KR100869314B1 - Tire mold having nickel reinforcement and repairing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 니켈 보강부를 갖는 타이어 금형 및 그의 수리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 트레드부와 상부 또는 하부 돌출부 및 측면 접합부가 인접하는 삼각부에 니켈 합금 분말을 저온 스프레이 방식으로 증착하여 니켈 보강부를 형성하여 경도를 높임으로써 타이어 금형의 수명이 향상되고, 상대적으로 낮은 작업 온도로 단시간에 타이어 금형을 수리함으로써 금형의 변형이 방지되어 신뢰성이 향상된 니켈 보강부를 갖는 타이어 금형 및 그의 수리 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a tire mold having a nickel reinforcement portion and a repair method thereof, and more particularly, nickel alloy powder is deposited by a low temperature spray method on a triangular portion adjacent to a tread portion and an upper or lower protrusion portion and a side junction portion to reinforce a nickel reinforcement portion. The present invention relates to a tire mold having a nickel reinforcing portion having improved nickel reliability by improving the hardness of the tire mold by improving its hardness and repairing the tire mold in a short time at a relatively low working temperature, thereby improving reliability.
일반적으로 타이어 금형은 상부와 하부에 서로 이격 배치되는 상부 및 하부 사이드 금형 및 이들 사이에 원형으로 배치되는 다수의 분할 금형을 포함한다. 상부 사이드 금형, 하부 사이드 금형 및 다수의 분할 금형은 타이어의 형성을 위해 원통형의 지그에 조립되며, 원주 방향에 대해 수직으로 분할되도록 형성된 다수의 분할 금형은 타이어의 트레드를 형성하는 트레드부가 원통형의 내주면을 형성하도록 원형으로 배치된다. In general, tire molds include upper and lower side molds spaced apart from each other on top and bottom, and a plurality of split molds disposed in a circle between them. The upper side mold, the lower side mold and the plurality of split molds are assembled in a cylindrical jig for forming the tire, and the plurality of split molds formed to be divided vertically with respect to the circumferential direction have a tread portion forming the tread of the tire. It is arranged in a circle to form a.
도 1을 참조하면, 종래의 타이어 금형 중 분할 금형을 나타낸 사시도가 도시 되어 있다. Referring to Figure 1, a perspective view showing a split mold of a conventional tire mold is shown.
도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 타이어 금형(10)은 타이어의 트레드를 형성하기 위한 트레드부(11)와, 트레드부(11)의 상부 및 하부에 각각 형성되어 상부 사이드 금형(미도시) 및 하부 사이드 금형(미도시)에 접촉되는 상부 돌출부(12) 및 하부 돌출부(13)와, 트레드부(11)의 양측면에 형성되어 인접하는 다른 금형(미도시)과 접촉 연결되는 측면 접합부(14, 15)를 포함하여 이루어진다. As shown in FIG. 1, a
상기 타이어 금형(10)은 타이어의 가류를 위해 원통형 지그에 조립 시에 상부 및 하부 사이드 금형 및 분할 금형과 타이어의 원자재가 석출되지 않도록 밀착 조립된다. 그러나 타이어 금형(10)은 수십 또는 수백 번의 타이어 가류 작업에 따라 상부 및 하부 돌출부(12, 13) 및 측면 접합부(14, 15)의 표면이 마모되기 쉽다. 특히, 트레드부(10), 상부 및 하부 돌출부(12, 13) 및 측면 접합부(14, 15)가 접하는 삼각부(T1)는 구조상 타이어 금형(10)의 보관 및 사용 시에 응력이 집중되기 때문에 가장 마모가 심한 부분이다. 이와 같이, 타이어 금형(10)이 마모되면 인접한 금형과의 사이에서 틈새가 발생되어 타이어의 원자재가 틈새로 석출되기 쉬우며 이는 타이어의 제조 수율을 낮추는 요인이 된다. 이에 따라 타이어 금형(10)은 정기적인 수리 작업을 통하여 원자재 석출로 인한 불량 발생을 방지하고 있다.The
종래에는 마모된 표면에 일정 두께의 알루미늄을 용착시킨 후 이를 사상하는 티그 용접(TIG : Tungsen Insert Gas welding)방식이 주로 이용되었다. 그러나 티그 용접은 700℃에 가까운 작업 온도가 요구되기 때문에 금형이 열에 의해 팽창하거나 뒤틀어지는 등의 변형이 발생되기 쉬우며, 아르곤 등의 가스를 사용해야 하기 때문에 고온 및 폭발 등의 위험 요소가 존재하여 작업 조건이 까다로운 문제점이 있다. 또한, 티그 용접을 이용한 알루미늄의 용착은 그 두께가 대략 5㎜ 내지 8㎜에 이르기 때문에 1㎜ 이하의 정밀한 치수가 요구되는 금형 수리를 위한 작업 시간이 하루 이상 소요되며, 사상에 필요한 시간도 사흘 이상 소요되는 등 작업 시간 및 사상 시간이 비교적 긴 문제점이 있다. Conventionally, TIG (Tungsen Insert Gas Welding) method, which deposits a certain thickness of aluminum on a worn surface and then maps it, is mainly used, but since TIG welding requires a working temperature close to 700 ° C, the mold is not exposed to heat. Deformation such as expansion or warpage is easy to occur, and there are risk factors such as high temperature and explosion due to the use of gas such as argon, so that the working conditions are difficult. Since the thickness ranges from about 5 mm to 8 mm, it takes more than one day to repair the mold, which requires precise dimensions of less than 1 mm, and more than three days for finishing. There is a long problem.
한편, 종래 타이어 금형(10)의 삼각부(T1)에는 상술한 티그 용접 방식에 의해 보강부가 형성되거나, 모재에 비하여 상대적으로 단단한 강재를 주강으로 형성하여 보강하는 방법을 통하여 수리되었다. 그러나 주강으로 삼각부(T1)를 보강하는 방법은 수리 방법이 복잡하며 상술한 티그 용접 방식과 마찬가지로 정밀한 치수의 수리가 어려운 문제점이 있다. On the other hand, the reinforcement portion is formed in the triangular portion (T1) of the
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히 트레드부와 상부 또는 하부 돌출부 및 측면 접합부가 접하는 삼각부에 니켈 합금 분말을 저온 스프레이 방식으로 증착하여 니켈 보강부를 형성하여 경도를 높임으로써 타이어 금형의 수명이 향상되는 타이어 금형 및 그의 수리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, in particular, by depositing nickel alloy powder by a low-temperature spray method on the triangular portion in contact with the tread portion and the upper or lower protrusions and the side junctions to form a nickel reinforcement to increase the hardness It is an object of the present invention to provide a tire mold and a repair method thereof in which the life of the mold is improved.
또한, 본 발명은 상대적으로 낮은 작업 온도로 단시간에 타이어 금형을 수리함으로써 금형의 변형이 방지되어 신뢰성이 향상된 타이어 금형 및 그의 수리 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a tire mold and a repair method thereof, in which a deformation of the mold is prevented by repairing the tire mold in a short time at a relatively low working temperature, thereby improving reliability.
본 발명은 타이어의 트레드를 형성하는 트레드부(110)와, 상기 트레드부(110)의 상부 및 하부에 돌출 형성된 상부 및 하부 돌출부(120, 130)와, 상기 트레드부(110) 및 상기 상부 및 하부 돌출부(120, 130)의 양단에 직교하는 측면 접합부(140, 150)를 갖는 타이어 금형(100)에 있어서, 상기 상부 및 하부 돌출부(120, 130) 및 상기 측면 접합부(140, 150)의 마모면에(S) 알루미늄 합금 분말(Pa)이 저온 스프레이 방식으로 적층된 알루미늄 합금층(L1) 및 상기 트레드부(110), 상기 상부 및 하부 돌출부(120, 130) 및 상기 측면 접합부(140, 150)가 인접하는 삼각부(T2)를 그라인딩 한 후에, 92.50 내지 94.00 중량퍼센트의 니켈(Ni), 4.50 내지 6.00 중량퍼센트의 규소(Si), 0.70 내지 0.90 중량퍼센트의 철(Fe), 0.04 내지 0.06 중량퍼센트의 망간(Mn), 0.04 내지 0.06 중량퍼센트의 마그네슘(Mg), 0.15 내지 0.25 중량퍼센트의 아연(Zn), 0.15 내지 0.25 중량퍼센트의 티타늄(Ti) 및 0.25 내지 0.35 중량퍼센트의 구리(Cu)로 이루어진 니켈 합금 분말(Pn)이 저온 스프레이 방식으로 적층된 피라미드 형상의 니켈 보강부(160)를 포함하되, 상기 니켈 보강부(160)는 상기 상부 및 하부 돌출부(120, 130) 및 상기 측면 접합부(140, 150)와 각각 동일 평면상에 형성된 8mm 내지 10mm 길이의 이등변(161a, 161b)과 상기 트레드부(110)와 동일 평면상에 형성된 밑변(161c)을 구비한 일면(161)과, 상기 일면(161)으로부터 2mm 내지 3mm로 이격 대향하는 꼭지점(162)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 알루미늄 합금층(L1) 및 니켈 보강부(160)는 각각, 알루미늄 합금 분말(Pa) 및 니켈 합금 분말(Pn) 각각이 5.8kgf/㎠ 내지 6.4kgf/㎠의 압축 공기(Air)로 가속화되어 상기 마모면(S) 또는 상기 삼각부(T2)에 각각 14㎜ 내지 16㎜ 이격된 거리에 있는 4㎜ 내지 6㎜ 구경의 노즐(240)을 통해 저온 스프레이 방식으로 적층될 수 있다. 또한, 상기 니켈 보강부(160)는 HV 213 내지 HV 278의 비커스 경도를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. According to the present invention, a
또한, 본 발명은 타이어의 트레드를 형성하는 트레드부(110)와, 상기 트레드부(110)의 상부 및 하부에 돌출 형성된 상부 및 하부 돌출부(120, 130)와, 상기 트레드부(110) 및 상기 상부 및 하부 돌출부(120, 130)의 양단에 직교하는 측면 접합부(140, 150)를 갖는 타이어 금형(100)의 수리 방법에 있어서, 상기 트레드부(110)가 내주면을 형성하도록 상기 타이어 금형(110)을 원통형의 측정 지그(J1)에 조립하여 상기 타이어 금형(100)의 마모면(S)을 확인하고 마모된 치수를 측정하는 치수 측정 단계(S110), 상기 트레드부(110), 상기 상부 및 하부 돌출부(120, 130) 및 상기 측면 접합부(140, 150)가 인접하는 삼각부(T2)를 그라인딩하는 삼각부 그라인딩 단계(S120), 상기 마모면(S)에 알루미늄 합금 분말(Pa)을 5.8kgf/㎠ 내지 6.4kgf/㎠의 압축 공기(Air)로 가속화하여 상기 마모면(S)에 14㎜ 내지 16㎜ 이격된 거리에 있는 4㎜ 내지 6㎜ 구경의 노즐(240)을 통해 저온 스프레이 방식으로 분사하여 알루미늄 합금층(L1)을 형성하는 알루미늄 합금층 형성 단계(S130), 상기 삼각부(T2)에 니켈 합금 분말(Pn)을 5.8kgf/㎠ 내지 6.4kgf/㎠의 압축 공기(Air)로 가속화하여 상기 마모면(S)에 14㎜ 내지 16㎜ 이격된 거리에 있는 4㎜ 내지 6㎜ 구경의 노즐(240)을 통해 저온 스프레이 방식으로 분사하여 니켈 보강부(160)를 형성하는 니켈 보강부 형성 단계(S140) 및 상기 알루미늄 합금층(L1) 및 상기 니켈 보강부(160)를 매끈하게 사상 가공하는 사상 단계(S150)를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 니켈 보강부(160)는 피라미드 형상으로 이루어지되, 상기 상부 및 하부 돌출부(120, 130) 및 상기 측면 접합부(140, 150)와 각각 동일 평면상에 형성된 8mm 내지 10mm 길이의 이등변(161a, 161b)과 상기 트레드부(110)와 동일 평면상에 형성된 밑변(161c)을 구비한 일면(161)과, 상기 일면(161)으로부터 2mm 내지 3mm로 이격 대향하는 꼭지점(162)을 포함하며, HV 213 내지 HV 278의 비커스 경도를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the present invention is a
본 발명에 의한 니켈 보강부를 갖는 타이어 금형 및 그의 수리 방법에 따르면, 타이어 금형의 마모된 부분에 니켈 보강부와 알루미늄 합금층을 적층하여 타이어 금형이 수리된 이후에 경도가 향상되어 수명이 길어지고 신뢰성이 향상되는 효과가 있다. According to the tire mold having the nickel reinforcement part and the repair method thereof according to the present invention, after the tire mold is repaired by laminating the nickel reinforcement part and the aluminum alloy layer on the worn part of the tire mold, the hardness is improved and the service life is long and the reliability is increased. This has the effect of being improved.
또한, 니켈 보강부 및 알루미늄 합금층은 각각, 니켈 합금 분말 및 알루미늄 합금 분말을 분사하여 초음속 에너지로 인한 가공 경화를 통해 타이어 금형의 마모된 부분에 적층함으로써 타이어 금형의 수리를 위해 별도의 열을 가하는 작업이 생략되고, 보다 미세한 적층이 가능하여 작업 시간 및 사상 시간이 단축되는 효과가 있다. In addition, the nickel reinforcement part and the aluminum alloy layer are sprayed with nickel alloy powder and aluminum alloy powder, respectively, and laminated to the worn parts of the tire mold through work hardening due to supersonic energy, thereby applying extra heat for repairing the tire mold. The operation is omitted, and finer lamination is possible, thereby reducing the working time and finishing time.
또한, 본 발명은 타이어 금형의 수리를 위한 시간이 짧고 비교적 낮은 작업 온도(25℃)에서 수리가 가능하기 때문에 모재의 변형이 방지되어 신뢰성이 향상되는 효과가 있다. In addition, the present invention has a short time for the repair of the tire mold and can be repaired at a relatively low working temperature (25 ℃) has the effect that the deformation of the base material is prevented to improve the reliability.
이하에서 첨부된 도면과 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 니켈 보강부를 갖는 타이어 금형 및 그의 수리 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 사용하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a tire mold having a nickel reinforcement part and a repair method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 니켈 보강부를 갖는 타이어 금형을 설명하기로 한다. First, a tire mold having a nickel reinforcement part according to an embodiment of the present invention will be described.
도 2a에는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 금형을 나타낸 사시도가 도시되어 있고, 도 2b에는 도 2a의 2b부분을 나타낸 확대사시도가 도시되어 있다. Figure 2a is a perspective view showing a tire mold according to an embodiment of the present invention, Figure 2b is an enlarged perspective
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 금형(100)은 트레드부(110), 상부 및 하부 돌출부(120, 130), 측면 접합부(140, 150) 및 니켈 보강부(160)를 포함하여 이루어진다. As shown in Figure 2a and 2b, the
먼저, 트레드부(110)는 타이어의 트레드를 형성하기 위한 것으로 당업자의 설계에 따라 다양한 형태의 무늬를 갖도록 형성된다. 상부 및 하부 돌출부(120, 130)는 트레드부(110)의 상부 및 하부에 형성되어, 원통형으로 조립되는 다수의 타이어 금형(100)의 상부 및 하부에 조립되는 상부 및 하부 사이드 금형(미도시)에 각각 접하도록 이루어진다. 다음으로 측면 접합부(140, 150)는 타이어 원주에 대하 여 수직으로 형성되며, 인접하는 동일 형태의 타이어 금형과 실질적으로 접하게 된다. First, the
상기 니켈 보강부(160)는 트레드부(110), 상부 및 하부 돌출부(120, 130) 및 측면 접합부(140, 150)가 인접하는 삼각부(T2)에 형성된 것으로, 니켈 합금 분말을 저온 스프레이 방식으로 적층하여 이루어진다. 실질적으로 삼각부(T2)는 타이어 금형(100)이 상부 및 하부 사이드 금형(미도시) 또는 동일한 분할 금형과 접하여 타이어 가류 작업이 진행되는 동안 응력이 집중되는 부분으로써, 다른 부분에 비하여 상대적으로 마모가 쉽게 발생될 수 있다. 따라서, 타이어 금형(100)의 모재인 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금 재질에 비하여 상대적으로 경도가 높은 니켈 합금 분말을 사용하여 니켈 보강부(160)를 보강할 수 있다. The
본 발명에 따르면, 니켈 보강부(160)는 피라미드 형상으로 이루어질 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 니켈 보강부(160)는 트레드부(110), 상부 및 하부 돌출부(120, 130) 및 측면 접합부(140, 150) 각각과 동일 평면상에 형성되는 세 변을 포함하는 이등변 삼각형 형태의 일면(161)과 일면(161)에 대향하는 꼭지점(162)을 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 니켈 보강부(160)의 일면(161)은 상부 및 하부 돌출부(120, 130) 및 측면 접합부(140, 150)와 각각 동일 평면상에 형성되는 이등변(161a, 161b)과 트레드부(110)와 동일 평면상에 형성된 밑변(161c)을 포함한다. 이때, 니켈 보강부(160)의 이등변(161a, 161b)은 8mm 내지 10mm의 길이로 형성되며, 니켈 보강부(160)의 일면(161)으로부터 꼭지점(162)까지는 2mm 내지 3mm의 길이(h)로 선정될 수 있다. 이러한 니켈 보강부(160)는 비커스 경도가 HV 213 내지 HV 218이기 때문에 응력에 견디는 힘이 커지고, 타이어 금형(100)이 바닥면을 향하도록 놓이더라도 니켈 보강부(160)가 쉽게 손상되지 않는다. 본 발명에 따른 니켈 보강부(160)의 구체적인 성분과 타이어 금형의 수리 방법에 대해서는 이하의 다른 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. According to the present invention, the
한편, 본 발명에 따르면 니켈 보강부(160) 이외의 상부 및 하부 돌출부(120, 130) 및 측면 접합부(140, 150) 등의 마모면에는 알루미늄 합금 분말이 저온 스프레이 방식으로 적층될 수 있다. 즉, 마모면에 알루미늄 합금 분말을 저온 스프레이 방식으로 적층한 후에 적층된 알루미늄 합금층(L1)을 사상하는 수리 단계를 통해 타이어 금형(100)을 원래의 상태로 수리할 수 있다. 알루미늄 합금층(L1)은 비커스 경도가 HV75 내지 HV 83에 이르기 때문에 종래의 티그 용접 방식에 비하여 보다 신뢰성과 수명이 향상된 타이어 금형(100)을 얻을 수 있게 된다. 알루미늄 합금 분말의 적층 방식은 니켈 보강부(160)를 형성하는 방법과 대략 동일한 방법으로 이루어지므로, 이하에서 보다 상세하게 설명하기로 한다. Meanwhile, according to the present invention, aluminum alloy powder may be laminated on the wear surfaces of the upper and
상술한 본 발명은 니켈 보강부(160)를 포함하여 경도가 향상됨으로써 수명과 신뢰성이 향상되는 타이어 금형(100)을 얻게 된다. 즉, 타이어 금형(100) 중 가장 마모되기 쉬우며 응력이 집중되는 부분에 니켈 보강부(160)를 저온 스프레이 방식으로 형성하여 타이어 금형(100)의 경도를 보강할 수 있다. 또한, 타이어 금형(100)은 알루미늄 합금층(L1)을 포함하여 상부 및 하부 돌출부(120, 130) 및 측면 접합부(140, 150)의 경도가 향상되어 신뢰성이 보다 향상된다. The present invention as described above includes the
다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 금형의 수리 방법에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 여기서 타이어 금형의 수리 방법은 도 2a 및 도 2b의 타이어 금형(100)을 기준으로 설명하기로 한다.Next, a method of repairing a tire mold according to an embodiment of the present invention will be described in detail. Here, the repair method of the tire mold will be described with reference to the
도 3에는 타이어 금형의 수리 방법에 이용되는 스프레이 장치의 개략도가 도시되어 있고, 도 4에는 타이어 금형의 수리 방법을 순서대로 나타낸 플로우 차트가 도시되어 있다. 또한, 도 5a 내지 도 5f에는 도 4의 타이어 금형의 수리 방법에 따른 각 단계별 개략도가 도시되어 있다. FIG. 3 is a schematic diagram of the spray apparatus used for the tire mold repair method, and FIG. 4 is a flowchart showing the tire mold repair method in order. 5A to 5F show schematic diagrams of respective steps according to the method of repairing the tire mold of FIG. 4.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 이용되는 스프레이 장치(200)는 압축 공기(Air)를 배출하는 에어 콤프레서(210), 압축 공기를 가열하는 히터(220), 니켈 합금 분말(Pn) 또는 알루미늄 합금 분말(Pa)를 공급하는 피더(230, Feeder) 및 니켈 합금 분말(Pn) 또는 알루미늄 합금 분말(Pa)을 초음속으로 분사하여 모재(또는 타이어 금형, 미도시)에 증착시키는 노즐(240)을 포함하여 이루어질 수 있다. As shown in Figure 3, the spray device 200 used in one embodiment of the present invention is an
먼저, 에어 콤프레서(210)는 피더(230)로부터 공급되는 알루미늄 합금 분말(Pa)이 가속화된 상태로 모재에 증착되도록 소정의 압력을 갖는 압축 공기(Air)를 노즐(240)에 공급한다. 본 발명에 따르면, 에어 콤프레서(210)는 5.8kgf/㎠ 내지 6.4kgf/㎠의 압력을 갖는 압축 공기(Air)를 피더(230)로 전송함으로써, 니켈 합금 분말(Pn) 또는 알루미늄 합금 분말(Pa)이 노즐(240)을 통해 300 m/sec 내지 1200 m/sec의 속도로 가속화되도록 공급한다. 한편, 본 발명에 사용된 압축 공기(Air)는 폭발성 및 유해성이 없는 상대적으로 저온의 공기이기 때문에 안전하며 공정관리가 용이하다. First, the
상기 히터(220)는 에어 콤프레서(210)를 통해 공급되는 압축 공기(Air)에 소정의 열을 가하기 위해 형성된다. 히터(220)는 압축 공기(Air)를 가열하여 니켈 합금 분말(Pn) 또는 알루미늄 합금 분말(Pa)이 보다 빠른 가속도로 증착되도록 돕는 역할을 한다. 그러나 본 발명에 사용되는 스프레이 장치(200)는 히터(220)를 사용하지 않을 수도 있으며, 본 발명에서 이를 한정하지는 않는다. The
상기 피더(230)는 모재에 증착될 니켈 합금 분말(Pn) 또는 알루미늄 합금 분말(Pa)을 노즐(240)에 공급하기 위한 것으로, 피더(230)에 저장된 분말(Pn or Pa)은 에어 콤프레서(210)를 통해 공급되는 압축 공기(Air)와 함께 노즐(240)에 인입된다. 이때, 피더(230)에 저장된 분말(Pn or Pa)은 1㎛ 내지 50㎛의 입자 크기를 갖도록 선정된 것으로, 분말(Pn or Pa)의 입자가 1㎛보다 작은 경우에는 충격량이 적어 가공 경화에 따른 모재와의 접착이 원활하게 이루어지지 않으며, 분말(Pn or Pa)의 입자가 50㎛보다 큰 경우에는 모재의 면적당 충격 횟수가 줄어들기 때문에 마찬가지로 가공 경화가 원활하게 이루어지지 않으므로 주의해야 한다. The
상기 노즐(240)은 압축 공기(Air)에 의해 니켈 합금 분말(Pn) 또는 알루미늄 합금 분말(Pa)을 초음속으로 분사하기 위한 것으로 드-라발(De laval) 형태의 노즐이 사용될 수 있다. 즉, 노즐(240)은 압축 공기(Air)와 분말(Pn or Pa)이 인입 및 인출되는 입구(241) 및 출구(242)와, 입구(241) 및 출구(242)에 비해 상대적으로 직경이 작은 목부(243)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이에 따라 입구(241)를 통해 인입된 니켈 합금 분말(Pn) 또는 알루미늄 합금 분말(Pa)이 목부(243)를 통과하면서 초음속의 운동에너지로 모재에 증착된다. 본 발명에 따르면, 노즐(240)의 출구(242)는 4mm 내지 6mm의 직경(D)을 갖도록 선정될 수 있다. 이는, 노즐(240)의 출구(242)가 4mm보다 작은 경우 분말(Pn or Pa)이 출구(242)를 통해 원활하게 분사되지 못하게 되고, 노즐(240)의 출구(242)가 6mm를 초과하는 경우 모재의 적층 영역이 넓어져 정밀한 적층이 어렵기 때문이다. The
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 금형의 수리 방법은 치수 측정 단계(S110), 삼각부 그라인딩 단계(S120), 알루미늄 합금층 형성 단계(S130), 니켈 보강부 형성 단계(S140), 사상 단계(S150) 및 치수 확인 단계(S160)를 포함하여 이루어질 수 있다. 본 발명에 따르면, 타이어 금형(100)의 삼각부(T2)에 니켈 보강부(160)를 형성하여 경도가 향상되고 수명이 길어진다. 뿐만 아니라, 상부 및 하부 돌출부(120, 130) 및 측면 접합부(140, 150)의 마모면에는 알루미늄 합금 분말(Pa)이 저온 스프레이 방식으로 적층된 알루미늄 합금층(L1)이 형성되어 타이어 금형(100)이 재사용될 뿐만 아니라 경도가 더욱 향상된다. 이러한 타이어 금형(100)의 니켈 보강부(160) 및 알루미늄 합금층(L1)은 저온 스프레이 방식에 의해 적층되어 비교적 짧은 시간에 작업이 가능하며, 상대적으로 저온에서 작업되기 때문에 모재의 변형 없이 수리가 가능해진다. As shown in Figure 4, the repair method of the tire mold according to an embodiment of the present invention is the dimension measurement step (S110), triangular grinding step (S120), aluminum alloy layer forming step (S130), nickel reinforcement forming A step S140, a mapping step S150, and a dimension checking step S160 may be performed. According to the present invention, the
먼저, 치수 측정 단계(S110)는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 타이어 금형(100)의 마모면(S)을 확인하고 마모된 치수 측정하는 단계이다. 타이어 금형(100)은 마모 면(S)을 확인하고 이에 따른 치수를 측정하기 위하여 원통형의 측 정 지그(J1)에 트레드부(110)가 내주면으로 형성되도록 조립된다. 실질적으로 타이어 금형(100)은 마모 부위가 없는 경우, 측정 지그(J1) 내에서 인접 금형과 틈새 없이 접하게 되며 인접 금형과의 치수 차이가 없게 된다. 즉, 마모된 타이어 금형(100)은 측정 지그(J1)에 조립되는 경우, 인접 금형과의 틈새 및 삼각부(T2)의 형상 및 치수 차이 등의 식별을 통하여 수리될 부분이 체크된다. First, the dimension measuring step S110 is a step of checking the wear surface S of the
상기 삼각부 그라인딩 단계(S120)는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 니켈 보강부(160)가 형성될 삼각부(T2)가 그라인딩되는 단계이다. 삼각부(T2)는 트레드부(110), 상부 및 하부 돌출부(120, 130) 및 측면 접합부(140, 150)가 인접하는 부분이며 타이어 금형(100) 중 응력이 가장 많이 집중되고 손상되기 쉬운 부분에 해당된다. 따라서 마모된 삼각부(T2)는 니켈 보강부(160)의 형성을 위해 대략 평평하게 그라인딩 될 수 있다. 삼각부(T2)는 상부 및 하부 돌출부(120, 130)와 동일 평면상에 형성된 일변과 측면 접합부(140, 150)와 동일 평면상에 형성된 일변의 길이가 대략 동일한 이등변 삼각형 형태로 이루어진다. 이러한, 삼각부(T2)의 그라인딩은 에어 그라인더(G) 또는 이에 등가하는 장치를 이용할 수 있으며, 본 발명에서 이를 한정하지는 않는다. The triangular grinding step (S120) is a step in which the triangular part T2 on which the
상기 알루미늄 합금층 형성 단계(S130)는, 도 5c에 도시된 바와 같이, 스프레이 장치(200)를 이용하여 삼각부(T2) 이외의 마모된 타이어 금형(100)에 알루미늄 합금층(L1)을 형성하는 단계이다. 즉, 알루미늄 합금층(L1)은 치수 측정 단계(S110)에서 측정된 상부 및 하부 돌출부(120, 130) 및 측면 접합부(140, 150)의 마모면(S)에 형성될 수 있다. 먼저, 5.8kgf/㎠ 내지 6.4kgf/㎠의 압축 공기와 알루미늄 합금 분말(Pa)이 노즐(240)로 인입된다. 노즐(240)로 인입된 알루미늄 합금 분말(Pa)은 300m/sec 내지 1200m/sec의 초음속으로 가속화된 상태에서 인출되어 마모면(S)에 적층된다. 이때, 노즐(240)과 마모면(S)은 14mm 내지 16mm의 거리로 이격되도록 배치될 수 있다. 적층 시, 작업 온도는 대략 25℃에서 이루어질 수 있으며 알루미늄 합금 분말(Pa)은 열에 의한 화학적 가공이 아닌 초음속 에너지에 의한 가공 경화를 통해 마모면(S)에 적층된다. 따라서 본 발명의 알루미늄 합금층 형성 단계(S130)에서는 별도의 예열과정 없이 알루미늄 합금 분말(Pa)의 적층을 시도할 수 있다. In the forming of the aluminum alloy layer (S130), as shown in FIG. 5C, the aluminum alloy layer L1 is formed on the
상기 니켈 보강부 형성 단계(S140)는, 도 5d에 도시된 바와 같이, 스프레이 장치(200)를 이용하여 삼각부(T2)에 니켈 보강부(160)를 형성하는 단계이다. 보다 상세하게 설명하면, 5.8kgf/㎠ 내지 6.4kgf/㎠의 압축 공기와 알루미늄 합금 분말(Pa)이 노즐(240)로 인입된 후 300m/sec 내지 1200m/sec의 초음속으로 가속화된 상태에서 인출되어 삼각부(T2)에 적층된다. 이때, 노즐(240)과 삼각부(T2)는 14mm 내지 16mm의 거리로 이격되도록 배치된다. 니켈 보강부(160)의 적층 시, 작업 온도 및 형성 원리는 알루미늄 합금층 형성 단계(S130)와 동일하다. 즉, 삼각부(T2)에 니켈 합금 분말(Pn)이 초음속 에너지에 의해 가공 경화되어 적층된다. 따라서 본 발명의 니켈 보강부 형성 단계(S140)에서는 별도의 예열과정 없이 니켈 합금 분말(Pn)을 적층할 수 있다. 니켈 보강부(160)는 삼각부(T2) 상에 피라미드 형상으로 적층되며, 상부 및 하부 돌출부(120, 130) 및 측면 접합부(140, 150)와 각각 동일 평면 상에 형성된 이등변을 포함하는 일면(161) 및 일면(161)에 2mm 내지 3mm 이격된 꼭지점(162)을 포함한다. The nickel reinforcing part forming step (S140) is a step of forming the
[표 1]을 참조하면, 에어 콤프레서(210)로부터 공급되는 압축 공기의 압력에 따른 알루미늄 합금층(L1) 및 니켈 보강부(160)의 비커스 경도가 기재되어 있다. [표 1]에서 노즐(240)의 출구(242) 구경은 5mm를 기준으로 하며, 적층되는 알루미늄 합금층(L1) 및 니켈 보강부(160)의 평균 두께는 각각 1.0mm인 것을 기준으로 한다. 여기서, 이격 거리(ℓ)는 노즐(240)과 모재(마모면 또는 삼각부) 사이의 거리이다. Referring to Table 1, Vickers hardness of the aluminum alloy layer (L1) and
[표 1]에 기재된 바와 같이, 알루미늄 합금층(L1) 및 니켈 보강부(160)는 압축 공기(Air)의 압력에 비례하여 경도가 증가되는 것을 알 수 있다. 또한, 알루미늄 합금층(L1) 및 니켈 보강부(160)는 모두 압축 공기 압력이 5.8kgf/㎠ 내지 6.4kgf/㎠ 인 영역에서 표면 균일도가 양호한 것을 알 수 있다. 상술한 압력 영역에서 알루미늄 합금층(L1)은 대략 HV 75 내지 HV 83의 경도를 갖고, 니켈 보강부(160)는 대략 HV 213 내지 HV 278의 경도를 갖는다. 한편, 대체로 노즐(240)과 모재 사이의 이격 거리(ℓ)에 따른 경도 차이는 미비한 것을 알 수 있다. 본 발명에 따르면, 알루미늄 합금층(L1)의 평균 비커스 경도는 압축 공기(Air)의 압력이 증가할수록 향상되나, 압축 공기의 압력이 6.4kgf/㎠를 초과하면 표면 균일도가 나빠지는 것을 알 수 있다. 즉, 압축 공기의 압력이 커질수록 노즐(240)을 통해 분사되는 알루미늄 합금 분말(Pa)의 양이 증가되기 때문에 증착 표면이 불균일하게 될 뿐만 아니라 재료가 낭비되는 원인이 된다. 또한, 알루미늄 합금층(L1)의 경도가 지나치게 큰 경우 트레드부(110)와 연결되는 섬세한 사상 작업이 힘들어질 수 있으므로 유의해야 한다. 니켈 보강부(160) 역시 알루미늄 합금층(L1)과 마찬가지로 압축 공기의 압력이 6.4kgf/㎠를 초과하면 표면 균일도가 나빠질 수 있다. 또한, 니켈 보강부(160)의 경도가 HV 280을 넘을 경우 오히려 쉽게 깨질 우려가 있으므로 주의해야 한다. As shown in Table 1, it can be seen that the aluminum alloy layer (L1) and
한편, 본 발명에 따르면 노즐(240)과 모재(마모면(S) 또는 삼각부(T1)) 사이의 이격 거리(ℓ)를 14mm 내지 16mm로 선정하였을 경우, 가장 핀홀이 적게 발생되는 것을 확인할 수 있다. [표 2]를 참조하면, 노즐(240)과 모재 사이의 이격 거리(ℓ)에 따른 핀홀 개수가 기재되어 있다. On the other hand, according to the present invention, when the separation distance (ℓ) between the
[표 2]에 기재된 바와 같이, 5mm 구경의 노즐(240)과 모재 사이의 이격 거리(ℓ)를 14mm 내지 16mm 범위로 선정할 경우 평균적으로 핀홀의 발생 개수가 적은 것을 확인할 수 있다. 이격 거리(ℓ)가 14mm 보다 짧은 경우, 적층 표면과 공기와의 접촉으로 인해 핀홀이 발생될 가능성이 있으며, 반대로 이격 거리(ℓ)가 16mm 보다 긴 경우, 니켈 합금 분말(Pn) 또는 알루미늄 합금 분말(Pa)이 균일하게 분사되지 못하는 까닭이다. 따라서, 이격 거리(ℓ)가 14mm 내지 16mm로 선정되는 경우에 가장 핀홀의 발생 개수가 적어 접착 상태가 양호한 것을 알 수 있다. As shown in Table 2, when the separation distance (L) between the
[표 3]을 참조하면, 본 발명에 사용되는 알루미늄 합금 분말(Pa) 또는 니켈 합금 분말(Pn)의 합금 분말 성분 함량이 기재되어 있다. 이때, 알루미늄(Al) 또는 니켈(Ni)의 성분 함량은 100 중량 퍼센트에서 [표 3]의 합금 분말 성분 함량을 뺀 나머지 값에 해당된다. Referring to Table 3, the alloy powder component content of the aluminum alloy powder (Pa) or nickel alloy powder (Pn) used in the present invention is described. At this time, the component content of aluminum (Al) or nickel (Ni) corresponds to the remaining value minus the alloy powder component content of [Table 3] from 100% by weight.
[표 3]에 기재된 바와 같이, 본 발명에 사용되는 분말(Pn or Pa)은 6.00 중량퍼센트 내지 7.50 중량퍼센트의 합금 분말을 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 합금 분말은 저온 스프레이 방식에 따라 니켈 합금 분말(Pn) 또는 알루미늄 합금 분말(Pa)이 모재에 유연하게 적층되며, 표면의 적층 상태를 비교적 양호하게 형성하도록 돕는다. 본 발명에 따르면, 합금 분말은 규소(Si), 철(Fe), 망간(Mn), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 티타늄(Ti) 및 구리(Cu) 또는 이에 등가하는 금속 중 선택된 어느 하나 또는 그 이상을 포함한다. As described in Table 3, the powder (Pn or Pa) used in the present invention may comprise 6.00 wt% to 7.50 wt% of alloy powder. The alloy powder is nickel alloy powder (Pn) or aluminum alloy powder (Pa) is flexibly laminated on the base material according to the low-temperature spray method, and helps to form a good state of lamination of the surface. According to the present invention, the alloy powder is selected from silicon (Si), iron (Fe), manganese (Mn), magnesium (Mg), zinc (Zn), titanium (Ti) and copper (Cu) or an equivalent metal thereof. It includes one or more.
예를 들어, 니켈 합금 분말(Pn)은 92.50 내지 94.00 중량퍼센트의 니켈(Ni), 4.50 내지 6.00 중량퍼센트의 규소(Si), 0.70 내지 0.90 중량퍼센트의 철(Fe), 0.04 내지 0.06 중량퍼센트의 망간(Mn), 0.04 내지 0.06 중량퍼센트의 마그네슘(Mg)은 0.15 내지 0.25 중량퍼센트의 아연(Zn), 0.15 내지 0.25 중량퍼센트의 티타늄(Ti) 및 0.25 내지 0.35 중량퍼센트의 구리(Cu)를 포함하여 이루어질 수 있다. For example, nickel alloy powder (Pn) is 92.50 to 94.00 weight percent nickel (Ni), 4.50 to 6.00 weight percent silicon (Si), 0.70 to 0.90 weight percent iron (Fe), 0.04 to 0.06 weight percent Manganese (Mn), 0.04 to 0.06 weight percent magnesium (Mg) comprises 0.15 to 0.25 weight percent zinc (Zn), 0.15 to 0.25 weight percent titanium (Ti) and 0.25 to 0.35 weight percent copper (Cu) Can be done.
상기 사상 단계(S150)는, 도 5e에 도시된 바와 같이, 알루미늄 합금층(L1) 및 니켈 보강부(160)가 형성된 타이어 금형(100)의 표면을 매끈하게 사상 가공하는 단계이다. 사상 단계(S150)는 알루미늄 합금층(L1) 및 니켈 보강부(160)가 형성된 타이어 금형(100)을 마모되기 전의 상태로 가공하는 단계로, 분할 지그(J2)에 적어도 두 개의 타이어 금형(100)이 조립된 상태에서 니켈 보강부(160) 또는 알루미늄 합금층(L1)을 사상하도록 이루어질 수 있다. 사상 단계(S150)는 드릴, 그라인더 및 에어밀더 또는 이에 등가하는 장비를 이용하여 이루어질 수 있으나 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 분할 지그(J2)는 인접하는 두 개의 타이어 금형(100)을 정밀하게 사상할 수 있도록 이루어진 것으로 원통형의 측정 지그(J1)를 원주 방향에 대해 수직으로 자른 형태로 이루어질 수 있다. 따라서 타이어 금형(100)이 인접 금형과 치수 비교를 통해 보다 정밀하게 사상 가공될 수 있다. 사상 단계(S150)는 니켈 보강부(160) 및 알루미늄 합금층(L1)의 적층 두께 및 상태에 따라 사상 시간이 결정되며, 사상 시간은 평균적으로 1.5일 내지 2일이 소요된다. 이는 저온 스프레이 방식으로 적층된 알루미늄 합금층(L1) 및 니켈 보강부(160)의 두께가 비교적 미세하게 이루어지며 티그 용접 방식에 비하여 표면 상태가 양호하기 때문이다. In the finishing step S150, as illustrated in FIG. 5E, the finishing process of the surface of the
상기 치수 확인 단계(S160)는, 도 5f에 도시된 바와 같이, 사상된 타이어 금형(100)을 다시 원통형 지그(J1)에 조립하여 치수를 확인하는 단계이다. 이에 따라 타이어 금형(100)의 수리가 완료되었음이 확인되며, 수리된 타이어 금형(100)은 다시 타이어의 가류 작업에 사용될 수 있게 된다. In the dimension checking step S160, as shown in FIG. 5F, the mapped
도 6은 종래 방식에 따른 타이어 금형의 표면 상태와 본 발명에 따른 니켈 보강부(160)가 적층된 타이어 금형의 표면 상태를 비교한 사진이고, 도 7은 종래 방식에 따른 타이어 금형의 표면 상태와 본 발명에 따른 알루미늄 합금층(L1)이 적층된 타이어 금형의 표면 상태를 비교한 사진이다. 6 is a photograph comparing the surface state of the tire mold according to the conventional method and the surface state of the tire mold on which the
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 종래 방식에 따른 타이어 금형의 표면 상태(A1)는 수백도(℃)에 달하는 온도에 의해 모재(하부)와 용접층(상부)의 경계부가 까맣게 변형된 것을 확인 할 수 있다. 반면에, 본 발명에 따라 니켈 보강부(160, 상부)가 적층된 타이어 금형(100)의 표면 상태(B1) 및 알루미늄 합금층(L1)이 적층된 타이어 금형(100)의 표면 상태(C1)는 저온 스프레이 방식에 의해 적층되는 동안 별도의 열이 전달되지 않기 때문에 모재(하부)와 적층재(상부) 사이의 경계부에 손상이 거의 없는 것을 확인할 수 있다. 또한, 종래의 표면 상태(A1)는 본 발명에 비하여 상대적으로 용접층(상부)이 두껍고 불규칙하게 이루어졌으나, 본 발명에 따른 니켈 보강부(160) 및 알루미늄 합금층(상부)의 표면 상태(B1, C1)는 비교적 균일한 것을 확인할 수 있다. As shown in Fig. 6 and 7, the surface state A1 of the tire mold according to the conventional method is a black deformation of the boundary between the base material (lower part) and the welding layer (upper part) by a temperature of several hundred degrees (° C.). You can check. On the other hand, according to the present invention, the surface state B1 of the
상술한 본 발명에 따른 타이어 금형의 수리 방법에 따르면, 니켈 보강부(160) 및 알루미늄 합금층(L1)이 저온 스프레이 방식으로 형성됨으로써 타이어 금형(100)의 수리를 위한 작업 시간 및 사상 시간이 짧아진다. 니켈 보강부(160) 및 알루미늄 합금층(L1)은 각각 니켈 합금 분말(Pn) 및 알루미늄 합금 분말(Pa)을 분사하여 초음속 에너지로 인한 가공 경화를 통해 삼각부(T2)와 마모면(S)에 적층하는 방법을 통해 형성되며, 이로 인하여 별도의 열을 가하는 작업이 생략되고, 보다 미세한 적층이 가능해진다. 이에 따라 니켈 보강부(160) 및 알루미늄 합금층(L1)을 사상하는 시간도 보다 짧아진다. 또한, 본 발명은 비교적 작업 온도(25℃)가 낮고 수리 시간이 짧기 때문에 모재의 변형이 방지되어 타이어 금형(100)의 신뢰성이 향상된 수리 방법을 제공한다. According to the repairing method of the tire mold according to the present invention described above, since the
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. The present invention is not limited to the above specific preferred embodiments, and any person skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, such changes are within the scope of the claims.
도 1은 종래의 타이어 금형 중 분할 금형의 사시도이다. 1 is a perspective view of a split mold of a conventional tire mold.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 니켈 보강부를 갖는 타이어 금형의 사시도이다. Figure 2a is a perspective view of a tire mold having a nickel reinforcement portion according to an embodiment of the present invention.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 니켈 보강부의 확대사시도이다. Figure 2b is an enlarged perspective view of a nickel reinforcement portion according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 금형의 수리 방법에 이용되는 스프레이 장치의 개략도이다. 3 is a schematic diagram of a spray apparatus used in a method of repairing a tire mold according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 금형의 수리 방법을 순서대로 나타낸 플로우 차트이다. 4 is a flowchart illustrating a method of repairing a tire mold in accordance with an embodiment of the present invention in order.
도 5a 내지 도 5f는 도 4의 타이어 금형의 수리 방법에 따른 각 단계별 개략도이다. 5A to 5F are schematic diagrams for each step according to the repairing method of the tire mold of FIG. 4.
도 6은 종래 방식에 따른 타이어 금형의 표면 상태와 본 발명에 따른 니켈 보강부가 적층된 타이어 금형의 표면 상태를 비교한 사진이다. Figure 6 is a photograph comparing the surface state of the tire mold according to the conventional method and the surface state of the tire mold laminated nickel reinforcement according to the present invention.
도 7은 종래 방식에 따른 타이어 금형의 표면 상태와 본 발명에 따른 알루미늄 합금층이 적층된 타이어 금형의 표면 상태를 비교한 사진이다. 7 is a photograph comparing the surface state of the tire mold according to the conventional method and the surface state of the tire mold in which the aluminum alloy layer according to the present invention is laminated.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10, 100 : 타이어 금형 110 : 트레드부10, 100: tire mold 110: tread portion
120 : 상부 돌출부 130 : 하부 돌출부120: upper protrusion 130: lower protrusion
140, 150 : 측면 접합부 T1, T2 : 삼각부140, 150: side joint T1, T2: triangular
160 : 니켈 보강부 200 : 스프레이 장치160: nickel reinforcement 200: spray device
210 : 에어 콤프레샤 220 : 히터210: air compressor 220: heater
230 : 피더 240 : 노즐 230: feeder 240: nozzle
J1 : 원통형 지그 J2 : 분할 지그J1: Cylindrical Jig J2: Split Jig
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020080050844A KR100869314B1 (en) | 2008-05-30 | 2008-05-30 | Tire mold having nickel reinforcement and repairing method thereof |
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KR101085153B1 (en) * | 2011-06-22 | 2011-11-18 | 박종선 | A tire mold |
CN108340514A (en) * | 2017-01-24 | 2018-07-31 | 东洋橡胶工业株式会社 | tyre vulcanized mould |
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2008
- 2008-05-30 KR KR1020080050844A patent/KR100869314B1/en active IP Right Grant
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