KR101424007B1 - 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링 및 이의 제조 방법과 이를 이용한 오일 갤러리 접합 소결 인서트링 일체형 피스톤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 인서트링 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 이에 따르면 철합금 혼합 분말로 성형된 인서트링 성형체의 소결체로서 10% ~ 40%의 기공을 가진 링 형상의 소결 인서트링(20)과; 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)의 내경에 압입 고정될 수 있는 외경을 가지도록 형성되어 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)의 내경에 압입되는 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)와; 그리고 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체의 경계면에 형성되는 경계면 홈(30b) 내부에 충진되는 철합금 혼합 분말로서 소결로에서 소결되어 상기 소결 인서트링(20)의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리(10)와의 경계면의 미세 간극부에 침투되어서 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)를 접합하는 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)를 포함하여 이루어지는 디젤 엔진용 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링이 제공된다.

Description

디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링 및 이의 제조 방법과 이를 이용한 오일 갤러리 접합 소결 인서트링 일체형 피스톤 {A sintered insert ring joined with oil gallery in diesel engine piston, method for manufacturing it, and piston comprising it}

본 발명은 디젤 엔진 피스톤에서 피스톤링이 장착되는 링 글로브를 형성하는 인서트링으로서 피스톤 내부의 오일 갤러리의 일체화된 인서트링과 그 제조 방법, 및 그 방법에 의해 제조되는 오일 갤러리 접합 소결 인서트링를 구비한 피스톤에 관한 것이다.

일반적으로 엔진 피스톤은 엔진을 구성하는 실린더 내에서 고속으로 직선 왕복 운동을 하는 것으로서, 이러한 엔진 피스톤의 직선 왕복 운동은 커넥팅 로드를 거쳐서 크랭크 축에 회전력으로 전달되어 지고 각종 동력 전달 장치를 거쳐서 최종적으로 이와 같은 엔진을 구비한 차량 등의 추진력을 발휘하도록 하는 것으로 동력 발생장치의 핵심적인 부품에 해당한다.

이러한 피스톤의 상부 외주면에는 피스톤 링을 장착하기 위한 링 글로브가 형성되고, 이곳에 장착되는 피스톤 링은 실린더 내면과 피스톤 사이의 기밀을 유지하고 엔진 오일이 연소실로 혼입되는 것을 방지하도록 하고 있다.

특히, 상기 피스톤은 실린더 내부에서 고온/고압 하에서 고속으로 왕복운동을 하기 때문에 링 글로브에 장착된 피스톤 링(piston ring)과 링 글로브 사이에 마찰이 발생하게 되고, 일반적으로 스틸(steel)재로 형성되는 피스톤 링(piston ring)은 상부 링 글로브(Top ring groove)의 마모를 촉진하게 되는데, 이러한 마모를 방지하기 위하여 상부 링 글로브(도 1의 도면부호 'G')의 내부에는 별도의 링 형상의 인서트(이하, 간단히 '인서트링'이라 칭함)가 일체로 성형되도록 하는 마모 방지 방안이 채택되기도 한다.

도 1에 도시된 바와 같은 종래의 인서트링(1)은 철을 주성분으로 하여 제조되는 주철재 인서트링으로 제조되고, 상기 인서트링에 피스톤의 모재가 되는 알루미늄 주물이 고압 주조되어 인서트링 일체식의 피스톤(P)을 제조하여 사용한다.

구체적으로, 기존의 엔진 피스톤용 주철재 인서트링(1)은 탄소 3.0 중량% 이하, 실리콘 1.0~2.8 중량%, 망간 0.5~1.5 중량%, 황 0.12 중량% 이하, 니켈 13.5~17.5 중량%, 구리 5.5~7.5 중량% 및 크롬 1.5~2.5 중량%을 함유하고 나머지는 철로 구성되는 조성을 가지는 재료로 제조되며, 다음과 같은 물리적 특성을 갖는 것이 일반적이다.

1) 경도: HB 131~183

2) 인장강도: 17.6 kgf/㎟

3) 열팽창 계수: 11×10-6/℃

4) 열전도율: 45W/m℃

5) 비중: 7.3 g/㎤

그러나, 이와 같은 종래의 일반적인 주철재 인서트링(1)을 사용하여 일체식 피스톤(P)을 형성하는 경우에는 다음과 같은 단점을 가진다.

종래의 주철재 인서트링(1)에 피스톤의 모재인 알루미늄 주물을 중력 주조하여 주철재 인서트링 일체식 피스톤(P)으로 제작되기에 피스톤 모재인 알루미늄 합금과 인서트링(1)의 재료인 주철이 서로 다른 재료이므로, 인서트링(1)과 알루미늄 모재(2)가 계면에서만 접촉하여 계면 접합성이 떨어져서 극심한 열 피로를 받는 엔진에서 장기간 사용되는 경우에 계면이 분리될 수 있는 문제점을 가지며, 주철재 인서트링(1)과 알루미늄 모재(2) 간의 열팽창 계수 차이로 인하여 피스톤과 실린더 보어(cylinder bore) 사이의 틈새(clearance)를 줄이는데 한계가 있는 문제점을 가진다.

또한, 인서트링(1)의 재질인 주철은 열전도율이 낮아 피스톤 상면부의 연소열을 피스톤 링(도시 생략)을 통하여 실린더 벽으로 방출하는데 한계가 나타내기 때문에, 피스톤(P)이 과열되어서 내열 온도가 초과되는 경우가 발생할 수 있으며, 종국적으로 피스톤이 파손(failure)될 수도 있는 문제점을 가진다.

한편, 디젤 엔진용 피스톤은 실린더 내에서 발생한 연소 폭발력을 받아 실린더 안에서 왕복운동하면서 커넥팅 로드에 전달하여 크랭크 샤프트에 회전력을 발생시키는 일을 하는 장치이기에, 피스톤(P)의 상부에 형성되는 연소실의 주변을 냉각시켜 피스톤의 과열을 막을 수 있도록 하기 위하여 도 2a에 도시된 바와 같은 중공 형상의 오일 갤러리(oil gallery)(3)를 설치함이 일반적이다.

이러한 오일 갤러리(3)는 디젤 엔진용 피스톤 제작시 주형 내로 삽입한 솔트 코어(salt core)를 이용한 주조(casting) 방식을 사용하여 피스톤 내부에 형성되어지는 방식으로 주형 내에 솔트 코어를 고정시킨 후 피스톤 주조용 알루미늄 용융액을 주입하여 피스톤을 주조한 이후에, 후처리 가공을 통해 솔트 코어를 털어내어 제거함으로써 링 형상의 빈 공간을 형성되게 함에 의해 피스톤 내부(P)에 도 2a에 도시된 바와 같은 오일 갤러리(3)를 형성하게 된다.

이와 같은 솔트 코어는 염에 화학성분이나 합성수지 및 바인더를 혼합한 본디드 코어(bonded core)를 주로 사용함에 따라서 솔트 코어 성형 시에 가스 발생이 유도되는데 이는 솔트 코어 자체의 표면에 크랙을 발생시키는 요인이 되고 있으며, 또한 고온의 알루미늄 용융액 주입 시에는 용융액과 솔트 코어 간의 온도차에 의해 발생하는 가스나 막질 등에 의하여 솔트 코어의 표면에 표면 장력이 형성되므로 솔트 코어 표면으로 용융액이 완전하게 밀착 형성되지 못하게 하며, 이로 인하여 오일 갤러리(3)의 주조 품질을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

또한, 종래의 일반적인 구조에 따른 디젤 엔진용 피스톤의 경우에는, 상술한 오일 갤러리(3) 내부의 오일에 의해 흡수되는 열이 상술한 인서트링(1)을 통하여 전도되기에는 인서트링(1)과 오일 갤러리(3) 사이의 거리를 줄이는데 기술적인 한계가 있어 오일 갤러리(3)에 의한 피스톤의 냉각 효과가 제한적일 수밖에 없는 문제점이 있다.

한편, 이와 같은 종래의 일반구조의 디젤 엔진용 피스톤을 개선하는 방안으로서 도 2b에 도시된 바와 같이 인서트링(4)에 오일 갤러리(5)를 용접하여 용접부(6)를 통하여 일체화하는 구조(특허공개공보 제 10-2011-006402호 참조)가 검토될 수 있으나, 이러한 인서트링을 사용하여 알루미늄 피스톤을 주조하는 경우, 국부적인 열집중 현상에 의한 열영향부(HAZ, Heat Affected Zone)가 발생하여 응력부식 균열의 원인이 되기도 한다. 그러므로 장기간 사용시 용접부(6)가 파열되는 경우가 발생할 수 있기에 바람직한 대안이 될 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 엔진 피스톤의 모재가 되는 알루미늄과 그리고 피스톤의 상부 외주면에 피스톤 링을 장착하기 위한 링 글로브를 형성하도록 제공되는 인서트링 사이의 계면 접합성을 향상시켜서 극심한 열 피로를 받는 엔진에서 장기간 사용되는 경우에도 계면 분리 현상이 발생하는 것을 방지하면서, 인서트링과 알루미늄 모재간의 열팽창 계수 차이를 최소화하여 피스톤과 실린더 보어 사이의 틈새를 최대한 줄여서 열전도율을 높이며 이에 냉각 성능을 향상시키도록 하면서, 나아가 피스톤 주조 이후에 피스톤 내부에 형성되는 중공형 오일 갤러리 내에 잔존하는 솔트코어를 제거하는 공정을 생략하면서 주조결함 발생 요인을 차단하고, 피스톤 내부에 형성되는 중공형 오일 갤러리 내부의 오일에 의해 흡수되는 열이 인서트링을 통하여서도 잘 전도되도록 오일 갤러리가 인서트 링과 인접 배치되는 구조를 제공함으로써 오일 갤러리에 의한 피스톤의 냉각 효과를 높일 수 있도록 하면서, 우수한 강도와 내마모성을 얻음과 동시에 피스톤 제조공정 감소를 통한 원가 절감과 피스톤의 냉각효율 증대 및 오일 갤러리의 주조 품질 문제 해결의 효과를 얻을 수 있는 디젤 엔진 피스톤용 인서트링과 그 제조 방법 및 이를 구비한 엔진 피스톤을 제공함을 그 해결 과제로 한다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로서,

디젤 엔진 피스톤용 인서트링으로서,

철합금 혼합 분말로 성형된 인서트링 성형체의 소결체로서 10% ~ 40%의 기공을 가지고 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 소결 인서트링과;

상기 링 형상의 소결 인서트링의 내경에 압입 고정될 수 있는 외경을 가지도록 형성되어 상기 링 형상의 소결 인서트링의 내경에 압입되며 외측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리와; 그리고

경계면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 상기 링 형상의 소결 인서트링과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리의 압입 고정체의 경계면에 형성되는 쐐기형의 경계면 홈 내부에 충진되는 철합금 혼합 분말로서 소결로에서 소결되어 상기 소결 인서트링의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리와의 경계면의 미세 간극부에 침투되어서 상기 링 형상의 소결 인서트링과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리를 접합하는 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부를 포함하여 이루어지고, 그리고
상기 소결 인서트링(20)의 하부에 위치하는 쐐기형의 경계면 홈(30b)에 충진되는 철합금 혼합 분말은 철합금 혼합 분말이 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 철합금 혼합 분말에 알코올을 혼합 반죽하여 만들어지는 페이스트 상의 철합금 혼합 분말이 채워지는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링을 제공한다.

또한, 본 발명은 상술한 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 인서트링의 제조 방법으로서,

외측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리를 제작하고, 철합금 혼합 분말로 10% ~ 40%의 기공을 가지고 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 소결 인서트링을 제작하는 단계와;

상기 스틸 소재 오일 갤러리를 상기 소결 인서트링의 내경과 상기 스틸 소재 오일 갤러리의 외경이 맞닿도록 상기 소결 인서트링에 압입하는 단계와;

상기 소결 인서트링과 상기 스틸 소재 오일 갤러리의 압입 고정체의 쐐기형의 경계면 홈 내부에 철합금 혼합 분말을 채워 넣어 쐐기형의 경계면 홈을 철합금 혼합 분말로 충진하는 단계와; 그리고

상기 소결 인서트링과 상기 스틸 소재 오일 갤러리를 접합하는 단계로서, 상기 압입 고정체를 소결로에서 가열하여 쐐기형의 경계면 홈에 충진된 철합금 혼합 분말을 소결하며 소결 인서트링의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리와의 경계면의 간극부에 침투시켜 접합하는 단계를 포함하여 이루어지고, 그리고
상기 소결 인서트링의 하부에 위치하는 쐐기형의 경계면 홈에 철합금 혼합 분말을 충진하는 경우에 철합금 혼합 분말이 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 철합금 혼합 분말에 알코올을 혼합 반죽하여 만들어지는 페이스트 상의 철합금 혼합 분말이 채워지도록 하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 보다 구체적인 방안으로서, 상기 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링의 제조 방법에 있어서, 상기 10% ~ 40%의 기공을 가지고 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 소결 인서트링(20)을 제작하는 단계는,

철합금 혼합 분말로 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 인서트링 성형체를 성형하는 단계; 및

상기 인서트링 성형체를 소결로에서 소결하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

여기에서, 상기 스틸 소재 오일 갤러리와 상기 소결 인서트링의 압입 고정체의 경계면 홈에 충진된 철합금 혼합 분말은 상기 링 형상의 소결 인서트링을 제작하는 단계에서 사용되는 철합금 혼합 분말과 동일한 조성 범위의 철합금 혼합 분말이 사용되는 것이 바람직하며, 특히 소결 인서트링의 하부에 위치하는 경계면 홈에 철합금 혼합 분말을 충진하는 경우에 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 철합금 혼합 분말에 알코올을 혼합 반죽하여 만들어지는 페이스트 상의 철합금 혼합 분말이 채워지도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조되는 오일 갤러리 접합 소결 인서트링을 이용하여 제조되는 디젤 엔진용 피스톤으로서,

알루미늄 주물로 주조방식으로 제조되는 피스톤은 피스톤 링 글로브에 장착될 된 피스톤 링과 링 글로브 사이에 마찰과 마모에 저항하도록 상부 글로브의 내부에 피스톤 몸체와 일체로 형성되며 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 인서트링과,

피스톤의 상부에 형성되는 연소실의 주변을 냉각시켜 피스톤의 과열을 막을 수 있도록 하기 위하여 상기 피스톤 몸체의 내부에 제공되는 것으로서, 상기 링 형상의 인서트링과의 경계면에 형성되는 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부에 의해 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 상기 링 형상의 인서트링와 일체로 접합되어 제공되는 것으로서 외측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리를 포함하여 이루어지며, 그리고

상기 피스톤 몸체가 알루미늄 주물로 주조되기 이전에 상기 링 형상의 인서트링의 내부에 외측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리가 압입되고 철합금 혼합 분말을 상기 소결 인서트링과 상기 스틸 소재 오일 갤러리의 압입 고정체의 쐐기형의 경계면 홈 내부에 충진하되 충진하되 상기 소결 인서트링의 하부에 위치하는 쐐기형의 경계면 홈에 충진되는 철합금 혼합 분말은 철합금 혼합 분말이 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 철합금 혼합 분말에 알코올을 혼합 반죽하여 만들어지는 페이스트 상의 철합금 혼합 분말이 채워지도록 한 후 소결함으로써 용융되어 상기 소결 인서트링의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리와의 경계면의 미세 간극부에 침투되어서 상기 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부를 형성하며 상기 링 형상의 인서트링과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리의 접합체를 형성한 이후에 피스톤 몸체를 성형하기 위한 주형 속에 설치되고, 알루미늄 주물이 주형 속에 주입되어서 상기 링 형상의 인서트링과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리의 접합체와 일체로 주조되어 제공되는 것을 특징으로 하는 오일 갤러리 접합 소결 인서트링을 일체로 구비한 디젤 엔진 피스톤을 제공한다.

추가적인 효과로 기존 주철 인서트링에 갤러리 용접접합의 경우, 발생 할 수 있는 응력 부식 균열 등의 원인이 본 발명에서는 열 집중 없이 제품 전체를 열처리 하므로 후열처리 기능을 보강하게 된다.

본 발명에 따르면, 주철재 인서트링을 사용하는 것보다 소결재 인서트링을 사용함으로써 중량감소 효과를 얻을 수 있으며, 오일 갤러리와 인서트링을 일체형으로 제작하여 피스톤을 주조할 수 있게 됨으로써 기존의 솔트 코어를 사용하여 오일 갤러리를 형성시키는 공정과 비교할 때, 솔트 코어를 사용하여 갤러리를 형성시키는 피스톤 주조방법에서 발생되는 주조결함을 억제할 뿐만 아니라 피스톤 주조 이후에 오일 갤러리 내부의 잔류 솔트를 제거하는 공정을 제거함으로써 피스톤 제조공정 감소를 통한 원가 절감 효과를 얻을 수 있으며, 일체형으로 접합된 오일 갤러리와 인서트링이 접촉되어 피스톤의 냉각효과를 향상시키는 효과를 제공한다.

아울러, 기존 주철재 인서트링과 피스톤 주조용 알루미늄 소재와의 낮은 접합성 문제를 해결하면서, 소결 인서트링의 표면에 존재하는 기공으로 인한 표면적 증가로써 계면의 접촉면적을 확대시켜 계면 접합성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명에 따르면 소결 인서트링 내부에 제공되는 기공이 철-구리 합금으로 채워져서 주철재 인서트링과 대비하여 피스톤 모재와의 열팽창 계수의 차이로 인한 간극 발생을 최소화함으로써 인서트링의 열전도율을 향상시키고 결과적으로 피스톤의 냉각 성능을 향상시키는 효과를 제공하게 된다.

도 1 및 도 2a는 종래 기술에 따른 일반적인 디젤 엔진 피스톤을 도시한 도면 및 일부 절개 확대 단면도.
도 2b는 오일 갤러리가 소결 인서트링에 용접 결합되는 예를 도시한 평면도 및 확대 단면도.
도 3은 본 발명에 따라 오일 갤러리가 접합된 소결 인서트링을 제조하는 방법을 도시한 흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 소결 인서트링에 스틸 소재의 오일 갤러리가 압입된 압입 고정체를 도시한 도면으로서 평면도 및 부분 확대 단면도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따라 본 발명에 따라 스틸 소재의 오일 갤러리가 접합된 상태의 소결 인서트링의 주요부 확대 단면도.
도 6은 본 발명에 따라 오일 갤러리가 접합된 소결 인서트링을 이용하여 디젤 엔진 피스톤을 제조하는 방법을 도시한 흐름도.
도 7은 본 발명에 따라 제작된 오일 갤러리 접합 소결 인서트링을 이용하여 제조된 피스톤의 단면을 도시한 도면.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 오일 갤러리 접합 인서트링은 첨부 도면 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이,

철합금 혼합 분말로 성형된 인서트링 성형체의 소결체로서 10% ~ 40%의 기공을 가지고 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 소결 인서트링(20)과;

상기 링 형상의 소결 인서트링(20)의 내경에 압입 고정될 수 있는 외경을 가지도록 형성되어 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)의 내경에 압입되며 외측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)와; 그리고

경계면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체의 경계면에 형성되는 쐐기형의 경계면 홈(30b) 내부에 충진되는 철합금 혼합 분말로서 소결로에서 소결되어 상기 소결 인서트링(20)의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리(10)와의 경계면의 미세 간극부에 침투되어서 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)를 접합하는 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)를 포함하여 이루어지고, 그리고
상기 소결 인서트링(20)의 하부에 위치하는 쐐기형의 경계면 홈(30b)에 충진되는 철합금 혼합 분말은 철합금 혼합 분말이 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 철합금 혼합 분말에 알코올을 혼합 반죽하여 만들어지는 페이스트 상의 철합금 혼합 분말이 채워지는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링이 제공된다.

여기에서, 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)는 내부에 중공부(10a)를 구비한 스틸 파이프를 링 형상으로 가공하여 단부를 접합하여 제조할 수 있다. 상기 소결 인서트링(20)은 5.0 중량% 내지 40.0 중량%의 구리와, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 탄소, 그리고 나머지는 철로 구성되는 철합금 혼합 분말로 제조되는 것을 바람직하며, 또한 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체의 경계면에 형성되는 경계면 홈(30b) 내부에 충진되고 소결되어서 상기 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)를 형성하는 철합금 혼합 분말도 동일한 조성 범위로서 5.0 중량% 내지 40.0 중량%의 구리와, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 탄소, 그리고 나머지는 철로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면 이와 같은 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 인서트링을 제조하기 위한 방법도 제공되는데, 그 방법 발명의 바람직한 실시예에 따르면 도 3에 도시된 바와 같이,

외측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리를 제작하고(S110), 철합금 혼합 분말로 10% ~ 40%의 기공을 가지고 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 소결 인서트링을 제작(S120)하는 단계(S100)와;

상기 스틸 소재 오일 갤러리를 상기 소결 인서트링의 내경과 상기 스틸 소재 오일 갤러리의 외경이 맞닿도록 상기 소결 인서트링에 압입하는 단계(S200)와;

상기 소결 인서트링과 상기 스틸 소재 오일 갤러리의 압입 고정체의 쐐기형의 경계면 홈(30b) 내부에 철합금 혼합 분말을 채워 넣어 쐐기형의 경계면 홈(30b)을 철합금 혼합 분말로 충진하는 단계(S300)와; 그리고
상기 소결 인서트링과 상기 스틸 소재 오일 갤러리를 접합하는 단계로서, 상기 압입 고정체를 소결로에서 가열하여 쐐기형의 경계면 홈(30b)에 충진된 철합금 혼합 분말을 소결하며 소결 인서트링의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리와의 경계면의 미세 간극부에 침투시켜 접합하는 단계(S400)를 포함하여 이루어지고, 그리고

상기 소결 인서트링(20)의 하부에 위치하는 쐐기형의 경계면 홈(30b)에 철합금 혼합 분말을 충진하는 경우에 철합금 혼합 분말이 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 철합금 혼합 분말에 알코올을 혼합 반죽하여 만들어지는 페이스트 상의 철합금 혼합 분말이 채워지도록 하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링의 제조 방법이 제공된다.

이하에서는 첨부 도면 도 4 내지 도 5b를 참조하여 본 발명의 보다 구체적인 실시예에 대하여 살펴보기로 한다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같은 앞서 설명된 구조의 오일 갤러리 접합 소결 인서트링를 제조하기 위한 방법의 구체적인 실시예에 따르면,

먼저, 도 4에 도시된 바와 같은 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)와, 그리고 10% ~ 40%의 기공을 가진 링 형상의 소결 인서트링(20)을 각각 제작하게 되는데, 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)는 스테인레스 스틸 파이프를 소재로 하여 링 형상으로 제작하게 된다.(도 3의 단계 'S110' 참조).

그리고, 상기 소결 인서트링(20)은 5.0 중량% 내지 40.0 중량%의 구리와, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 탄소, 그리고 나머지는 철로 구성되는 혼합 분말을 제조하여, 혼합 분말을 성형용 금형에 넣고서 유압 분말 프레스로 2~3ton/㎠의 하중으로 가압하여 4.5g/㎤ ~ 6.5g/㎤의 성형 밀도로서 10~40%의 기공을 보유한 링 형상의 성형체가 되도록 성형하고(도 3의 단계 'S121' 참조), 성형된 링 형상의 성형체를 환원분위기의 소결로에서 1120℃~1160℃로 30분 내지 60분 소결하여(도 3의 단계 'S122' 참조), 소결 밀도 4.5g/㎤~6.5g/㎤로서 내부 기공율이 10%~40%가 되는 소결 인서트링을 제작하게 된다(도 3의 단계 'S120' 참조).

여기에서, 상기 4.5g/㎤ ~ 6.5g/㎤의 성형 밀도의 범위와 관련하여, 그 하한이 되는 4.5g/㎤ 미만의 성형 밀도로는 성형시에 혼합분말이 서로 잘 뭉쳐지지 않아 성형체가 파손될 가능성이 높아서 부적절하게 되며, 6.5g/㎤의 성형 밀도를 초과하는 경우에는 성형체의 내부 기공율이 과도하게 감소됨으로써 본 발명의 목적을 달성하기 어렵다.

여기에서, 소결 인서트링(20)을 제작하는 혼합 분말은 다음의 표 1의 조성과 같이 구리와 탄소와 철을 포함하는 이외에, 혼합 분말의 균일한 혼합을 위한 윤활재로서 0.1 중량% 내지 1.5 중량%의 스테아르산 리튬(Li Stearate)과 같은 윤활재를 추가적인 성분 조성으로 가진 혼합 분말을 사용하는 것이 바람직한데, 이는 또한 탈왁스 과정에서 성형체에서 빠져나올 때 분말입자의 계면을 통해 빠져나오면서 입자 내에서 표면의 산화를 감소시키며 제품 내부에 적당한 다공성을 확보하기 위하여 사용된다.

Cu	C	Li Stearate	Fe	비고
5~40	0.1~1.0	0.1~1.5	Bal.	단위: 중량%

다음 단계로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)를 상기 소결 인서트링(20)의 내경과 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 외경이 맞닿도록 상기 소결 인서트링(20)에 압입하게 된다(도 3의 단계 'S200' 참조).

도 4의 A-A 단면은 상기 소결 인서트링(20)과 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체의 경계면이 완전 밀착된 상태의 단면을 나타내고, B-B 단면은 상기 소결 인서트링(20)과 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체의 경계면이 약간 이격되어서 미세 간극부(30c)가 잘 나타난 상태의 단면을 나타내고 있는데, 상기 소결 인서트링(20)과 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 제조 공정에서 일부 오차나 형상 편차가 발생할 수도 있기에 이를 고려하여 압입 공정에서 소결 인서트링(20)의 파손이 발생하지 않도록 그 내경 수치를 설정하는 경우에는 B-B 단면과 같이 일부 구간에서 보다 상당 크기의 미세 간극부(30c)가 형성될 수도 있다.

한편, 상기 소결 인서트링(20)과 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)을 상호 접합시키는 단계(S300)의 구체적인 진행을 위하여 본 실시예에서는, 먼저 철합금 혼합 분말을 준비하여, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 소결 인서트링(20)과 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체의 경계면 홈(30b)에 충진하고서는 이를 소결로에서 가열하여 경계면 홈(30b) 내부에 충진되어 있던 철합금 혼합 분말을 용융시켜서 상기 소결 인서트링(20)의 내부 기공 및 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)와의 경계면의 미세 간극부(30c)에 침투되어서 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)를 접합하는 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)를 형성하는 단계를 수행하게 된다.

도 5a는 상기 소결 인서트링(20)과 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체의 경계면이 거의 완전 밀착된 상태의 단면(도 4의 A-A 단면)의 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)를 확대 도시하고 있고, 그리고 도 5b는 상기 소결 인서트링(20)과 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체의 경계면이 약간 이격되어서 미세 간극부(30c)가 나타난 있는 상태의 단면(도 4의 B-B 단면)에서의 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)를 확대 도시하고 있다.

여기에서, 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)와 상기 소결 인서트링(20)의 압입 고정체의 경계면 홈(30b)에 충진된 철합금 혼합 분말은 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)을 제작하는 단계에서 사용되는 철합금 혼합 분말과 동일한 조성 범위의 철합금 혼합 분말이 사용되는 것이 바람직하며, 특히 소결 인서트링(20)의 하부에 위치하는 경계면 홈(30b)에 철합금 혼합 분말을 충진하는 경우에 철합금 혼합 분말이 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 철합금 혼합 분말에 알코올을 혼합 반죽하여 만들어지는 페이스트 상의 철합금 혼합 분말이 채워지도록 하는 것이 바람직하다.

철합금 혼합 분말의 충진이 완료된 압입 고정체를 환원성 분위기의 소결로에서 1120℃~1160℃의 온도범위로 30~60분간 가열시킴으로써, 상기 소결 인서트링(20)의 내부 기공에 열전도도가 높은 철-구리 합금이 채워지도록 하면서, 아울러 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)와 상기 소결 인서트링(20)의 접합부 주위의 경계면 홈(30b) 및 미세 간극부(30c)를 철-구리 합금으로서 채움으로써 상호 접합이 이루어지도록 한다.

지금까지 실시예로서 설명한 과정을 통하여서 다음의 표 2의 실험 조건에 따라서 만들어진 오일 갤러리 접합 소결 인서트링(10, 20)은,

스틸 소재 오일 갤러리	스테인리스 스틸
인서트링 분말 조성	8.0중량% Cu, 0.1중량% C, 1.0중량% Li Stearate, 잔부 Fe
인서트링 성형 밀도	5.0g/㎤~6.5 g/㎤
인서트링 소결온도	1120℃~1160℃
인서트링 소결 시간	50분
소결 인서트링 기공율	10%~35%
충진용 철합금 분말 조성	8.0중량% Cu, 0.1중량% C, 1.0중량% Li Stearate, 잔부 Fe
가열 접합 온도	1120℃~1160℃
가열 접합 시간	50분

첨부 도면 도 5a 및 도 5b의 도면에 나타나 있는 바와 같이 그 접합부 사이를 철-구리 합금이 채워지면서 상호 접합이 이루어지도록 하고, 또한 소결 인서트링(10)의 내부 기공에도 철-구리 합금이 채워지게 되면서 상호 접합이 이루어지게 된다.

한편, 이와 같이 제조되는 소결 인서트링(10)의 형상은 후술될 피스톤 주조 단계(S400)에서 피스톤 금형 내에 소결 인서트링(10)을 위치시킬 때 소결 인서트링(10)의 고정된 위치를 확보할 수 있도록 도 4, 도 5a, 도 5b, 및 도 7에 나타낸 바와 같이 외측 외주연에 플랜지(20h)를 구비한 형상을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상술한 바와 같이 제조된 오일 갤러리 접합 소결 인서트링(10, 20)을 이용하여 도 7에 도시된 바와 같은 디젤 엔진용 피스톤을 제조할 수 있게 되는데, 도 6의 흐름도에 도시된 바와 같이, 상술한 실시예들에 따라 제조된 오일 갤러리 접합 소결 인서트링(10, 20)을 금형 내의 일정한 위치에 위치시키고, 캐스팅 기계(casting machine)를 이용하여 알루미늄 주물로 주조하여 갤러리 접합 소결 인서트링(10, 20)이 알루미늄 피스톤 몸체(100)와 일체로 주조되도록 하는 알루미늄 피스톤 주조 단계(S500); 및 주조된 알루미늄 피스톤의 갤러리 접합 소결 인서트링의 외측면에 링 글로브(G)를 형성하는 기계 가공 단계(S600)를 거쳐서, 오일 갤러리 접합 소결 인서트링 일체식 엔진 피스톤(P)을 제조할 수 있게 된다.

이와 같이 제조된 오일 갤러리 접합 소결 인서트링 일체식 엔진 피스톤(P)은,

알루미늄 주물로 주조방식으로 제조되는 피스톤 몸체(100)의 외측에 형성되는 링 글로브(G)에 장착될 된 피스톤 링과 링 글로브(G) 사이에 마찰과 마모에 저항하도록 상부 링 글로브의 내부에 피스톤 몸체(100)와 일체로 형성되는 링 형상의 인서트링(20)과,

피스톤의 상부에 형성되는 연소실의 주변을 냉각시켜 피스톤의 과열을 막을 수 있도록 하기 위하여 상기 피스톤 몸체(100)의 내부에 제공되는 것으로서, 상기 링 형상의 인서트링(20)과의 경계면에 형성되는 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)에 의해 상기 링 형상의 인서트링(20)와 일체로 접합되어 제공되는 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)를 포함하여 이루어지며, 그리고

상기 피스톤 몸체(100)가 알루미늄 주물로 주조되기 이전에 상기 링 형상의 인서트링(20)의 내부에 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)가 압입되고 철합금 혼합 분말을 경계면 홈(30b) 내부에 충진하고 소결함으로써 용융되어 상기 소결 인서트링(20)의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리(10)와의 경계면의 미세 간극부에 침투되어서 상기 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)를 형성하며 상기 링 형상의 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 접합체를 형성한 이후에 피스톤 몸체(100)를 성형하기 위한 주형 속에 설치되고, 알루미늄 주물이 주형 속에 주입되어서 상기 링 형상의 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 접합체와 일체로 주조되어 제공되는 것을 특징으로 하고 있다.

물론, 이러한 알루미늄 주조 이후에 앞서 설명한 바와 같이 도 7에 확대 도시된 바와 같이 피스톤 링 규격에 맞도록 기계 가공을 거쳐서 링 글로브(G)가 형성되게 된다.

이로써, 본 발명에 따르면 주철재 인서트링을 사용하는 것보다 소결재 인서트링을 사용함으로써 중량감소 효과를 얻을 수 있으며, 중공형의 스틸 오일 갤러리(10)와 소결 인서트링(20)을 일체형으로 제작하여 피스톤(P)을 주조할 수 있게 됨으로써 기존의 솔트 코어를 사용하여 오일 갤러리를 형성시키는 공정과 비교할 때 주조 결함을 억제할 뿐만 아니라 피스톤 제조공정 감소를 통한 원가 절감 효과를 얻을 수 있으며, 일체형으로 접합된 중공형 스틸 오일 갤러리(10)와 소결 인서트링(20)이 상호 접촉되어 있어서 피스톤(P)의 냉각효과를 더욱 향상시키는 효과를 제공한다.

아울러, 소결 인서트링(20)에 인위적으로 형성시킨 내부 기공으로 침투된 열전도율이 높은 철-구리 합금 소재를 통해 냉각효과를 더욱 향상시킬 수 있으며, 기존 주철재 인서트링과 피스톤 주조용 알루미늄 소재와의 낮은 접합성 문제를 해결하면서, 소결 인서트링(20)의 표면에 존재하는 기공으로 인한 표면적 증가로써 피스톤 몸체(100)와의 계면의 접촉면적을 확대시켜 계면 접합성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 소결 인서트링(20) 내부에 제공되는 기공이 철-구리 합금으로 채워져서 주철재 인서트링과 대비하여 피스톤 모재와의 열팽창 계수의 차이로 인한 간극 발생을 최소화함으로써 인서트링(20)의 열전도율을 향상시키고 결과적으로 피스톤의 냉각 성능을 향상시키는 효과를 제공하게 된다.

본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 설명하기 위하여 바람직한 실시예들을 도면으로 예시하면서 설명되었으나, 이들은 하나의 예시에 불과하기에 다른 수단으로 대체 가능함을 당업자라면 누구라도 이해할 수 있을 것이며, 본 발명에 따른 여러 실시예들은 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시 목적으로 제시된 것으로 본 발명은 이에 국한되지 않으며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 특허청구범위에 기재된 기술 사상의 범주 내에서 다양한 변경 및 실시가 가능할 것이다.

10: 스틸 소재 오일 갤러리
20: 소결 인서트링
30a: 경계면 홈
30b: 미세 간극부
30: 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부
100: 피스톤 몸체
P: 피스톤
G: 링 글로브
S110: 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리를 제작하는 단계
S120: 10% ~ 40%의 기공을 가진 링 형상의 소결 인서트링을 제작하는 단계
S200: 스틸 소재 오일 갤러리를 소결 인서트링에 압입하는 단계
S300: 스틸 소재 오일 갤러리와 소결 인서트링의 압입 고정체의 경계면 홈을 철합금 혼합 분말로 충진하는 단계
S400: 압입 고정체를 소결로에서 가열하여 경계면 홈에 충진된 철합금 혼합 분말을 소결하며 소결 인서트링의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리와의 경계면에 침투시켜 접합하는 단계

Claims (9)

1. 디젤 엔진 피스톤용 인서트링으로서,
   철합금 혼합 분말로 성형된 인서트링 성형체의 소결체로서 10% ~ 40%의 기공을 가지고 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 소결 인서트링(20)과;
   상기 링 형상의 소결 인서트링(20)의 내경에 압입 고정될 수 있는 외경을 가지도록 형성되어 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)의 내경에 압입되며 외측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)와; 그리고
   경계면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체의 경계면에 형성되는 쐐기형의 경계면 홈(30b) 내부에 충진되는 철합금 혼합 분말로서 소결로에서 소결되어 상기 소결 인서트링(20)의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리(10)와의 경계면의 미세 간극부에 침투되어서 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)를 접합하는 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)를 포함하여 이루어지고, 그리고
   상기 소결 인서트링(20)의 하부에 위치하는 쐐기형의 경계면 홈(30b)에 충진되는 철합금 혼합 분말은 철합금 혼합 분말이 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 철합금 혼합 분말에 알코올을 혼합 반죽하여 만들어지는 페이스트 상의 철합금 혼합 분말이 채워지는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링.
2. 제1항에 있어서,
   상기 소결 인서트링(20)은 5.0 중량% 내지 40.0 중량%의 구리와, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 탄소, 그리고 나머지는 철로 구성되는 철합금 혼합 분말로 제조되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링.
3. 제2항에 있어서,
   경계면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 상기 링 형상의 소결 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체의 경계면에 형성되는 상기 쐐기형의 경계면 홈(30b) 내부에 충진되고 소결되어서 상기 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)를 형성하는 철합금 혼합 분말은 5.0 중량% 내지 40.0 중량%의 구리와, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 탄소, 그리고 나머지는 철로 구성되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링.
4. 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 인서트링의 제조 방법으로서,
   외측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리를 제작하고(S110), 철합금 혼합 분말로 10% ~ 40%의 기공을 가지고 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 소결 인서트링을 제작(S120)하는 단계(S100)와;
   상기 스틸 소재 오일 갤러리를 상기 소결 인서트링의 내경과 상기 스틸 소재 오일 갤러리의 외경이 맞닿도록 상기 소결 인서트링에 압입하는 단계(S200)와;
   상기 소결 인서트링과 상기 스틸 소재 오일 갤러리의 압입 고정체의 쐐기형의 경계면 홈(30b) 내부에 철합금 혼합 분말을 채워 넣어 쐐기형의 경계면 홈(30b)을 철합금 혼합 분말로 충진하는 단계(S300)와; 그리고
   상기 소결 인서트링과 상기 스틸 소재 오일 갤러리를 접합하는 단계로서, 상기 압입 고정체를 소결로에서 가열하여 쐐기형의 경계면 홈(30b)에 충진된 철합금 혼합 분말을 소결하며 소결 인서트링의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리와의 경계면의 미세 간극부에 침투시켜 접합하는 단계(S400)를 포함하여 이루어지고, 그리고
   상기 소결 인서트링(20)의 하부에 위치하는 쐐기형의 경계면 홈(30b)에 철합금 혼합 분말을 충진하는 경우에 철합금 혼합 분말이 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 철합금 혼합 분말에 알코올을 혼합 반죽하여 만들어지는 페이스트 상의 철합금 혼합 분말이 채워지도록 하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링의 제조 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 10% ~ 40%의 기공을 가지고 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 소결 인서트링(20)을 제작하는 단계(S120)는,
   5.0 중량% 내지 40.0 중량%의 구리와, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 탄소, 그리고 나머지는 철로 구성되는 철합금 혼합 분말을 제조하여, 철합금 혼합 분말을 성형용 금형에 넣고서 유압 분말 프레스로 2~3ton/㎠의 하중으로 가압하여 4.5g/㎤ ~ 6.5g/㎤의 성형 밀도로서 10~40%의 기공을 보유하며 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 성형체가 되도록 성형하는 단계('S121')와; 그리고
   성형된 링 형상의 성형체를 환원분위기의 소결로에서 1120℃~1160℃로 30분 내지 60분 소결하는 단계('S122')를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링의 제조 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 소결 인서트링(20)을 제작하는 혼합 분말은 상기 구리, 탄소, 및 철을 포함하는 이외에, 혼합 분말의 균일한 혼합을 위하여 0.1 중량% 내지 1.5 중량%의 윤활재를 추가적인 성분 조성으로 가진 혼합 분말이 사용되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링의 제조 방법.
7. 제4항에 있어서,
   상기 10% ~ 40%의 기공을 가지고 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 소결 인서트링(20)을 제작하는 단계(S120)는,
   25.0 중량% 내지 40.0 중량%의 구리와, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 탄소, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 스테아르산 리튬, 0.05 중량% 내지 0.2 중량%의 아연, 0.01 중량% 내지 0.1 중량%의 망간, 그리고 나머지는 철로 구성되는 혼합 분말을 제조하여, 혼합 분말을 성형용 금형에 넣고서 유압 분말 프레스로 2~3ton/㎠의 하중으로 가압하여 4.5g/㎤ ~ 6.5g/㎤의 성형 밀도로서 10~40%의 기공을 보유한 링 형상의 성형체가 되도록 성형하는 단계('S121')와; 그리고
   성형된 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 내측면에 가진 링 형상의 성형체를 환원분위기의 소결로에서 1120℃~1160℃로 30분 내지 60분 소결하는 단계('S122')를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링의 제조 방법.
8. 제4항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   경계면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 상기 소결 인서트링(20)과 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)을 상호 접합시키는 단계(S300)는, 상기 소결 인서트링(20)과 상기 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 압입 고정체를 환원성 분위기의 소결로에서 1120℃~1160℃의 온도범위로 30~60분간 가열하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 피스톤용 오일 갤러리 접합 소결 인서트링의 제조 방법.
9. 디젤 엔진용 피스톤으로서,
   알루미늄 주물로 주조방식으로 제조되는 피스톤 몸체(100)의 외측에 형성되는 링 글로브(G)에 장착될 된 피스톤 링과 링 글로브(G) 사이에 마찰과 마모에 저항하도록 상부 글로브의 내부에 피스톤 몸체(100)와 일체로 형성되며 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 링 형상의 인서트링(20)과,
   피스톤의 상부에 형성되는 연소실의 주변을 냉각시켜 피스톤의 과열을 막을 수 있도록 하기 위하여 상기 피스톤 몸체(100)의 내부에 제공되는 것으로서, 상기 링 형상의 인서트링(20)과의 경계면에 형성되는 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)에 의해 내측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 상기 링 형상의 인서트링(20)와 일체로 접합되어 제공되는 것으로서 외측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)를 포함하여 이루어지며, 그리고
   상기 피스톤 몸체(100)가 알루미늄 주물로 주조되기 이전에 상기 링 형상의 인서트링(20)의 내부에 외측면에 상하 라운드부와 중간 직선 연결부를 포함한 단면 형상을 가진 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)가 압입되고 철합금 혼합 분말을 상기 소결 인서트링과 상기 스틸 소재 오일 갤러리의 압입 고정체의 쐐기형의 경계면 홈(30b) 내부에 충진하되 상기 소결 인서트링(20)의 하부에 위치하는 쐐기형의 경계면 홈(30b)에 충진되는 철합금 혼합 분말은 철합금 혼합 분말이 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 철합금 혼합 분말에 알코올을 혼합 반죽하여 만들어지는 페이스트 상의 철합금 혼합 분말이 채워지도록 한 후 소결함으로써 용융되어 상기 소결 인서트링(20)의 내부 기공 및 스틸 소재 오일 갤러리(10)와의 경계면의 미세 간극부에 침투되어서 상기 철합금 혼합 분말 용융 소결 접합부(30)를 형성하며 상기 링 형상의 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 접합체를 형성한 이후에 피스톤 몸체(100)를 성형하기 위한 주형 속에 설치되고, 알루미늄 주물이 주형 속에 주입되어서 상기 링 형상의 인서트링(20)과 상기 중공 링 형상의 스틸 소재 오일 갤러리(10)의 접합체와 일체로 주조되어 제공되는 것을 특징으로 하는 오일 갤러리 접합 소결 인서트링을 일체로 구비한 디젤 엔진 피스톤.

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