KR102880816B1 - Manufacturing method for exhaust valve spindle of marine engin - Google Patents
Manufacturing method for exhaust valve spindle of marine enginInfo
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Abstract
헤드부와 스템부를 갖는 선박 엔진용 배기밸브 스핀들을 제조하는 방법을 제시하며, 니켈이 함유된 합금소재로 이루어지고, 소정의 길이를 갖는 환봉 형태의 빌렛을 제작하는 단계; 상기 빌렛을 전기 업세팅 장치로 가공하여 상기 빌렛의 선단부의 직경을 확장시키는 단계; 직경이 확장된 상기 빌렛의 선단부를 열간 단조방식으로 가공하여 예비헤드부를 형성하는 단계; 상기 예비헤드부가 형성된 상기 빌렛을 소정의 온도에서 소정의 시간동안 열처리하는 단계; 및 상기 예비헤드부를 절삭가공하여 상기 헤드부를 완성하는 단계를 포함한다.A method for manufacturing an exhaust valve spindle for a ship engine having a head portion and a stem portion is provided, comprising the steps of: manufacturing a billet in the shape of a round bar having a predetermined length and made of a nickel-containing alloy material; processing the billet with an electric upsetting device to expand the diameter of a tip portion of the billet; processing the tip portion of the billet, the diameter of which has been expanded, by a hot forging method to form a preliminary head portion; heat-treating the billet with the preliminary head portion formed thereon at a predetermined temperature for a predetermined time; and cutting the preliminary head portion to complete the head portion.
Description
본 명세서에서 개시되는 실시예들은 선박 엔진용 배기밸브 스핀들 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내마모성 및 내식성이 요구되는 선박 엔진의 배기밸브로 사용되는 스핀들의 제조방법에 관한 것이다.The embodiments disclosed herein relate to a method for manufacturing an exhaust valve spindle for a marine engine, and more particularly, to a method for manufacturing a spindle used as an exhaust valve of a marine engine requiring wear resistance and corrosion resistance.
일반적으로, 컨테이너선이나 탱커 또는 벌크선과 같은 대형 선박에 사용되는 엔진 부품 중 하나인 배기밸브는 고부하에서 작동하도록 설계되었으나, 근래에 들어서는 연료 효율을 개선하기 위하여 낮은 부하에서 작동하도록 설계되고 있다.Typically, exhaust valves, which are engine components used in large ships such as container ships, tankers, or bulk carriers, are designed to operate at high loads, but in recent years, they are being designed to operate at low loads to improve fuel efficiency.
이러한 선박용 디젤엔진의 배기밸브 스핀들은 엔진의 배기포트를 개폐하는 헤드부와, 이 헤드부의 직선 왕복운동을 가이드하는 스템부로 구성되어 있으며, 엔진의 실린더 내에서 연료가 폭발할 때에는 상부로 이동하여 실린더의 기밀을 유지하고, 폭발 후에는 하부로 이동하여 연소가스를 배기포트로 배출하는 부품이다.The exhaust valve spindle of these marine diesel engines consists of a head that opens and closes the exhaust port of the engine, and a stem that guides the linear reciprocating movement of the head. When fuel explodes in the engine cylinder, it moves upward to maintain the cylinder's seal, and after the explosion, it moves downward to discharge the combustion gas through the exhaust port.
이러한 선박엔진의 배기밸브 스핀들은 고온 고압의 환경에 노출되어 있기 때문에 고온에서의 높은 강도와 내식성 및 내마모성이 요구되고 있다.Since the exhaust valve spindles of these marine engines are exposed to high temperature and high pressure environments, they require high strength, corrosion resistance, and wear resistance at high temperatures.
종래기술의 배기밸브 스핀들은 대한민국 등록특허공보 제10-0543295호에 개시된 바와 같이 내열 합금소재로 헤드부를 별도로 제작하여 스템부에 용접을 통해 접합하여 제작하였다.The exhaust valve spindle of the prior art was manufactured by separately manufacturing the head part with a heat-resistant alloy material and welding it to the stem part, as disclosed in Korean Patent Publication No. 10-0543295.
그러나 상기와 같은 접합방식은 제조과정이 복잡하고, 접합부위의 강도가 약화되어 내구성이 저하되는 문제점이 있다.However, the above-mentioned joining method has the problem that the manufacturing process is complicated and the strength of the joining part is weakened, resulting in reduced durability.
한편, 최근에는 고온특성이 우수한 니켈(Ni) 합금인 니모닉(Nimonic) 80A나 인코넬(Inconel 625, Inconel 718)을 사용하여 배기밸브 스핀들을 제작하고 있으나 고가의 니켈(Ni)기 초내열 합금의 사용량이 많아지게 되어 제조비용을 절감하는데 한계가 있었다.Meanwhile, exhaust valve spindles have recently been manufactured using Nimonic 80A, a nickel (Ni) alloy with excellent high-temperature properties, or Inconel (Inconel 625, Inconel 718), but the use of expensive nickel (Ni)-based superheat-resistant alloys has increased, limiting the reduction in manufacturing costs.
또한, 종래에는 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0091833호에 개시된 바와 같이 압연 및 단조의 공정을 통해 계단식 환봉을 형성한 후 밸브로 제작하였다.In addition, as disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2016-0091833, a step-shaped round bar was formed through a rolling and forging process and then manufactured into a valve.
그러나, 상기와 같은 종래기술은 계단식 환봉을 자유단조나 로타리포징(rotary forging) 방식으로 제작하기 때문에 연속작업이 불가능하며, 이에 따라 생산속도가 늦어서 대량생산이 어려운 문제점이 있다.However, the conventional technology described above has the problem that continuous operation is impossible because the stepped round bar is manufactured by free forging or rotary forging, and thus the production speed is slow, making mass production difficult.
이에 따라, 상기와 같은 선행기술의 한계점을 극복하기 위한 새로운 기술이 요구되고 있다.Accordingly, new technologies are required to overcome the limitations of the above prior art.
한편, 전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.Meanwhile, the background technology described above is technical information that the inventor possessed for the purpose of deriving the present invention or acquired during the process of deriving the present invention, and cannot necessarily be said to be publicly known technology disclosed to the general public prior to the application for the present invention.
본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 헤드부와 스템부를 갖는 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법을 제시하는 데 목적이 있다. The embodiments disclosed herein are intended to provide a method for manufacturing an exhaust valve spindle for a marine engine having a head portion and a stem portion.
특히, 본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 헤드부와 스템부를 접합하지 않고 빌렛의 선단부를 전기 업세팅 가공하여 헤드부를 형성함으로써 제조과정의 단순화를 통해 생산속도를 향상시킬 수 있는 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법을 제시하는 데 목적이 있다.In particular, the embodiments disclosed in this specification aim to present a method for manufacturing an exhaust valve spindle for a marine engine, which can improve production speed through simplification of the manufacturing process by forming a head portion by electrically upsetting the leading end of a billet without joining the head portion and the stem portion.
또한, 본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 초내열성을 갖는 니켈계 합금소재를 이용하여 스핀들을 제조함으로써 스핀들의 내구성과 함께 내식성 및 내마모성을 향상시킬 수 있는 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법을 제시하는 데 목적이 있다.In addition, the embodiments disclosed in this specification aim to present a method for manufacturing an exhaust valve spindle for a marine engine, which can improve the durability of the spindle as well as the corrosion resistance and wear resistance by manufacturing the spindle using a nickel-based alloy material having super heat resistance.
또한, 본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 업세팅 가공에 의해 형성되는 예비헤드부의 표면에 별도의 니켈합금을 용착시켜 가공함으로써 헤드부의 내식성 및 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있고, 니켈합금의 용접부를 복수로 구성하여 예비헤드부에 부분적으로 형성하면서 각 부분의 니켈 함량을 서로 다르게 형성함으로써 헤드부의 내식성 및 내마모성을 부분적으로 향상시킬 수 있는 선박 엔진용 스핀들의 제조방법을 제시하는 데 목적이 있다.In addition, the embodiments disclosed in this specification aim to present a method for manufacturing a spindle for a marine engine, which can further improve the corrosion resistance and wear resistance of a head portion by processing by depositing a separate nickel alloy on the surface of a preliminary head portion formed by upsetting processing, and can partially improve the corrosion resistance and wear resistance of the head portion by forming a plurality of welded nickel alloy portions in the preliminary head portion and forming each portion with a different nickel content.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법의 일 실시예는, 헤드부와 스템부를 갖는 선박 엔진용 배기밸브 스핀들을 제조하는 방법에 있어서, 니켈이 함유된 합금소재로 이루어지고, 소정의 길이를 갖는 환봉 형태의 빌렛을 제작하는 단계; 상기 빌렛을 전기 업세팅 장치로 가공하여 상기 빌렛의 선단부의 직경을 확장시키는 단계; 직경이 확장된 상기 빌렛의 선단부를 열간 단조방식으로 가공하여 예비헤드부를 형성하는 단계; 상기 예비헤드부가 형성된 상기 빌렛을 소정의 온도에서 소정의 시간동안 열처리하는 단계; 및 상기 예비헤드부를 절삭가공하여 상기 헤드부를 완성하는 단계를 포함하는, 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법.As a technical means for achieving the above-described technical task, one embodiment of a method for manufacturing an exhaust valve spindle for a marine engine comprises the steps of: manufacturing a billet in the form of a round bar having a predetermined length and made of a nickel-containing alloy material; processing the billet with an electric upsetting device to expand the diameter of a tip of the billet; processing the tip of the billet with the expanded diameter by a hot forging method to form a preliminary head portion; heat-treating the billet with the preliminary head portion formed thereon at a predetermined temperature for a predetermined time; and cutting the preliminary head portion to complete the head portion.
또한, 상기 합금소재는, 탄소 0.00 내지 0.10중량%, 규소 0.00 내지 1.00중량%, 크롬 37.00 내지 39.00 중량%, 구리 0.00 내지 0.05 중량%, 알루미늄 3.00 내지 4.00중량% 및 니켈 잔여량을 포함할 수 있다.In addition, the alloy material may include 0.00 to 0.10 wt% of carbon, 0.00 to 1.00 wt% of silicon, 37.00 to 39.00 wt% of chromium, 0.00 to 0.05 wt% of copper, 3.00 to 4.00 wt% of aluminum, and a remainder of nickel.
또한, 상기 빌렛을 제작하는 단계는, 상기 환봉을 규격된 길이로 절단하는 단계; 및 절단된 상기 환봉의 길이방향 양단부 중 적어도 하나의 단부의 모서리 둘레를 깎아서 면취가공하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of manufacturing the billet may include a step of cutting the round bar to a standard length; and a step of chamfering the edge of at least one of the longitudinal ends of the cut round bar.
상기 빌렛의 선단부 직경을 확장시키는 단계를 수행하는 상기 전기 업세팅 장치는, 상기 빌렛을 이동 가능하게 지지하면서 전극 중 하나를 이루는 클램프전극과, 상기 빌렛의 선단부를 지지하면서 전극 중 나머지 하나를 이루는 앤빌과, 상기 빌렛의 후단부 쪽에 배치되어 상기 앤빌 방향으로 이동하면서 상기 빌렛을 가압하는 가압실린더와, 상기 앤빌을 이동 가능하게 지지하면서 상기 가압실린더와 동일한 방향으로 이동하되 상기 가압실린더와 다른 속도로 이동하는 후퇴실린더를 포함할 수 있다.The electrical upsetting device that performs the step of expanding the diameter of the tip of the billet may include a clamp electrode that forms one of the electrodes while movably supporting the billet, an anvil that forms the other of the electrodes while supporting the tip of the billet, a pressing cylinder that is arranged toward the rear end of the billet and presses the billet while moving in the direction of the anvil, and a retreat cylinder that movably supports the anvil and moves in the same direction as the pressing cylinder but moves at a different speed from the pressing cylinder.
또한, 상기 빌렛의 선단부 직경을 확장시키는 단계는, 상기 클램프전극에 상기 빌렛을 고정하는 단계; 상기 클램프전극과 상기 앤빌 중 하나에 전류를 인가하여 발생하는 전기 저항열을 통해 상기 빌렛을 가열하는 단계; 및 상기 가압실린더를 상기 앤빌 쪽으로 이동시켜 상기 빌렛을 가압하고, 상기 후퇴실린더를 상기 가압실린더와 동일한 방향으로 이동시키면서 가압실린더보다 느린 속도로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of expanding the diameter of the tip of the billet may include the steps of: fixing the billet to the clamp electrode; heating the billet through electrical resistance heat generated by applying current to one of the clamp electrode and the anvil; and moving the pressing cylinder toward the anvil to pressurize the billet, and moving the retreat cylinder in the same direction as the pressing cylinder while moving it at a slower speed than the pressing cylinder.
또한, 상기 예비헤드부를 형성하는 단계는, 직경이 확장된 상기 빌렛의 선단부를 950 ~ 1100의 온도로 20분 이상 예열하는 단계; 예열된 상기 빌렛의 선단부를 금형에 장입 후 가압하여 상기 예비헤드부로 단조하는 단계; 및 단조된 상기 예비헤드부를 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of forming the preliminary head portion may include a step of preheating the tip of the billet with an expanded diameter at a temperature of 950 to 1100°C for 20 minutes or more; a step of forging the tip of the preheated billet into the preliminary head portion by inserting it into a mold and then applying pressure; and a step of cooling the forged preliminary head portion.
또한, 상기 제조방법은, 상기 예비헤드부를 형성하는 단계의 이후에 수행되고, 상기 예비헤드부의 표면에 소정의 깊이를 갖는 복수의 제1 용접홈을 형성하는 단계; 상기 제1 용접홈에 니켈합금을 용착시키면서 상기 예비헤드부의 표면에 제1용접부를 형성하는 단계; 상기 예비헤드부 및 상기 제1 용접부의 둘레에 소정의 깊이를 갖는 제2 용접홈을 형성하는 단계; 상기 제2 용접홈에 니켈합금을 용착시키면서 상기 예비헤드부 및 상기 제1 용접부의 둘레에 제2 용접부를 형성하는 단계; 상기 예비헤드부의 시트면에 소정의 깊이를 갖는 제3 용접홈을 형성하는 단계; 및 상기 제3 용접홈에 니켈합금을 용착시키면서 상기 예비헤드부의 시트면에 제3 용접부를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the manufacturing method may further include, after the step of forming the preliminary head portion, a step of forming a plurality of first welding grooves having a predetermined depth on the surface of the preliminary head portion; a step of forming a first weld portion on the surface of the preliminary head portion while depositing a nickel alloy in the first welding grooves; a step of forming a second welding groove having a predetermined depth around the preliminary head portion and the first welding portion; a step of forming a second welding portion around the preliminary head portion and the first welding portion while depositing a nickel alloy in the second welding groove; a step of forming a third welding groove having a predetermined depth on the seat surface of the preliminary head portion; and a step of forming a third welding portion on the seat surface of the preliminary head portion while depositing a nickel alloy in the third welding groove.
또한, 상기 제1 용접부는, 상기 제2 용접부 및 상기 제3 용접부보다 상대적으로 많은 함량의 니켈을 포함하고, 상기 제2 용접부는, 상기 제3 용접부보다 상대적으로 많은 함량의 니켈을 포함할 수 있다.Additionally, the first weld portion may include a relatively larger amount of nickel than the second weld portion and the third weld portion, and the second weld portion may include a relatively larger amount of nickel than the third weld portion.
또한, 일 실시예에 따른 선박 엔진용 배기밸브 스핀들은, 상기의 제조방법 중 어느 하나에 의해 제조될 수 있다.Additionally, an exhaust valve spindle for a ship engine according to one embodiment can be manufactured by any one of the above manufacturing methods.
전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 헤드부와 스템부를 갖는 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법을 제시할 수 있다.According to any one of the above-described problem solving means, a method for manufacturing an exhaust valve spindle for a marine engine having a head portion and a stem portion can be proposed.
특히, 전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 빌렛의 선단부를 자유단조나 로타리포징(rotary forging) 방식으로 가공하지 않고 전기 업세팅 방식으로 가공하고 직경을 확장시킴으로써 생산속도가 상대적으로 빠르고 연속작업을 통한 대량생산이 가능한 선박엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법을 제시할 수 있다.In particular, according to any one of the aforementioned problem solving means, a method for manufacturing an exhaust valve spindle for a marine engine can be proposed, which has a relatively fast production speed and enables mass production through continuous operation by processing the front end of a billet using an electric upsetting method and expanding the diameter rather than processing it using a free forging or rotary forging method.
또한, 전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 초내열성을 갖는 니켈계 합금소재를 이용하여 스핀들을 제조함으로써 스핀들의 내구성과 함께 내식성 및 내마모성을 향상시킬 수 있다.In addition, by manufacturing a spindle using a nickel-based alloy material having super heat resistance according to any one of the aforementioned problem solving means, the durability of the spindle as well as its corrosion resistance and wear resistance can be improved.
또한, 전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 예비헤드부의 표면에 별도의 니켈합금을 용착시켜 가공할 경우에는 헤드부의 내식성 및 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있는 선박 엔진용 스핀들의 제조방법을 제시할 수 있다.In addition, according to any one of the aforementioned problem solving means, a method for manufacturing a spindle for a ship engine can be proposed that can further improve the corrosion resistance and wear resistance of the head portion when a separate nickel alloy is deposited and processed on the surface of the spare head portion.
개시되는 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 개시되는 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects that can be obtained from the disclosed embodiments are not limited to the effects mentioned above, and other effects that are not mentioned can be clearly understood by a person having ordinary skill in the art to which the disclosed embodiments belong from the description below.
도 1은 일 실시예에 따른 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법을 나타내는 모식도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법 중 빌렛의 선단부 직경을 확장시키는 단계를 나타내는 모식도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법 중 예비헤드부를 형성하는 단계를 나타내는 순서도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법을 나타내는 모식도이다.FIG. 1 is a flowchart showing a method for manufacturing an exhaust valve spindle for a ship engine according to one embodiment.
Fig. 2 is a schematic diagram showing a method for manufacturing an exhaust valve spindle for a ship engine according to one embodiment.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a step of expanding the diameter of a tip of a billet in a method for manufacturing an exhaust valve spindle for a ship engine according to one embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing a step of forming a spare head portion in a method for manufacturing an exhaust valve spindle for a ship engine according to one embodiment.
Fig. 5 is a flowchart showing a method for manufacturing an exhaust valve spindle for a ship engine according to another embodiment.
Fig. 6 is a schematic diagram showing a method for manufacturing an exhaust valve spindle for a ship engine according to another embodiment.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 아래에서 설명되는 실시예들은 여러 가지 상이한 형태로 변형되어 실시될 수도 있다. 실시예들의 특징을 보다 명확히 설명하기 위하여, 이하의 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서 자세한 설명은 생략하였다. 그리고, 도면에서 실시예들의 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Below, various embodiments are described in detail with reference to the attached drawings. The embodiments described below may be modified and implemented in various different forms. To more clearly explain the features of the embodiments, detailed descriptions of matters widely known to those skilled in the art to which the embodiments pertain below have been omitted. In addition, parts of the drawings that are not related to the description of the embodiments have been omitted, and similar parts have been designated with similar drawing reference numerals throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐 아니라, '그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성이 어떤 구성을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성들을 더 포함할 수도 있음을 의미한다.Throughout the specification, when a component is said to be "connected" to another component, this includes not only the "direct connection" but also the "connection with other components in between." Furthermore, when a component is said to "include" another component, this does not exclude other components, but rather implies that other components may be included, unless otherwise specifically stated.
이하 첨부된 도면을 참고하여 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.The embodiments will be described in detail with reference to the attached drawings below.
도 1은 일 실시예에 따른 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법을 나타내는 순서도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법을 나타내는 모식도이며, 도 3은 일 실시예에 따른 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법 중 빌렛의 선단부 직경을 확장시키는 단계를 나타내는 모식도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법 중 예비헤드부를 형성하는 단계를 나타내는 순서도이다.FIG. 1 is a flowchart showing a method for manufacturing an exhaust valve spindle for a marine engine according to one embodiment, FIG. 2 is a schematic diagram showing a method for manufacturing an exhaust valve spindle for a marine engine according to one embodiment, FIG. 3 is a schematic diagram showing a step of expanding the diameter of a tip of a billet in a method for manufacturing an exhaust valve spindle for a marine engine according to one embodiment, and FIG. 4 is a flowchart showing a step of forming a spare head portion in a method for manufacturing an exhaust valve spindle for a marine engine according to one embodiment.
일 실시예에 따른 선박 엔진용 배기밸브 스핀들(10)은 컨테이너선이나 탱커 또는 벌크선과 같은 대형 선박의 엔진에 설치되어 엔진 피스톤의 행정에 따라 배기포트를 개폐하기 위한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 헤드부(100) 및 스템부(200)를 포함하여 구성될 수 있다.An exhaust valve spindle (10) for a ship engine according to one embodiment is installed in an engine of a large ship such as a container ship, a tanker, or a bulk carrier to open and close an exhaust port according to the stroke of an engine piston, and may be configured to include a head portion (100) and a stem portion (200) as illustrated in FIG. 2.
이러한 배기밸브 스핀들(10)은 엔진의 폭발행정 시 우산형태를 이루는 헤드부(100)가 상승하면서 시트면(상부면)을 통해 배기포트를 차폐하고, 폭발행정 후 헤드부(100)가 하강하면서 배기포트를 개방할 수 있으며, 헤드부(100)의 이동을 스템부(200)가 가이드할 수 있다.This exhaust valve spindle (10) can shield the exhaust port through the seat surface (upper surface) when the head portion (100) in the shape of an umbrella rises during the engine's explosion stroke, and open the exhaust port when the head portion (100) descends after the explosion stroke, and the movement of the head portion (100) can be guided by the stem portion (200).
일 실시예에 따른 선박 엔진용 배기밸브 스핀들(10)의 제조방법(S10)은 도 1에 도시된 바와 같이 빌렛을 제작하는 단계(S100), 빌렛의 선단부 직경을 확장시키는 단계(S200), 예비헤드부를 형성하는 단계(S300), 빌렛을 열처리하는 단계(S400), 빌렛을 절삭 가공하는 단계(S500)를 포함하여 구성될 수 있다.A method (S10) for manufacturing an exhaust valve spindle (10) for a ship engine according to one embodiment may be configured to include a step of manufacturing a billet (S100), a step of expanding the diameter of a tip of the billet (S200), a step of forming a preliminary head portion (S300), a step of heat-treating the billet (S400), and a step of cutting the billet (S500), as illustrated in FIG. 1.
상기 빌렛을 제작하는 단계(S100)는 스핀들(10)의 제조를 위해 모재가 되는 빌렛(1)을 소정의 길이로 제작하는 단계이다.The step of manufacturing the above billet (S100) is a step of manufacturing a billet (1) to be a base material for manufacturing a spindle (10) to a predetermined length.
구체적으로, 빌렛을 제작하는 단계(S100)는 입고된 소재를 가공하여 환봉을 제작한 후(S110), 환봉을 규격된 길이로 절단(S120)할 수 있으며, 절단된 환봉의 단부를 면취가공하는 단계(s130)를 포함하여 수행될 수 있다.Specifically, the step of manufacturing a billet (S100) may be performed by processing the received material to manufacture a round bar (S110), cutting the round bar to a standard length (S120), and including a step of chamfering the end of the cut round bar (s130).
상기 환봉을 제작하는 단계(S110)는 니켈(Ni)을 함유하는 합금소재를 가공하여 환봉을 제작할 수 있다.The step (S110) of manufacturing the above-mentioned round bar can manufacture the round bar by processing an alloy material containing nickel (Ni).
여기서, 상기 환봉을 제작하는 단계(S110)는 하기의 [표 1]에 기재된 합금소재를 혼합하여 환봉을 제작할 수 있다.Here, the step of manufacturing the above-mentioned ring (S110) can manufacture the ring by mixing the alloy materials described in [Table 1] below.
즉, 합금소재는 탄소(C), 규소(Si), 크롬(Cr), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 니켈(Ni)을 포함하여 구성되어 환봉으로 제작될 수 있다.That is, the alloy material is composed of carbon (C), silicon (Si), chromium (Cr), copper (Cu), aluminum (Al), and nickel (Ni) and can be manufactured into a round bar.
C(탄소)는 탄화물을 형성하고 고온강도를 높이며 내마모성을 개선시키기 때문에 0.2 중량% 이상 함유하는 것이 바람직하나, 그 함량이 0.2중량%를 초과하면 인성 및 연성이 낮아지므로 그 함량을 0.10중량% 이하로 한정할 수 있다.It is preferable to contain C (carbon) in an amount of 0.2 wt% or more because it forms carbides, increases high-temperature strength, and improves wear resistance. However, if the content exceeds 0.2 wt%, toughness and ductility decrease, so the content can be limited to 0.10 wt% or less.
Si(실리콘)은 탈산제로서 첨가하지만 다량 첨가하면 강도 및 인성이 저하되기 때문에 그 함량을 1.0 중량% 이하로 한정할 수 있다.Si (silicon) is added as a deoxidizer, but if added in large amounts, strength and toughness decrease, so its content can be limited to 1.0 wt% or less.
Cr(크롬)은 고온 내식성을 확보하기 위해 혼합될 수 있으며, 그 함량을 37.00~39.00중량%로 한정할 수 있다.Cr (chromium) can be mixed to secure high-temperature corrosion resistance, and its content can be limited to 37.00 to 39.00 wt%.
구리(Cu)는 내식성 확보를 위해 혼합될 수 있으며, 0.05중량% 이하로 한정할 수 있다.Copper (Cu) may be mixed to ensure corrosion resistance, and may be limited to 0.05 wt% or less.
알루미늄(Al)은 가벼우면서 높은 강도를 제공하기 위한 것으로, 그 함량이 3.00~4.00중량%로 한정할 수 있다.Aluminum (Al) is intended to provide light weight and high strength, and its content can be limited to 3.00 to 4.00 wt%.
니켈(Ni)은 고온강도 및 내식성을 개선시키는 것으로, 그 함량을 전술한 성분 및 기타 불가피한 불순물과 함께 100중량%를 이룰 수 있다. 이러한 니켈(Ni) 합금은 상대적으로 높은 내식성 및 내마모성을 가지므로 스핀들(10)의 내구성이 향상될 수 있다.Nickel (Ni) improves high-temperature strength and corrosion resistance, and its content can reach 100% by weight together with the aforementioned components and other unavoidable impurities. This nickel (Ni) alloy has relatively high corrosion and wear resistance, thereby improving the durability of the spindle (10).
한편, 환봉을 이루는 합금소재는 니모닉(Nimonic) 80A로 알려진 NiCr20TiAl합금이나, 인코넬(Inconel) 625로 알려진 NiCr22Mo9Nb 또는 인코넬(Inconel) 718로 알려진 NiCr19Fe18Nb 합금으로 제작될 수 있으며, DSA760으로 불리는 NiCr38Al4 합금으로 제작될 수도 있다.Meanwhile, the alloy material forming the ring can be made of a NiCr20TiAl alloy known as Nimonic 80A, a NiCr22Mo9Nb alloy known as Inconel 625, a NiCr19Fe18Nb alloy known as Inconel 718, or a NiCr38Al4 alloy known as DSA760.
이와 달리, 환봉은 스테인리스 강 합금소재로 구성될 수 있으며, 예를 들어 내열성과 부식성이 우수한 SNCrW 소재로 구성될 수도 있다.Alternatively, the shaft may be made of a stainless steel alloy, for example, SNCrW, which has excellent heat resistance and corrosion resistance.
여기서, 상기 SNCrW는 중량부로 C:0.2~0.3중량부, Si:1.0~2.0중량부, Mn:0.75~1.35 중량부, Cr:18~20 중량부, Ni:8~10 중량부, W:1.6~2.5 중량부, 잔량부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 구성될 수 있다.Here, the SNCrW may be composed of C: 0.2 to 0.3 parts by weight, Si: 1.0 to 2.0 parts by weight, Mn: 0.75 to 1.35 parts by weight, Cr: 18 to 20 parts by weight, Ni: 8 to 10 parts by weight, W: 1.6 to 2.5 parts by weight, the remainder being Fe and other unavoidable impurities.
환봉을 제작하는 단계(S110)에서는 빌렛(1) 길이의 2~3배의 길이로 제작될 수 있다.In the step of manufacturing the round bar (S110), it can be manufactured to a length 2 to 3 times the length of the billet (1).
상기 환봉을 규격된 길이로 절단하는 단계(S120)는 환봉을 규격된 길이로 절단하는 단계이다. 구체적으로, 환봉을 규격된 길이로 절단하는 단계(S120)에서는 띠톱(Band saw)를 이용하여 환봉을 규격된 길이로 절단할 수 있다.The step of cutting the above-mentioned bar into a standard length (S120) is a step of cutting the bar into a standard length. Specifically, in the step of cutting the bar into a standard length (S120), the bar can be cut into a standard length using a band saw.
상기 면취가공하는 단계(S130)는 규격된 길이로 절단된 환봉의 양단부 중 적어도 하나의 단부의 모서리 둘레를 깎는 단계이다.The above chamfering step (S130) is a step of chamfering the edge circumference of at least one end of a round bar cut to a standard length.
구체적으로, 면취가공하는 단계(S130)는 절단된 환봉의 양단부의 모서리를 절삭기로 모따기하여 모서리 둘레를 면취함으로써 빌렛(1)의 제작을 완료할 수 있다.Specifically, the chamfering process step (S130) can complete the production of a billet (1) by chamfering the edges of both ends of the cut round bar with a cutting machine to chamfer the edge perimeter.
이러한 면취가공하는 단계(S130)는 후술되는 업세팅장치(50)를 통해 빌렛(1)을 가공하는 과정에서 업세팅장치(50)를 구성하는 앤빌(51)의 부하를 감소시키고 예비 성형품의 표면 터짐을 예방할 수 있다.This chamfering processing step (S130) can reduce the load on the anvil (51) constituting the upsetting device (50) and prevent surface cracking of the preformed product during the process of processing the billet (1) through the upsetting device (50) described later.
상기 빌렛의 선단부 직경을 확장시키는 단계(S200)는 빌렛(1)의 선단부에 헤드부(100)를 성형하기 위하여 빌렛(1)의 선단부의 직경을 확장시키는 단계이다.The step (S200) of expanding the diameter of the tip of the billet is a step of expanding the diameter of the tip of the billet (1) in order to form a head portion (100) at the tip of the billet (1).
이러한 빌렛의 선단부 직경을 확장시키는 단계(S200)는 도 3에 도시된 바와 같이 전기 업세팅 장치(50)를 통해 빌렛(1)의 선단부를 가공하여 빌렛(1)의 선단부 직경을 확장시킴으로써 빌렛(1)의 선단부를 덩어리 형태로 성형할 수 있다.The step (S200) of expanding the diameter of the tip of the billet can be performed by processing the tip of the billet (1) through an electric upsetting device (50) as illustrated in FIG. 3 to expand the diameter of the tip of the billet (1), thereby forming the tip of the billet (1) into a lump shape.
즉, 빌렛의 선단부 직경을 확장시키는 단계(S200)는 자유단조나 로타리포징(rotary forging) 방식으로 가공했던 기존 방식을 벗어나 전기 업세팅 가공(Electrical upset forming)함으로써 생산속도가 상대적으로 빠르고 연속작업을 통한 대량생산을 도모할 수 있다.That is, the step (S200) of expanding the diameter of the tip of the billet is performed by electrical upset forming, rather than the existing method of processing by free forging or rotary forging, so that the production speed is relatively fast and mass production through continuous operation can be achieved.
구체적으로, 전기 업세팅 가공은 재결정(recrystallization) 온도로 가열, 가압하여 소성변형을 주는 공정이며, 횡으로 유동이 생겨 단면 형상이 커지는 원리 (Bulging)를 이용하는 기술로서 최종적으로 양파 모양이나 문 손잡이 모양의 원통으로 성형할 수 있다. 이러한 전기 업세팅 가공은 환봉을 사용함으로 연속적인 성형 작업이 가능하고, 가열에 의한 스케일 발생이 적고, 성형부의 체적량을 정밀하게 조정할 수 있으며, 재료의 결정립 흐름(grain flow)의 연속성이 유지되고 결정립(grain)이 미세하게 되어 밸브 스핀들의 피로 강도와 기계적 성질이 우수한 성형 공법이다.Specifically, electric upsetting processing is a process that causes plastic deformation by heating and pressurizing at the recrystallization temperature, and it is a technology that utilizes the principle of bulging, which causes horizontal flow to increase the cross-sectional shape, and can ultimately be formed into a cylinder in the shape of an onion or a door handle. This electric upsetting processing is a forming method that enables continuous forming work by using a round bar, reduces scale generation due to heating, allows for precise control of the volume of the forming part, and maintains the continuity of the material's grain flow and makes the grains fine, so the fatigue strength and mechanical properties of the valve spindle are excellent.
여기서, 빌렛의 선단부 직경을 확장시키는 단계(S200)는 도 3에 도시된 바와 같이 전기 업세팅 장치(50)를 이용하여 수행될 수 있으며, 전기 업세팅 장치(50)는 도 3에 도시된 바와 같이 클램프전극(51), 앤빌(52), 가압실린더(53) 및 후퇴실린더(54)를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the step (S200) of expanding the diameter of the tip of the billet can be performed using an electric upsetting device (50) as shown in FIG. 3, and the electric upsetting device (50) can be configured to include a clamp electrode (51), an anvil (52), a pressure cylinder (53), and a retreat cylinder (54) as shown in FIG. 3.
상기 클램프전극(51)는 업셋 작업을 위해 빌렛(1)을 이동 가능하게 지지하면서 빌렛(1)의 가열을 위한 전극 중 하나의 기능을 수행할 수 있다. 구체적으로, 클램프전극(51)은 좌우 분할 형성되어 빌렛(1)이 후술되는 앤빌(52)과 맞닿도록 잡아주면서 빌렛(1)의 이동을 가이드할 수 있으며, 높은 전기 전도율과 인장 강도를 확보하기 위해 인청동(phosphor bronze)과 베릴륨 동(beryllium copper)과 같은 동 합금을 주로 사용하여 제작될 수 있다.The above clamp electrode (51) can perform the function of one of the electrodes for heating the billet (1) while movably supporting the billet (1) for an upset operation. Specifically, the clamp electrode (51) is formed in left and right divisions to guide the movement of the billet (1) while holding the billet (1) so that it comes into contact with an anvil (52) described later, and can be manufactured mainly using a copper alloy such as phosphor bronze and beryllium copper to secure high electrical conductivity and tensile strength.
상기 앤빌(52)은 클램프전극(51)와 함께 전극의 기능을 수행하면서 빌렛(1)의 선단부를 지지하는 구성요소이다. 이러한 앤빌(52)은 열 전도율이 낮고 전기 전도도가 우수하고 고온, 고압에서 변형이 적은 공구강 SCM440을 사용하여 제작될 수 있으며, 고온 고압을 받은 앤빌 표면은 손상되기 때문에 일정 시간 사용 후 손상 부위를 재 가공하여 사용할 수 있다.The above anvil (52) is a component that supports the tip of the billet (1) while performing the function of an electrode together with the clamp electrode (51). This anvil (52) can be manufactured using tool steel SCM440, which has low thermal conductivity, excellent electrical conductivity, and little deformation at high temperatures and high pressures. Since the surface of the anvil subjected to high temperatures and high pressures is damaged, the damaged area can be reprocessed and used after a certain period of use.
상기 가압실린더(53)는 빌렛(1)을 앤빌(52)쪽으로 가압하는 구성요소로, 빌렛(1)의 후단부 쪽에 이동 가능하게 배치되어 빌렛(1)의 후단부를 지지하며, 앤빌(52) 방향으로 이동하면서 빌렛(1)을 가압할 수 있다.The above-mentioned pressurizing cylinder (53) is a component that pressurizes the billet (1) toward the anvil (52), and is movably positioned toward the rear end of the billet (1) to support the rear end of the billet (1), and can pressurize the billet (1) while moving toward the anvil (52).
상기 후퇴실린더(54)는 앤빌(52)을 이동가능하게 지지하면서 가압실린더(53)와 함께 이동하여 빌렛(1)의 선단부를 가공하는 구성요소이다. 구체적으로, 후퇴실린더(54)는 앤빌(52)을 지지한 상태로 가압실린더(53)와 동일한 방향으로 이동하되 가압실린더(53)보다 상대적으로 느린 속도로 이동하면서 속도 차를 통해 빌렛(1)의 선단부 직경을 확장시킬 수 있다.The above retreat cylinder (54) is a component that moves together with the pressure cylinder (53) while movably supporting the anvil (52) to process the front end of the billet (1). Specifically, the retreat cylinder (54) moves in the same direction as the pressure cylinder (53) while supporting the anvil (52), but moves at a relatively slower speed than the pressure cylinder (53), thereby allowing the diameter of the front end of the billet (1) to be expanded through the speed difference.
구체적으로, 빌렛의 선단부 직경을 확장시키는 단계(S200)는 도 3에 도시된 바와 같이 전기 업세팅 장치(50)를 구성하는 클램프전극(51)에 빌렛(1)을 고정할 수 있다(S210).Specifically, the step (S200) of expanding the tip diameter of the billet can be performed by fixing the billet (1) to a clamp electrode (51) constituting an electrical upsetting device (50) as illustrated in FIG. 3 (S210).
이때, S210단계에서는 클램프전극(51)에 빌렛(1)을 고정시킨 후, 가압실린더(53)를 작동시켜서 빌렛(1)의 선단부를 앤빌(52)에 밀착시킬 수 있으며, 후퇴실린더(54)를 앤빌(52)에 밀착시킬 수 있다.At this time, in step S210, after fixing the billet (1) to the clamp electrode (51), the pressure cylinder (53) can be operated to press the tip of the billet (1) against the anvil (52), and the retreat cylinder (54) can be pressed against the anvil (52).
그리고 S210단계가 수행된 후에는 클램프전극(51)와 앤빌(52)에 각각 전류를 인가함으로써 빌렛(1)을 가열할 수 있다(S220).And after step S210 is performed, the billet (1) can be heated by applying current to the clamp electrode (51) and the anvil (52) respectively (S220).
이에 따라, 빌렛(1)은 클램프전극(51)와 앤빌(52)에 전류가 공급됨으로써 클램프전극(51)과 앤빌(52)의 사이 부분이 고온으로 가열될 수 있다.Accordingly, the billet (1) can be heated to a high temperature in the area between the clamp electrode (51) and the anvil (52) by supplying current to the clamp electrode (51) and the anvil (52).
이때, S220단계에서는 앤빌(52)과 클램프전극(51)로 전류를 제공하면서 전류를 조절할 수 있으며, 클램프전극(51)와 앤빌(52)의 거리 변화에 따라 전류의 변화를 감지하면서 전류를 균일하게 제어할 수 있다.At this time, in step S220, the current can be controlled by providing current to the anvil (52) and the clamp electrode (51), and the current can be uniformly controlled by detecting the change in current according to the change in the distance between the clamp electrode (51) and the anvil (52).
그리고, S220단계가 수행된 후에는 가압실린더(53)를 작동시켜 앤빌(52) 쪽으로 이동시키면서 빌렛(1)을 앤빌(52) 쪽으로 가압하면서 후퇴실린더(54)를 이동시킬 수 있다(S230).And, after step S220 is performed, the pressurizing cylinder (53) can be operated to move the billet (1) toward the anvil (52) while pressing the billet (1) toward the anvil (52) and moving the retreat cylinder (54) (S230).
이때, S230단계에서는 가압실린더(53)가 앤빌(52)쪽으로 이동하면서 빌렛(1)을 가압할 수 있으며, 후퇴실린더(54)가 가압실린더(53)와 동일한 방향으로 이동하되 가압실린더(53)보다 느린 속도로 이동하면서 앤빌(52)을 이동시킬 수 있다.At this time, in step S230, the pressurizing cylinder (53) can pressurize the billet (1) while moving toward the anvil (52), and the retreating cylinder (54) can move the anvil (52) while moving in the same direction as the pressurizing cylinder (53) but at a slower speed than the pressurizing cylinder (53).
이에 따라, 빌렛(1)은 앤빌(52) 및 클램프전극(51)의 전류에 의해 계속 가열되면서 후퇴실린더(54)에 의해 가압되므로 선단부의 직경이 점점 커지면서 덩어리 형태로 뭉쳐질 수 있다.Accordingly, the billet (1) is continuously heated by the current of the anvil (52) and the clamp electrode (51) and is pressurized by the retreat cylinder (54), so that the diameter of the tip gradually increases and it can be lumped into a lump shape.
좀 더 구체적으로, 빌렛(1)은 +, - 전극을 이루는 클램프전극(51)과 앤빌(52) 사이에서 발생하는 전기 저항열에 의해서 가열된다. 가열된 빌렛(1)은 재료의 유동 응력이 급속히 감소하면서 가압실린더(53)와 후퇴실린더(54)의 속도 차이에 의해 환봉의 끝이 둥근 양파 형태로 변형되면서 원래의 직경에서 1.8 ~ 2.2배의 직경으로 확장될 수 있다.More specifically, the billet (1) is heated by the electrical resistance heat generated between the clamp electrode (51) and the anvil (52) forming the + and - electrodes. The heated billet (1) can expand to a diameter 1.8 to 2.2 times its original diameter as the end of the round bar is deformed into a round onion shape due to the speed difference between the pressurizing cylinder (53) and the retreating cylinder (54) while the flow stress of the material rapidly decreases.
빌렛(1)을 이루는 Ni계 합금소재는 980 ~ 1090℃ 온도에서 소성 변형에 대한 저항성이 낮게 되어, 해당 온도 구간에서 성형이 되도록 하기 위해 적절한 전류를 인가 해야 한다. 전류는 표면효과에 의해 표면에서부터 내부 심부 층까지 흘러가며, 표면의 온도는 환봉의 중심부 보다 높고, 열전도에 의해 심부까지 가열 된다. 빌렛(1)은 후퇴실린더(54)의 이동 속도에 따라 앤빌(52)과 맞닿아 있는 부분은 온도가 떨어지게 되고 클램프전극(51)에 맞닿아 있는 부분은 고온을 유지하게 된다. 형상은 가압 실린더와 후퇴 실린더의 속도 차이에 의해 결정된다. 이때, 후퇴실린더(54)의 속도가 상대적으로 빠르면 빌렛(1)의 선단부 직경은 원래 직경에 비해 크게 증가되지 않으며, 성형 형상은 길이가 늘어난 형태가 된다. 후퇴실린더(54)의 속도가 상대적으로 느리면, 빌렛(1)의 선단부 직경은 증가되고 길이는 짧아지게 된다. 또한 이때, 가압실린더(53)의 속도가 빌렛(1) 선단부의 변형 속도보다 빠를 경우 빌렛(1)의 표면에 주름이 발생하게 되고, 그 주름은 열간 단조 시 제품 표면에 그대로 남게 될 수 있으므로 열간 단조를 위한 적절한 형상을 구현하기 위해서는 가압 속도와 후퇴 속도의 비율이 중요하다.The Ni-based alloy material forming the billet (1) has low resistance to plastic deformation at a temperature of 980 to 1090℃, so an appropriate current must be applied to enable forming in that temperature range. The current flows from the surface to the inner deep layer due to the surface effect, and the temperature of the surface is higher than that of the center of the round bar, and the deep layer is heated by heat conduction. Depending on the moving speed of the retraction cylinder (54), the temperature of the billet (1) in the part that contacts the anvil (52) drops, and the part that contacts the clamp electrode (51) maintains a high temperature. The shape is determined by the difference in speed between the pressurizing cylinder and the retraction cylinder. At this time, if the speed of the retraction cylinder (54) is relatively fast, the diameter of the tip of the billet (1) does not increase significantly compared to the original diameter, and the forming shape becomes a shape with an elongated length. If the speed of the retreat cylinder (54) is relatively slow, the diameter of the tip of the billet (1) increases and the length becomes shorter. In addition, if the speed of the pressure cylinder (53) is faster than the deformation speed of the tip of the billet (1), wrinkles may occur on the surface of the billet (1), and the wrinkles may remain on the surface of the product during hot forging. Therefore, the ratio of the pressure speed and the retreat speed is important in order to implement an appropriate shape for hot forging.
상기와 같은 빌렛의 선단부 직경을 확장시키는 단계(S200)를 통해 가공된 빌렛(1)은 선단부의 직경이 2배 이상으로 확장되는 것이 바람직하다.It is preferable that the billet (1) processed through the step (S200) of expanding the diameter of the tip of the billet as described above has a diameter of the tip expanded to more than twice.
상기 예비헤드부를 형성하는 단계(S300)는 전술한 업세팅 가공하는 단계(S200)에 의해 덩어리 형태로 직경이 확장된 빌렛(1)의 선단부를 열간 형단조 방식으로 1차 성형하여 예비헤드부(101)를 성형하는 단계이다.The step (S300) of forming the above-described preliminary head part is a step of forming the preliminary head part (101) by first forming the tip of the billet (1) whose diameter has been expanded into a lump shape by the above-described upsetting processing step (S200) using a hot die forging method.
이러한 예비헤드부를 형성하는 단계(S300)는 도 2에 도시된 바와 같이 빌렛(1)의 선단부를 단조금형(30)에서 열간 단조방식으로 가공하여 예비헤드부(101)를 성형할 수 있다.The step (S300) of forming such a preliminary head part can be performed by hot forging the tip of the billet (1) in a forging mold (30) to form the preliminary head part (101), as shown in FIG. 2.
구체적으로, 예비헤드부를 형성하는 단계(S300)는 도 4에 도시된 바와 같이, 예열하는 단계(S310), 단조하는 단계(S320) 및 냉각시키는 단계(S330)를 포함하여 수행될 수 있다.Specifically, the step of forming a preliminary head portion (S300) can be performed including a preheating step (S310), a forging step (S320), and a cooling step (S330), as illustrated in FIG. 4.
상기 예열하는 단계(S310)에서는 직경이 확장된 빌렛(1)의 선단부를 가열로에 투입하여 950~1100℃로 20분 이상 가열할 수 있다. 이때에는 빌렛(1)의 합금소재가 갖는 결정립(grain)이 성장하지 않는 온도 범위에서 짧은 시간 가열할 수 있으며, 밸브 스핀들(10)의 결정 입도(grain size)는 ASTM Grain size NO.4 이상 요구된다.In the above preheating step (S310), the tip of the billet (1) with an expanded diameter can be placed in a heating furnace and heated at 950 to 1100°C for 20 minutes or more. At this time, heating can be performed for a short time in a temperature range where the crystal grains of the alloy material of the billet (1) do not grow, and the crystal grain size of the valve spindle (10) is required to be ASTM Grain size NO. 4 or higher.
상기 단조하는 단계(S320)에서는 예열된 빌렛(1)의 선단부를 헤드부(100)의 예비성형단계인 예비헤드부(101)로 가공하는 단계로, 도 2에 도시된 바와 같이 선단부가 예열된 빌렛(1)을 단조금형(30)에 장입하여 단조함으로써 예비헤드부(101)를 성형할 수 있다.In the forging step (S320) above, the tip of the preheated billet (1) is processed into a preliminary head part (101), which is a preliminary forming step of the head part (100). As shown in FIG. 2, the billet (1) with the tip preheated can be forged by inserting it into a forging mold (30) to form the preliminary head part (101).
이때, S320단계에서는 단조금형(30) 내부에 열간 단조용 이형제를 도포 하거나 금형과 소재 간의 온도 차이를 줄이기 위해 단열재를 사용하여 단조를 수행할 수도 있다.At this time, in step S320, forging may be performed by applying a hot forging release agent to the inside of the forging mold (30) or using an insulating material to reduce the temperature difference between the mold and the material.
상기 냉각시키는 단계(S330)에서는 전술한 S320단계에 의한 열간 단조된 빌렛(1)을 냉각시키는 단계로서, 열간 단조 시 빌렛(1)의 표면은 심부보다 냉각 속도가 빠르고 심부는 상대적으로 냉각 속도가 느려서 결정립 성장이 일어나게 되므로 빌렛(1)을 수냉처리 또는 상온에서 공냉 처리할 수 있다.The above cooling step (S330) is a step of cooling the billet (1) hot-forged by the above-described step S320. During hot forging, the surface of the billet (1) cools faster than the core, and the core cools relatively slowly, causing grain growth. Therefore, the billet (1) can be water-cooled or air-cooled at room temperature.
상기 열처리하는 단계(S400)는 전술한 S300단계를 통해 예비헤드부(101)가 형성된 빌렛(1)을 시효 경화가 이루어지도록 열처리하는 단계이다.The above heat treatment step (S400) is a step of heat treating the billet (1) in which the preliminary head portion (101) is formed through the above-described S300 step so that age hardening occurs.
빌렛(1)을 이루는 합금소재는 불연속 석출에 의해 형성된 γ/γ'(Ni3Al)층과 α-Cr상이 층으로 구성된 미세한 lamellar 구조로 이루어진 소재로 Cr의 입계 확산으로 인해 생성되며, 고온에서는 γ상을 이루고 있어 가공성이 좋다. 또한, Cr의 함량이 높아 다양한 부식환경에서 높은 내식성을 보이고, α-Cr상이 높은 탄성변형을 일으키며 고 경도가 지속 가능하다. 또한 α-Cr상과 γ상의 lamellar 구조 사이 폭의 크기가 증가됨에 따라 기계적 강도가 증가하게 된다.The alloy material forming the billet (1) is a material composed of a fine lamellar structure composed of a γ/γ'(Ni 3 Al) layer formed by discontinuous precipitation and an α-Cr phase layered therein, which is generated by the grain boundary diffusion of Cr, and forms a γ phase at high temperatures, which provides good processability. In addition, the high Cr content exhibits high corrosion resistance in various corrosive environments, and the α-Cr phase causes high elastic deformation, enabling high hardness to be maintained. In addition, as the width between the lamellar structures of the α-Cr phase and the γ phase increases, the mechanical strength increases.
이때, 열처리하는 단계(S400)에서는 빌렛(1)을 가열로에 투입하여 800℃로 24시간동안 유지시켜 열처리할 수 있다.At this time, in the heat treatment step (S400), the billet (1) can be heat treated by putting it into a heating furnace and maintaining it at 800℃ for 24 hours.
S400단계를 수행한 빌렛(1)은 아래의 [표 2]와 같은 기계적 특성을 얻을 수 있다.The billet (1) that has undergone the S400 step can obtain mechanical properties as shown in [Table 2] below.
상기 헤드부를 완성하는 단계(S500)는 전술한 S300단계 및 S400단계에 의해 성형된 예비헤드부(101)를 절삭 가공하여 스핀들(10)의 헤드부(100)를 완성하는 단계이다.The step (S500) of completing the above head part is a step of completing the head part (100) of the spindle (10) by cutting the preliminary head part (101) formed by the above-described steps S300 and S400.
이때, 헤드부를 완성하는 단계(S500)는 예비헤드부(101)를 황삭하는 가공을 수행하여 예비헤드부(101)를 1차로 절삭하고, 다시 롤링가공 및 정삭가공을 통해 예비헤드부(101)를 절삭하여 헤드부(100)로 성형할 수 있다.At this time, the step of completing the head part (S500) can be performed by first cutting the preliminary head part (101) by rough-cutting the preliminary head part (101) and then cutting the preliminary head part (101) through rolling processing and finishing processing to form the head part (100).
상기와 같이 헤드부(100)가 성형된 빌렛(1)은 도 2에 도시된 바와 같이 S600단계를 통해 샤프트부분을 가공하여 스핀들(10)의 스템부(200)가 성형될 수 있다.As shown in Fig. 2, the billet (1) in which the head portion (100) is formed can be processed into a shaft portion through step S600 to form the stem portion (200) of the spindle (10).
S600단계에서는 빌렛(1)의 샤프트부분이 스템부(200)에 대응하는 외경을 갖도록 정삭가공하여 스템부(200)를 성형할 수 있으며, 샤프트의 일부분에 내식성 및 내마모성을 갖는 합금분말(201)을 코팅한 후, 코팅된 샤프트를 연삭가공 및 랩핑가공하여 스템부(200)를 완성할 수 있다.In step S600, the shaft portion of the billet (1) can be machined to have an outer diameter corresponding to the stem portion (200) to form the stem portion (200), and after coating a portion of the shaft with an alloy powder (201) having corrosion resistance and wear resistance, the coated shaft can be ground and lapped to complete the stem portion (200).
한편, 일 실시예에 따른 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법(S10)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 전술한 예비헤드부(101)에 복수의 니켈합금 용접부를 형성하는 단계를 더 포함하여 수행될 수 있다.Meanwhile, a method for manufacturing an exhaust valve spindle for a ship engine according to one embodiment (S10) may be performed by further including a step of forming a plurality of nickel alloy welded portions in the aforementioned spare head portion (101) as illustrated in FIGS. 5 and 6.
즉, 일 실시예에 따른 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법(S10)은 도 5에 도시된 바와 같이 전술한 예비헤드부를 형성하는 단계(S300)를 수행한 후 수행되는 제1 용접홈을 형성하는 단계(S710), 제1 용접부를 형성하는 단계(S720), 제2 용접홈을 형성하는 단계(S730), 제2 용접부를 형성하는 단계(S740), 제3 용접홈을 형성하는 단계(S750) 및 제3 용접부를 형성하는 단계(S760)를 더 포함하여 수행될 수 있다.That is, the method for manufacturing an exhaust valve spindle for a ship engine according to one embodiment (S10) may be performed by further including a step of forming a first welding groove (S710), a step of forming a first welding portion (S720), a step of forming a second welding groove (S730), a step of forming a second welding portion (S740), a step of forming a third welding groove (S750), and a step of forming a third welding portion (S760) after performing the step of forming the aforementioned preliminary head portion (S300) as illustrated in FIG. 5.
상기 제1 용접홈을 형성하는 단계(S710)는 예비헤드부(101)의 표면, 즉 도면 상 하부면에 소정의 깊이를 갖는 복수의 제1 용접홈(71)을 형성하여 니켈합금의 제1 용접부(72)의 용착부위를 형성하는 단계이다.The step (S710) of forming the first welding groove is a step of forming a plurality of first welding grooves (71) having a predetermined depth on the surface of the preliminary head portion (101), i.e., the lower surface in the drawing, to form a welding portion of the first welding portion (72) of the nickel alloy.
이때, 제1 용접홈을 형성하는 단계(S710)는 대략 원판형을 이루는 예비헤드부(101)의 표면(하부면)에 복수의 동심원을 이루도록 제1 용접홈(71)을 형성할 수 있다.At this time, the step of forming the first welding groove (S710) can form the first welding groove (71) to form a plurality of concentric circles on the surface (lower surface) of the preliminary head portion (101) that is approximately circular in shape.
상기 제1 용접부를 형성하는 단계(S720)는 제1 용접홈(71)에 니켈합금을 용착시키면서 예비헤드부(101)의 표면에 제1 용접부(72)를 형성하는 단계이다.The step (S720) of forming the first welding part is a step of forming the first welding part (72) on the surface of the preliminary head part (101) while depositing a nickel alloy into the first welding groove (71).
즉, 제1 용접부를 형성하는 단계(S720)는 예비헤드부(101)의 표면에 니켈합금의 용접비드를 다층으로 형성하여 니켈합금의 제1 용접부(72)를 형성할 수 있으며, 이때 제1 용접부(72)는 예비헤드부(101)의 표면에 형성된 복수의 제1 용접홈(71)에 용착됨으로써 좀 더 견고하게 용착될 수 있다.That is, the step (S720) of forming the first welded portion can form a first welded portion (72) of nickel alloy by forming a multi-layered welding bead of nickel alloy on the surface of the preliminary head portion (101), and at this time, the first welded portion (72) can be welded more firmly by being welded to a plurality of first welding grooves (71) formed on the surface of the preliminary head portion (101).
상기 제2 용접홈을 형성하는 단계(S730)는 예비헤드부(101) 및 제1용접부(72)의 둘레에 소정의 깊이를 갖는 복수의 제2 용접홈(73)을 형성하여 니켈합금의 제2 용접부(74)의 용착부위를 형성하는 단계이다.The step (S730) of forming the second welding groove is a step of forming a plurality of second welding grooves (73) having a predetermined depth around the preliminary head portion (101) and the first welding portion (72) to form a welding portion of the second welding portion (74) of the nickel alloy.
이때, 제2 용접홈을 형성하는 단계(S730)는 예비헤드부(101) 및 제1용접부(72)의 둘레를 따라 복수의 제2 용접홈(73)을 형성함으로써 예비헤드부(101) 및 제1용접부(72)의 둘레를 대략 톱니형과 같이 형성할 수 있다.At this time, the step of forming the second welding groove (S730) can form the circumference of the preliminary head portion (101) and the first welding portion (72) into a roughly sawtooth shape by forming a plurality of second welding grooves (73) along the circumference of the preliminary head portion (101) and the first welding portion (72).
상기 제2 용접부를 형성하는 단계(S740)는 제2 용접홈(73)에 니켈합금을 용착시키면서 예비헤드부(101) 및 제1 용접부(72)의 둘레에 제2 용접부(74)를 형성하는 단계이다.The step (S740) of forming the second welding portion is a step of forming the second welding portion (74) around the preliminary head portion (101) and the first welding portion (72) while depositing a nickel alloy into the second welding groove (73).
즉, 제2 용접부를 형성하는 단계(S740)는 예비헤드부(101) 및 제1 용접부(72)의 둘레에 니켈합금의 용접비드를 다층으로 형성하여 니켈합금의 제2 용접부(74)를 형성할 수 있으며, 이때 제2 용접부(74)는 복수의 제2 용접홈(73)에 용착됨으로써 좀 더 견고하게 용착될 수 있다.That is, the step (S740) of forming the second weld portion can form a second weld portion (74) of nickel alloy by forming a multi-layered welding bead of nickel alloy around the preliminary head portion (101) and the first weld portion (72), and at this time, the second weld portion (74) can be welded more firmly by being welded to a plurality of second welding grooves (73).
상기 제3 용접홈을 형성하는 단계(S750)는 예비헤드부(101)의 시트면(상부면) 즉, 선박 엔진의 배기포트에 밀착되는 면에 소정의 깊이를 갖는 복수의 제3 용접홈(75)을 형성하여 니켈합금의 제3 용접부(76)의 용착부위를 형성하는 단계이다.The step (S750) of forming the third welding groove is a step of forming a plurality of third welding grooves (75) having a predetermined depth on the sheet surface (upper surface) of the spare head portion (101), i.e., the surface that is in close contact with the exhaust port of the ship engine, thereby forming a welding portion of the third welding portion (76) of the nickel alloy.
이때, 제3 용접홈을 형성하는 단계(S750)는 예비헤드부(101)의 시트면(상부면)에 복수의 동심원을 이루도록 제3 용접홈(75)을 형성할 수 있다.At this time, the step of forming the third welding groove (S750) can form the third welding groove (75) to form a plurality of concentric circles on the sheet surface (upper surface) of the spare head portion (101).
상기 제3 용접부를 형성하는 단계(S760)는 제3 용접홈(75)에 니켈합금을 용착시키면서 예비헤드부(101)의 시트면에 제3 용접부(76)를 형성하는 단계이다.The step (S760) of forming the third welding part is a step of forming the third welding part (76) on the sheet surface of the preliminary head part (101) while depositing a nickel alloy in the third welding groove (75).
즉, 제3 용접부를 형성하는 단계(S760)는 예비헤드부(101)의 시트면(상부면)에 니켈합금의 용접비드를 다층으로 형성하여 니켈합금의 제3 용접부(76)를 형성할 수 있으며, 이때 제3 용접부(76)는 복수의 제3 용접홈(75)에 용착됨으로써 좀 더 견고하게 용착될 수 있다.That is, the step (S760) of forming the third weld portion can form a third weld portion (76) of nickel alloy by forming a multi-layered welding bead of nickel alloy on the sheet surface (upper surface) of the preliminary head portion (101), and at this time, the third weld portion (76) can be welded more firmly by being welded to a plurality of third welding grooves (75).
제1 용접부(72), 제2 용접부(74) 및 제3 용접부(76)는 빌렛(1)을 이루는 합금소재와 동일한 합금소재로 구성될 수 있으며, 니모닉(Nimonic) 80A로 알려진 NiCr20TiAl니켈합금이나, 인코넬(Inconel) 625로 알려진 NiCr22Mo9Nb 또는 인코넬(Inconel) 718로 알려진 NiCr19Fe18Nb 니켈합금으로 제작될 수 있고, DSA760으로 불리는 NiCr38Al4 니켈합금으로 구성될 수도 있다.The first weld (72), the second weld (74) and the third weld (76) may be made of the same alloy material as the alloy material forming the billet (1), and may be made of a NiCr20TiAl nickel alloy known as Nimonic 80A, a NiCr22Mo9Nb nickel alloy known as Inconel 625 or a NiCr19Fe18Nb nickel alloy known as Inconel 718, or may be made of a NiCr38Al4 nickel alloy known as DSA760.
한편, 배기밸프 스핀들(10)은 선박 엔진의 실린더와 대면하는 헤드부(100)의 표면(하부면)에 상대적으로 높은 온도와 압력이 가해지게 되며, 실린더의 반대편에 대면하는 시트면(상부면)에 상대적으로 낮은 온도와 압력이 가해지게 된다.Meanwhile, the exhaust valve spindle (10) is subjected to relatively high temperature and pressure on the surface (lower surface) of the head portion (100) facing the cylinder of the ship engine, and relatively low temperature and pressure are applied on the seat surface (upper surface) facing the opposite side of the cylinder.
여기서, 전술한 제1 용접부(72)는 제2 용접부(74) 및 제3 용접부(76)보다 상대적으로 많은 함량의 니켈을 포함하는 합금으로 구성됨으로써 제2 용접부(74) 및 제3 용접부(76)에 비하여 상대적으로 높은 내식성 및 내마모성을 제공할 수 있다.Here, the first welded portion (72) described above is composed of an alloy containing a relatively larger amount of nickel than the second welded portion (74) and the third welded portion (76), thereby providing relatively higher corrosion resistance and wear resistance than the second welded portion (74) and the third welded portion (76).
또한, 제2 용접부(74)는 제3 용접부(76)보다 상대적으로 많은 함량의 니켈을 포함하는 합금으로 구성됨으로써 제3 용접부(76)에 비하여 상대적으로 높은 내식성 및 내마모성을 제공할 수 있다.In addition, the second weld (74) is composed of an alloy containing a relatively larger amount of nickel than the third weld (76), thereby providing relatively higher corrosion resistance and wear resistance than the third weld (76).
상기와 같이 제1 용접부(72), 제2 용접부(74) 및 제3 용접부(76)가 형성된 이후에는 전술한 열처리하는 단계(S400) 및 헤드부를 완성하는 단계(S500)를 수행하면서 예비헤드부(101)가 제1 용접부(72), 제2 용접부(74) 및 제3 용접부(76)와 함께 절삭 가공됨으로써 헤드부(100)로 성형될 수 있다.After the first welded portion (72), the second welded portion (74), and the third welded portion (76) are formed as described above, the heat treatment step (S400) and the head portion completion step (S500) described above are performed, and the preliminary head portion (101) is cut together with the first welded portion (72), the second welded portion (74), and the third welded portion (76), thereby being formed into the head portion (100).
이상에서 살펴본 바와 같이, 상술한 과정을 통해 제조된 선박 엔진용 배기밸브 스핀들(10)은 헤드부(100)와 스템부(200)를 접합하거나 자유단조 방식으로 가공하지 않고, 빌렛(1)의 선단부를 전기 업세팅 방식으로 직경을 확장시켜 가공하므로 제조과정이 용이하여 대량생산이 가능하면서 내구성이 좀 더 향상될 수 있으며, 특히 니켈을 포함하는 합금소재를 이용하여 스핀들(10)을 제조함으로써 스핀들(10)의 내구성과 함께 내식성 및 내마모성을 좀 더 향상시킬 수 있다.As described above, the exhaust valve spindle (10) for a marine engine manufactured through the above-described process is not manufactured by joining the head portion (100) and the stem portion (200) or by processing them using a free forging method, but by processing the tip portion of the billet (1) by expanding its diameter using an electric upsetting method, so that the manufacturing process is easy and mass production is possible while durability can be further improved. In particular, by manufacturing the spindle (10) using an alloy material containing nickel, the durability of the spindle (10) as well as corrosion resistance and wear resistance can be further improved.
상술된 실시예들은 예시를 위한 것이며, 상술된 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술된 실시예들이 갖는 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The embodiments described above are provided for illustrative purposes only, and those skilled in the art will readily appreciate that the embodiments described above can be readily modified into other specific forms without altering the technical concepts or essential characteristics of the embodiments described above. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not restrictive. For example, components described as being single may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may be implemented in a combined manner.
본 명세서를 통해 보호받고자 하는 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The scope of protection sought through this specification is indicated by the claims described below rather than the detailed description above, and should be interpreted to include all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts.
1 : 빌렛
10 : 스핀들
30 : 단조금형
50 : 전기 업세팅 장치
51 : 전극클램프
52 : 앤빌
53 : 가압실린더
54 : 후퇴실린더
71 : 제1 용접홈
72 : 제1 용접부
73 : 제2 용접홈
74 : 제2 용접부
75 : 제3 용접홈
76 : 제3 용접부
100 : 헤드부
101 : 예비헤드부
200 : 스템부1: Billet
10: Spindle
30: Forging die
50: Electrical upsetting device
51: Electrode clamp
52: Anvil
53: Pressurized cylinder
54: Retractable cylinder
71: First welding groove
72: First weld
73: Second welding groove
74: Second weld
75: Third welding groove
76: Third weld
100: Head
101: Spare head section
200: Stem
Claims (9)
니켈이 함유된 합금소재로 이루어지고, 소정의 길이를 갖는 환봉 형태의 빌렛을 제작하는 단계;
상기 빌렛을 전기 업세팅 장치로 가공하여 상기 빌렛의 선단부의 직경을 확장시키는 단계;
직경이 확장된 상기 빌렛의 선단부를 열간 단조방식으로 가공하여 예비헤드부를 형성하는 단계;
상기 예비헤드부를 형성하는 단계의 이후에 수행되고, 상기 예비헤드부의 표면에 소정의 깊이를 갖는 복수의 제1 용접홈을 형성하는 단계;
상기 제1 용접홈에 니켈합금을 용착시키면서 상기 예비헤드부의 표면에 제1용접부를 형성하는 단계;
상기 예비헤드부 및 상기 제1 용접부의 둘레에 소정의 깊이를 갖는 제2 용접홈을 형성하는 단계;
상기 제2 용접홈에 니켈합금을 용착시키면서 상기 예비헤드부 및 상기 제1 용접부의 둘레에 제2 용접부를 형성하는 단계;
상기 예비헤드부의 시트면에 소정의 깊이를 갖는 제3 용접홈을 형성하는 단계;
상기 제3 용접홈에 니켈합금을 용착시키면서 상기 예비헤드부의 시트면에 제3 용접부를 형성하는 단계;
상기 예비헤드부가 형성된 상기 빌렛을 소정의 온도에서 소정의 시간동안 열처리하는 단계; 및
상기 예비헤드부를 절삭가공하여 상기 헤드부를 완성하는 단계를 포함하며,
상기 제1 용접부는,
상기 제2 용접부 및 상기 제3 용접부보다 상대적으로 많은 함량의 니켈을 포함하고,
상기 제2 용접부는,
상기 제3 용접부보다 상대적으로 많은 함량의 니켈을 포함하는, 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법.
A method for manufacturing an exhaust valve spindle for a marine engine having a head portion and a stem portion,
A step of manufacturing a billet in the shape of a round bar having a predetermined length and made of an alloy material containing nickel;
A step of processing the billet with an electric upsetting device to expand the diameter of the tip of the billet;
A step of forming a preliminary head portion by processing the tip portion of the billet with an expanded diameter using a hot forging method;
A step of forming a plurality of first welding grooves having a predetermined depth on the surface of the preliminary head portion, which is performed after the step of forming the preliminary head portion;
A step of forming a first welding part on the surface of the preliminary head part while depositing a nickel alloy into the first welding groove;
A step of forming a second welding groove having a predetermined depth around the preliminary head portion and the first welding portion;
A step of forming a second welding part around the preliminary head part and the first welding part while depositing a nickel alloy in the second welding groove;
A step of forming a third welding groove having a predetermined depth on the seat surface of the above-mentioned spare head portion;
A step of forming a third welding part on the seat surface of the preliminary head part by depositing a nickel alloy in the third welding groove;
A step of heat-treating the billet on which the preliminary head portion is formed at a predetermined temperature for a predetermined period of time; and
It includes a step of completing the head part by cutting the above spare head part,
The above first welded portion,
Contains a relatively large amount of nickel compared to the second weld and the third weld,
The above second welded portion,
A method for manufacturing an exhaust valve spindle for a marine engine, comprising a relatively large amount of nickel compared to the third welded portion.
상기 합금소재는,
탄소 0.00 내지 0.10중량%, 규소 0.00 내지 1.00중량%, 크롬 37.00 내지 39.00 중량%, 구리 0.00 내지 0.05 중량%, 알루미늄 3.00 내지 4.00중량% 및 니켈 잔여량을 포함하는, 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법.
In the first paragraph,
The above alloy material is,
A method for manufacturing an exhaust valve spindle for a marine engine, comprising 0.00 to 0.10 wt% of carbon, 0.00 to 1.00 wt% of silicon, 37.00 to 39.00 wt% of chromium, 0.00 to 0.05 wt% of copper, 3.00 to 4.00 wt% of aluminum, and a remainder of nickel.
상기 빌렛을 제작하는 단계는,
상기 환봉을 규격된 길이로 절단하는 단계; 및
절단된 상기 환봉의 길이방향 양단부 중 적어도 하나의 단부의 모서리 둘레를 깎아서 면취가공하는 단계를 포함하는, 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법.
In the first paragraph,
The steps for making the above billet are:
A step of cutting the above-mentioned ring to a standard length; and
A method for manufacturing an exhaust valve spindle for a ship engine, comprising a step of chamfering by cutting the edge circumference of at least one of the longitudinal ends of the cut circular bar.
상기 빌렛의 선단부 직경을 확장시키는 단계를 수행하는 상기 전기 업세팅 장치는,
상기 빌렛을 이동 가능하게 지지하면서 전극 중 하나를 이루는 클램프전극과, 상기 빌렛의 선단부를 지지하면서 전극 중 나머지 하나를 이루는 앤빌과, 상기 빌렛의 후단부 쪽에 배치되어 상기 앤빌 방향으로 이동하면서 상기 빌렛을 가압하는 가압실린더와, 상기 앤빌을 이동 가능하게 지지하면서 상기 가압실린더와 동일한 방향으로 이동하되 상기 가압실린더와 다른 속도로 이동하는 후퇴실린더를 포함하는, 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법.
In the first paragraph,
The electric upsetting device that performs the step of expanding the diameter of the tip of the billet,
A method for manufacturing an exhaust valve spindle for a ship engine, comprising: a clamp electrode forming one of the electrodes while movably supporting the billet; an anvil forming the other of the electrodes while supporting the front end of the billet; a pressure cylinder positioned toward the rear end of the billet and moving in the direction of the anvil to pressurize the billet; and a retreat cylinder moving in the same direction as the pressure cylinder but at a different speed from the pressure cylinder while movably supporting the anvil.
상기 빌렛의 선단부 직경을 확장시키는 단계는,
상기 클램프전극에 상기 빌렛을 고정하는 단계;
상기 클램프전극과 상기 앤빌 중 하나에 전류를 인가하여 발생하는 전기 저항열을 통해 상기 빌렛을 가열하는 단계; 및
상기 가압실린더를 상기 앤빌 쪽으로 이동시켜 상기 빌렛을 가압하고, 상기 후퇴실린더를 상기 가압실린더와 동일한 방향으로 이동시키면서 가압실린더보다 느린 속도로 이동시키는 단계를 포함하는, 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법.
In paragraph 4,
The step of expanding the tip diameter of the above billet is:
A step of fixing the billet to the clamp electrode;
A step of heating the billet through electric resistance heat generated by applying current to one of the clamp electrode and the anvil; and
A method for manufacturing an exhaust valve spindle for a ship engine, comprising the steps of moving the pressurizing cylinder toward the anvil to pressurize the billet, and moving the retreating cylinder in the same direction as the pressurizing cylinder while moving it at a slower speed than the pressurizing cylinder.
상기 예비헤드부를 형성하는 단계는,
직경이 확장된 상기 빌렛의 선단부를 950 ~ 1100℃의 온도로 20분 이상 예열하는 단계;
예열된 상기 빌렛의 선단부를 금형에 장입 후 가압하여 상기 예비헤드부로 단조하는 단계; 및
단조된 상기 예비헤드부를 냉각시키는 단계를 포함하는, 선박 엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법.
In the first paragraph,
The step of forming the above-mentioned spare head part is:
A step of preheating the tip of the billet with an expanded diameter at a temperature of 950 to 1100°C for 20 minutes or more;
A step of forging the tip of the preheated billet into the preliminary head portion by inserting it into a mold and applying pressure; and
A method for manufacturing an exhaust valve spindle for a marine engine, comprising a step of cooling the forged preliminary head portion.
An exhaust valve spindle for a marine engine, manufactured by any one of claims 1 to 6.
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