KR100455261B1 - Sintered oilless bearing and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소결 함유 베어링을 개시한다.The present invention discloses a sintered bearing.
본 발명은, 내부에 오일을 함유하는 소결 함유 베어링을 제조함에 있어서, 청동혼합 분말 38.0∼42.0중량%, 동 분말 36.0∼40.0중량%, 동피복 철 분말 20.0∼24.0중량%의 조성으로 소정의 온도에서 소결시켜 이루진 것으로서, 동이 피복된 철 즉, 동피복 철 분말을 통해 경도의 향상을 꾀함으로써 하중 지지능력을 향상시킬 수 있는 이점과 축의 마모를 최소화 할 수 있는 이점이 있다.The present invention provides a predetermined temperature in the composition of bronze mixed powder 38.0-42.0 wt%, copper powder 36.0-40.0 wt%, copper clad iron powder 20.0-24.0 wt% It is made by sintering at, the copper is coated with iron, that is, the copper coated iron powder to improve the hardness has the advantage of improving the load carrying capacity and the advantage of minimizing the wear of the shaft.
또한 다공성의 동 분말을 사용하여 윤활성을 향상시킨 이점이 있을 뿐만 아니라, 소결온도를 낮출수 있어 청동 자체의 경도 향상을 통한 하중 지지능력의 향상을 꾀한 이점이 있다.In addition, the use of porous copper powder has the advantage of improving the lubricity, as well as lowering the sintering temperature has the advantage of improving the load carrying capacity through the hardness of the bronze itself.
Description
본 발명은 소결 함유 베어링에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고속 회전과 단속 회전시 축과의 접촉으로 인한 베어링의 내경면 마모를 감소시키면서 고속 회The present invention relates to a sintered bearing, and more particularly, to a high-speed rotation while reducing the wear of the inner diameter surface of the bearing due to contact with the shaft during high speed and intermittent rotation
전시 오일에 의한 충분한 동압을 발생시키는 소결 함유 베어링 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sintered bearing and a method for producing the same, which generate sufficient dynamic pressure due to display oil.
일반적으로 회전축을 지지하는 기계요소를 베어링이라 하며, 회전축과 고정체 사이에 미끄럼 요소로 윤활유를 사용하는 베어링을 유체 베어링이라 한다.Generally, a mechanical element supporting a rotating shaft is called a bearing, and a bearing using lubricating oil as a sliding element between the rotating shaft and the fixed body is called a fluid bearing.
특히, 외부장치에 의해 압력을 부가하지 않고 베어링 표면의 형상과 운동에 의한 쐐기효과(wedge effect)를 이용하여 부하용량(load carring capacity)을 얻는 유체 베어링을 유체동압 베어링(hydro-dynamic bearing)이라 한다.In particular, a fluid bearing that obtains a load carring capacity using a wedge effect due to the shape and motion of the bearing surface without applying pressure by an external device is called a hydro-dynamic bearing. do.
근래 들어, 고정밀도와 고속회전을 요구하는 기기 즉, 하드디스크 드라이브, 광디스크 드라이브 및 각종 디지털 광학 기기등에는 회전체 계(rotor system)의 성능을 향상시키기 위하여 높은 회전속도와 낮은 Non-repeatable Runout(NRRO) 및 낮은 소음 그리고 충격 흡수 등이 요구되어지는 바, 이를 수용하기 위하여 개발된 것이 유체 베어링이다.Recently, high rotation speed and low non-repeatable runout (NRRO) are used to improve the performance of the rotor system for devices requiring high precision and high speed rotation, such as hard disk drives, optical disk drives, and various digital optical devices. ), Low noise and shock absorption are required, and fluid bearings have been developed to accommodate them.
상기 유체 베어링은 회전자와 고정자간의 직접적인 마찰을 억제하여 수명을 연장시키면서 유체가 갖는 댐핑(damping)에 의해 진동특성을 향상시키고, 특히 저마찰 소음등의 동특성이 매우 우수한 이점으로 정밀 소형모터의 베어링으로 널리 채용되고 있다.The fluid bearing improves vibration characteristics by damping the fluid while suppressing direct friction between the rotor and the stator, and improves the vibration characteristics. In particular, the bearing of a precision small motor has excellent dynamic characteristics such as low friction noise. It is widely adopted.
이러한 유체 베어링의 대표적인 것으로 금속분말 소결제에 오일을 함침시킨 소결 함유 베어링이며, 이때의 소결 함유 베어링은 하드 디스크나 광자기 디스크와 같이 고속회전과 더불어 안정된 구동특성을 보장할 수 있는 초정밀 구동기기 등에 적용되는 것으로서 일반적인 구름 베어링에 비하여 고정도의 회전정도를 얻을 수Typical of such fluid bearings are sintered bearings in which metal powder sintering agents are impregnated with oil. At this time, the sintered bearings, such as hard disks or magneto-optical disks, have high-speed rotation and stable driving characteristics. It can be applied to get high precision rotation accuracy compared to general rolling bearings.
있어 근래에 널리 보급되고 있는 실정이다.It is a situation that is widely spread in recent years.
이와 같은 소결 함유 베어링은, 분말을 이용하여 성형체를 제조한 후, 소결이 이루어지는 적절한 온도의 환원 분위기하에서 소결시켜 다공성(多孔性)의 소결체에 대략 15∼25%정도의 윤활성 오일을 진공 함침시킴으로써 소결 함유 베어링을Such a sintered bearing is manufactured by sintering a powder by using a powder, and then sintering in a reducing atmosphere at a suitable temperature at which sintering is carried out, followed by vacuum impregnation of approximately 15 to 25% of a lubricating oil in the porous sintered compact. Bearings
제조하게 된다.To manufacture.
이러한 소결 함유 베어링을 통한 윤활작용 상태를 보면, 기공속에 함유된 오일이 축의 회전시 발생되는 압력차로 인해 내면으로 유입되고, 베어링 내벽과 축 사이에 오일막을 형성하여 윤활작용을 행하게 된다.In the lubrication state through such a sintered bearing, the oil contained in the pores flows into the inner surface due to the pressure difference generated during the rotation of the shaft, and performs lubrication by forming an oil film between the bearing inner wall and the shaft.
그리고 회전이 멈추게 되면 모세관 현상에 의해 오일이 기공속으로 유입되어 저장되는 것이다.And when the rotation stops, the oil flows into the pores by the capillary phenomenon and is stored.
한편, 이러한 소결 함유 베어링은, 특히 30,000rpm이상의 고속 회전을 요하는 곳에 적용될 경우에는 내마모성이 고려되어져야 한다.On the other hand, such sintered bearings should be considered for wear resistance, especially when applied at high speeds of more than 30,000 rpm.
도 1은 종래 기술에 따른 소결 함유 베어링의 조성 상태를 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing the composition of the sintered bearing according to the prior art.
이에 나타내 보인 바와 같이 종래의 소결 함유 베어링의 조성상태를 살펴보면 일정크기를 갖는 철입자(1)와 동입자(2)가 소정의 비율로 조성되어 있다.As shown therein, the composition of the conventional sintered bearing includes iron particles 1 and copper particles 2 having a predetermined size.
한편, 고속 회전을 요하는 곳에 적용되는 종래 기술에 따른 소결 함유 베어링은 구리(Cu)와 주석과(Sn) 연석(Pb) 그리고 망간(Zn)과 흑연(C)과 철(Fe) 등을 일정 비율로 조성한 것이 사용되고 있다.On the other hand, the sintered bearing according to the prior art applied where high speed rotation is required, copper (Cu), tin (Sn) curb (Pb), manganese (Zn), graphite (C) and iron (Fe), etc. What was formulated in proportion is used.
즉, 하드 디스크 드라이브나 광디스 드라이버와 같이 고속회전을 요하는 모That is, a module that requires high speed rotation, such as a hard disk drive or optical disk drive.
터에 채용되는 종래의 소결 함유 베어링은 Cu;15.0∼20.0중량%, Sn;1.0∼2.0중량%, Pb;10.0∼15.0중량%, Zn;3.0∼5.0중량%, C;2.0∼4.0중량% Fe;잔부의 조성상태를 갖는 것이 사용되고 있다.Conventional sintered bearings employed in the rotor are Cu; 15.0 to 20.0 wt%, Sn; 1.0 to 2.0 wt%, Pb; 10.0 to 15.0 wt%, Zn; 3.0 to 5.0 wt%, C; 2.0 to 4.0 wt% Fe ; One having a compositional state of the remainder is used.
그러나 이러한 조성비율의 소결 함유 베어링은, 고속 회전상태에서 불안정한 윤활특성을 나타내고, 이에 따라 축상에 마모가 발생되는 문제점이 야기된다.However, such a sintered bearing having such a composition ratio exhibits unstable lubrication characteristics in a high speed rotation state, thereby causing a problem that wear occurs on the shaft.
이러한 문제점이 발생되는 것은, 소결체를 구성하는 조성물중 철(Fe)의 함유This problem is caused by the inclusion of iron (Fe) in the composition of the sintered body.
량이 50중량% 이상 함유되어 있어 전체적으로 경질의 철입자가 차지하는 비중이 높기 때문이다.This is because the amount is contained more than 50% by weight, the weight of the hard iron particles as a whole is high.
도 2는 종래 기술에 따른 소결 함유 베어링의 조성 상태를 나타낸 다른 구성도이다.2 is another configuration diagram showing the composition of the sintered bearing according to the prior art.
이에 나타내 보인 바와 같이, 종래의 소결 함유 베어링은 경질의 철입자의 함유량이 높은 것에 의한 윤활성 저하와 마모도 문제를 개선시키기 위하여 철입자가 동으로 피복된 철 분말(3)을 사용하여 소결체를 제조하는 기술이 제안되었다.As shown therein, the conventional sintered bearing contains a steel powder (3) coated with copper particles to produce a sintered body in order to improve the lubrication deterioration and abrasion problems due to the high content of hard iron particles. Technology has been proposed.
이러한, 소결 함유 베어링의 조성상태를 보면,Looking at the composition of such a sintered bearing,
Fe;38.0∼42.0중량%, 철 입자에 피복된 Cu;25.3∼28.0중량%, Cu;31.2∼32.6중량%, Sn;1.0∼3.0중량%, 흑연 혹은 MoS₂;0.5∼2.5중량%의 조성으로 구성되어 있으며, 이들을 850℃에서 소결처리 한 것이다.Fe; 38.0-42.0 wt%, Cu coated on iron particles; 25.3-28.0 wt%, Cu; 31.2-36.2 wt%, Sn; 1.0-3.0 wt%, graphite or MoS2; 0.5-2.5 wt% They are sintered at 850 ° C.
그러나 이러한 조성상태의 소결 함유 베어링에 있어서는, 전체적으로 Fe의 함량이 약 40중량% 정도로 조성되어 있기 때문에 내경면의 철 입자가 축과 접촉하여 축의 마모가 초래될 우려가 내재되어 있다.However, in such a sintered bearing having such a compositional state, since the content of Fe is about 40% by weight as a whole, there is a possibility that iron particles on the inner diameter surface come into contact with the shaft, causing wear of the shaft.
또한, 높은 온도에서 소결처리한 것이기 때문에 결정립이 과도하게 성장하여 내경면중 철 입자가 없는 영역의 경도가 저하되는 즉, 마찰계가 높은 결과를 초래함으로써 고속회전에 적합하지 않는 문제점이 있다.In addition, since the sintering process is performed at a high temperature, the grains grow excessively and the hardness of the region having no iron particles in the inner diameter surface decreases, that is, the friction system causes a high result, which is not suitable for high speed rotation.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 충분한 강도와 윤활성을 지닐 뿐만 아니라 특히 축의 마모를 억제할 수 있어 고속 회전에 적합한 소결 함유 베어링을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a sintered bearing which is suitable for high speed rotation because it not only has sufficient strength and lubricity but also can suppress abrasion of the shaft.
도 1은 종래 기술에 따른 소결 함유 베어링의 조성 상태를 나타낸 구성도.1 is a block diagram showing the composition of the sintered bearing according to the prior art.
도 2는 종래 기술에 따른 소결 함유 베어링의 조성 상태를 나타낸 다른 구성도.Figure 2 is another configuration diagram showing the composition of the sintered bearing according to the prior art.
도 3은 본 발명에 따른 소결 함유 베어링의 조성 상태를 보인 구성도.Figure 3 is a block diagram showing the composition of the sintered bearing in accordance with the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 소결 함유 베어링의 제조방법을 나타낸 순서도.Figure 4 is a flow chart showing a method of manufacturing a sintered bearing in accordance with the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명><Description of Signs of Major Parts of Drawings>
1 : 철입자1: iron particles
2 : 동입자2: copper particles
100 : 동피복 철 분말100: copper clad iron powder
100' : 철100 ': iron
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 소결 함유 베어링은, 내부에 오일을 함유하는 소결 함유 베어링에 있어서,In order to achieve the above object, the sintered bearing according to the present invention, in the sintered bearing containing oil therein,
청동혼합 분말 38.0∼42.0중량%, 동 분말 36.0∼40.0중량%, 동피복 철 분말 20.0∼24.0중량%의 조성으로 소정의 온도에서 소결시켜 이루어진 것을 그 특징으로 한다.It is characterized by sintering at a predetermined temperature in a composition of 38.0 to 42.0% by weight of bronze mixed powder, 36.0 to 40.0% by weight of copper powder, and 20.0 to 24.0% by weight of copper-clad iron powder.
본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 동피복 철 분말중 철은 전체적으로 13.0∼16.8중량%의 함량을 갖는 것에 특징이 있다.As a preferable feature of the present invention, the iron in the iron-clad iron powder is characterized in that the content of 13.0 ~ 16.8% by weight as a whole.
본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 동 분말은 구형의 동 분말을 사용한 것에 특징이 있다.As another preferable feature of the present invention, the copper powder is characterized by using a spherical copper powder.
본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 소결 온도는 730∼790℃인 것에 특징이 있다.As another preferable characteristic of this invention, the said sintering temperature is characterized by being 730-790 degreeC.
본 발명에 따른 바람직한 다른 특징으로서, 상기 동피복 철 분말에서 동의As another preferred feature according to the invention, the copper clad in the copper powder
피복량은 30.0~35.0중량%인 것에 있다.The coating amount is 30.0-35.0 weight%.
본 발명에 따른 소결 함유 베어링 제조방법은, 청동혼합 분말 38.0∼42.0중량%, 동 분말 36.0∼40.0중량%, 동피복 철 분말 20.0∼24.0 중량%의 조성으로 된 조성체를 약 중량비 0.5~1.0% 윤활제와 균일하게 혼합하여 성형밀도가 6.8g/cc가 되도록 원통형의 소결체를 형성시키는 단계와,Sintering-containing bearing manufacturing method according to the present invention, the composition consisting of 38.0 to 42.0% by weight of bronze mixed powder, 36.0 to 40.0% by weight of copper powder, 20.0 to 24.0% by weight of copper-coated iron powder about 0.5 to 1.0% by weight Uniformly mixing with the lubricant to form a cylindrical sintered body such that the molding density is 6.8 g / cc,
상기 성형체를 예비가열(420∼450℃), 본가열(730∼790℃), 냉각구간으로 온도가 제어되는 소결로에서 소결공정을 거치는 단계와,Undergoing a sintering process in the sintering furnace in which the temperature is controlled by preheating (420-450 ° C.), main heating (730-790 ° C.), and cooling section;
상기 소결된 소결체를 함침유 용기에 일정시간 동안 넣어 오일이 함침되게 하는 단계로서 수행되는 것을 그 특징으로 한다.The sintered sintered compact is characterized in that it is carried out as a step of allowing the oil to be impregnated for a predetermined time.
본 발명에 따른 소결 함유 베어링의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 동피복As another preferable feature of the sintered bearing according to the present invention, the copper cladding
철 분말중 철은 전체적으로 13.0∼16.8중량 %의 함량을 갖는 것에 있다.Iron in the iron powder is one having a content of 13.0 to 16.8% by weight as a whole.
본 발명에 따른 소결 함유 베어링의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 동 분말은 구형의 동 분말을 사용한 것에 있다.As another preferable feature of the sintered-bearing bearing according to the present invention, the copper powder is a spherical copper powder.
본 발명에 따른 소결 함유 베어링의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 동피복 철 분말에서 동의 피복량은 30.0~35.0중량%인 것에 있다.As another preferable feature of the sintered bearing according to the present invention, the copper coating amount in the copper-clad iron powder is 30.0 to 35.0% by weight.
이하 본 발명에 따른 소결 함유 베어링의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the sintered bearing according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명 소결 함유 베어링의 조성 상태를 보인 구성도이다.3 is a block diagram showing the composition of the present invention sintered bearing.
이에 나타내 보인 바와 같이 본 발명에 따른 소결 함유 베어링의 조성 상태를 보면, 청동혼합 분말(2) 38.0∼42.0중량%, 동 분말 36.0∼40.0중량%, 동피복 철As shown therein, the composition of the sintered bearing according to the present invention is shown in that the bronze mixed powder (2) 38.0-42.0 wt%, copper powder 36.0-40.0 wt%, copper clad iron
분말(100) 20.0∼24.0중량%의 조성으로 가지며, 소정의 온도 예컨대 약 730∼790℃에서 소결처리된다.The powder 100 has a composition of 20.0 to 24.0% by weight and is sintered at a predetermined temperature such as about 730 to 790 ° C.
상기 청동혼합 분말(2)은 구리(cu)와 주석(sn)을 일정비율로 혼합한 합금으로서, 본 발명에서의 청동혼합 분말은 구리와 주석을 9:1의 비율로 혼합한 것이다.The bronze mixed powder 2 is an alloy in which copper (cu) and tin (sn) are mixed at a constant ratio, and the bronze mixed powder in the present invention is a mixture of copper and tin in a ratio of 9: 1.
즉, 본 발명의 청동혼합 분말(2)은 포금(砲金;gun metal)이라 하여 주석이 대략 10% 내,외로 함유된 청동합금이 사용되어지며, 이러한 포금은 주석이 구리의 결정격자(結晶格子) 속에 균일하게 녹아 있는 고용체(固溶體)로 되어 있으므로 구리의 우수한 전연성(展延性)을 크게 손상시키지 않고 강화된 상태를 유지하는 성질에 의해 적당한 강도와 더불어 연성(延性)도 있으면서, 내식성 ·내마모성이 우수하다.That is, the bronze mixed powder 2 of the present invention is a gun metal, and a bronze alloy containing about 10% of tin in and out of the tin is used. Such a gun is made of tin as a crystal lattice of copper. It is a solid solution that is melted uniformly in the body), and it has a moderate strength and ductility due to its property of maintaining a strengthened state without significantly damaging the excellent malleability of copper. Excellent wear resistance
상기 동 분말은 구리 금속을 분말형태로 가공한 것으로, 이때의 구리는 전성(展性) ·연성(延性) ·가공성이 뛰어나면서 일정한 강도를 보유하고 있다.The copper powder is processed in the form of a powder of copper metal, the copper at this time is excellent in malleability, ductility, processability and has a certain strength.
이러한 구리의 결정은 등축정계(等軸晶系) 즉, 입방정계로서 육면체 ·팔면체 ·사방 십이면체 ·편릉(偏菱) 이십사면체 ·삼십팔면체 ·사십육면체 ·육십팔면체 ·오각 십이면체 등이 있으나 본 발명에서는 통상의 다공성의 분말을 사용하는 것이 아니라 구형의 동 분말을 사용한다. 이는, 구형의 동 분말을 사용하는 것에 의해 소결과정에서 폐기공(閉氣孔)의 형성을 최소할 수 있기 때문에 결과적으로 윤활성을 향상시킬 수 있기 때문이다.These copper crystals are equiaxed, ie, cubic, hexahedral, octahedral, tetrahedral, pneumonic, hexahedral, thirty-octahedral, forty-hexahedral, hexahedral, and pentagonal. In the present invention, spherical copper powder is used instead of ordinary porous powder. This is because the use of spherical copper powder can minimize the formation of waste holes during the sintering process, and as a result, lubricity can be improved.
상기 동피복 철 분말은 Fe(100')의 함량을 약 13.0∼16.8중량% 정도로 함이 바람직하며, 이에 따라 기존의 철계 베어링(40중량%)과 비교할 때 매우 적은 철의The copper-clad iron powder is preferably about 13.0 to 16.8% by weight of Fe (100 '), and as a result, very little iron compared to conventional iron-based bearings (40% by weight)
함량을 가지게 되며 특히 동이 피복되어 있는 것이기 때문에 소결체의 정형공정 과정에서 내경면에 노출되는 철입자의 영역이 좁다.In particular, since copper is coated, the area of iron particles exposed to the inner diameter surface of the sintered body is narrow.
또한, 본 발명에서 상기 동피복 철 분말(100')을 제조함에 있어 철 입자에 동을 피복시킬 때 동의 피복량은 30.0~35.0중량%로 하였다.In addition, in the present invention, when the copper-coated iron powder (100 ') in the production of the copper coating on the iron particles, the coating amount of copper was 30.0 to 35.0% by weight.
상기와 같은 조성 즉, 청동혼합 분말(2) 38.0∼42.0중량%, 동 분말 36.0∼40.0중량%, 동피복 철 분말(100) 20.0∼24.0중량%의 조성물을 약 730∼790℃에서 소결 성형하게 되면, 기존의 소결온도(850℃)와 비교할 때 매우 낮기 때문에 청동 결정립이 과도하게 성장하지 않게 된다.38.0-42.0 wt% of bronze mixed powder (2), 36.0-40.0 wt% of copper powder, and 20.0-24.0 wt% of copper clad iron powder (100) were sintered and molded at about 730-790 ° C. When the sintering temperature is very low compared to the conventional sintering temperature (850 ° C.), the bronze grains do not grow excessively.
이와 같이 조성되는 소결 함유 베어링은 소결체 중 Fe의 함량이 약 13.0~16.8중량%로 기존의 철계 베어링이 갖는 Fe의 함량(40~50중량%)에 비하여 상당히 낮고 또한 동에 의해 피복이 되어 있으므로 소결체의 정형공정(sizing)에 의해 내경면에 노출되는 철 입자의 영역이 좁아지게 되므로 결과적으로 노출된 철 입자에 의한 축의 마모를 최소화시키면서 Fe의 첨가로 인하여 하중 지지력이 향상된다.The sintered bearings formed in this way have a Fe content of about 13.0 to 16.8 wt% in the sintered compact, which is considerably lower than the Fe content (40-50 wt%) of the existing iron bearings and is coated with copper. Since the area of the iron particles exposed to the inner diameter surface is narrowed by the sizing process, the load bearing capacity is improved due to the addition of Fe while minimizing the abrasion of the shaft by the exposed iron particles.
도 4는 본 발명에 따른 소결 함유 베어링의 제조방법을 나타낸 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a sintered bearing according to the present invention.
이에 나타내 보인 바와 같이 상기 소결 함유 베어링은, 소결체를 형성시키는 단계와, 소결체를 소결시키는 단계, 그리고 소결체에 오일을 함침시키는 단계에 의해 제조되어진다.As shown here, the sintered bearing is manufactured by forming a sintered body, sintering the sintered body, and impregnating oil in the sintered body.
이와 같은 소결 함유 베어링의 제조 공정을 그 단계별로 상세하게 살펴보면 다음과 같다.Looking at the manufacturing process of such a sintered bearing in detail step by step as follows.
첫 번째로, 소결 형성 단계는,Firstly, the sintering forming step
먼저, 청동혼합 분말 38.0∼42.0중량%, 동 분말 36.0∼40.0중량%, 동피복 철 분말 20.0∼24.0 중량%의 조성으로 된 조성체를 약 중량비 0.5~1.0% 윤활제와 균일하게 혼합하여 성형밀도가 6.8g/cc가 되도록 베어링 형상을 갖는 원통형의 소결체를 형성시키는 것이다.First, the composition having a composition of 38.0 to 42.0% by weight of bronze mixed powder, 36.0 to 40.0% by weight of copper powder, and 20.0 to 24.0% by weight of copper-clad iron powder was uniformly mixed with a lubricant of about 0.5 to 1.0% by weight to form a high density. A cylindrical sintered body having a bearing shape is formed to be 6.8 g / cc.
이때, 소결체 성형시 압환강도 및 성형밀도를 적절하게 조절해야 하는데, 너무 고밀도일 경우 압환강도는 높아지나 기공율의 저하로 인해 오일 함침시 함유율이 낮아지는 반면, 성형밀도가 낮은 경우 오일 함유율은 높아지나 압환강도가 낮아져 축 지지력이 저하된다.At this time, it is necessary to appropriately control the rolling strength and molding density when forming the sintered body. If the density is too high, the rolling strength is increased but the content of the oil is impregnated due to the decrease in porosity, whereas the oil content is high when the molding density is low. The crushing strength is lowered, which lowers the bearing capacity.
여기서, 상기 소결체 형성공정에서 윤활제를 혼합하는 것은 성형시 프레스 금형에 손상을 입혀 수명이 저하되는 것을 방지하기 위한 것으로서 이때의 윤활제는 소결시 예비 가열단계에서 모두 휘발 제거되어 소결체 특성에 영향을 주지 않는다.Here, the mixing of the lubricant in the sintered body forming process is to prevent damage to the press die during molding, and to prevent the lifespan from being lowered. At this time, the lubricant is volatilized and removed in the preheating step during sintering so as not to affect the sintered body characteristics. .
두 번째로, 소결체 소결 단계는,Secondly, the sintered body sintering step,
상기 첫 번째 단계에서 성형된 소결체에 소정의 온도로 열을 가하여 소결시키는 것이다.The first step is to sinter by applying heat at a predetermined temperature to the molded sintered body.
즉, 첫 번째 단계에서 소결된 소결체는 420∼450℃로 예비 가열한 후 이를 730∼790℃로 본 가열시킨 뒤 냉각시키는 소결로에서 소결공정을 거친다.That is, the sintered body sintered in the first step is subjected to a sintering process in a sintering furnace which is pre-heated to 420 ~ 450 ℃, the main heating to 730 ~ 790 ℃ and then cooled.
여기서, 상기 소결로의 분위기는 환원성 분위기 즉, 수소가스나 열 분해되면 수소가스가 발생되는 암모니아가스를 사용하여 소결시 산화되는 것을 방지하게 된Here, the atmosphere of the sintering furnace is a reducing atmosphere, that is, to prevent the oxidation during sintering using hydrogen gas or ammonia gas that generates hydrogen gas when thermal decomposition
다.All.
세 번째로, 오일 함침 단계는,Thirdly, the oil impregnation stage,
상기 두 번째 단계에서 소결 공정을 거친 소결체에 오일을 함침시키는 것이다.In the second step, the oil is impregnated into the sintered body after the sintering process.
즉, 두 번째 단계에서 소결공정을 거친 소결체를 바렐(Barrel)기를 통하여 성형시 형성된 burr나 부스러기를 제거한 후, 이를 유기용매에 세척한 후 오븐에 건조한다.That is, after removing the burr or debris formed during molding of the sintered body after the sintering process in the second step through the barrel (Barrel) machine, it is washed with an organic solvent and dried in an oven.
이렇게 건조된 소결체는 오일이 저장된 함침유 용기에 넣어 40℃로 유지되는 진공오븐에서 진공을 유지한 후 일정시간 동안 함침과정을 거침으로써 오일 함유공정이 완료된다. 이때, 상기 오일을 함침하는 시간은 통상적으로 10~40분이 소요되어진다.The dried sintered body is placed in an impregnated oil container in which oil is stored, maintained in a vacuum oven maintained at 40 ° C., and then subjected to an impregnation process for a predetermined time, thereby completing the oil-containing process. At this time, the time to impregnate the oil is usually 10 to 40 minutes takes.
상기와 같은 제조공정에 의해 성형되는 소결 함유 베어링은 다음과 같은 특징을 갖는다.The sintered bearing formed by the above manufacturing process has the following characteristics.
첫째, 소결체를 조성함에 있어서, 본 발명은 청동혼합 분말(2) 38.0∼42.0중량%, 동 분말 36.0∼40.0중량%, 동피복 철 분말(100) 20.0∼24.0중량%으로 이루어지는 것에 의해 다음과 같은 작용을 갖는다.First, in forming the sintered compact, the present invention comprises 38.0-42.0 wt% of bronze mixed powder (2), 36.0-40.0 wt% of copper powder, and 20.0-24.0 wt% of copper-coated iron powder (100) as follows. Has action.
먼저, 상기의 조성물은 기존의 철계 베어링(40~50중량%)과 비교할 때 포함하는 철의 함량이 매우 적으면서, 철 입자에 동이 피복되어 있으므로, 소결체의 정형First, the composition has a very low iron content as compared to the conventional iron bearings (40 to 50% by weight), and the copper particles are coated on the iron particles, thus forming a sintered body.
공정(sizing)에 의해 내경면에 노출되는 철 입자의 영역이 좁아지게 되므로 결과적으로 노출된 철 입자에 의한 축의 마모를 최소화시키면서 Fe의 첨가로 인하여 하중The area of the iron particles exposed to the inner diameter surface is narrowed by sizing, and as a result, the load due to the addition of Fe while minimizing the abrasion of the shaft by the exposed iron particles
지지력을 높이게 된다.Increase your support.
즉, 동이 피복된 철 분말을 통해 철이 갖는 성질에 의해 경도를 향상시킬 수 있게 되면서, 연질의 동 피복물을 통해 축의 마모도를 대폭적으로 감소시키게 된다.That is, it is possible to improve the hardness by the properties of iron through the iron powder coated with copper, while significantly reducing the wear of the shaft through the soft copper coating.
또한, 상기 조성물에서 동 분말은 성형성을 높이기 위해 통상적으로 사용되는 다공성의 청동혼합 분말이 아닌 구형의 동 분말을 사용하므로 소결시 폐기공의 형성을 최소화하여 윤활성을 개선시키게 된다.In addition, since the copper powder in the composition uses a spherical copper powder rather than a porous bronze mixed powder that is commonly used to increase moldability, the copper powder is improved by minimizing the formation of waste holes during sintering.
즉, 동 분말은 그 분말이 구형으로 되어 있어 소결시 기공도를 양호하게 유지할 수 있게 되어 기존의 폐기공에 의한 윤활특성이 불량해지는 것을 개선시키게 된다.That is, the copper powder has a spherical shape, so that the porosity can be maintained well during sintering, thereby improving the poor lubrication characteristics caused by the existing waste holes.
둘째, 상기와 같이 조성되어지는 조성물을 소결시킴에 있어서, 본 발명은 조성물을 약 730∼790℃에서 소결시키는 것에 의해 다음과 같은 작용을 갖는다.Second, in sintering the composition to be composed as described above, the present invention has the following action by sintering the composition at about 730 ~ 790 ℃.
상기와 같이 조성되는 소결체를 소결시킬 때 기존의 소결온도가 대략 850℃인데 반하여 본 발명은 이 보다 매우 낮은 약 730∼790℃에서 소결을 하므로 소결체 즉, 조성물을 구성하는 청동혼합 분말의 결정립이 과도하게 성장하는 것을 억제하여 청동 자체의 경도를 개선시키게 된다.When the sintered body is sintered as described above, the conventional sintering temperature is about 850 ° C, whereas the present invention sinters at a much lower temperature of about 730 to 790 ° C, so that the crystal grains of the sintered body, that is, the bronze mixed powder constituting the composition are excessive. The growth of the bronze itself is improved by inhibiting growth.
한편, 상기한 실시예는 본 발명의 바람직한 하나의 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 적용 범위는 이와 같은 것에 한정되는 것은 아니며 동일 사상의 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.On the other hand, the above-described embodiment is merely described one preferred embodiment of the present invention, the scope of application of the present invention is not limited to such, and can be changed as appropriate within the scope of the same idea.
예를 들어 본 발명의 실시예에 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형For example, the shape and structure of each component shown in the embodiment of the present invention is modified
하여 실시할 수 있는 것이다.It can be done by.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 소결 함유 베어링에 의하면, 동이 피복된 철 즉, 동피복 철 분말을 통해 경도의 향상을 꾀함으로써 하중 지지능력을 향상시킬 수 있는 이점과 축의 마모를 최소화 할 수 있는 이점이 있다.As described above, according to the sintered bearing according to the present invention, copper is coated with iron, that is, copper coated iron powder to improve the hardness by improving the load bearing capacity and the advantage of minimizing the wear of the shaft There is this.
또한 구형의 동 분말을 사용하여 윤활성을 향상시킨 이점이 있을 뿐만 아니라, 소결온도를 낮출 수 있어 청동 자체의 경도 향상을 통한 하중 지지능력의 향상을 꾀한 이점이 있다.In addition, there is an advantage of improving the lubricity by using a spherical copper powder, it is possible to lower the sintering temperature has the advantage of improving the load carrying capacity through the hardness of the bronze itself.
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