헤드(13)와 동시에 절삭 후가공하는 것이 합목적적이다.

두 균열노치(11) 외부의 연결용 헤드(13)와 베어링 덮개(15) 사이의 분리선(12)에는 두개의 균열진행노치(19)가 형성되어 있다. 이것은 표시되지 않은 연결봉나사(17)를 위한 구멍(20)을 만들때 형성된다. 그런데 균열진행노치(19)는 환상홈의 모양을 가지고 있다. 그러나 표시되지 않은 연결봉 나사(17)를 위한 나삿니(21)를 만들때 또는 그후에 균열진행노치(19)를 제작할 수도 있다.

제6도에 도시되어 있는 베어링덮개(15)를 가진 연결봉헤드는 냉각장치(22)에 의해 둘러싸여 있다. 이 냉각장치(22)는 냉각제를 위한 입구(23)를 갖고 있다.

입구(23)에는 스프레이 노즐(25)에서 끝나있는, 점선으로 표시된 통로(24)가 접속되어 있다.

Claims (24)

1. 단일편의 프리포옴으로 된 부품을 분말로부터 엔드포옴으로 압착하고, 소결하고, 단조하고, 냉각하여 그의 구성 부품으로 분리하는 적어도 두개의 구성부품으로 된 분말단조 부품의 제조방법에 있어서, 소결정에 두개의 구성부품 사이의 분리위치에서 적어도 하나의 균열노치(11)를 프리포옴에 형성시켜, 이 균열노치가 소결과 단조사이에 보호층을 얻고 단조시에 엔드포옴으로 밀폐되어서 부품이 냉각후에 파열에 의해 그의 구성부품으로 분리되게 하는 것을 특징으로 하는 분말단조부품의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 소망하는 분리면의 영역의 외부에 균열노치(11)로부터 떨어져 적어도 하나의 균열진행노치(19)를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 압축시에 적어도 하나의 균열노치(11)또는 균열진행노치(19)를 프리포옴에 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기계적 가공에 의해 적어도 하나의 균열노치(11) 또는 균열진행노치(19)를 프리포옴에 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 소결전에 프리포옴을 중량균형 잡는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 윤활제를 연소시키고,보호가스하에서 소결을 하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 프리포옴 및 균열노치(11)는 소결후 단조전에 공기분위기에 의해 보호층으로 피복되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항에 있어서, 단조시에 균열노치(11)가 밀폐되고 노치위치로부터 출발하여 그 노치의 보호층을 따라 길이와 위치가 일정한 균열선이 분리위치에 생기게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항에 있어서, 소결열로 프리포옴을 단조하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제1항에 있어서, 부품을 공기, 기름 또는 보호가스에 의해 냉각하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제1항에 있어서, 분리시 부품의 온도는 최고 실온과 같은 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제1항에 있어서, 소망하는 분리면을 분리하기 전에 적어도 부분적으로 냉각(냉각장치; 22)하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제12항에 있어서, 소망하는 분리면의 외측면을 적어도 부분적으로 유동가능한 냉각제에 노출시키는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 소망하는 분리면의 액화가스에 노출하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제1항에 있어서, 빠른 속도로 분리를 행하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제1항에 있어서, 부품을 단조하는 단계에서 상기 부품을 연결봉 헤드부가 있는 연결봉이 되도록 단조하고 상기 냉각 단계를 거쳐 상기 연결봉 헤드부에 다수의 구멍을 천공하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제16항에 있어서, 연결봉 나사(17)를 위한 구멍(20)을 천공시 연결봉 헤드(13)의 분리선(12)에서 구멍(10)의 벽에 균열진행노치(19)를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제17항에 있어서, 구멍(20)의 천공시 또는 그후에 균열 진행노치(19)를 환형흠으로서 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제17항에 있어서, 연결봉 나사(17)를 위한 나삿니(21)의 절삭시 또는 그 후에 균열진행노치(19)를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제16항에 있어서, 연결봉 나사(17)와 연결봉 너트를 구멍(20)안에 느슨하게 조립하고, 이어서 파열분리에 의해 연결봉 헤프(13)의 분리선(12)에 분리면을 생성 시키는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제20항에 있어서, 연결봉 헤드(13)내에 분리공구를 도입하는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제17항내지 제19항중의 어느 한 항에 있어서, 분리장치를 연결본나사(17)를 위한 구멍(30)안에 도입하는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제16항에 있어서, 연결봉의 절삭 후가공을 분리후에 행하는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제23항에 있어서, 연결봉의 절삭 후가공전에 연결봉나사(17)와 연결봉너트를 견고하게 장착하는 것을 특징으로 하는 방법.

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