KR0153482B1 - 무한궤도용 링크의 제조방법 - Google Patents

Abstract

재료에 저탄소계붕소강을 사용해서 링크소재를 단조하는 동시에 열간트리밍에 의해 제품형상에 가까운 링크형상으로 만들고, 그 다음 담금질하여 링크소재 전체를 균일한 마르텐사이트조직으로 하며, 뜨임을 저온뜨임으로 하고, 그 다음에는 로울러면의 고주파담금질, 뜨임을 생략하고 곧바로 부시구멍, 핀구멍의 다듬질가공을 하는 무한궤도용 링크의 제조방법.

Description

무한궤도용 링크의 제조방법

제1도는 본 발명의 일실시예인 무한궤도용 링크의 제조방법의 공정도.

제2도는 링크의 정면도.

제3도는 본 발명에서 사용한 링크재료의 종래 링크재료의 충격값 대 경도특성도.

제4도는 본 발명에서 사용한 링크재료와 종래 링크재료의 비틀림피로시험결과.

제5도는 종래의 무한궤도용 링크의 제조방법의 공정도.

제6도는 탄소함유량과 담금질경도의 관계를 표시하는 그래프.

제7도는 붕소함유량과 담금질성배수의 관계를 표시하는 그래프.

제8도는 담금질할 때 링크의 온도변화를 표시하는 그래프.

제9도는 본 발명품의 경도, 인장강도, 충격값과 뜨임온도의 관계를 표시하는 그래프.

제10도는 단조된 링크의 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 링크소재 2, 3 : 끝면

4 : 너트자리면 5 : 핀구멍

6 : 부시구멍

본 발명은, 파워셔블, 불도우저 등의 건설용 차량의 무한궤도에 사용되는 링크의 제조방법에 관하며, 로울러접지면의 고주파담금질공정을 생략할 수 있는 링크의 제조방법에 관한다.

현재, 무한궤도용 링크의 제조공정은 제5도에 표시하듯이 되어 있고, 단조→단조담금질 또는 재가열담금질→뜨임→끝면가공→로울러면 고주파담금질→로울러면 뜨임→핀구멍, 부시구멍의 거친가공→핀구멍, 부시구멍의 다듬질가공→너트자리가공의 차례로 되어 있다. 따라서, 통상으로는 로울러면의 고주파담금질, 뜨임공정이 있다.

이것에 대하여 로울러면의 고주파담금질공정을 생략할 수 있는 무한궤도용 링크의 제조방법으로서 종래에 다음 2가지가 제안되어 있다.

[특공평5-9488호 공보의 무한궤도링크의 담금질방법]

바탕조질을 할 때, 로울러면을 마르텐사이트조직으로 로울러면 이외를 베이나이트조직으로 하므로써 로울러면의 고주파담금질공정은 불필요하게 된다. 그러나, 가공공정을 하는 것을 고려해서 로울러면 이외는 베이나이트조직으로 하여 다소 유연한 경도로 하고 있다.

[특개소57-51583호 공보의 무한궤도용 링크의 가공방법]

전체를 단단하게 하면 절삭가공을 할 수가 없기 때문에 절삭가공을 하는 부분만 유도가열에 의해 고온뜨임처리를 하는 것이다.

상기한 2건 모두 고주파담금질공정은 생략이 가능하지만, 절삭가공을 고려해서 절삭가공부는 로울러면에 비교해서 그 경도를 낮게 하고 있다.

그러나, 종래기술에는 다음의 문제가 있다.

제5도 제조방법의 문제점은 다음과 같다.

① 바탕조질후에, 로울러면의 고주파담금질, 뜨임공정이 있으며, 열처리공정이 2공정으로 되어 있으므로 에너지투입원가가 높게 된다.

② 제품바탕부의 인성과 절삭성을 고려한 나머지, 바탕담금질 후에 고온으로 뜨임을 실시해서 전체를 유연하게 한 다음 필요한 부분만 고주파담금질에 의해 부분적으로 경화시키고 있지만, 이것은 바탕담금질을 할 때에 보유하고 있는 제품강도를 유효하게 활용하고 있지 않다고 할 수 있다.

특공평5-9488호의 무한궤도링크의 담금질방법은 상기한 현재기술 ①의 문제점은 해결되고 있지만, ②의 문제점에 대해서는 완전히는 해결되고 있지 않다. 그 뿐아니라 담금질의 냉각방법이 복잡하기 때문에 생산성이 좋지 않다. 그러므로 실용에 적합하지가 않다.

특개소57-51583호의 무한궤도용 링크의 가공방법에 대해서는 상기한 현재기술 ①의 문제점은 해결되고 있지만, ②의 문제점에 대해서는 가공부분을 고온으로 뜨임처리하기 때문에 대부분 해결되어 있지 않다. 또 종래 로울러면의 고주파담금질공정이 없는 대신에 절삭가공부의 국부고온뜨임공정이 있기 때문에 원가면에서 큰 이점이 없고, 품질면에서도 큰 이점을 기대할 수가 없다.

본 발명의 목적은 로울러면의 고주파담금질공정이 생략될 뿐아니라, 바탕담금질시의 제품강도를 유효하게 활용할 수 있는 무한궤도용 링크의 제조방법을 제공하는데에 있다.

[실시예]

이하에 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

제1도에 본 발명 방법의 공정을 표시한다. 이것을 제5도와 비교하므로써 종래 법과의 차이점이 명확하게 된다.

링크소재(통상으로 환봉)의 재료에는 탄소 0.2~0.3%, 망간 0.8~1.2%에 붕소를 1~100ppm을 가한 저탄소계의 붕소강을 사용한다.

링크소재(1)(제2도)를 제1도에 표시하듯이 약 1200℃에서 단조한다. 이 단조중에 제2도에 표시하는 양 끝면(2), (3)(한쪽의 면(2)이 로울러면이 된다), 너트자리면(4), 핀구멍(5), 부시구멍(6)을 열간트리밍한다. 소재가 약 1200℃가 되는 고온에 의해 연질화되어 있으므로 열간트리밍을 용이하게 할 수가 있다. 이 가공에 의해 링크소재(1)는 제품에 가까운 링크형상이 된다.

다음에 제품에 가까운 링크형상이 된 링크소재(1)를 단조담금질 또는 제가열담금질에 의해 바탕전체를 균일한 마르텐사이트조직으로 한다. 담금질자체는 약 750℃ 이상의 온도에서 물, 기름, 가용성액중의 어느 한가지를 사용해서 급냉하므로써 실시된다. 단조담금질은 단조시의 열을 이용해서 링크소재의 온도가 약 750℃ 이하가 되기전에 급냉시킨다. 재가열은 단조품을 재차 Ac₃점 이상으로 가열해서 급냉시킨다. 이 담금질에 의하여 바탕전체가 고경도가 된다. 이 경도는 로크웰경도로 HRC42이상, 바람직하게는 HRC42~56을 목표로 한다.

계속해서 담금질된 링크소재(1)를 약 200±50℃의 온도영역에서 뜨임을 한다. 종래에는 약 500℃에서 뜨임하고 있었는데, 본 발명에서는 약 200℃에서 저온뜨임을 하고 있다. 저온뜨임으로 하는 것은 애써 담금질에 의해 형성된 마르텐사이트 조직을 파괴하지 않기 위함이고, 담금질에 의해 얻은 고경도, 고강도를 유효하게 이용하기 위함이다. 종래의 제조방법에서는 약 500℃ 전후의 온도로 고온뜨임을 하기 때문에 링크바탕부의 인장강도는 약 90㎏f/㎟ 정도이지만, 본 발명의 저온뜨임에서는 HRC50 정도의 경도가 되기 때문에 인장강도는 약 140㎏f/㎟ 이상으로 향상된다.

이 고경도영역에 있어서도 담금질후의 링크는 재료가 저탄소붕소강이기 때문에 제3도에 표시하듯이 높은 충격값, 예를 들면, 6㎏m/㎠을 유지할 수가 있다. 이에따라 균열발생이 억제된다. 통상적인 강에서는 경도를 HRC50 정도로 하면 인성이 저하되어서 링크로서 적합하지 않게 되는데, 본 발명에서는 그것을 피할 수 있게 된다.

종래에는 뜨임후 끝면(로울러면)에 가공을 해서 국부적 담금질인 고주파담금질, 뜨임을 실시하고 있었는데, 본 발명에서는 끝면가공, 로울러면 고주파담금질, 뜨임 및 핀구멍, 부시구멍의 거친가공을 생략한다. 그리고 핀구멍, 부시구멍의 다듬질가공만을 실시한다. 그 후의 너트자리가공은 하지 않는다. 단, 핀구멍, 부시구멍 이외부분의 가공은 해도 된다.

핀구멍, 부시구멍은 단조시의 열간트리밍에 의해 상당히 높은 정밀도가 나오고 있으므로 다듬질가공에 있어서의 다듬질여유는 소량이다. 그러므로 고경도라도 가공할 수 있다.

다음에 작용에 대해서 설명한다.

본 발명에서는 담금질에 의해 링크소재(1) 전체가 경도 HRC50 이상, 바람직하게는 HRC42~56이 되므로 로울러면은 충분한 경도, 내마모성을 보유한다. 따라서 종래의 담금질, 고온뜨임의 경우에 필요했었던 로울러면의 고주파담금질을 생략할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 담금질후에 저온뜨임을 하기 때문에 담금질에 의해 형성된 마르텐사이트조직이 파괴되지 않고, 담금질에 의해 얻어진 경도, 강도를 고온뜨임에 의해 파괴하지 않고 유효하게 이용하고 있다.

바탕전체를 단단하게 해서 그것을 유효하게 이용할 경우에 종래에 문제가 되고 있었던 것은 인성저하와 가공곤란의 2가지인데, 본 발명에서는 다음과 같이해서 그것이 해결 또는 회피되고 있다.

즉, 인성저하에 관해서는 제3도에 표시되는 바와 같이, 재료에 저탄소계붕소강을 선정했기 때문에 고경도영역에 있어서도 6㎏m/㎠ 이상의 높은 인성을 보유하며, 균열발생에 대해서도 강하다. 제4도는 본 발명의 고경도이고 또한 인성이 높은 강종류를 사용한 링크와 종래의 강종류를 사용한 링크의 비틀림피로시험결과를 표시하고 있는데, 제4도에서 볼 수 있듯이, 본 발명품은 종래품에 비해서 피로강도가 향상되어 있다.

또, 가공곤란성에 대해서는 단조단계에서 열간트리밍에 의해 제품형상에 가까운 형상으로 하고, 담금질에 의한 바탕경화 후에 가공이 필요하게 되는 부분을 핀구멍, 부시구멍으로 억제한다. 그 뿐아니라 핀구멍, 부시구멍도 단조시에 열간트리밍에 의해 대략의 정밀도가 나오고 있으므로 다듬질가공의 다듬질여유가 작기 때문에 그 가공은 많은 시간을 요하지 않고 실시할 수 있는 범위의 것이다.

상기에 있어서 수치의 의의에 대하여 설명한다.

탄소함유량을 0.2~0.3wt%로 한 이유는 다음과 같다.

상한의 0.3wt%에 대해서는 다음과 같다.

탄소강은 탄소의 함유량에 따라서 저탄소강, 중탄소강, 고탄소강으로 분류된다. 각각의 탄소함유량은 다음과 같다.

본 발명에서는 소재에 저탄소강이 사용되기 때문에 저탄소강의 정의에 따라 탄소함유량의 상한은 0.3wt%이다.

하한의 0.2wt%에 대해서는 다음과 같다.

제6도에 표시하듯이 담금질했을 때의 경도는 탄소함유량에 의존하고, 탄소함유량이 많게 될 수록 담금질했을 때의 경도도 높아진다. 본 발명에서는 담금질로 HRC42 이상의 경도로 할 필요가 있으며, 이를 위해서는 제6도로부터 0.2wt% 이상의 탄소함유량이 필요하다.

붕소의 함유량을 1~100ppm으로 한 이유는 다음과 같다.

붕소를 첨가하는 목적은 담금질성과 인성의 향상에 있다.

제7도에 붕소함유량과 담금질성의 관계를 표시한다.

여기에서, 담금질성배수라고 하는 것은 붕소를 함유한 강의 담금질성이 붕소를 함유하고 있지 않는 담금질성의 몇배가 되는가를 표시한 것이다.

하한의 1ppm에 대해서는 다음과 같다.

제7도에서 붕소함유량이 0ppm일 때 담금질성배수가 꼭 1.0이므로 극히 미량이라도 붕소가 함유되면 담금질성배수는 1.0보다 크게 된다. 즉, 극히 미량이라도 붕소가 함유되면 붕소를 함유하지 않는 강보다도 담금질성이 향상되게 된다. 이 극히 미량이라고 하는 개념을 수치로 1ppm이라고 표현했다.

상한의 100ppm에 대해서는 다음과 같다.

제7도에서 붕소함유량이 30ppm 이상이 되면, 붕소함유량이 많게 됨에 따라서 담금질성배수는 저하된다. 붕소함유량이 100ppm일 때의 담금질성배수는 1.3이므로 그 이상 함유시켜도 담금질성은 향상되지 않고 원가도 높아지기 때문에 상한을 일단 100ppm으로 했다. 붕소의 함유량은 통상으로는 5~30ppm이다.

약 1200℃에서 단조할 경우의 약 1200℃라는 것은 1200±50℃ 즉, 1150~1250℃를 가리키는 것이다. 그 이유는 1150℃ 미만이 되면 단조성이 나쁘게 되어서(층의 유동성이 나쁘게 되어서), 소정의 형상, 치수의 링크를 얻을 수 없게 되기 때문에다. 또, 1250℃ 이상이 되면, 표면에 산화피막이 발생하고, 금형의 수명이 저하되며, 결정입자가 크게 되어서 링크의 인성이 저하되는 등의 악영향이 발생하기 때문이다.

약 750℃의 「약」의 온도폭과 그 이유는 다음과 같다.

링크소재를 (재)가열하고, 급냉하여 담금질할 때 링크의 온도는 제8도와 같이 변화한다. 여기에서, T_A는 링크의 가열온도이고, 통상은 Ac₃변태점+30℃이다. T_Q는 링크가 냉각조에 들어갈 때의 온도이고, T_Q는 T_A보다도 최대 100℃ 낮게 되어도 냉각능력이 충분히 있다면 소정의 담금질경도를 얻을 수 있다.

Ac₃, T_A, T_Q의 관계를 식으로 표시하면 다음과 같이 된다.

(1), (2)의 식을 (3)의 식에 대입하면

가 된다.

본 발명에서는 C:0.2~0.3%, Mn:0.8~1.2%이기 때문에 T_Q가 최소가 되는 것은 C=0.3%, Mn=1.2%의 때이며 (4)식에서

가 된다. 이 744℃를 약 750℃로 표현했다. 따라서, 약 750℃의 온도폭은 750± 10℃ 즉, 20℃이다.

저온뜨임의 200±50℃의 온도폭의 이유는 다음과 같다.

본 발명의 뜨임온도와 경도, 충격값(인성)의 관계를 제9도에 표시한다. 뜨임온도:150~250℃ 즉, 200±50℃의 범위에서는 뜨임온도가 변화해도 경도는 HRC 46전후, 충격값은 7.0~7.5㎏·m/㎠이며 거의 변화하지 않는다.

즉, 150~250℃(200±50℃)의 온도범위에서는 몇도에서 뜨임을 할지라도 같은 수준의 경도, 충격값을 얻을 수 있다고 하는 것이다.

제품에 가까운 형상이라고 하는 의미는 다음과 같다.

제10도에 표시하듯이 양 끝면의 높이(H₁)에 대해서는 단조후 양 끝면(2), (3)은 가공하지 않으므로, 단조후의 양 끝면 높이치수는 제품의 양 끝면 높이치수와 같다.

너트자리면의 높이(H₂)에 대해서도 단조후 너트자리면(4)은 가공하지 않기 때문에, 단조후의 너트자리면의 높이치수는 제품의 너트자리면의 높이치수와 같다.

핀구멍지름(D_P)에 대해서는 단조후 다듬질가공만을 실시한다. 그 가공의 다듬질여유는 지름으로 1㎜ 정도이다. 따라서, 단조후의 핀구멍지름치수는 제품의 핀구멍지름치수 -1㎜이다.

부시구멍지름(D_B)에 대해서도 단조후 다듬질가공만을 실시한다. 그 가공의 다듬질여유는 핀구멍과 동일하게 지름으로 1㎜ 정도이다. 따라서, 단조후의 부시구멍지름치수는 제품의 부시구멍지름치수 -1㎜이다.

청구항 1의 방법에 의하면 링크전체를 담금질에 의해 고경도로 하고, 뜨임을 저온뜨임으로 했으므로, 로울러면의 고주파담금질공정을 생략할 수 있고, 그 뿐아니라 얻어진 경도, 강도를 로울러면 등에 있어서 유효하게 이용할 수 있다.

청구항 2의 방법에 의하면 단조시에 열간트리밍으로 링크의 형상을 갖추며, 다듬질가공은 핀구멍, 부시구멍만으로 했기 때문에 가공량이 작다.

Claims (6)

1. 저탄소계의 붕소강으로 구성되는 재료를 사용해서 링크소재(1)를 제작하고, 상기한 링크소재를 1200±50℃로 단조하여 링크형상으로 하며, 단조시의 열 또는 재가열에 의해 750±10℃ 이상의 온도가 되어 있는 상기한 링크형상의 링크소재를 급냉시켜 링크소재 전체를 균일한 마르텐사이트조직으로 하고, 그 다음에 링크소재(1) 전체를 200±50℃의 온도로 뜨임하는 것을 특징으로 하는 무한궤도용 링크의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 단조시에 양 끝면(2), (3), 너트자리면(4) 핀구멍(5), 부시구멍(6)을 열간트리밍해서 제품에 가까운 형상으로 만들고, 뜨임후에 핀구멍(5), 부시구멍(6)에 다듬질가공을 실시하는 것을 특징으로 하는 무한궤도용 링크의 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 핀구멍(5)과 부시구멍(6)만을 다듬질가공을 실시하는 것을 특징으로 하는 무한궤도용 링크의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 저탄소계붕소강은 0.2~0.3wt%의 탄소, 1~100wtppm의 붕소를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 무한궤도용 링크의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 링크소재(1)가 저온뜨임 후에 있어서도 HRC42 이상의 경도를 유지하는 것을 특징으로 하는 무한궤도용 링크의 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 링크소재(1)가 HRC42~56의 경도를 보유하는 것을 특징으로 하는 무한궤도용 링크의 제조방법.