KR100854335B1 - 콘크리트 펌프카용 마모판 조립체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 펌프카용 마모판 조립체 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 내마모성이 우수한 강재 마모판과 연성이 좋은 고정판을 일체로 접착제로 접합하여 제조된 내구성이 우수하고 생산 원가가 저렴한 마모판 조립체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 일측면에 의한 콘크리트 펌프카용 마모판 조립체는, 고크롬 주강으로 된 판형상이고, 내부에 두 개의 관통구멍이 형성된 마모판과, 강재로 된 판형상이고, 내부에 상기 마모판의 외측 둘레의 형상으로 관통되어 형성된 고정구멍이 형성되어 있고, 상기 고정구멍에 상기 마모판이 삽입되어 일면이 돌출되도록 고정된, 고정판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 콘크리트 펌프카용 마모판 조립체는, 조립이 간단하여 저렴하게 제작이 가능하며, 마모판과 고정판의 틈새에 접착제가 주입되어 마모판에 가해지는 충격을 흡수할 수 있어서, 충격에 의한 손상을 방지할 수 있게 된다.

콘크리트 펌프카, 마모판, 고정판, 고정구멍, 접착제

Description

콘크리트 펌프카용 마모판 조립체 및 그 제조방법{WEAR PLATE ASSEMBLY FOR CONCRETE PUMP CAR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE WEAR PLATE ASSEMBLY}

도 1은 종래 기술에 의하여 제조된 콘크리트 펌프카용 마모판 조립체를 나타내는 사시도

도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 펌프카용 마모판 조립체의 사시도

도 3은 본 발명에 따른 콘크리트 펌프카용 마모판 조립체의 전개 사시도

도 4는 본 발명에 따른 콘크리트 펌프카용 마모판을 제조하는 방법을 나타내는 공정도

<도면부호의 간단한 설명>

10 고정판 20 마모판

30 접착제 50 마모판 조립체

대한민국 특허 제318584호, 발명의 명칭 '콘크리트 펌프용 접동 구조물 및 그 제작방법'

본 발명은 콘크리트 펌프카용 마모판 조립체 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 내마모성이 우수한 강재 마모판과 연성이 좋은 고정판을 일체로 접착제로 접합하여 제조된 내구성이 우수하고 생산 원가가 저렴한 마모판 조립체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

건설장비인 콘크리트 펌프카용 마모판은, 고경도의 모래와 자갈이 혼합된 콘크리트 슬러리를 고압으로 토출하는 콘트리트 펌프카의 한쌍의 콘크리트 실린더의 단부에 장착된다. 마모판은 두개의 실린더에서 토출되는 고압의 콘크리트 슬러리를 펌프카의 콘크리트 이송파이프로 연속적으로 공급하기 위해서 왕복 회동운동하는 게이트 밸브의 마모링과 계속적으로 습동 마찰한다. 습동 마찰하는 마모판과 마모링 사이에는 고경도의 모래(약 경도 HV1000이상)와 자갈이 습동 마찰시에 끼이게 되어 마모판의 마모가 더욱 심하게 발생한다. 따라서, 마모판은 콘크리트 펌프카의 수명을 좌우하는 중요한 부품이다.

종래의 마모판으로는 열처리되지 않은 일체형 고망간 합금주강을 사용하였다. 일체형 고망간 합금주강을 사용한 경우는 콘크리트 슬러리에 의하여 마모판의 마모가 많이 발생되어 콘크리트 펌프카의 가동시간을 저하시키고, 잦은 마모판의 교체로 정비시간과 펌프카의 작업시간이 단축되어 유지비용이 많이 드는 문제점이 있었다.

대한민국 특허 제318584호에 공개된 마모판은 상기와 같은 고망간 합금주강으로 된 마모판의 문제점을 개선하기 위한 것이다. 상기 특허에 공개된 마모판은 도 1에 도시된 것과 같이, 초경 합금으로 된 마찰 부재(를 성형 소결 제작하여, 강 판(1)의 마찰부위에 복수의 마찰 부재(2, 4)를 접합한 후에, 기계(연삭)가공을 수행하고, 강판(1)에 볼트를 이용하여 콘크리트 펌프카에 체결할 수 있도록 된 것이다.

도 1에 도시된 것과 같은 마찰 부재를 강판에 접합하여 제조된 마모판 구조물은, 내마모성은 우수하나 가격이 고가이고, 난삭재로서 가공성이 나빠서 제작이 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 대면적의 초경합금으로 된 마찰 부재를 제작하기 곤란한 문제점이 있다. 초경 합금으로된 마찰부재는 소결 성형하여 제조하는 데, 초경 혼합 분말을 프레스에서 원하는 형상으로 성형하여 고온(1000℃이상)에서 소결시 수축(수축량이 20 내지 30 % 정도임)에 의한 크랙이나 수축변형 발생하여 치수관리가 어렵다는 문제점이 있다. 특히, 대면적의 초경합금 마모판과 마모링을 제작하기가 현실적으로 곤란하여, 소면적의 초경합금으로 된 마찰 부재를 복수개 제조하여 원하는 형상의 대면적을 갖는 마찰부재를 브레이징 접합(또는 볼트 체결)에 의하여 제작한다. 따라서, 소면적의 복수의 초경합금 조각을 브래이징 접합하거나 볼트로 체결하여야 하므로 제조 비용이 많이 소요되어 가격이 고가이다. 특히, 브레이징 접합된 마찰 부재에 게이트 밸브가 회동운동을 하면서 습동 마찰할 경우 접합면에 대하여 평행한 방향으로 전단력이 작용하여 브레이징의 접합력이 약할 경우 탈락될 우려가 있다. 특히, 브레이징 접합불량으로 복수의 초경으로 된 마찰 부재 중 어느 하나라도 탈락하면 마모판 전체를 교체해야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 마모판의 문제점을 해결할 수 있는 새로운 콘크리트 펌프카용 마모판을 제공한다. 본 발명의 목적은, 제조방법이 간단하여 가격이 저렴하고, 가격에 대비하여 적정한 내구성을 갖는 콘크리트 펌프카용 마모판 조립체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 마모판과 고정판의 조립틈새에 접착제를 주입하여 충격을 흡수하여 사용시 손상을 방지할 수 있는 콘크리트 펌프카용 마모판 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 일측면에 의한 콘크리트 펌프카용 마모판 조립체는, 고크롬 주강으로 된 판형상이고, 내부에 두 개의 관통구멍이 형성된 마모판과, 강재로 된 판형상이고, 내부에 상기 마모판의 외측 둘레의 형상으로 관통되어 형성된 고정구멍이 형성되어 있고, 상기 고정구멍에 상기 마모판이 삽입되어 고정된 고정판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 마모판 조립체는, 열처리에 의하여 경화가 가능하고 경도가 높아 내마모성이 우수하며, 일체로 대면적을 갖도록 주조할 수 있는 고크롬 주강(high Cr steel casting)을 마모판으로 사용하고, 연성과 가공성이 우수한 강판, 주철, 주강 등을 고정판으로 사용하여, 재료비가 저렴하고 적정한 내구성을 갖으면서 조립이 간편하여 염가에 마모판 조립체를 제조할 수 있다. 또한, 종래의 소결성형한 초경 마찰 부재를 브레이징으로 고정판의 표면에 결합하는 경우에는 결합면에 대하여 평행한 방향으로 작용하는 마찰력에 의하여 표면에 부착된 마찰부재가 탈락할 위험이 있으나, 고정구멍에 일체로 된 마모판이 삽입되어 있어서 마찰력에 의하여 마모판이 탈락할 염려가 없다.

본 발명에 따른 마모판 조립체는, 고크롬 주강으로된 마모판과 강재로 된 고정판의 결합을 볼트 체결을 이용하여 할 수도 있고, 접착제를 이용하여 할 수도 있다. 접착제를 이용하여 마모판과 고정판을 결합할 경우, 상기 고정판의 고정구멍의 내측면과 상기 고정구멍에 삽입된 마모판의 측면 사이의 틈새를 형성하고, 틈새에 접착제를 삽입하여 결합하는 것이 바람직하다. 마모판과 고정판의 틈새에 접착제를 주입하여 마모판과 고정판을 결합할 경우, 조립이 간편하고 생산성이 향상되고 마모판에 가해지는 마찰에 의한 충격을 완화시킬 수 있다. 또한, 마모판의 습동마찰면이 고정판의 전면보다 약간 돌출되도록 고정하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 마모판 조립체는 마모판과 고정판이 분리되는 것을 방지하고, 마모판이 고정판의 전면으로 돌출되는 높이를 일정하게 하기 위하여 마모판과 고정판에 각각 조립시 걸리도록 단을 형성할 수도 있다. 단을 형성할 경우, 상기 마모판은 고정판의 전면으로 돌출된 일면의 가장자리를 제거하여 둘레를 따라서 단을 형성하고, 상기 고정판은 후면측 고정구멍의 가장자리를 제거하여 둘레를 따라서 단을 형성하여, 마모판이 고정구멍에 삽입될 경우 상기 마모판의 가장자리에 형성된 단이 고정구멍의 가장자리에 형성된 단에 걸리도록 하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 단을 형성할 경우, 고정판이 콘크리트 펌프카에 고정될 경우 마모판이 분리되지 않게 된다.

또한, 상기 마모판에 적당한 내마모성을 부여하기 위하여 합금을 한다. 마 모판 합금의 비율은 총중량을 기준으로 하여 탄소가 2.0 내지 8.0 중량 % 이고, 크롬이 10 내지 30 중량 % 이고, 몰리브덴, 니켈, 실리콘, 망간으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 성분 또는 이들의 조합이 10 중량 % 이하이고, 나머지가 철 성분으로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 고정판은 적당한 가공성과 인성을 부여하기 위하여, 총중량을 기준으로 탄소가 2.5 내지 4.0 중량 %인 주철을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 의한 콘크리트 펌프카용 마모판 조립체 제조 방법은, 두개의 관통구멍이 형성된 마모판을 고크롬 주강으로 주조하는 단계와, 주조된 마모판을 열처리하는 단계와, 마모판의 외곽 형상을 갖는 고정구멍이 형성된 고정판의 고정구멍에 마모판의 일면이 돌출되도록 삽입하여 조립하는 단계와, 조립된 고정판의 고정구멍과 마모판의 외부둘레 사이의 틈새에 접착제를 주입하는 단계를 포함한다. 상기 마모판의 열처리 단계는, 마모판을 900 내지 1498 ℃ 범위로 가열하여 냉각한 후에, 추가로 450 내지 600 ℃ 범위로 가열한 후 공기 중에서 냉각하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 일차로 900 내지 1498 ℃ 범위로 가열하여 냉각하는 것은, 마모판의 내부에 크롬탄화물을 형성하고 기지에는 고경도의 마르텐사이트조직을 갖도록하기 위한 것이다. 추가로 450 내지 600 ℃ 범위로 가열한 후 공기 중에서 냉각하는 것은, 마모판에 인성을 부여하기 위한 것이다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

콘크리트 펌프카용 마모판은 고경도의 슬러리(모래와 시멘트 혼합물)에 의한 스퀴징 마모( squeezing wear)가 발생하므로, 경도가 높고 마모가 일어나는 습동부분을 일체형으로 할수록 마모량이 적고 조립이 용이하다. 본 발명에 의한 콘크리트 펌프카용 마모판 조립체는 마모가 일어나는 습동 부분을 일체형으로 한 것이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예의 마모판 조립체(50)는, 고크롬 주강으로 주조를 하여 제작한 마모판(20)과, 가공성과 주조성이 우수한 주철로 주조를 하여 제작되어 콘크리트 펌프카에 고정하기 위한 고정판(10)과, 마모판(20)을 고정판(10)에 결합하기 위하여 고정판(10)에 형성된 고정구멍(11)에 삽입된 마모판(20) 사이의 틈새에 주입된 접착제(30)로 구성된다. 도 2의 원안의 단면도에 도시된 것과 같이 마모판(20)의 상부면은 고정판(10)의 상부면보다 돌출되도록 결합되어 있다.

마모판(20)에는 콘크리트 슬러리를 고압으로 토출하는 콘트리트 펌프카의 한쌍의 콘크리트 실린더의 단부에 연결되기 위한 한 쌍의 관통구멍(21, 22)이 형성되어 있다. 또한, 둘레에는 가장자리의 일부가 제거되어 단(23)이 형성되어 있다. 마모판(20)은 합금의 비율은 총중량을 기준으로 하여 탄소가 2.0 내지 8.0 중량 % 이고, 크롬이 10 내지 30 중량 % 이고, 몰리브덴, 니켈, 실리콘, 망간 중에서 한가지 이상 선택된 첨가제로 0.1 내지 10 중량 % 이고, 나머지가 철 성분으로 구성된 고탄소-고크롬 주강을 사용한다. 또한, 고크롬 주강으로 일체로 주조된 마모판(20)을 열처리하여 내마모성을 증대시킨다. 열처리에 의해서 마모판의 내부조직에 크롬탄화물을 형성하고 기지에 고경도의 마르텐사이트 조직을 갖도록, 마모판을 900 내지 1498 ℃ 범위의 온도로 열처리한 후 공기 또는 노내에서 냉각한 다음, 인 성을 부여하기 위한 템퍼링(TEMPERING)으로 450 내지 600 ℃에서 가열 후 공냉처리한다.

고정판(10)에는 내부에 마모판(20)의 외측 둘레의 형상으로 관통되어 형성된 고정구멍(11)이 형성되어 있으며, 콘크리트 펌프카에 고정하기 위한 관통 볼트구멍(14)과 볼트구멍(13)이 형성되어 있다. 고정구멍(11)은 접착제(30)를 주입하기 위한 틈새를 형성하기 위하여 마모판(20)의 외곽보다 약간 크게 형성되어 있다. 또한, 고정판(10)의 고정구멍(11)의 배면측 둘레에는 마모판(20)에 형성된 단(23)이 걸리도록 일부가 제거되어 단(12)이 형성되어 있다. 고정판(10)은 가공성이 좋은 탄소 강판을 플라즈마, 워터젯, 또는 산소 절단하여 제작하거나, 가공성과 주조성이 좋은 회주철, 구상흑연주철, 가단주철 등으로 제작할 수 있다. 또는 주강재로서 저탄소의 용접주강이나 일반 주강재로 주조하여 제작할 수도 있다.

마모판(20)과 고정판(10)의 조립 틈새에 주입되는 접착제(30)로는 경화성 유기 접착제를 사용할 수 있는데, 이들 접착제는 상온 유지 또는 가열에 의하여 경화되어 마모판(20)과 고정판(10)을 접합시킨다.

마모판의 성분 (단위 중량 %)

구분	철(Fe)	탄소(C)	크롬(Cr)	기타성분	크롬/탄소비
실시예1	60	2	28	10	14.0
실시예2	64	3	28	5	9.3
실시예3	65	2	23	10	11.5
실시예4	59	3	23	5	7.7
실시예5	63	2	30	5	15.0
실시예6	72	8	10	10	1.3

상기 표 1에는 본 발명에 사용되는 고크롬 주강으로 된 마모판(20)의 합금성분의 실시예이다. 고크롬 주강에 있어서 가장 중요한 것은 탄소와 크롬의 성분비로서 실시예 6과 같이 크롬량이 중량비로 10 이하로 적으면, 크롬탄화물인 Cr23C6, Cr7C3 등의 생성이 적어서 주조 후 높은 경도를 얻기 어렵다. 또한 실시예 4에서와 같이 크롬(Cr)이 탄소량에 비하여 상대적으로 적으면, 또한 크롬탄화물의 생성량이 적어서 주조 후 경도를 높이기 어렵다. 따라서 최적의 내마모 특성을 부여하기 위하여는, 탄소량이 중량비 2.0% 이상이고, 크롬대 탄소의 비율이 9.0 이상인 것이 바람직하다. 그리고 실시예 6에서와 같이 탄소량이 6.0 중량 % 이상인 경우에는 탄소가 과다하여 열처리시 크랙이 발생할 가능성이 커진다. 또한, 주조 후 크롬주강이 적절한 인성을 가질 수 있는 기지금속인 철(Fe)의 첨가량과 기지조직도, 고크롬 주강의 내마모성과 내충격 특성에 매우 중요한 인자이다. 즉, 기지조직의 펄라이트 조장원소인 기타성분으로 망간(Mn), 니켈(Ni), 몰리부덴(Mo), 구리(Cu) 성분도 중량비로 10% 이상 첨가하지 않아야, 고크롬 주강의 기지조직을 열처리시 마르텐사이트조직으로 변태시켜 최고 경도를 얻을 수 있다.

이하에서는, 도 4를 참조하여 도 2에 도시된 실시예의 마모판 조립체를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 마모판을 표 1에 도시된 실시예의 성분을 갖는 고크롬 주강으로 일체로 주조한다(S10). 주조시 내부에 한 쌍의 관통구멍(21)이 적정한 간격으로 형성되도록 코어를 사용한다. 또한, 주조시 주조결함으로 예상되는 수축공, 핀홀, 결육 등은 마모특성을 저하시키고 크랙의 발생시점으로 작용하므로, 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 주조된 마모판을 고온의 진공로에서 열처리하여 경화시킨다(S20). 열처리시 경도가 HRC60 이상이 되도록 가스냉각속도를 조절하여 열처리를 실시한다. 고크롬주강으로된 마모판은 경화능이 우수하고 충격에 약하여 고온으로 가열후 급냉시 크랙이 발생될 염려가 있으므로, 고온으로 가열후 공냉하거나 노내에서 서냉을 실시한다.

다음으로, 저탄소 강판을 모형 절단하여 제작된 고정판의 고정구멍에 마모판을 삽입하여 조립한다. 고정판의 모형절단에는 산소, 플라즈마, 워터젯 등의 절단방법을 이용하여 절단한다. 절단 후에 펌프카에 고정하기 위한 볼트구멍의 가공등 기계가공을 한다.

다음으로, 조립된 마모판과 고정판을 결합하기 위하여 결합 틈새에 접착제를 주입하여 결합한다(S40). 주입된 접착제는 마모판과 고정판을 결합하는 기능 이외에, 충격을 흡수하고 고정판과 마모판의 이탈을 방지하는 기능도 한다.

다음으로, 마모링과 원활한 마찰이 발생되도록 마모판의 돌출된 마찰습동면을 연삭 가공할 수도 있다. 또한, 고정판에 콘크리트 펌프카의 볼트 조립부에 체결하기 위한 볼트자리 및 단면을 추가로 가공할 수도 있다.

본 발명에 의하면, 일체로 주조된 마모판과 마모판을 고정하기 위한 고정판으로 구성된 조립이 간단한 구조의 마모판 조립체를 제공하여, 내구성이 우수하면서도 저렴한 가격의 마모판 조립체를 제공할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 콘크리트 펌프카용 마모판 조립체는, 마모판과 고정판의 틈새에 접착제가 주입되어 마모판에 가해지는 충격을 흡수할 수 있어서, 충격에 의한 손상을 방지할 수 있게 된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 고크롬 주강으로 된 판형상이고, 내부에 두 개의 관통구멍이 형성된 마모판과,

   강재로 된 판형상이고, 내부에 상기 마모판의 외측 둘레의 형상으로 관통되어 형성된 고정구멍이 형성되어 있고, 상기 고정구멍에 상기 마모판이 삽입되어 고정된 고정판을 포함하며,

   상기 마모판은 고정판의 고정구멍에 삽입되어 일면이 돌출되도록 고정되고,

   상기 고정판에 상기 마모판을 고정하기 위하여, 상기 고정판의 고정구멍의 내측면과 상기 고정구멍에 삽입된 마모판의 측면 사이의 틈새에 삽입된 접착제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프카용 마모판 조립체.
4. 제3항에 있어서,

   상기 마모판은, 고정판의 전면으로 돌출된 일면의 가장자리가 제거되어 둘레를 따라서 단이 형성되어 있으며,

   상기 고정판은, 후면측 고정구멍의 가장자리가 제거되어 둘레를 따라서 단이 형성되어,

   마모판이 고정구멍에 삽입되어, 상기 마모판의 가장자리에 형성된 단이 고정구멍의 가장자리에 형성된 단에 걸리도록 된 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프카용 마모판 조립체.
5. 제3항에 있어서,

   마모판은 총중량을 기준으로 하여 탄소가 2.0 내지 8.0 중량 % 이고, 크롬이 10 내지 30 중량 % 이고, 몰리브덴, 니켈, 실리콘, 망간으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 성분 또는 이들의 조합이 10 중량 % 이하이고, 나머지가 철 성분으로 구성된 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프카용 마모판 조립체.
6. 제5항에 있어서,

   상기 고정판은, 총중량을 기준으로 탄소가 2.5 내지 4.0 중량 %인 주철로 된 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프카용 마모판 조립체.
7. 두개의 관통구멍이 형성된 마모판을 고크롬 주강으로 주조하는 단계와,

   주조된 마모판을 열처리하는 단계와,

   마모판의 외곽 형상을 갖는 고정구멍이 형성된 고정판의 고정구멍에 마모판의 일면이 돌출되도록 삽입하여 조립하는 단계와,

   조립된 고정판의 고정구멍과 마모판의 외부둘레 사이의 틈새에 접착제를 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프카용 마모판 조립체 제조 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 마모판은, 마모판은 총중량을 기준으로 하여 탄소가 2.0 내지 8.0 중량 % 이고, 크롬이 10 내지 30 중량 % 이고, 몰리브덴, 니켈, 실리콘, 망간으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 성분 또는 이들의 조합이 10 중량 % 이하이고, 나머지가 철 성분으로 구성된 것이고,

   상기 열처리하는 단계는, 마모판을 900 내지 1498 ℃ 범위로 가열하여 냉각한 후에, 추가로 450 내지 600 ℃ 범위로 가열한 후 공기 중에서 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프카용 마모판 조립체 제조 방법.

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