KR102654754B1 - Method for Manufacturing Oil Content Piston Pin and Light Weight Piston Thereof - Google Patents

Method for Manufacturing Oil Content Piston Pin and Light Weight Piston Thereof Download PDF

Info

Publication number
KR102654754B1
KR102654754B1 KR1020180158117A KR20180158117A KR102654754B1 KR 102654754 B1 KR102654754 B1 KR 102654754B1 KR 1020180158117 A KR1020180158117 A KR 1020180158117A KR 20180158117 A KR20180158117 A KR 20180158117A KR 102654754 B1 KR102654754 B1 KR 102654754B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
piston pin
oil
sintered
piston
manufacturing
Prior art date
Application number
KR1020180158117A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200070692A (en
Inventor
김학수
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020180158117A priority Critical patent/KR102654754B1/en
Publication of KR20200070692A publication Critical patent/KR20200070692A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102654754B1 publication Critical patent/KR102654754B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/008—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of engine cylinder parts or of piston parts other than piston rings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F3/26—Impregnating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/10—Connection to driving members
    • F16J1/14—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections
    • F16J1/16—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections with gudgeon-pin; Gudgeon-pins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/241—Chemical after-treatment on the surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/247—Removing material: carving, cleaning, grinding, hobbing, honing, lapping, polishing, milling, shaving, skiving, turning the surface

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

본 발명의 경량화 피스톤(3)은 Cr/Mo 조성 Prealloy 분말을 소결재로 한 소결 성형으로 외경기준 대비 편심 내경을 형성한 소결 피스톤 핀(2)이 제조된 후, 가스 연질화 처리로 중공원통(hollow circular cylinder)의 바디에 형성된 기공에 질화물이 형성되며, 적어도 2번의 오일 함침으로 상기 기공을 오일이 메워준 오일함유 타입 피스톤 핀(3)을 적용함으로써 길이 축소의 경량화 장점과 함께 부족한 오일 유량 공급에서도 원활한 윤활작용이 이루어질 수 있고, 특히 기공 질화물 형성을 위한가스 연질화 처리로 소결시 기공에 의한 피로강도 저하를 개선함과 더불어 기지조직 확산 저지로 조대한 기공을 해소하여 탄성계수가 높아지는 특징을 갖는다.The lightweight piston (3) of the present invention is manufactured by sintering using Prealloy powder of Cr/Mo composition as a sintering material to produce a sintered piston pin (2) with an eccentric inner diameter compared to the outer diameter, and then gas nitriding the hollow cylinder ( Nitride is formed in the pores formed in the body of the hollow circular cylinder, and by applying an oil-containing type piston pin (3) in which the pores are filled with oil through at least two oil impregnations, insufficient oil flow rate is supplied along with the advantage of reduction in length and weight reduction. Smooth lubrication can be achieved, and in particular, the reduction in fatigue strength caused by pores during sintering is improved through gas nitriding treatment to form pore nitrides, and the elastic modulus is increased by eliminating coarse pores by preventing the spread of matrix tissue. have

Description

오일함유 피스톤 핀 제조방법 및 경량화 피스톤{Method for Manufacturing Oil Content Piston Pin and Light Weight Piston Thereof}Method for Manufacturing Oil Content Piston Pin and Light Weight Piston Thereof}

본 발명은 피스톤 핀 제조에 관한 것으로, 특히 소결(Sintering)을 이용한 오일함유 피스톤 핀 제조로 경량화가 가능한 피스톤에 관한 것이다.The present invention relates to the manufacture of piston pins, and in particular to a piston that can be made lighter by manufacturing oil-containing piston pins using sintering.

최근 들어 더욱 강화되고 있는 차량 연비 향상은 엔진성능개선과 더불어 엔진 무빙계 부품을 이용한 엔진경량화를 요구하고 있다.Improvements in vehicle fuel efficiency, which have been increasingly strengthened in recent years, require engine performance improvement and engine lightweighting using engine moving system parts.

상기 무빙계 부품은 엔진 운전시 움직임이 발생되는 피스톤과 샤프트(예, 크랭크/캠 샤프트)를 예로 들 수 있으며, 특히 상기 피스톤은 피스톤 링과 피스톤 핀으로 구분될 뿐만 아니라 누적된 경량화 설계경험으로 부품 경량화 접목에 유리한 측면을 갖는다.Examples of the moving system parts include pistons and shafts (e.g., crank/cam shafts) that move during engine operation. In particular, the pistons are not only divided into piston rings and piston pins, but also can be manufactured through accumulated lightweight design experience. It has the advantage of being lightweight.

무엇보다 피스톤 핀은 피스톤 핀 설계인자인 탄성계수와 핀 길이 및 핀 경 중 핀 길이 축소로 경량화가 이루어질 수 있다. 일례로 피스톤 핀은 냉간 포밍된 핀형상의 소재를 가공한 후 침탄 열처리하고, 이를 최종적으로 센터레스 연마하여 길이가 짧은 단 길이 피스톤 핀으로 제조할 수 있다.Above all, piston pins can be made lighter by reducing the pin length among the piston pin design factors, the modulus of elasticity, pin length, and pin diameter. For example, a piston pin can be manufactured by processing cold formed pin-shaped material, carburizing and heat-treating it, and finally centerless grinding it to make a short-length piston pin.

그 결과 단 길이 피스톤 핀은 짧은 길이로 인해 피스톤 핀에 가해지는 높은 면압을 이겨내기 위한 내마모성 부여가 가능하고, 특히 DLC 코팅 적용을 통한 내마모성 향상도 가능하기 때문이다. 이 경우 DLC(Diamond-Like Carbon)코팅은 비결정질의 탄소계 소재로서, 플라즈마 중의 탄소이온이나 활성화된 탄화수소 분자를 전기적으로 가속하여 기판에 충돌시켜 만들어진 박막모양의 물질로 고경도, 내부식성, 내마모성의 물성을 다이아몬드와 유사하게 부여하는 방식이다.As a result, the short length of the piston pin can provide wear resistance to overcome the high surface pressure applied to the piston pin, and in particular, it is possible to improve wear resistance through the application of DLC coating. In this case, DLC (Diamond-Like Carbon) coating is an amorphous carbon-based material. It is a thin film-like material made by electrically accelerating carbon ions or activated hydrocarbon molecules in the plasma and colliding with the substrate. It has high hardness, corrosion resistance, and wear resistance. It is a method of giving physical properties similar to diamonds.

나아가 단 길이 피스톤 핀은 핀 길이 축소뿐만 아니라 탄성계수가 낮아 벤딩 하중에 취약한 소재에 대한 접근성이 가능하다는 장점도 제공한다.Furthermore, short-length piston pins not only reduce the pin length, but also provide the advantage of enabling accessibility to materials that are vulnerable to bending loads due to their low elastic modulus.

국내공개특허 10-2010-0009333(2010.01.27)Domestic published patent 10-2010-0009333 (2010.01.27)

하지만 피스톤 핀은 엔진 오일이 직접적으로 공급되는 환경에 있지 않음으로써 오일제트(엔진의 메인 겔러리(Main Gallery)로부터 오일을 유도시켜 오일을 피스톤으로 분사하는 장치)에서 분사된 오일은 피스톤 안쪽벽에 부딪혀 피스톤에 연결된 콘로드 소단부 위로 떨어져야 피스톤 핀에 오일이 스며들어 윤활에 도움을 받을 수밖에 없다.However, the piston pin is not in an environment where engine oil is directly supplied, so the oil sprayed from the oil jet (a device that guides oil from the main gallery of the engine and sprays oil to the piston) hits the inner wall of the piston and causes damage. It has to fall on the small end of the con rod connected to the piston so that oil seeps into the piston pin and helps with lubrication.

이러한 윤활방식으로 인해 짧은 길이의 단 길이 피스톤 핀이 적용된 경우, 콘로드 소단부를 테이퍼 형태로 만들거나 또는 콘로드 소단부에 오일홀을 가공하거나 또는 콘로드의 대단부-로드부-소단부를 이어주도록 오일홀을 길게 가공함으로써 단 길이 피스톤 핀의 윤활 효과를 높여 주고 있다,When a short-length piston pin is applied due to this lubrication method, the small end of the conrod must be tapered, an oil hole must be machined into the small end of the conrod, or the large end of the conrod-rod-small end must be connected. The lubrication effect of the short-length piston pin is increased by processing the oil hole long enough to connect it.

따라서 단 길이 피스톤 핀은 탄성계수가 낮은 소재를 이용하면서도 높은 내마모성을 갖는 장점 대비 취약한 윤활 구조로 인해 콘로드와 같이 연계된 주변부품에 대한 추가 가공을 필요로 하는 단점도 갖고 있다.Therefore, short-length piston pins have the advantage of having high wear resistance while using materials with a low elastic modulus, but they also have the disadvantage of requiring additional processing of connected peripheral parts such as conrods due to their weak lubrication structure.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 길이 축소로 경량화되면서 소결(Sintering)을 이용함으로써 오일 유량이 부족한 상황에서도 원활한 윤활작용이 이루어질 수 있고, 특히 기공 질화물 형성을 위한 가스 연질화 처리를 연마 전 실시함으로써 소결시 기공에 의한 피로강도 저하를 개선함과 더불어 기지조직 확산 저지로 조대한 기공을 해소하여 탄성계수를 높여 주는 오일함유 피스톤 핀 제조방법 및 경량화 피스톤의 제공에 목적이 있다.Accordingly, taking the above into consideration, the present invention can achieve a smooth lubrication even in situations where the oil flow rate is insufficient by using sintering while reducing the weight by reducing the length, and in particular, gas nitriding treatment to form pore nitrides is performed before polishing. By doing so, the purpose is to provide a method of manufacturing an oil-containing piston pin and a lightweight piston that improves the decrease in fatigue strength due to pores during sintering and increases the elastic modulus by eliminating coarse pores by preventing the spread of matrix tissue.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오일함유 피스톤 핀 제조방법은 소결재를 이용한 소결 성형의 소결 피스톤 핀에 형성된 기공에 질화물 형성이 이루어지는 가스 연질화 처리를 수행하는 기공질화물조성공정이 포함되는 것을 특징으로 한다.The oil-containing piston pin manufacturing method of the present invention for achieving the above object includes a pore nitride composition process of performing a gas nitride treatment in which nitride is formed in the pores formed in the sintered piston pin of sinter molding using a sintering material. It is characterized by

바람직한 실시예로서, 상기 기공질화물조성공정에 적용된 소결재는 Cr/Mo 조성 Prealloy 분말야금이고, 상기 Cr/Mo 조성 Prealloy 분말야금은 C(탄소), Cr(크롬), Mo(몰리브덴), Mn(망간), S(황)와 함께 잔부 Fe를 중량퍼센트(wt%)로 포함한다. 상기 중량퍼센트(wt%)는 잔부 Fe를 베이스로 하여 상기 C를 0.4 ~ 0.7 wt%, 상기 Cr을 1.0 ~ 3.5 wt%, 상기 Mo를 0.1 ~ 1.0 wt%, 상기 Mn을 0.3 ~ 0.6 wt%, 상기 S를 0.1 ~ 0.3 wt%로 조성하여 준다.In a preferred embodiment, the sintered material applied in the porous nitride composition process is Cr/Mo composition Prealloy powder metallurgy, and the Cr/Mo composition Prealloy powder metallurgy includes C (carbon), Cr (chromium), Mo (molybdenum), and Mn ( Manganese), S (sulfur), and the balance Fe are included in weight percent (wt%). The weight percentage (wt%) is based on the remaining Fe. It is composed of 0.4 to 0.7 wt% of C, 1.0 to 3.5 wt% of Cr, 0.1 to 1.0 wt% of Mo, 0.3 to 0.6 wt% of Mn, and 0.1 to 0.3 wt% of S.

바람직한 실시예로서, 상기 기공질화물조성공정은, 상기 소결재를 상기 소결 피스톤 핀으로 제조하는 소재소결공정, 테이퍼 형상에 이어 외경에 대한 면취 가공으로 상기 소결 피스톤 핀을 가공한 후 상기 가스 연질화 처리를 수행하는 전처리 예비 공정으로 수행된다.In a preferred embodiment, the porous nitride composition process includes a material sintering process of manufacturing the sintered material into the sintered piston pin, processing the sintered piston pin by chamfering the outer diameter following a taper shape, and then processing the sintered piston pin into a tapered shape and then processing the sintered piston pin into a sintered piston pin. It is performed as a pretreatment preliminary process.

바람직한 실시예로서, 상기 소재소결공정은 분말로 준비된 상기 소결재를 소결 금형에 넣어 내경이 외경기준으로 편심되면서 상기 소결 피스톤 핀의 밀도 기준으로 밀도 차이를 갖는 저밀도 중앙부가 형성된 중공을 갖는 상기 소결 피스톤 핀으로 성형하고, 상기 소결 피스톤 핀의 온도를 내려주도록 냉각속도를 2.5℃/s로 하는 소결 경화가 이루어지는 절차로 수행된다.In a preferred embodiment, the material sintering process is performed by placing the sintered material prepared as powder into a sintering mold so that the inner diameter is eccentric relative to the outer diameter and the sintered piston has a hollow formed in a low-density central portion having a density difference based on the density of the sintered piston pin. It is formed into a pin, and sintering hardening is performed at a cooling rate of 2.5°C/s to lower the temperature of the sintered piston pin.

바람직한 실시예로서, 상기 전처리 예비 공정은 상기 소결 피스톤 핀을 세정 한 후 상기 질화물이 상기 소결 피스톤 핀의 기공에 형성되도록 550~590℃ 온도조건에서 1~4시간 동안 상기 가스 연질화 처리가 수행되는 절차로 이루어진다. In a preferred embodiment, in the pretreatment preliminary process, the gas soft nitriding treatment is performed for 1 to 4 hours at a temperature of 550 to 590 ° C. so that the nitride is formed in the pores of the sintered piston pin after cleaning the sintered piston pin. It is done through procedures.

바람직한 실시예로서, 상기 소결 피스톤 핀은 상기 가스 연질화 처리에 이어진 SAE 점도 5W30 이상의 저점도 오일에 의한 1차 오일 함침, 외경 표면에 대한 황삭, 중삭, 절삭, 슈퍼 피니싱을 순차적으로 수행하는 가공, 세정, 80~120℃ 온도에서 이루어지는 건조, SAE 점도 5W30 이상의 저점도 오일에 의한 2차 오일 함침을 거쳐 피스톤 핀으로 완성된다.In a preferred embodiment, the sintered piston pin is processed by sequentially performing primary oil impregnation with a low-viscosity oil of SAE viscosity 5W30 or higher following the gas soft nitriding treatment, and roughing, semi-machining, cutting, and super finishing on the outer diameter surface, After cleaning, drying at a temperature of 80~120℃, and secondary oil impregnation with low viscosity oil with SAE viscosity of 5W30 or higher, the piston pin is completed.

바람직한 실시예로서, 상기 가공은 상기 소결 피스톤 핀의 내경에 적용되지 않는다.In a preferred embodiment, the processing is not applied to the inner diameter of the sintered piston pin.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 피스톤 핀은 Cr/Mo 조성 Prealloy 분말을 소결재로 한 소결 성형으로 외경기준 대비 편심 내경을 형성한 소결 피스톤 핀이 제조된 후, 가스 연질화 처리로 중공원통의 바디에 형성된 기공에 질화물이 형성되며, 적어도 2번의 오일 함침으로 상기 기공을 오일이 메워져 제조가 완성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the piston pin of the present invention is manufactured by sintering using Prealloy powder of Cr/Mo composition as a sintering material to form a sintered piston pin with an eccentric inner diameter compared to the outer diameter, and then subjected to gas nitriding treatment. Nitride is formed in the pores formed in the body of the hollow cylinder, and the manufacturing is completed by filling the pores with oil through at least two oil impregnations.

바람직한 실시예로서, 상기 Cr/Mo 조성 Prealloy 분말은 C(탄소), Cr(크롬), Mo(몰리브덴), Mn(망간), S(황)가 중량퍼센트(wt%)로 혼합되고, 상기 C는 0.4 wt%를 최소치로 하여 0.7 wt%를 최대치로 하며, 상기 Cr은 1.0 wt%를 최소치로 하여 3.5 wt%를 최대치로 하고, 상기 Mo는 0.1 wt%를 최소치로 하여 1.0 wt%를 최대치로 하며, 상기 Mn은 0.3 wt%를 최소치로 하여 0.6 wt%를 최대치로 하고, 상기 S는 0.1 wt%를 최소치로 하여 0.3wt%를 최대치로 하며, 잔부 Fe로 조성된다.In a preferred embodiment, the Cr/Mo composition Prealloy powder is mixed with C (carbon), Cr (chromium), Mo (molybdenum), Mn (manganese), and S (sulfur) in weight percent (wt%), and the C The minimum value is 0.4 wt% and the maximum value is 0.7 wt%, the Cr is set at the minimum value at 1.0 wt% and the maximum value is 3.5 wt%, and the Mo is set at the minimum value at 0.1 wt% and the maximum value is 1.0 wt%. The Mn has a minimum value of 0.3 wt% and a maximum value of 0.6 wt%, and the S has a minimum value of 0.1 wt% and a maximum value of 0.3 wt%, and the balance is composed of Fe.

바람직한 실시예로서, 상기 소결 피스톤 핀은 상기 내경 편심을 0.5~1mm로 하여 전체 핀 길이 구간 중 중앙구간의 밀도를 달리하는 저밀도 중앙부가 형성된 테이퍼 핀으로 이루어지고, 상기 저밀도 중앙부의 밀도를 6.5 ~ 6.6g/㎤로 하면서 체적을 100% 전체 체적 대비 15~35% 체적으로 하여 상기 가스 연질화 처리로 탄성계수 값이 120GPa을 넘도록 하면서 회전굽힘 값이 280MPa을 넘도록 제조된다.In a preferred embodiment, the sintered piston pin has a low-density central portion that varies the density of the central section among the entire pin length section by setting the inner diameter eccentricity to 0.5 to 1 mm. It is made of a formed tapered pin, and the density of the low-density central part is set to 6.5 to 6.6 g/cm3, the volume is set to 15 to 35% of the 100% total volume, and the gas soft nitriding process rotates while ensuring that the elastic modulus value exceeds 120 GPa. It is manufactured so that the bending value exceeds 280 MPa.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 피스톤은 20mm 외경지름과 20mm 외경지름과 6.5 ~ 6.9g/㎤로 구간별 밀도차이가 있는 50mm 핀 길이를 가지면서 120GPa 탄성계수 값 및 280MPa 회전굽힘 값을 갖도록 소결재로 소결 성형되고, 질화물을 형성한 기공에 오일이 메워진 피스톤 핀; 상기 피스톤 핀이 콘로드 소단부와 결합되어 피스톤 바디의 안쪽으로 위치되고, 복수개의 피스톤 링이 상기 피스톤 바디의 외경에 끼워지는 피스톤이 포함되는 것을 특징으로 한다.In addition, the piston of the present invention to achieve the above object has a 20 mm outer diameter and a 50 mm pin length with a density difference for each section of 6.5 to 6.9 g/cm3, and has an elastic modulus value of 120 GPa and a rotational bending value of 280 MPa. A piston pin that is sintered and molded with a sintered material and whose pores formed of nitride are filled with oil; The piston pin is coupled to the small end of the conrod and is positioned inside the piston body, and a piston in which a plurality of piston rings are fitted to the outer diameter of the piston body is included.

이러한 본 발명의 피스톤 경향화를 위해 제조된 오일함유 피스톤 핀은 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.The oil-containing piston pin manufactured for piston tendency of the present invention implements the following actions and effects.

첫째, 냉간단조로 국한되던 피스톤 핀 제조를 소결 영역으로 넓혀 줄 수 있다. 둘째, 짧은 길이의 피스톤 핀이 소결로 제조됨으로써 냉간단조시 필요하던 DLC(Diamond-Like Carbon)코팅을 적용하지 않고서도 충분한 물성을 확보할 수 있다. 셋째, 가스연질화 및 분말야금(Cr/Mo 조성 Prealloy)으로 소결시 조대한 기공 문제를 해소함으로써 피스톤 핀의 피로강도 저하와 탄성계수 저감을 가져오지 않는 피스톤 핀 제조가 가능하다. 넷째, 소결시 기공 죄척화가 가능하면서 기공에 머금은 오일 배출과 기공주변의 질화물로 인해 내마모성이 향상된다. 다섯째, 오일제트에서 공급되는 오일이 부족해도 기공에서 나오는 오일로 원활한 윤활작용이 이루어짐으로써 오일함유 피스톤 링으로 작용이 가능하다. 여섯째, 소결 특성으로 피스톤 링 제조시 가공량 및 가공공수 축소가 이루어지면서도 치수정밀도가 우수하다. 일곱째, 초기 엔진 시동시 콘로드 소단부쪽은 오일공급이 원활하지 못한데 소결공법 적용시 오일함침이 가능하여 초기 윤활성을 향상시킬 수 있다. 여덟째, 내경편심이 적용된 피스톤 핀의 형상구현은 타공법 대비 소결공법에서는 쉽게 형상구현이 가능하여 엔진구동시 핀 자체 회전으로 윤활성을 향상시킬 수 있다.First, piston pin manufacturing, which was limited to cold forging, can be expanded to the sintering area. Second, because the short-length piston pin is manufactured by sintering, sufficient physical properties can be secured without applying DLC (Diamond-Like Carbon) coating, which is required during cold forging. Third, by solving the problem of coarse pores during sintering through gas nitriding and powder metallurgy (Cr/Mo composition Prealloy), it is possible to manufacture piston pins without lowering the fatigue strength or elastic modulus of the piston pin. Fourth, pores can be eliminated during sintering, and wear resistance is improved due to the discharge of oil contained in the pores and nitrides around the pores. Fifth, even if the oil supplied from the oil jet is insufficient, the oil coming out of the pores provides smooth lubrication, allowing it to function as an oil-containing piston ring. Sixth, due to the sintering characteristics, the amount of processing and processing time are reduced when manufacturing piston rings, but the dimensional precision is excellent. Seventh, when the engine is initially started, oil supply is not smooth to the small end of the conrod, but when the sintering method is applied, oil impregnation is possible and initial lubrication can be improved. Eighth, the shape of the piston pin with internal diameter eccentricity can be easily realized using the sintering method compared to the perforated method, so lubrication can be improved through the pin's own rotation when the engine is driven.

도 1은 본 발명에 따른 오일함유 피스톤 핀 제조방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 오일함유 피스톤 핀 제조의 소재 소결 공정이 소결 금형을 이용해 수행되는 상태이며, 도 3은 본 발명에 따른 오일함유 피스톤 핀 제조의 후처리 공정으로 제조된 피스톤 핀의 조직 상태이고, 도 4는 본 발명에 따른 오일함유 피스톤 핀이 적용된 경량화 피스톤의 예이며, 도 5는 본 발명에 따른 오일함유 피스톤 핀 제조의 소재 소결 공정, 전처리 예비 공정, 후처리 공정이 갖는 특징으로 소결재 장점을 예시한 소결 공정도이다.Figure 1 is a flowchart of a method for manufacturing an oil-containing piston pin according to the present invention, Figure 2 is a state in which the material sintering process for manufacturing an oil-containing piston pin according to the present invention is performed using a sintering mold, and Figure 3 is a flow chart according to the present invention. This is the structural state of a piston pin manufactured through a post-processing process for manufacturing an oil-containing piston pin. Figure 4 is an example of a lightweight piston to which an oil-containing piston pin according to the present invention is applied, and Figure 5 is a picture showing the manufacturing of an oil-containing piston pin according to the present invention. This is a sintering process diagram that illustrates the advantages of sintered materials with the characteristics of the material sintering process, pre-treatment preliminary process, and post-treatment process.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached illustration drawings. These embodiments are examples and may be implemented in various different forms by those skilled in the art to which the present invention pertains, so they are described herein. It is not limited to the embodiment.

도 1을 참조하면, 오일함유 피스톤 핀 제조방법은 S10의 소재 소결 공정, S20의 소재가공 공정, S30의 전처리 예비 공정, S40의 전처리 공정, S50의 포밍 공정, S60의 후처리 예비 공정, S80의 후처리 공정으로 수행된다.Referring to Figure 1, the oil-containing piston pin manufacturing method includes the material sintering process of S10, the material processing process of S20, the pre-treatment preliminary process of S30, the pre-treatment process of S40, the forming process of S50, the post-treatment preliminary process of S60, and the pre-treatment process of S80. It is performed as a post-treatment process.

특히 상기 소재 소결 공정(S10)은 설계적으로 엔진 실린더의 연소압에 의해 약 40㎛ 이내의 밴딩 및 오발(Oval) 변형량을 만족시키는 설계 대비 기공 형성으로 발현되는 피로강도 저하를 분말야금(Cr/Mo 조성 Prealloy)으로 극복하여 준다. 또한 상기 전처리 예비 공정(S30)은 양끝쪽 부위 대비 약 0.3~0.4g/㎤ 정도 낮은 중앙부 밀도로 인해 약 5% 수준으로 더 많은 기공 형성으로 발현되는 탄성계수 저감을 가스 연질화 적용으로 극복하여 준다.In particular, the material sintering process (S10) is based on powder metallurgy (Cr/ It is overcome by Mo composition (Prealloy). In addition, the pretreatment preliminary process (S30) overcomes the reduction in elastic modulus caused by the formation of more pores by about 5% due to the density of the central part being about 0.3 to 0.4 g/cm3 lower than that of the both end regions by applying gas soft nitriding. .

그러므로 상기 소재 소결 공정(S10)과 상기 전처리 예비 공정(S30)은 기공질화물조성공정으로 특징됨으로써 소재 소결 공정(S10)의 분말야금(Cr/Mo 조성 Prealloy)에 의한 질화물 형성과 함께 전처리 예비 공정(S30)의 가스 연질화에 의한 기공부 질화물 조직화가 이루어진 소결 피스톤 핀을 우선적으로 얻을 수 있다.Therefore, the material sintering process (S10) and the pretreatment preliminary process (S30) are characterized as a porous nitride composition process, thereby forming a pretreatment preliminary process ( It is possible to preferentially obtain a sintered piston pin in which nitride structure in the pores is achieved by gas soft nitriding (S30).

그 결과 상기 오일함유 피스톤 핀 제조방법은 기공질화물조성공정(S10,S30)에 S20의 소재가공 공정이 개입되고, S40의 전처리 공정, S50의 포밍 공정, S60의 후처리 예비 공정, S80의 후처리 공정이 순차적으로 수행되고, 이러한 절차를 통해 소재 소결 공정(S10)에서 1차적으로 제조된 소결 피스톤 핀(2)이 후처리 공정(S80)에서 최종적인 제품으로 피스톤 핀(3)이 제조됨을 특징으로 한다.As a result, the oil-containing piston pin manufacturing method involves the material processing process of S20 in the porous nitride composition process (S10, S30), the pretreatment process of S40, the forming process of S50, the post-treatment preliminary process of S60, and the post-treatment of S80. The processes are performed sequentially, and through this procedure, the sintered piston pin (2), which is primarily manufactured in the material sintering process (S10), is manufactured as the piston pin (3) as the final product in the post-processing process (S80). Do it as

이하 상기 오일함유 피스톤 핀 제조방법의 상세 공정은 하기와 같다.Hereinafter, the detailed process of the oil-containing piston pin manufacturing method is as follows.

먼저 상기 소재 소결 공정(S10)은 S11의 분말 단계, S12의 성형 단계, S13의 소결경화 단계를 거쳐 S14의 소재피스톤 핀이 제조된다.First, in the material sintering process (S10), the material piston pin of S14 is manufactured through the powder step of S11, the molding step of S12, and the sintering hardening step of S13.

일례로 상기 분말(S11)은 소결 피스톤 핀(2)의 제조를 위한 분말 소재(1)로서 분말야금(Cr/Mo 조성 Prealloy)이 적용됨으로써 소결후 조대한 기공형성을 줄일 수 있다.For example, the powder (S11) is a powder material (1) for manufacturing the sintered piston pin (2), and powder metallurgy (Cr/Mo composition Prealloy) is applied to reduce the formation of coarse pores after sintering.

표 1은 분말 소재(1)로 적용된 분말야금(Cr/Mo 조성 Prealloy)의 각 성분을 예시한다.Table 1 illustrates each component of powder metallurgy (Cr/Mo composition Prealloy) applied as powder material (1).

표 1을 참조하면, 분말 소재(1)는 C(탄소), Cr(크롬), Mo(몰리브덴), Mn(망간), S(황)를 중량퍼센트(wt%)로 사용하면서 각각에 대해 최소 중량퍼센트(Min wt%)에서 최대 중량퍼센트(Max wt%)로 설정된다.Referring to Table 1, the powder material (1) uses C (carbon), Cr (chromium), Mo (molybdenum), Mn (manganese), and S (sulfur) in weight percent (wt%), with a minimum It is set from the weight percentage (Min wt%) to the maximum weight percentage (Max wt%).

일례로 C는 가스 연질화 전 기지강화에 유리하여 베이나이트 및 템퍼드 마르텐사이트 조직형성에 기여한다. 이 경우 0.4 Min wt% C는 페라이트 조직 억제에 우수한 반면 0.7 Max wt% C는 탄화물 및 오스테나이트 조직 억제에 우수하다.For example, C is advantageous for strengthening the matrix before gas nitriding and contributes to the formation of bainite and tempered martensite structures. In this case, 0.4 Min wt% C is excellent at suppressing ferrite structure, while 0.7 Max wt% C is excellent at suppressing carbide and austenite structure.

일례로 Cr과 Mo은 표면 및 기공부에 화합물 및 질화물 형성시켜 내마모 및 피로강도 향상에 기여한다. 이 경우 1.0 Min wt% Cr는 피로강도 저하를 가져오는 반면 3.5 Max wt% Cr은 표면 Cr산화물 형성으로 질화물 형성에 어려우면서 성형성을 저하시킨다. 0.1 Min wt% Mo는 피로강도 저하를 가져오는 반면 1.0 Max wt% Mo은 Cr과 혼합 첨가시 성형성을 저하시킨다.For example, Cr and Mo contribute to improving wear resistance and fatigue strength by forming compounds and nitrides on the surface and pores. In this case, 1.0 Min wt% Cr results in a decrease in fatigue strength, while 3.5 Max wt% Cr makes it difficult to form nitrides due to the formation of surface Cr oxide and reduces formability. While 0.1 Min wt% Mo reduces fatigue strength, 1.0 Max wt% Mo reduces formability when mixed with Cr.

일례로 Mn과 S는 0.3~0.5 wt% MnS로 가공성 첨가제로 작용한다. 이 경우 0.3 Min wt% Mn이면 가공성 향상이 어렵다. 또한 0.6 Max wt% Mn이면 인장강도를 저하시킨다. 0.1 Min wt% S이면 가공성 향상이 어렵다. 또한 0.3 Max wt% S이면 인장강도를 저하시킨다.For example, Mn and S act as processability additives at 0.3 to 0.5 wt% MnS. In this case, it is difficult to improve machinability at 0.3 Min wt% Mn. Additionally, 0.6 Max wt% Mn reduces tensile strength. At 0.1 Min wt% S, it is difficult to improve machinability. Also, if it is 0.3 Max wt% S, the tensile strength decreases.

이로부터 분말야금(Cr/Mo 조성 Prealloy)은 소결경화 시킬 수 있고 이후 질화시 Cr과 Mo와 반응하여 질화물을 형성시킬 수 있으므로 소결시 합금분말이 기지조직 확산으로 조대한 기공을 형성 시키는 문제를 없애 피스톤 핀 재질로 적합한 특정이 구현된다.From this, powder metallurgy (Cr/Mo composition Prealloy) can be sintered and hardened and can then react with Cr and Mo during nitriding to form nitrides, thus eliminating the problem of the alloy powder forming coarse pores due to matrix tissue diffusion during sintering. A suitable specific piston pin material is implemented.

일례로 상기 성형(S12)은 소결 피스톤 핀(2)의 밀도를 6.4~6.9g/㎤로 분포하도록 한다. 특히 상기 성형(S12)은 피스톤 상하운동시 핀의 회전을 증대하여 소결 피스톤 핀(2)에 주는 응력분산 및 윤활성을 향상시키도록 중공의 소결 피스톤 핀(2)이 외경기준으로 내경에 0.5~1mm 편심을 형성시켜 준다.For example, the forming (S12) distributes the density of the sintered piston pin (2) to 6.4 to 6.9 g/cm3. In particular, the molding (S12) increases the rotation of the pin when the piston moves up and down, so that the hollow sintered piston pin (2) has an inner diameter of 0.5 to 1 mm based on the outer diameter to improve stress distribution and lubricity on the sintered piston pin (2). It creates eccentricity.

도 2를 참조하면, 소결 금형(100)은 분말 소재(1)가 소결과정을 통해 소결 피스톤 핀(2)으로 제조되도록 다이(110), 코어(130) 및 하/상단 펀치(150-1,150-2)로 구성된다.Referring to FIG. 2, the sintering mold 100 includes a die 110, a core 130, and lower/upper punches 150-1,150- so that the powder material 1 is manufactured into a sintered piston pin 2 through a sintering process. 2) It consists of:

도시된 바와 같이, 다이(110)와 코어(130)의 소결 공간으로 분말 소재(1)를 투입한 후 하단 펀치(150-1)와 상단 펀치(150-2)를 작동시킴으로써 소결 공간내에서 내경과 외경으로 구분된 바디 체적을 갖는 중공원통(hollow circular cylinder)으로 성형된다.As shown, after the powder material 1 is introduced into the sintering space of the die 110 and the core 130, the inner diameter is formed within the sintering space by operating the lower punch 150-1 and the upper punch 150-2. It is molded as a hollow circular cylinder with a body volume divided by and outer diameter.

이와 같이 상기 소결 금형(100)에서 성형 및 소결되어 제조된 소결 피스톤 핀(2)은 서로 연결된 네트워크 구조의 기공을 형성한다. 이 경우 상기 기공 네트워크는 성형 및 소결시 빠져나오는 윤활제의 영향으로 형성될 수 있다. 또한 상기 기공 네트워크는 그 주변으로 확산층을 형성하여 표면의 피로강도 및 내마모성을 더욱 강화시켜 준다.In this way, the sintered piston pin 2 manufactured by molding and sintering in the sintering mold 100 forms pores of a network structure connected to each other. In this case, the pore network may be formed under the influence of lubricant released during molding and sintering. In addition, the pore network forms a diffusion layer around it, further enhancing the fatigue strength and wear resistance of the surface.

본 실시예에서 상기 소결 금형(100)은 분말야금(Cr/Mo 조성 Prealloy)을 적용한 분말 소재(1)에 대한 성형 조건을 소결 피스톤 핀 재질이 갖추어야 할 물성인 밀도 6.6g/㎤ 이상, 탄성계수 120GPa 이상, 회전굽힘 280MPa 이상이 충족되도록 설정한다. 특히 항복/인장/피로 등 기계적인 물성이 스틸대비 떨어지는 소결 피스톤 핀 재질의 물성을 고려하여 밀도의 차이로 부터 동등 안전율 및 중량 설계가 가능한 중공원통의 바디 체적을 성형 조건으로 적용하여 준다.In this embodiment, the sintering mold 100 is made of a powder material 1 using powder metallurgy (Cr/Mo composition Prealloy). The molding conditions are a density of 6.6 g/cm3 or more, which are the physical properties that a sintered piston pin material must have, and an elastic modulus. Set to meet over 120GPa and rotational bending over 280MPa. In particular, considering the physical properties of the sintered piston pin material, which has lower mechanical properties such as yield/tensile/fatigue compared to steel, the body volume of the hollow cylinder that allows for equal safety factor and weight design due to the difference in density is applied as the molding condition.

그 결과 상기 소결 금형(100)에서 성형된 소결 피스톤 핀(2)은 전체 길이를 상단/중간/하단 구간으로 구분할 때 상단 구간의 밀도를 6.8g/㎤, 중간 구간의 밀도를 6.5g/㎤, 하단 구간의 밀도를 6.8g/㎤로 조성하므로 전체적으로 6.4~6.9g/㎤에 포함되도록 제조된다. 이 경우 상단/중간/하단 구간 밀도 조성은 소결 금형(100)의 소결 조건 설정을 통해 이루어진다. 여기서 상/하 구간은 피스톤(5)( 도 5 참조)의 핀 하우징에 접촉되는 영역이고, 상기 중간 구간은 콘로드 소단부(9)(도 5 참조)의 부싱과 접촉하는 부위를 의미한다.As a result, when the entire length of the sintered piston pin 2 formed in the sintering mold 100 is divided into upper/middle/lower sections, the density of the upper section is 6.8 g/cm3, the density of the middle section is 6.5 g/cm3, Since the density of the lower section is set to 6.8g/cm3, it is manufactured to be within the overall range of 6.4~6.9g/cm3. In this case, the top/middle/bottom section density composition is achieved by setting the sintering conditions of the sintering mold 100. Here, the upper/lower section refers to the area in contact with the pin housing of the piston 5 (see FIG. 5), and the middle section refers to the area in contact with the bushing of the conrod small end portion 9 (see FIG. 5).

특히 상기 상/하단 구간의 6.8g/㎤ 밀도 대비 중간 구간의 6.5g/㎤ 밀도에 의한 중앙부 밀도저하는 핀 설계에서 있어서 단점으로 작용되지만 이어지는 가스연질화 처리를 통한 기공 및 기공 주변에 대한 질화물 형성을 용이하게 함으로써 물성측면에서 불리함이 상쇄되는 방식이다. 이를 위해 상기 중간 구간은 질화처리 후 120GPa의 탄성계수 값을 갖도록 100% 전체 체적 대비 약 15~35% 체적으로 설정한다.In particular, the decrease in density in the center due to the density of 6.5 g/cm3 in the middle section compared to the density of 6.8 g/cm3 in the upper and lower sections acts as a disadvantage in the fin design, but nitride is formed in the pores and around the pores through the subsequent gas soft nitriding treatment. This is a method that offsets disadvantages in terms of physical properties by facilitating . For this purpose, the middle section is set to about 15 to 35% of the 100% total volume so that it has an elastic modulus of 120 GPa after nitriding.

일례로 상기 소결경화(S13)는 소결 피스톤 핀(2)을 냉각속도 2.5℃/s로 냉각시켜준다.For example, the sintering hardening (S13) cools the sintered piston pin (2) at a cooling rate of 2.5°C/s.

그 결과 소결 피스톤 핀(2)이 중공 형상으로 제조된다. 이 경우 상기 소결 피스톤 핀(2)은 Φ20mm 이상의 외경과 50mm 이하의 핀 길이를 최종제품 규격으로 하도록 가공성이 고려된 가공 사이즈로 제조된다.As a result, the sintered piston pin 2 is manufactured in a hollow shape. In this case, the sintered piston pin (2) is manufactured in a processing size that takes machinability into consideration so that the final product standard is an outer diameter of Φ20 mm or more and a pin length of 50 mm or less.

이어 상기 소재가공 공정(S20)은 S21의 형상가공 단계, S22의 면취 가공 단계로 수행된다.Next, the material processing process (S20) is performed in the shape processing step of S21 and the chamfering processing step of S22.

일례로 상기 형상가공(S21)은 소결 피스톤 핀(2)을 테이퍼 형상으로 가공하여 테이퍼 형상 소결 피스톤 핀(2)으로 만들어 준다. 상기 면취 가공(S22)은 테이퍼 형상 소결 피스톤 핀(2)에 대한 외경을 가공하여 준다. 이 경우 상기 테이퍼 가공 및 외경 가공은 통상적인 피스톤 핀 가공 도구 및 장치를 사용하여 이루어진다.For example, the shape processing (S21) processes the sintered piston pin (2) into a tapered shape to create a tapered sintered piston pin (2). The chamfering process (S22) processes the outer diameter of the tapered sintered piston pin (2). In this case, the taper processing and outer diameter processing are performed using conventional piston pin processing tools and devices.

이후 상기 전처리 예비 공정(S30)은 S31의 세정(cleaning) 단계, S32의 가스 연질화 단계로 수행된다.Thereafter, the pretreatment preliminary process (S30) is performed as a cleaning step in S31 and a gas nitriding step in S32.

일례로 상기 세정(S31)은 테이퍼/외경 가공된 소결 피스톤 핀(2)에 대한 표면 탈지 또는 세척이다. 상기 가스 연질화(S32)는 테이퍼/외경가공 및 세척된 소결 피스톤 핀(2)을 센타레스 연마전에 이루어지고, 약 550~590℃ 온도조건에서 약 1~4시간 동안 가스 연질화 실시로 이루어진다. 이 경우 소결 피스톤 핀(2)에 형성된 기공 네트워크는 연질화가스의 입출입을 용이하게 한다.For example, the cleaning (S31) is surface degreasing or cleaning of the sintered piston pin (2) that has been tapered/outer diameter machined. The gas soft nitriding (S32) is performed before centerless polishing of the taper/outer diameter machining and cleaned sintered piston pin (2), and is performed at a temperature of about 550 to 590°C for about 1 to 4 hours. In this case, the pore network formed in the sintered piston pin (2) facilitates the entry and exit of the nitriding gas.

그 결과 가스 연질화는 소결 피스톤 핀(2)의 표면에서 심부로 이어지는 기공부에 질화물을 형성하고, 이러한 기공부 주위 질화물은 피로하중을 저하시키는 노치역활을 하는 기공에 반해 피로하중을 크게 증가시키면서 기공을 어느 정도 메꾸어 기공 크기를 줄여 탄성계수를 상승시켜 준다. 특히 가스 연질화는 전체 길이 중 상/하단 구간의 6.8g/㎤ 밀도 대비 중간 구간의 6.5d 밀도를 갖는 소결 피스톤 핀(2)의 중앙 성형밀도 저하부에 대한 탄성계수 및 피로강도를 상승시켜준다.As a result, gas soft nitriding forms nitride in the pores extending from the surface to the deep part of the sintered piston pin (2), and the nitrides around these pores greatly increase the fatigue load in contrast to the pores that act as notches to reduce the fatigue load. It fills the pores to some extent, reducing the pore size and increasing the elastic modulus. In particular, gas soft nitriding increases the elastic modulus and fatigue strength of the central molded density lower part of the sintered piston pin (2), which has a density of 6.5d in the middle section compared to the density of 6.8g/cm3 in the upper and lower sections of the entire length. .

그러므로 가스 연질화 처리된 소결 피스톤 핀(2)은 피스톤 핀 적용에 적합한 상태로 전환된다.Therefore, the gas-softened sintered piston pin (2) is converted into a state suitable for piston pin application.

표2는 가스 연질화 처리된 소결 피스톤 핀(2)에 대한 물성 변화를 예시한다.Table 2 illustrates the changes in physical properties for the sintered piston pin (2) subjected to gas nitriding treatment.

표 2를 참조하면, 가스 연질화 처리는 가스질화로 인해 기지조직의 경도는 다소 열화되는 반면 탄성계수와 피로강도를 향상함으로써 스틸사양 대비 윤활성이 우수한 조직구조를 형성됨이 증명된다. 특히 상기 표 2는 소결 피스톤 핀(2)이 상/하단 구간 대비 밀도 저하를 갖는 중간 구간이 있음에도 120GPa의 탄성계수를 부여하면서 피로강도를 상승시켜줌도 증명된다.Referring to Table 2, it is proven that gas nitriding treatment slightly deteriorates the hardness of the matrix structure due to gas nitriding, but improves the elastic modulus and fatigue strength, forming a structure with excellent lubricity compared to steel specifications. In particular, Table 2 above proves that the sintered piston pin 2 increases fatigue strength while giving an elastic modulus of 120 GPa even though there is a middle section with a decrease in density compared to the upper and lower sections.

한편 가스 연질화에 의한 기공 주위 질화물 형성은 도 3을 통해 예시된다.Meanwhile, the formation of nitride around pores by gas soft nitriding is illustrated in Figure 3.

계속해서 상기 전처리 공정(S40)은 S41의 오일 함침으로 수행되고, 이는 후처리 공정(S70)의 오일 함침과 구별되도록 1차 오일 함침으로 칭한다.Subsequently, the pre-treatment process (S40) is performed with the oil impregnation of S41, which is referred to as primary oil impregnation to distinguish it from the oil impregnation of the post-treatment process (S70).

일례로 상기 1차 오일 함침(S41)은 냉간 상태(시동초기)의 윤활성을 향상시키도록 SAE(Society of Automotive Engineers) 점도 5W30 이상의 저점도 오일을 소결 피스톤 핀(2)에 함침시켜준다. 이 경우 소결 피스톤 핀(2)에 형성된 기공 네트워크는 기공에 오일이 메워지는 오일 함침의 효과를 높여준다.For example, the primary oil impregnation (S41) impregnates the sintered piston pin (2) with a low-viscosity oil with a SAE (Society of Automotive Engineers) viscosity of 5W30 or higher to improve lubricity in a cold state (at the beginning of startup). In this case, the pore network formed in the sintered piston pin (2) increases the effect of oil impregnation by filling the pores with oil.

이어 상기 포밍 공정(S50)은 S51의 센터리스 가공 단계, S52의 슈퍼 피니싱 (superfinishing) 가공 단계로 수행된다.Next, the forming process (S50) is performed as a centerless processing step in S51 and a superfinishing processing step in S52.

일례로 상기 센터리스 가공(S51)은 오일 함침된 소결 피스톤 핀(2)의 절삭가공 시 재료표면의 흑피를 제거하거나 가공량이 많은 경우 절삭량을 크게 하여 빠르게 가공하는 황삭, 황삭으로 거칠어진 면을 정리하면서 정 치수에 가깝도록 마무리하는 중삭, 설계 사양에 맞춰 주는 절삭으로 구분되어 수행된다. 그 결과 소결 피스톤 핀(2)의 사이즈는 상기 절삭으로 Φ20mm 이상의 외경과 50mm 이하의 핀 길이로 만들어 진다.For example, the centerless machining (S51) removes mill scale on the surface of the material during cutting of the oil-impregnated sintered piston pin (2) or, when the machining amount is large, increases the cutting amount and cleans the rough surface through rough machining. It is divided into semi-finishing, which is done to close to the original dimensions, and cutting, which meets design specifications. As a result, the size of the sintered piston pin (2) is made with an outer diameter of Φ20mm or more and a pin length of 50mm or less through the above cutting.

일례로 상기 슈퍼 피니싱 가공(S52)은 미세하고 연한 숫돌 입자를 낮은 압력으로 설계 사이즈의 소결 피스톤 핀(2)을 매끈한 고정밀도의 표면으로 형성시켜 준다. For example, the super finishing process (S52) forms a smooth, high-precision surface of the piston pin 2 of the design size by sintering fine and soft grindstone particles at low pressure.

이로부터 소결 피스톤 핀(2)은 표면가공 소결 피스톤 핀(2)으로 전환된다.From this, the sintered piston pin (2) is converted into a surface-finished sintered piston pin (2).

그 결과 상기 표면가공 소결 피스톤 핀(2)은 그 외경의 표면에 묻은 가스연질화 화합물층(즉, 질화물)이 제거되나 기공 네트워크를 따라 심부까지 침투된 질화물을 그대로 유지함으로써 표면 연마면의 기공주위에 상당량의 질화물이 형성되어 있고, 특히 기공부 질화물(화합물층)에 인접하여 주변으로 확산층이 형성되므로 피로강도 및 내마모성이 우수한 표면을 얻을 수 있다. 하지만 상기 표면가공 소결 피스톤 핀(2)은 센터리스 가공(S51)과 슈퍼 피니싱 가공(S52)으로 내경 가공이 이루어지지 않는데, 이는 내경에 형성된 질화물(화합물층)로 기공이 메꿔지도록 함으로써 오일 함침 및 윤활측면에서 유리하기 때문이다.As a result, the surface processing sintered piston pin (2) has the gas soft nitriding compound layer (i.e., nitride) on the surface of the outer diameter removed, but the nitride that has penetrated deep along the pore network is maintained, so that it is formed around the pores of the polished surface. A significant amount of nitride is formed, and in particular, a diffusion layer is formed around the nitride (compound layer) in the porous area, so a surface with excellent fatigue strength and wear resistance can be obtained. However, the inner diameter of the surface-processed sintered piston pin (2) is not processed through centerless processing (S51) and super finishing processing (S52), which is impregnated with oil and lubricated by filling the pores with nitride (compound layer) formed on the inner diameter. This is because it is advantageous from the side.

계속해서 상기 후처리 예비 공정(S60)은 S61의 세정 단계, S62의 건조 단계로 수행한다.Subsequently, the post-treatment preliminary process (S60) is performed with a cleaning step in S61 and a drying step in S62.

일례로 상기 세정(S61)은 테이퍼/외경 가공된 소결 피스톤 핀(2)에 대한 표면 탈지 또는 세척이다. 상기 건조(S62)는 약 80~120℃ 온도에서 이루어진다.For example, the cleaning (S61) is surface degreasing or cleaning of the sintered piston pin (2) that has been tapered/outer diameter machined. The drying (S62) is performed at a temperature of approximately 80 to 120°C.

최종적으로 상기 후처리 공정(S70)은 S71의 오일 함침으로 수행되고, 이는 전처리 공정(S40)의 오일 함침과 구별되도록 2차 오일 함침으로 칭한다.Finally, the post-treatment process (S70) is performed by oil impregnation in S71, which is called secondary oil impregnation to distinguish it from the oil impregnation in the pre-treatment process (S40).

일례로 상기 2차 오일 함침(S71)은 냉간 상태(시동초기)의 윤활성을 향상시키도록 SAE 점도 5W30 이상의 저점도 오일을 소결 피스톤 핀(2)에 함침시켜준다. 이 경우 소결 피스톤 핀(2)에 형성된 기공 네트워크는 오일 함침의 효과를 높여준다.For example, the secondary oil impregnation (S71) impregnates the sintered piston pin (2) with low-viscosity oil with a SAE viscosity of 5W30 or higher to improve lubricity in a cold state (at the beginning of startup). In this case, the pore network formed in the sintered piston pin (2) increases the effectiveness of oil impregnation.

그 결과 상기 피스톤 핀(3)은 기공 네트워크를 통해 기공이 오일로 메워진다.As a result, the pores of the piston pin (3) are filled with oil through a pore network.

최종적으로 상기 피스톤 핀(3)은 Φ20mm 이상의 외경, 50mm 이하의 핀 길이, 외경기준 0.5~1mm 편심 내경을 가지며, 핀 양쪽부의 밀도를 6.8g/㎤ 이상으로 하면서 그 중앙부의 밀도를 6.6g/㎤ 이상으로 형성하고, 탄성계수를 120GPa 이상으로 하면서 회전굽힘을 280MPa 이상으로 하는 물성을 갖는다.Finally, the piston pin (3) has an outer diameter of Φ20mm or more, a pin length of 50mm or less, and an eccentric inner diameter of 0.5 to 1mm based on the outer diameter. The density of both sides of the pin is 6.8g/cm3 or more, and the density of the central part is 6.6g/cm3. It is formed as above and has the physical properties of having an elastic modulus of 120 GPa or more and rotational bending of 280 MPa or more.

한편 도 3을 참조하면, 소결 피스톤 핀(2)에서 제조 완료된 피스톤 핀(3)이 갖는 조직의 현미경 사진을 예시한다.Meanwhile, referring to FIG. 3, a micrograph of the structure of the piston pin (3) manufactured from the sintered piston pin (2) is illustrated.

도시된 피스톤 핀(3)의 기지조직은 Cr/Mo Prealloy + 소결경화 + 가스연질화로 조직에서 질화물에 인접된 기공이 오일 포켓(Oil pocket)으로 역할 하는 템퍼드 마르텐사이트(예, 600도 템퍼링 조직)로 조성됨을 예시한다. 이로부터 피스톤 핀(3)은 오일제트에서 공급되는 오일이 부족해도 기공에서 나오는 오일과 기공 주변의 질화물로 인해 내마모성 향상이 이루어지므로 DLC코팅을 삭제할 수 있고, 가공량 및 가공공수 축소로 높은 치수정밀도를 가질 수 있다.The base structure of the piston pin (3) shown is Cr/Mo Prealloy + sinter hardening + gas soft nitriding, and the pores adjacent to the nitride in the structure are tempered martensite (e.g., 600-degree tempered structure) that acts as an oil pocket. ) for example. From this, even if the oil supplied from the oil jet is insufficient, the piston pin (3) has improved wear resistance due to the oil coming out of the pores and the nitrides around the pores, so the DLC coating can be eliminated, and high dimensional accuracy can be achieved by reducing the processing amount and processing time. You can have

한편 도 4는 피스톤(5)에 적용된 피스톤 핀(3)이 오일함유 피스톤 핀으로 작용하는 경량화 피스톤의 예를 나타낸다.Meanwhile, Figure 4 shows an example of a lightweight piston in which the piston pin 3 applied to the piston 5 functions as an oil-containing piston pin.

도시된 바와 같이, 피스톤(5)은 피스톤 바디(5-1)로 이루어져 피스톤 핀(3)과 피스톤 링(7)이 조립된다.As shown, the piston 5 consists of a piston body 5-1 and a piston pin 3 and a piston ring 7 are assembled.

일례로 상기 피스톤 핀(3)은 콘로드 부시를 매개로 콘로드 소단부(9)와 피스톤 안쪽으로 위치되도록 피스톤 바디(5-1)를 관통해 결합됨으로써 피스톤(5)과 일체화된다. 상기 피스톤 링(7)은 복수개의 피스톤 링(예, 1,2,3 피스톤 링)으로 구성되어 피스톤 바디(5-1)의 외경에 끼워짐으로써 피스톤(5)과 일체화된다.For example, the piston pin (3) is integrated with the piston (5) by being coupled through the conrod small end portion (9) and the piston body (5-1) to be positioned inside the piston via the conrod bush. The piston ring 7 is composed of a plurality of piston rings (eg, 1, 2, and 3 piston rings) and is integrated with the piston 5 by being inserted into the outer diameter of the piston body 5-1.

이로부터 상기 피스톤 핀(3)은 도 1의 오일함유 피스톤 핀 제조 공정을 통해 오일을 머금도록 제조됨으로써 오일이 부족한 경우에도 윤활작용이 가능한 오일함유 피스톤 핀으로 작용한다.From this, the piston pin 3 is manufactured to retain oil through the oil-containing piston pin manufacturing process of FIG. 1, so it functions as an oil-containing piston pin capable of lubricating even when oil is insufficient.

그러므로 상기 피스톤 핀(3)은 오일제트에서 분사된 엔진오일이 피스톤 안쪽에 맞고 떨어져 콘로드 소단부를 거쳐서 공급되면, 이미 오일을 함침하고 있지만 공급된 오일로 인해 피스톤 핀(3)의 중앙부에 형성된 기공 네트워크에서 핀 전체적으로 재공급될 수 있다.Therefore, the piston pin (3) is already impregnated with oil when the engine oil injected from the oil jet hits the inside of the piston and is supplied through the small end of the con rod, but a piston pin (3) is formed in the center of the piston pin (3) due to the supplied oil. The pins can be re-supplied throughout the pore network.

한편 도 5는 경량화 피스톤(5)에 적용된 피스톤 핀(3)이 소결재/가스연질화/오일함침/내경편심을 특징으로 하여 오일함유 피스톤 핀으로 작용하는 효과를 예시한다.Meanwhile, Figure 5 illustrates the effect of the piston pin (3) applied to the lightweight piston (5) acting as an oil-containing piston pin by featuring sintered material/gas soft nitriding/oil impregnation/inner diameter eccentricity.

도시된 바와 같이, 소결재는 (1) 설계적으로 요구되는 물성만 확보된다면 열팽창계수가 스틸단조와 가깝고 치수공차가 적어 가공공수가 축소되고, (2) 소결재의 특성인 기공에 엔진 오일 유입시 내마모성 향상 효과를 높이며, (3) 불순물이 적은 상태에서 Cr, Mo 등의 경화능에 좋은 합금 원소의 사용하여 핀 형상 구현을 용이하게 하여 기존의 수회 성형 공정이 불필요한 장점을 갖는다.As shown, the sintered material (1) has a thermal expansion coefficient close to that of steel forging, as long as the required physical properties are secured, and the dimensional tolerance is small, so the processing time is reduced, and (2) engine oil flows into the pores, which are a characteristic of the sintered material. (3) It has the advantage of making it easy to implement a fin shape by using alloy elements with good hardenability such as Cr and Mo in a state with few impurities, thereby eliminating the need for the existing multiple molding process.

따라서 초기 엔진 시동시 소단부쪽은 오일공급이 원활하지 못한데 소결공법 적용시 오일함침이 가능하여 초기 윤활성을 향상시킬 수 있다. 또한, 내경편심이 적용된 형상구현은 타공법 대비 소결공법에서는 쉽게 형상구현이 가능하여 엔진 구동시 핀 자체 회전으로 윤활성을 향상시킬 수 있다.Therefore, when the engine is initially started, oil supply is not smooth to the small end, but when the sintering method is applied, oil impregnation is possible and initial lubrication can be improved. In addition, the shape with internal diameter eccentricity can be easily realized using the sintering method compared to the perforation method, and lubrication can be improved by self-rotation of the pin when the engine is driven.

이로부터 오일함유 피스톤 핀 효과를 발생하도록 소결재로 이루어진 피스톤 핀(3)은 스틸재 또는 스틸대비 높은 열팽창계수로 인해 콘로드 부시와 간극 재설정 및 내마모성 향상을 위한 표면 경화처리가 필요한 알루미늄 재질 또는 내부 수축공을 억제할 수 있는 공정이 필요하면서 스틸 대비 많은 가공량에 의한 가공공수 증가가 요구되는 주철재 대비 많은 장점이 있음이 증명된다.From this, the piston pin (3) made of sintered material to generate the oil-impregnated piston pin effect is made of steel or an aluminum material or interior that requires surface hardening treatment to reset the gap with the conrod bush and improve wear resistance due to a higher thermal expansion coefficient compared to steel. It is proven to have many advantages over cast iron, which requires a process to suppress shrinkage and requires an increase in processing time due to a large amount of processing compared to steel.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 경량화 피스톤(3)은 Cr/Mo 조성 Prealloy 분말을 소결재로 한 소결 성형으로 외경기준 대비 편심 내경을 형성한 소결 피스톤 핀(2)이 제조된 후, 가스 연질화 처리로 중공원통(hollow circular cylinder)의 바디에 형성된 기공에 질화물이 형성되며, 적어도 2번의 오일 함침으로 상기 기공을 오일이 메워준 오일함유 타입 피스톤 핀(3)을 적용함으로써 길이 축소의 경량화 장점과 함께 부족한 오일 유량 공급에서도 원활한 윤활작용이 이루어질 수 있고, 특히 기공 질화물 형성을 위한 가스 연질화 처리로 소결시 기공에 의한 피로강도 저하를 개선함과 더불어 기지조직 확산 저지로 조대한 기공을 해소하여 탄성계수가 높아진다.As described above, the lightweight piston 3 according to this embodiment is manufactured by sintering using Cr/Mo composition Prealloy powder as a sintering material to form a sintered piston pin 2 with an eccentric inner diameter compared to the outer diameter, and then gas Nitride is formed in the pores formed in the body of the hollow circular cylinder through soft nitriding treatment, and the length is shortened and lightweight by applying an oil-containing type piston pin (3) in which the pores are filled with oil through at least two oil impregnations. In addition to the advantages, smooth lubrication can be achieved even with insufficient oil flow rate supply, and in particular, gas nitriding treatment to form pore nitrides improves the decrease in fatigue strength caused by pores during sintering and eliminates coarse pores by preventing matrix tissue diffusion. As a result, the modulus of elasticity increases.

1 : 분말 소재 2 : 소결 피스톤 핀
3 : 피스톤 핀 5 : 피스톤
5-1 : 피스톤 바디 7 : 피스톤 링
9 : 콘로드 소단부
100 : 소결 금형 110 : 다이
130 : 코어 150-1.150-2 : 하/상단 펀치1: Powder material 2: Sintered piston pin
3: Piston pin 5: Piston
5-1: Piston body 7: Piston ring
9: Conrod small end part
100: sintering mold 110: die
130: Core 150-1.150-2: Bottom/top punch

Claims (19)

소결재를 이용한 소결 성형의 소결 피스톤 핀에 형성된 기공에 질화물 형성이 이루어지는 가스 연질화 처리를 수행하는 기공질화물조성공정;이 포함되고,
상기 소결 피스톤 핀은 상기 가스 연질화 처리에 이어진 1차 오일 함침, 가공, 세정, 건조, 2차 오일 함침을 거쳐 피스톤 핀으로 완성되며;
상기 가공은 상기 소결 피스톤 핀의 외경 표면에 대한 황삭, 중삭, 절삭, 표면을 매끈하게 형성하는 슈퍼 피니싱을 순차적으로 수행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일함유 피스톤 핀 제조방법.
It includes a pore nitride composition process of performing a gas nitride treatment in which nitride is formed in the pores formed in the sintered piston pin of sintering molding using a sintering material,
The sintered piston pin is completed as a piston pin through the gas soft nitriding treatment followed by primary oil impregnation, processing, cleaning, drying, and secondary oil impregnation;
An oil-containing piston pin manufacturing method, characterized in that the processing is sequentially performed on the outer diameter surface of the sintered piston pin by roughing, semi-machining, cutting, and super finishing to form a smooth surface.
 청구항 1에 있어서, 상기 소결재는 Cr/Mo 조성 Prealloy 분말야금인 것을 특징으로 하는 오일함유 피스톤 핀 제조방법.
The method of manufacturing an oil-containing piston pin according to claim 1, wherein the sintered material is Cr/Mo composition Prealloy powder metallurgy.
 청구항 2에 있어서, 상기 Cr/Mo 조성 Prealloy 분말야금은 중량퍼센트(wt%)로 혼합한 C(탄소), Cr(크롬), Mo(몰리브덴), Mn(망간), S(황)와 함께 잔부 Fe를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일함유 피스톤 핀 제조방법.
The method of claim 2, wherein the Cr/Mo composition Prealloy powder metallurgy is mixed with C (carbon), Cr (chromium), Mo (molybdenum), Mn (manganese), and S (sulfur) mixed in weight percent (wt%) and the remainder. A method for manufacturing an oil-containing piston pin, characterized in that it contains Fe.
 청구항 3에 있어서, 상기 중량퍼센트(wt%)는 잔부 Fe를 베이스로 하여 상기 C를 0.4 ~ 0.7 wt%, 상기 Cr을 1.0 ~ 3.5 wt%, 상기 Mo를 0.1 ~ 1.0 wt%, 상기 Mn을 0.3 ~ 0.6 wt%, 상기 S를 0.1 ~ 0.3 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일함유 피스톤 핀 제조방법.
The method of claim 3, wherein the weight percentage (wt%) is based on the balance Fe. Characterized in that it contains 0.4 to 0.7 wt% of the C, 1.0 to 3.5 wt% of the Cr, 0.1 to 1.0 wt% of the Mo, 0.3 to 0.6 wt% of the Mn, and 0.1 to 0.3 wt% of the S. Method for manufacturing oil-containing piston pins.
 청구항 1에 있어서, 상기 기공질화물조성공정은, 상기 소결재를 상기 소결 피스톤 핀으로 제조하는 소재소결공정, 상기 소결 피스톤 핀을 가공한 후 상기 가스 연질화 처리를 수행하는 전처리 예비 공정으로 수행되며;
상기 소결 피스톤 핀의 가공은 테이퍼 형상에 이어 외경에 대한 면취 가공이 이루어지는 절차로 수행되는 것을 특징으로 하는 오일함유 피스톤 핀 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the porous nitride composition process is performed as a material sintering process of manufacturing the sintered material into the sintered piston pin, and a pre-treatment preliminary process of performing the gas nitriding treatment after processing the sintered piston pin;
A method of manufacturing an oil-containing piston pin, characterized in that the processing of the sintered piston pin is performed by forming a taper shape and then chamfering the outer diameter.
 청구항 5에 있어서, 상기 소재소결공정은 분말로 준비된 상기 소결재를 소결 금형에 넣어 중공을 갖는 상기 소결 피스톤 핀으로 성형하고, 상기 소결 피스톤 핀의 온도를 내려주는 소결 경화가 이루어지는 절차로 수행되는 것을 특징으로 하는 오일함유 피스톤 핀 제조방법.
The method of claim 5, wherein the material sintering process is performed by placing the sintered material prepared as powder into a sintering mold and forming it into the hollow sintered piston pin, and sintering hardening is performed to lower the temperature of the sintered piston pin. Characterized by a method of manufacturing an oil-containing piston pin.
 청구항 6에 있어서, 상기 성형은 상기 소결 피스톤 핀의 내경을 편심시켜주고, 상기 소결 피스톤 핀의 밀도를 전체 길이에서 구간별로 차이를 갖도록 형성시켜주는 것을 특징으로 하는 오일함유 피스톤 핀 제조방법.
The method of manufacturing an oil-containing piston pin according to claim 6, wherein the molding eccentricizes the inner diameter of the sintered piston pin and forms the density of the sintered piston pin to vary for each section along the entire length.
 청구항 6에 있어서, 상기 소결경화는 냉각속도를 2.5℃/s로 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일함유 피스톤 핀 제조방법.
The method of manufacturing an oil-containing piston pin according to claim 6, wherein the sintering hardening is performed at a cooling rate of 2.5°C/s.
 삭제delete 청구항 5에 있어서, 상기 전처리 예비 공정은 상기 소결 피스톤 핀을 세정(cleaning) 한 후 상기 질화물의 형성을 위해 상기 가스 연질화 처리가 수행되는 절차로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일함유 피스톤 핀 제조방법.
The method of manufacturing an oil-containing piston pin according to claim 5, wherein the pretreatment preliminary process includes cleaning the sintered piston pin and then performing the gas nitriding treatment to form the nitride.
 청구항 10에 있어서, 상기 가스 연질화 처리는 상기 질화물이 상기 소결 피스톤 핀의 기공에 형성되도록 550~590℃ 온도조건에서 1~4시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 오일함유 피스톤 핀 제조방법.
The method of claim 10, wherein the gas soft nitriding treatment is performed for 1 to 4 hours at a temperature of 550 to 590° C. so that the nitride is formed in the pores of the sintered piston pin.
 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 1차 오일 함침과 상기 2차 오일 함침은 SAE(Society of Automotive Engineers) 점도 5W30 이상의 저점도 오일로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일함유 피스톤 핀 제조방법.
The method of manufacturing an oil-containing piston pin according to claim 1, wherein the primary oil impregnation and the secondary oil impregnation are performed with a low-viscosity oil having a SAE (Society of Automotive Engineers) viscosity of 5W30 or higher.
 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 가공은 상기 소결 피스톤 핀의 내경에 적용되지 않는 것을 특징으로 하는 오일함유 피스톤 핀 제조방법.
The method of manufacturing an oil-containing piston pin according to claim 1, wherein the processing is not applied to the inner diameter of the sintered piston pin.
 청구항 1 내지 8, 청구항 10,11,13 및 청구항 15 중 어느 한 항에 의한 오일함유 피스톤 핀 제조방법으로 제조된 피스톤 핀에 있어서,
Cr/Mo 조성 Prealloy 분말을 소결재로 한 소결 성형으로 내경이 편심된 소결 피스톤 핀이 제조된 후, 가스 연질화 처리로 중공원통(hollow circular cylinder)의 바디에 형성된 기공에 질화물이 형성되며, 적어도 2번의 오일 함침으로 상기 기공을 오일이 메워져 제조가 완성되는
것을 특징으로 하는 피스톤 핀.
In the piston pin manufactured by the oil-containing piston pin manufacturing method according to any one of claims 1 to 8, claims 10, 11, 13, and 15,
After a sintered piston pin with an eccentric inner diameter is manufactured by sintering using Cr/Mo composition Prealloy powder as a sintering material, nitride is formed in the pores formed in the body of the hollow circular cylinder through gas nitriding treatment, and at least Manufacturing is completed by filling the pores with oil through two oil impregnations.
A piston pin characterized in that.
 청구항 16에 있어서, 상기 Cr/Mo 조성 Prealloy 분말은 C(탄소), Cr(크롬), Mo(몰리브덴), Mn(망간), S(황)가 중량퍼센트(wt%)로 혼합되고, 상기 C는 0.4 wt%를 최소치로 하여 0.7 wt%를 최대치로 하며, 상기 Cr은 1.0 wt%를 최소치로 하여 3.5 wt%를 최대치로 하고, 상기 Mo는 0.1 wt%를 최소치로 하여 1.0 wt%를 최대치로 하며, 상기 Mn은 0.3 wt%를 최소치로 하여 0.6 wt%를 최대치로 하고, 상기 S는 0.1 wt%를 최소치로 하여 0.3wt%를 최대치로 하며, 잔부 Fe를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 핀.
The method of claim 16, wherein the Cr/Mo composition Prealloy powder is a mixture of C (carbon), Cr (chromium), Mo (molybdenum), Mn (manganese), and S (sulfur) in weight percent (wt%), and the C The minimum value is 0.4 wt% and the maximum value is 0.7 wt%, the Cr is set at the minimum value at 1.0 wt% and the maximum value is 3.5 wt%, and the Mo is set at the minimum value at 0.1 wt% and the maximum value is 1.0 wt%. The Mn has a minimum value of 0.3 wt% and a maximum value of 0.6 wt%, and the S has a minimum value of 0.1 wt% and a maximum value of 0.3 wt%, and the balance includes Fe. A piston pin.
 청구항 16에 있어서, 상기 소결 피스톤 핀은 상기 내경 편심을 0.5~1mm로 하면서 전체 핀 길이 구간 중 중앙구간의 밀도를 달리하는 저밀도 중앙부가 형성된 테이퍼 핀으로 이루어지고, 상기 저밀도 중앙부를 100% 전체 체적 대비 15~35% 체적으로 하여 상기 가스 연질화 처리로 탄성계수 값이 120GPa을 넘도록 하면서 회전굽힘 값이 280MPa을 넘도록 하는 것을 특징으로 하는 피스톤 핀.
The method of claim 16, wherein the sintered piston pin has a low-density central portion that varies the density of the central section among the entire pin length section while setting the inner diameter eccentricity to 0.5 to 1 mm. A piston made of a formed tapered pin, and the low-density central part is made to have a volume of 15 to 35% of the 100% total volume, and the elastic modulus value exceeds 120 GPa and the rotational bending value exceeds 280 MPa through the gas soft nitriding treatment. pin.
 청구항 1 내지 8, 청구항 10,11, 13 및 청구항 15 중 어느 한 항에 의한 오일함유 피스톤 핀 제조방법으로 제조된 피스톤 핀에 있어서,
20mm 외경지름과 구간별 밀도차이가 있는 50mm 핀 길이를 가지면서 120GPa 탄성계수 값 및 280MPa 회전굽힘 값을 갖도록 소결재로 소결 성형되고, 질화물을 형성한 기공에 오일이 메워진 피스톤 핀;
상기 피스톤 핀이 콘로드 소단부와 결합되어 피스톤 바디의 안쪽으로 위치되고, 복수개의 피스톤 링이 상기 피스톤 바디의 외경에 끼워지는 피스톤;
이 포함되는 것을 특징으로 하는 경량화 피스톤.In the piston pin manufactured by the oil-containing piston pin manufacturing method according to any one of claims 1 to 8, claims 10, 11, 13, and 15,
A piston pin that has a 20 mm outer diameter and a 50 mm pin length with a density difference for each section, is sintered and molded with sintered material to have an elastic modulus value of 120 GPa and a rotational bending value of 280 MPa, and the pores formed of nitride are filled with oil;
A piston in which the piston pin is coupled to the small end of the con rod and positioned inside the piston body, and a plurality of piston rings are fitted to the outer diameter of the piston body;
A lightweight piston comprising:
KR1020180158117A 2018-12-10 2018-12-10 Method for Manufacturing Oil Content Piston Pin and Light Weight Piston Thereof KR102654754B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180158117A KR102654754B1 (en) 2018-12-10 2018-12-10 Method for Manufacturing Oil Content Piston Pin and Light Weight Piston Thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180158117A KR102654754B1 (en) 2018-12-10 2018-12-10 Method for Manufacturing Oil Content Piston Pin and Light Weight Piston Thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200070692A KR20200070692A (en) 2020-06-18
KR102654754B1 true KR102654754B1 (en) 2024-04-04

Family

ID=71143066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180158117A KR102654754B1 (en) 2018-12-10 2018-12-10 Method for Manufacturing Oil Content Piston Pin and Light Weight Piston Thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102654754B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001324017A (en) * 2000-05-15 2001-11-22 Trw Automotive Japan Kk Manufacturing method for piston pin
KR101037820B1 (en) * 2010-10-28 2011-05-30 주식회사 대화알로이테크 Wear resistant composite material, piston pin for engine and method of the same
JP5653879B2 (en) * 2011-10-06 2015-01-14 滲透工業株式会社 Processing method of sintered products

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53136996A (en) * 1977-05-04 1978-11-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Laser oscillating device
KR20100009333A (en) 2008-07-18 2010-01-27 김청균 Piston pin assembly
KR101745134B1 (en) * 2015-09-14 2017-06-08 현대자동차주식회사 Method for manufacturing lightweight piston pin

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001324017A (en) * 2000-05-15 2001-11-22 Trw Automotive Japan Kk Manufacturing method for piston pin
KR101037820B1 (en) * 2010-10-28 2011-05-30 주식회사 대화알로이테크 Wear resistant composite material, piston pin for engine and method of the same
JP5653879B2 (en) * 2011-10-06 2015-01-14 滲透工業株式会社 Processing method of sintered products

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200070692A (en) 2020-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4789837B2 (en) Iron-based sintered body and manufacturing method thereof
JP6194613B2 (en) Iron-based sintered alloy for sliding member and manufacturing method thereof
KR101989837B1 (en) Sintered bearing
US20160215820A1 (en) Sliding member and method for producing same
US20060032328A1 (en) Sintered valve guide and manufacturing method thereof
JP2007537359A (en) Sintered metal parts and manufacturing method
KR100412204B1 (en) A sintered valve seat for an internal combustion engine and a method for manufacturing the same
KR20010052876A (en) Metallic powder molding material and its re-compression molded body and sintered body obtained from the re-compression molded body and production methods thereof
JP2007262536A (en) Sintered gear and its production method
JP6073167B2 (en) Case-hardening steel with excellent surface fatigue strength and cold forgeability
JP2006052468A (en) Sintered valve guide and manufacturing method thereof
JP2007284769A (en) Method for manufacturing connecting rod, and connecting rod
KR102654754B1 (en) Method for Manufacturing Oil Content Piston Pin and Light Weight Piston Thereof
JP5167875B2 (en) Sintered connecting rod and manufacturing method thereof
CN112555284B (en) Sliding member
WO2004031429A1 (en) High-precision sintered cam lobe material
JP6788071B2 (en) Sintered bearing
JP2007225077A (en) Sliding bearing and its manufacturing method
KR20150086245A (en) Sliding bearing assembly
US20220252157A1 (en) Piston pin and manufacturing method thereof
RU2764951C1 (en) Cylinder liner and method for its manufacture
KR101037820B1 (en) Wear resistant composite material, piston pin for engine and method of the same
JP2003214430A (en) Sintered sliding bearing
KR20200064538A (en) Wear resistant composite material, piston pin for engine and method of the same
JP5979118B2 (en) Wear-resistant iron-based sintered metal and valve seat for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant