KR100456918B1 - 자용성합금 용사코팅의 재용융장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자용성 용사코팅을 재용융하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 롤표면에 자용성 합금을 화염용사후 형성된 표면코팅을 균일하고, 단시간내에 재용융할수 있는 자용성합금 용사코팅의 재용융장치에 관한 것이다.

본 발명은 롤과 샤프트와 같은 원통부재(1)의 표면에 용사코팅된 자용성 합금을 재용융하는 장치에 있어서, 상기 원통부재(1)의 좌우양단이 각각 지지되는 고정블록(19a)(19b)을 상부면에 장착한 베이스(11)를 갖추고, 상기 베이스(11)의 상부면에 갖추어지는 안내봉(18a)(18b)에 수평활주이동가능하게 조립되는 이송지그(12)를 갖추며, 상기 이송지그(12)와 나사결합된 수평스크류(17)를 회전구동시키는 모터부재(13)를 갖추고, 상기 고정블록(19a)(19b)에 좌우양단이 올려진 원통부재(1)가 삽입되는 원형공(14)을 관통형성한 열선블록(14)을 상기 이송지그(12)에 갖추며, 상기 원형공(14)에는 상기 원통부재(1)의 외부면을 접촉없이 감싸는 열선부재(15)를 갖추고, 상기 원통부재(1)의 표면온도를 검출하는 열전대(16)를 갖추는 한편, 상기 모터부재(13)와 열선부재(14)에 외부전원을 공급하는 공급원을 포함하는 자용성 합금 용사코팅의 재용융장치를 제공한다.

Description

자용성합금 용사코팅의 재용융장치{apparatus for remelting the flame sprayed coatings of self-fusing alloy}

본 발명은 자용성 용사코팅을 재용융하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 롤표면에 자용성 합금을 화염용사후 형성된 표면코팅을 균일하고, 단시간내에 재용융할수 있는 자용성합금 용사코팅의 재용융장치에 관한 것이다.

일반적으로 용사코팅은 코팅소재를 용융시키는 열원에 따라 화염, 전기아크, 플라즈마, 폭발용사 등으로 분류할 수 있으며, 그 중 화염용사방법은 산소-아세틸렌을 열원으로 사용하는 가장 전통적인 방법이며, 화염온도가 낮으므로 알루미늄(Al)합금과 아연(Zn)합금의 코팅으로 많이 사용된다.

그리고, 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co)계 합금등은 용융점이 높아서 코팅특성을 저하시키기 때문에 그 사용이 매우 제한적이다.

여기서, 자용성 합금이란 니켈(Ni)이나 코발트(Co)계에 실리콘(Si)과 보론을 소량첨가하여 용융점을 약 1000 ℃근처로 저하시켜 용사코팅이 용이하게 하는 합금인데, 이때 소량첨가되는 실리콘(Si)은 무게비로 약 3-5%, 보론은 1-4% 첨가된다.

이러한 자용성합금을 용사코팅하면 아직도 조직내에 약 10-20%의 기공이 발생하고 모재와의 접착력이 불완전하여 사용중 용이하게 코팅이 박리되게 된다. 따라서 상업적으로는 산소-아세틸렌 토치나 노안에서 코팅을 재용융처리하여 코팅 내의 기공을 제거하여 코팅층의 조직을 더 균일하게 하고 모재와의 접착력을 증대시켜 사용하고 있다.

자용성 합금은 보론이 코팅공정 중 니켈(Ni)이나 크롬(Cr)과 반응하여 니켈-보라이드나 크롬-보라이드와 같은 강한 석출물을 생성시켜 높은 내마모성을 얻게 된다. 따라서 이러한 자용성합금을 화염용사후 재용융처리하여 각종 내마모성이나 내부식성을 요하는 부품, 특히 각종 롤이나 롤러, 샤프트, 밸브 시이트 (seat), 펌프 스리브 (sleeve) 등에 많이 적용된다.

이러한 자용성합금 용사코팅을 재용융하기 위해서는 부품을 산소-아세틸렌 토치나 노안에서 적정시간과 적정온도 동안 열처리를 하여야 한다.

그러나, 상기 부품을 가열로 내부에서 재용융을 수행하는 경우 어느 정도 정확하게 조절이 가능하나, 형성길이가 긴 원통부재인 롤과 같은 부품은 노 안에 장입이 불가능하다.

이에따라, 종래 롤과 같이 형성길이가 긴 회전물체의 경우에는 코팅된 부품을 동력원으로서 회전시키면서 작업자가 산소-아세틸렌 토치를 이용하여 수작업으로 용사코팅을 재용융처리해야만 하기 때문에, 작업자의 작업부하가 크고, 수동으로 거리를 조절하고, 육안으로 재용융정도를 판단하면서 작업하는 것이 매우 부정확하고, 재현성이 저하되어 코팅층의 재용융이 불균일하게 이루어지면서 불균일한 제품품질을 얻게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 그 목적은 고주파나 칸탈 (kanthal) 혹은 슈퍼-칸탈 (super-kanthal) 열원을 이용하여 봉재 형태의 각종 롤이나 샤프트와 같은 원통부재의 표면에 코팅된 자용성합금을 자동으로 균일하게 재용융하여 자용성합금 용사코팅의 품질을 높일수 있는 자용성 합금 용사코팅의 재용융장치를 제공하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 자용성합금 용사코팅의 재용융장치를 도시한 평면도,

도 2는 본 발명에 따른 자용성 합금 용사코팅의 재용융장치를 도시한 정면도,

도 3(a)(b)는 본 발명에 따른 자용성 합금 용사코팅의 재용융장치를 도시한 좌,우측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

11 .... 베이스 12 .... 이송지그

13 .... 모터부재 14 .... 열선블록

15 .... 열선부재 16 .... 열전대

17 .... 수평스크류 18a,18b .... 안내봉

19a,19b ... 고정블록 1 .... 원통부재

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은

롤과 샤프트와 같은 원통부재의 표면에 용사코팅된 자용성 합금을 재용융하는 장치에 있어서,

상기 원통부재의 좌우양단이 각각 지지되는 좌우한쌍의 고정블록을 상부면에 장착한 베이스를 갖추고, 상기 베이스의 상부면에 갖추어지는 안내봉에 수평활주이동가능하게 조립되는 이송지그를 갖추며, 상기 이송지그와 나사결합된 수평스크류를 회전구동시키는 모터부재를 갖추고, 상기 고정블록에 좌우양단이 올려진 원통부재가 삽입되는 원형공을 관통형성한 열선블록을 상기 이송지그에 갖추며, 상기 원형공에는 상기 원통부재의 외부면을 접촉없이 감싸는 열선부재를 갖추고, 상기 원통부재의 표면온도를 검출하는 열전대를 갖추며, 상기 열선블록은 상하높이조절이 가능하도록 수직대에 상하이동가능하게 조립되고, 상기 고정블록중 일측 고정블록은 상기 안내봉에 활주이동가능하게 조립되는 슬라이더의 상부면에 설치되는 한편, 상기 모터부재와 열선부재에 외부전원을 공급하는 공급원을 포함함을 특징으로 하는 자용성 합금 용사코팅의 재용융장치를 마련함에 의한다.

이하, 본 발명에 대해서 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자용성합금 용사코팅의 재용융장치를 도시한 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자용성 합금 용사코팅의 재용융장치를 도시한 정면도이며, 도 3(a)(b)는 본 발명에 따른 자용성 합금 용사코팅의 재용융장치를 도시한 좌,우측면도로서, 본 발명의 장치(100)는 도 1 내지 3에 도시한 바와같이, 가열로내에서 표면에 코팅된 자용성합금 용사코팅을 재용융하기 곤란한 롤, 샤프트와 같이 길이가 긴 원통부재(1)에 대한 코팅층 재용융작업을 전체길이에 걸쳐 균일하고, 간편하게 수행할수 있는 것으로서, 이러한 장치(100)는 베이스(11), 이송지그(12), 모터부재(13), 열선블록(14) 및 공급원으로 구성된다.

즉, 재용융하고자 하는 원통부재(1)가 올려지는 베이스(11)는 상부면에 상기 원통부재(1)의 좌우양단을 각각 지지할수있도록 고정블록(19a)(19a)이 각각 상부면에 설치되며, 하부면에는 이동이 가능하도록 롤러부재(19c)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 베이스(11)의 상부면에 갖추어지는 좌우한쌍의 안내봉(18a)(18b)에는 베어링부재(12a)를 매개로 하여 이송지그(12)의 좌우양단이 수평활주 이동가능하게 조립되고, 상기 이송지그(12)의 하부면에 형성된 나사블록(12b)에는 일정길이의 수평스크류(17)가 나사결합되어 있으며, 상기 수평스크류(17)의 일측단은 외부전원인가시 회전구동시키는 모터부재(13)의 구동축과 벨트부재 또는 체인부재(13a)와 같은 동력전달수단을 매개로 연결구성된다.

여기서, 상기 고정블록(19a)(19b)는 원형단면을 갖는 상기 원통부재(1)의 좌우양단을 안전하게 지지할수있도록 'V'블록으로 갖추어지며, 일측 고정블록(19b)은 올려지는 원통부재(1)의 길이변화에 대하여 신속하게 대응할 수 있도록 상기 안내봉(18a)(18b)과 베어링부재(22a)을 매개로 활주이동가능하게 조립되는 슬라이더(22)의 상부면에 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 이송지그(12)에는 상기 고정블록(19a)(19b)에 좌우양단이 올려져 수평하게 배치된 원통부재(1)의 외부면을 일정간격을 두고 감싸도록 열선부재(15)가 내주면에 배치된 원형공(14a)을 관통형성한 열선블록(14)을 장착한다.

여기서, 상기 열선부재(15)는 전원인가시 고온의 고주파를 발생시키거나 고온의 열원을 제공하는 칸탈(kanthal), 수퍼칸탈(super-kanthal)로 구성되며, 상기 원통부재(1)의 외주면과 열선부재(15)와의 간격이 너무 좁으면 상기 열선부재(15)가 이송지그(12)와 더불어 이동되면서 접촉될 수 있고, 너무 넓으면 재용융효율이 떨어지기 때문에 2 내지 20mm로 하는 것이 바람직하다.

그리고, 이러한 열선부재(15)를 갖는 열선블록(14)은 상하높이조절이 가능하도록 상기 이송지그(12)의 상부면에 일측단에 수직하게 설치되는 수직대(14b)에 상하이동가능하게 조립구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 열선블록(14)에는 상기 열선부재(15)의 열원에 의해서 표면이 재용융처리된 원통부재(1)의 표면온도를 검출할 수 있도록 일단이 상기 원통부재(1)의 표면과 접하는 열전대(16)를 갖추어 구성하며, 이때, 상기 열전대(16)는 재용융작업을 위한 이송지그(12)진행방향의 후방으로 상기 열선부재(15)로부터 5 내지 20mm의 거리를 두고 설치된다. 이는 상기 열선부재(15)와의 이격거리가너무 좁으면 상기 열선부재(15)의 온도가 직접적으로 전달되어 검지온도를 높여 정확도를 저하시키고, 상기 열선부재(15)와의 이격거리가 너무 넓으면, 자용성 합금 코팅의 재용융온도가 너무 상승하게 되기 때문이다.

또한, 상기 열선부재(15)는 케이블콘베어(15a)를 매개로 하여 전원을 공급하는 공급원과 전기적으로 연결구성된다.

도 1에서 미설명부호 27은 제어판넬이고, 도 2에서 미설명부호 26은 펜턴드스위치이다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작용 및 효과에 대해서 설명한다.

먼저, 외주면에 자용성 합금이 용사코팅된 롤, 샤프트와 같은 원통부재(1)의 표면을 전체길이에 대하여 균일하게 재용융처리하고자 하는 경우, 상기 원통부재(1)의 좌우양단의 롤축을 베이스(11)의 상부면 좌우양측에 각각 설치된 고정블록(19a)(19b)상에 올려놓는다.

이때, 상기 원통부재(1)의 길이가 초기 셋팅된 고정블록(19a)(19b)사이의 간격보다 길거나 짧은 경우에는 일측 고정블록(19b)이 설치된 슬라이더(22)를 수평이동시켜 상기 원통부재(1)를 안전하게 지지한다.

그리고, 상기 고정블록(19a)(19b)상의 수평하게 배치된 상기 원통부재(1)의 일측단 도면상 우측단에는 열선블록(14)을 갖는 이송지그(12)를 배치하고, 상기 열선블록(14)의 원형공(14a)에는 상기 원통부재(1)가 삽입되어 배치됨으로서, 상기 원형공(14a)의 내주면에 배치된 열선부재(15)는 일정간격을 두고 상기 원통부재(1)의 외주면을 감싸게 된다.

이러한 상태에서, 상기 열선부재(15)와 전기적으로 연결된 케이블콘베어(15a)의 케이블을 통하여 상기 열선부재(15)에 외부전원을 공급원으로부터 공급하면, 상기 열선부재(15)는 산소-아세틸렌토치에 의한 열원보다 높은 열원을 제공할수 있는 고주파코일이나 칸탈, 수퍼칸탈로 구성되어 있기 때문에, 자용성 합금이 코팅된 원통부재(1)의 외주면에 고르게 열원을 제공하여 코팅면을 재용융처리할수 있는 것이다.

이때, 상기 열선부재(15)를 갖는 이송지그(12)에는 상기 열선부재(15)의 열원에 의해서 외부면이 재용융처리되는 원통부재(1)의 표면온도를 측정할 수 있도록 일단이 상기 원통부재(1)의 외부면에 접하는 열전대(16)가 설치됨에 따라 그 표면온도가 상기 열전대(16)에서 검지되고, 측정된 온도값은 상기 모터부재(13)의 구동을 제어하는 제어기(미도시)측으로 전송된다.

이러한 경우, 상기 제어기에 전송된 원통부재(1)의 표면온도측정값이 사전에 입력된 원통부재의 자용성 합금의 용융점에 도달하면, 상기 제어기에서는 상기 모터부재(13)에 외부전원을 공급하여 이에 연결된 수평스크류(17)를 정방향으로 회전구동시킴으로서, 상기 수평스크류(17)와 나사결합된 나사블록(12b)을 하부면에 일체로 갖추고, 안내봉(18a)(18b)에 조립된 이송지그(12)는 도면상 우측에서 좌측으로 수평이동하기 시작한다.

이와 동시에 상기 원통부재(1)의 외부면을 감싸는 열선부재(15)를 갖는 열선블록(14)도 동일한 방향으로 이동하면서 원통부재(1)의 외주면을 재용융처리하고, 재용융처리되는 원통부재(1)의 표면온도는 상기 열전대(16)에 의해서 검지된다.

이때, 상기 원통부재(1)의 외부면에 코팅된 자용성합금의 용융점이 낮을 경우에는 상기 모터부재(13)의 회전비를 높여 상기 이송지그(12)의 이송속도를 증가함으로서 상기 원통부재(1)의 외부면에 열원을 제공하여 재용융처리하는 작업시간을 단축하는 반면에, 상기 코팅된 자용성합금의 용융점이 높을 경우에는 상기 모터부재(13)의 회전비를 낮추어 상기 이송지그(12)의 이송속도를 감소시킴으로서 원통부재(1)의 외부면에 충분한 열원을 제공하여 표면에 대한 재융융처리를 균일하게 수행한다.

그리고, 상기 이송지그(12)가 일측단으로부터 타측단까지 이동완료되면, 상기 베이스(11) 상부면에 설치된 리미트스위치(미도시)에 상기 이송지그(12)가 접해지면서 발생되는 검지신호에 의해서 상기 모터부재(13), 열선부재(15)측으로의 전원공급이 중단됨으로서 상기 이송지그(12)는 정지되고, 상기 열선부재(15)을 이용한 재융용처리작업은 모두 중단되는 것이다.

상술한 바와같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 베이스상에 수평하게 원통부재를 안착한 상태에서 원통부재의 외주면을 감싸도록 배치되고, 전원인가시 열원을 제공하는 열선부재를 일측단으로부터 타측단으로 수평이동시킴으로서, 자용성합금이 용사코팅된 원통부재의 외부면을 신속하고, 균일하게 재용융처리할 수 있기 때문에, 균일한 품질과 재현성을 가지는 자용성 합금 용사코팅제품을 얻을수 있고, 재용융처리하는 시간을 단축시켜 작업생산성을 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 얻어진다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (3)

1. 롤과 샤프트와 같은 원통부재(1)의 표면에 용사코팅된 자용성 합금을 재용융하는 장치에 있어서,

   상기 원통부재(1)의 좌우양단이 각각 지지되는 좌우한쌍의 고정블록(19a)(19b)을 상부면에 장착한 베이스(11)를 갖추고, 상기 베이스(11)의 상부면에 갖추어지는 안내봉(18a)(18b)에 수평활주이동가능하게 조립되는 이송지그(12)를 갖추며, 상기 이송지그(12)와 나사결합된 수평스크류(17)를 회전구동시키는 모터부재(13)를 갖추고, 상기 고정블록(19a)(19b)에 좌우양단이 올려진 원통부재(1)가 삽입되는 원형공(14a)을 관통형성한 열선블록(14)을 상기 이송지그(12)에 갖추며, 상기 원형공(14a)에는 상기 원통부재(1)의 외부면을 접촉없이 감싸는 열선부재(15)를 갖추고, 상기 원통부재(1)의 표면온도를 검출하는 열전대(16)를 갖추며, 상기 열선블록(14)은 상하높이조절이 가능하도록 수직대(14b)에 상하이동가능하게 조립되고, 상기 고정블록(19a)(19b)중 일측 고정블록(19b)은 상기 안내봉(18a)(18b)에 활주이동가능하게 조립되는 슬라이더(22)의 상부면에 설치되는 한편, 상기 모터부재(13)와 열선부재(15)에 외부전원을 공급하는 공급원을 포함함을 특징으로 하는 자용성 합금 용사코팅의 재용융장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 열선부재(15)는 상기 원통부재(1)의 외부면으로부터 2 내지 20mm 정도 의 간격이 되도록 상기 원형공(14a)에 설치됨을 특징으로 하는 자용성 합금 용사코팅의 재용융장치.
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