KR101307444B1 - Apparatus for induction hardening inner diameter of shoulder - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단붙이 내경부 경화용 고주파 경화장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 외냉 자켓을 이용하여 단붙이의 외부에서 냉각수를 분사함으로써 단붙이 내경부에 직접 소입수를 분사할 때와 같이 냉각수가 내경부의 단차 부분에서 역류하는 현상을 방지할 수 있고, 냉각수의 역류 현상이 방지되므로 단붙이 내경부 중 경화하고자 하는 전체 부위, 특히 경화하고자 하는 내경부의 하단까지 충분히 경화 영역을 확보할 수 있으며, 냉각수의 역류 현상이 방지되고 외부에서 충분히 냉각 기능을 수행하게 됨에 따라, 장시간 가열로 흑색으로 변색된 경화부분을 제거하기 위한 재가공 공정을 생략할 수 있을 뿐만 아니라, 고주파 코일 중 중앙부 코어에 더스트 코어를 삽입함으로써 자기장의 상쇄 현상을 방지하고 자속밀도를 높여 가열 효율을 극대화시킬 수 있는 단붙이 내경부 경화용 고주파 경화장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 고주파 발진장치의 전류 변성기(current transformer)에 연결되며, 서로 마주보는 한 쌍의 코일 리드(coil lead); 상기 한 쌍의 코일 리드 사이에 삽입되는 절연판; 상기 한 쌍의 코일 리드의 측면에 위치하는 냉각수 라인; 상기 냉각수 라인에 연결되며, 단부에는 상기 단붙이 내경부에 삽입되는 고주파 코일을 구비하는 코일 헤드(coil head); 및 상기 단붙이의 외주면을 둘러싸는 외냉 자켓(jacket)을 포함하는 것을 특징으로 하는 단붙이 내경부 경화용 고주파 경화장치를 제공한다.The present invention relates to a high frequency curing apparatus for hardening internal diameter parts. More specifically, by spraying cooling water from the outside of the stepped paste by using an external cooling jacket, it is possible to prevent a phenomenon in which the coolant flows backward in the stepped portion of the inner diameter, such as when spraying hard water directly onto the stepped inner diameter. Since the backflow phenomenon is prevented, it is possible to secure a sufficient hardening area to the entire portion of the stepped inner diameter portion, especially the lower end of the inner diameter portion to be cured, and to prevent the backflow phenomenon of the cooling water and to perform the cooling function from the outside. As a result, it is possible to omit the reprocessing process to remove the hardened part discolored by black for a long time as well as insert the dust core into the center core of the high frequency coil to prevent the magnetic field from being canceled and increase the magnetic flux density to increase the heating efficiency. It relates to a high-frequency hardening device for hardening the inner diameter part with a step to maximize the.
To this end, the present invention is connected to a current transformer (frequency transformer) of the high frequency oscillator, a pair of coil leads facing each other (coil lead); An insulating plate inserted between the pair of coil leads; A coolant line positioned at a side of the pair of coil leads; A coil head connected to the cooling water line and having a high frequency coil inserted into the stepped inner diameter portion; And an outer cooling jacket surrounding the outer circumferential surface of the stepped paste.

Description

단붙이 내경부 경화용 고주파 경화장치{Apparatus for induction hardening inner diameter of shoulder}High frequency hardening device for hardening inner diameter of stepped paste {Apparatus for induction hardening inner diameter of shoulder}

본 발명은 단붙이 내경부 경화용 고주파 경화장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 외냉 자켓을 이용하여 단붙이의 외부에서 냉각수를 분사함으로써 단붙이 내경부에 직접 소입수를 분사할 때와 같이 냉각수가 내경부의 단차 부분에서 역류하는 현상을 방지할 수 있고, 냉각수의 역류 현상이 방지되므로 단붙이 내경부 중 경화하고자 하는 전체 부위, 특히 경화하고자 하는 내경부의 하단까지 충분히 경화 영역을 확보할 수 있으며, 냉각수의 역류 현상이 방지되고 외부에서 충분히 냉각 기능을 수행하게 됨에 따라, 장시간 가열로 흑색으로 변색된 경화부분을 제거하기 위한 재가공 공정을 생략할 수 있을 뿐만 아니라, 고주파 코일 중 중앙부 코어에 더스트 코어를 삽입함으로써 자기장의 상쇄 현상을 방지하고 자속밀도를 높여 가열 효율을 극대화시킬 수 있는 단붙이 내경부 경화용 고주파 경화장치에 관한 것이다. The present invention relates to a high frequency curing apparatus for hardening internal diameter parts. More specifically, by spraying cooling water from the outside of the stepped paste by using an external cooling jacket, it is possible to prevent a phenomenon in which the coolant flows backward in the stepped portion of the inner diameter, such as when spraying hard water directly onto the stepped inner diameter. Since the backflow phenomenon is prevented, it is possible to secure a sufficient hardening area to the entire portion of the stepped inner diameter portion, especially the lower end of the inner diameter portion to be cured, and to prevent the backflow phenomenon of the cooling water and to perform a sufficient cooling function from the outside. As a result, it is possible to omit the reprocessing process to remove the hardened part discolored by black for a long time as well as insert the dust core into the center core of the high frequency coil to prevent the magnetic field from being canceled and increase the magnetic flux density to increase the heating efficiency. It relates to a high-frequency hardening device for hardening the inner diameter part with a step to maximize the.

자동차의 조향장치에 사용되는 아웃풋 샤프트(output shaft) 등에는 단붙이 내경부(shoulder inner diameter)가 형성되어 있다. 단붙이 내경부는 내부에 서로 내경이 다른 둘 이상의 중공이 형성되어 있어, 내경부에 단차가 형성되어 있는 구조를 말한다.The output shaft, etc. used for the steering device of the vehicle is formed with a shoulder inner diameter. Stepped inner diameter portion is a structure in which two or more hollows having different inner diameters are formed inside, and a step is formed in the inner diameter portion.

이러한 단붙이 내경부는 고주파 경화법(induction hardening)을 이용하여 경화시킨 후 사용하는 경우가 많다. 예컨대, 단붙이 내경부는 고주파 경화에 의해 표면경도가 최소 Hv 550 , 경화깊이가 최소 0.35mm, 경화구간이 단(段)으로부터 1.5mm이면서 내경부 전구간을 경화하여야 하는 경화스펙을 요구하게 된다.Such a stepped inner diameter part is often used after hardening using induction hardening. For example, the internal diameter of the stepped paste requires a hardening spec such that the surface hardness is at least Hv 550, the depth of cure is at least 0.35 mm, and the curing section is 1.5 mm from the end, and the entire inner diameter section must be cured by high frequency curing.

이러한 단붙이 내경부를 경화하기 위한 고주파 경화방법으로 이동 소입법과 정치일발 소입법이 있다.The high frequency hardening method for hardening such a stepped inner diameter part includes a mobile hardening method and a stationary blow hardening method.

이동 소입법은 제품 또는 코일이 이동하면서 연속적으로 가열과 냉각을 행하는 방법으로, 주로 장축류에 적용된다. 이동 소입법에 의하면 가열 직후 급랭을 위한 소입수가 상부에서 하부 방향으로 중공의 내부, 즉 내경부로 직접 분사된다. 내부에 단이 없는 내경부를 경화하는 경우에는 내경부로 분사된 소입수가 하부로 배출되기 때문에 가열에 장애를 주지 않는다. 그러나, 단붙이 내경의 경우에는 소입수가 내경이 큰 내경부로 분사되었다가 단 부분에서 상부 방향으로 역류하는 역류현상이 발생하게 되어 가열장애가 일어나는 문제점이 있다.The moving quenching method is a method in which heating and cooling are continuously performed while a product or coil moves, and is mainly applied to long axes. According to the moving quenching method, the quenched water for quenching immediately after heating is injected directly from the upper part to the lower part into the hollow interior, that is, the inner diameter part. In the case of hardening the inner diameter part having no stage therein, since the hardened water injected into the inner diameter part is discharged to the lower part, the heating is not impeded. However, in the case of the stepped inner diameter, the hardened water is injected into the inner diameter having a large inner diameter, and there is a problem in that a backflow phenomenon occurs to flow upward from the end portion, thereby causing a heating failure.

즉, 소입수가 역류하게 되어 냉각이 제대로 이루어질 수 없는 관계로 가열시간이 길어지고, 그에 따라 경화 부분이 흑색으로 변색되고 이를 제거하기 위해 광택을 내기 위한 재가공 과정을 거쳐야 하는 번거로움이 있다. 또한, 소입수가 단에서 상부 방향으로 역류하게 되면 내경이 큰 내경부의 하부, 즉 단과 인접한 내경부가 제대로 경화되지 않는 문제점이 있다.That is, the quenched water is reversed and cooling is not performed properly, so the heating time is long, and thus, the hardened part is discolored to black, and there is a need to undergo a reprocessing process for polishing to remove it. In addition, when the hardened water flows backward from the stage to the upper direction, there is a problem in that the lower portion of the inner diameter portion having a larger inner diameter, that is, the inner diameter portion adjacent to the stage is not cured properly.

정치일발 소입법은 정해진 위치에서 가열과 냉각을 행하는 방법이다. 이 방밥에 따르면 중첩의 원리에 의해 자기장이 고주파 코일의 중앙부에 집중되므로, 코일의 아래쪽 자속밀도가 낮아져 중앙부에 비해 상대적으로 가열이 약하게 이루어진다. 그 결과 내경이 큰 내경부의 하부, 즉 단과 인접한 내경부가 제대로 경화되지 않아 경화구간이 짧아지는 한계가 있다.The static blowing method is a method of heating and cooling at a predetermined position. According to this method, since the magnetic field is concentrated at the center of the high frequency coil by the principle of superposition, the magnetic flux density of the lower side of the coil is lowered, so that the heating is relatively weaker than the center. As a result, the lower portion of the inner diameter portion, that is, the inner diameter portion adjacent to the end is not cured properly, there is a limit that the curing section is shortened.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 냉각수가 내경부의 단차 부분에서 역류하는 현상을 방지할 수 있고, 경화하고자 하는 전체 부위, 특히 경화하고자 하는 내경부의 하단까지 충분히 경화 영역을 확보할 수 있으며, 장시간 가열로 흑색으로 변색된 경화부분을 제거하기 위한 재가공 공정을 생략할 수 있을 뿐만 아니라, 자기장의 상쇄 현상을 방지하고 자속밀도를 높여 가열 효율을 극대화시킬 수 있는 단붙이 내경부 경화용 고주파 경화장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and in particular, it is possible to prevent the phenomenon in which the cooling water flows back from the stepped portion of the inner diameter, and to fully cure the entire area to be cured, especially the lower end of the inner diameter to be cured The area can be secured, and the reprocessing process to remove the hardened part discolored in black by long time heating can be omitted, as well as to prevent the magnetic field offset phenomenon and increase the magnetic flux density to maximize the heating efficiency. An object of the present invention is to provide a high-frequency curing device for internal diameter hardening.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 단붙이 내경부 경화용 고주파 경화장치는 고주파 발진장치의 전류 변성기(current transformer)에 연결되며, 서로 마주보는 한 쌍의 코일 리드(coil lead); 상기 한 쌍의 코일 리드 사이에 삽입되는 절연판; 상기 한 쌍의 코일 리드의 측면에 위치하는 냉각수 라인; 상기 냉각수 라인에 연결되며, 단부에는 상기 단붙이 내경부에 삽입되는 고주파 코일을 구비하는 코일 헤드(coil head); 및 상기 단붙이의 외주면을 둘러싸는 외냉 자켓(jacket)을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the high frequency curing apparatus for hardening the inner diameter of the stepped paste according to the present invention is connected to a current transformer of a high frequency oscillator, and a pair of coil leads facing each other; An insulating plate inserted between the pair of coil leads; A coolant line positioned at a side of the pair of coil leads; A coil head connected to the cooling water line and having a high frequency coil inserted into the stepped inner diameter portion; And an outer cooling jacket surrounding the outer circumferential surface of the stepped sheet.

또한, 상기 외냉 자켓은 상기 단붙이를 중심으로 도넛 형상으로 형성될 수 있다.In addition, the outer cooling jacket may be formed in a donut shape around the stepped paste.

또한, 상기 외냉 자켓은 상기 단붙이의 외주면을 향해 냉각수를 분사하는 복수개의 분사구를 구비할 수 있다.In addition, the outer cooling jacket may be provided with a plurality of injection holes for spraying the cooling water toward the outer peripheral surface of the stepped.

또한, 상기 고주파 코일은 절단된 원기둥 형상을 갖는 상부 코어, 상기 상부 코어에 접촉되는 돌출부와 상기 돌출부를 지지하는 받침부를 구비하는 하부 코어, 상기 상부 코어와 상기 하부 코어 사이에 삽입되는 단권(one turn) 코일 형상의 중앙부 코어를 포함할 수 있다.The high frequency coil may include an upper core having a cut cylindrical shape, a lower core including a protrusion contacting the upper core and a support for supporting the protrusion, and a single turn inserted between the upper core and the lower core. ) May include a central core in a coil shape.

또한, 상기 중앙부 코어의 내경부에 더스트 코어(dust core)가 삽입될 수 있다.In addition, a dust core may be inserted into an inner diameter of the central core.

본 발명에 의하면 외냉 자켓을 이용하여 단붙이의 외부에서 냉각수를 분사함으로써, 단붙이 내경부에 직접 소입수를 분사할 때와 같이 냉각수가 내경부의 단차 부분에서 역류하는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, by spraying the cooling water from the outside of the stepped paste by using an external cooling jacket, the effect of preventing the backflow of the cooling water in the stepped portion of the inner diameter, such as when spraying hard water directly into the stepped inner diameter. There is.

또한, 본 발명에 의하면 냉각수의 역류 현상이 방지되므로 단붙이 내경부 중 경화하고자 하는 전체 부위, 특히 경화하고자 하는 내경부의 하단까지 충분히 경화 영역을 확보할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, since the backflow phenomenon of the cooling water is prevented, there is an effect that the hardened region can be sufficiently secured to the entire portion of the stepped inner diameter portion, particularly the lower end of the inner diameter portion to be cured.

또한, 본 발명에 의하면 냉각수의 역류 현상이 방지되고 외부에서 충분히 냉각 기능을 수행하게 됨에 따라, 장시간 가열로 흑색으로 변색된 경화부분을 제거하기 위한 재가공 공정을 생략할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, as the backflow phenomenon of the cooling water is prevented and the cooling function is sufficiently performed from the outside, there is an effect that a reprocessing process for removing the hardened part discolored in black by prolonged heating can be omitted.

또한, 본 발명에 의하면 고주파 코일 중 중앙부 코어에 더스트 코어를 삽입함으로써 자기장의 상쇄 현상을 방지하고 자속밀도를 높여 가열 효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by inserting the dust core in the center core of the high-frequency coil, there is an effect that can prevent the magnetic field offset phenomenon and increase the magnetic flux density to maximize the heating efficiency.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단붙이 내경부 경화용 고주파 경화장치의 평면도,
도 2는 도 1 중 외냉 자켓과 고주파 코일의 확대 평면도,
도 3은 도 1의 정면 단면도,
도 4는 도 3 중 외냉 자켓과 고주파 코일의 확대 단면도,
도 5a 내지 도 5d는 코일 헤드와 고주파 코일의 세부 구성도이다. 1 is a plan view of a high-frequency curing device for hardening the inner diameter part with a step according to a preferred embodiment of the present invention,
2 is an enlarged plan view of the outer cooling jacket and the high frequency coil of FIG.
3 is a front sectional view of FIG. 1;
4 is an enlarged cross-sectional view of the outer cooling jacket and the high frequency coil of FIG.
5A to 5D are detailed configuration diagrams of the coil head and the high frequency coil.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, the preferred embodiments of the present invention will be described below, but it is needless to say that the technical idea of the present invention is not limited thereto and can be variously modified by those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단붙이 내경부 경화용 고주파 경화장치의 평면도이고, 도 2는 도 1 중 외냉 자켓과 고주파 코일의 확대 평면도이다. 도 3은 도 1의 정면 단면도이고, 도 4는 도 3 중 외냉 자켓과 고주파 코일의 확대 단면도이다. 도 5a 내지 도 5d는 코일 헤드와 고주파 코일의 세부 구성도이다. 1 is a plan view of the high-frequency curing device for curing the inner diameter part with a step according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is an enlarged plan view of the outer cooling jacket and the high frequency coil in FIG. 3 is a front cross-sectional view of FIG. 1, and FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the external cooling jacket and the high frequency coil in FIG. 3. 5A to 5D are detailed configuration diagrams of the coil head and the high frequency coil.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단붙이 내경부 경화용 고주파 경화장치는, 도 1 및 도 2를 참조하면, 코일 리드(10), 절연판(20), 냉각수 라인(25), 코일 헤드(50), 및 외냉 자켓(70)을 포함하여 이루어진다.Referring to FIGS. 1 and 2, the high frequency curing apparatus for hardening the inner diameter portion of the stepped portion according to the preferred embodiment of the present invention may include a coil lead 10, an insulating plate 20, a coolant line 25, and a coil head 50. , And an external cooling jacket 70.

코일 리드(10)는 고주파 발진장치의 전류 변성기(current transformer)에 연결되어 고주파 전원을 코일 헤드(50)로 전달한다. 코일 리드(10)는 도 1과 같이 서로 마주보는 한 쌍의 평판 형상으로 형성될 수 있다. 한 쌍의 코일 리드(10)는 소정의 간격으로 이격되며, 서로 평행하게 배열되는 것이 바람직하다.The coil lead 10 is connected to a current transformer of the high frequency oscillator to transmit high frequency power to the coil head 50. The coil lead 10 may be formed in a pair of flat plate shapes facing each other as shown in FIG. 1. The pair of coil leads 10 are spaced at a predetermined interval and are preferably arranged in parallel with each other.

절연판(20)은 한 쌍의 코일 리드(10) 사이에 삽입되어 절연하는 역할을 수행한다.The insulating plate 20 is inserted between the pair of coil leads 10 to insulate.

냉각수 라인(25)은 한 쌍의 코일 리드(10)의 측면에 위치하여 냉각수를 순환시켜 코일 헤드(50)를 비롯하여 코일 리드(10) 등을 냉각시키는 역할을 수행한다. 코일 리드(10)와 코일 헤드(50)에는 대전력의 고주파 전류가 흐르므로, 냉각수 라인(25)을 통하여 연속적으로 냉각수를 순환시켜야 코일 헤드(50)의 용손(溶損)이 방지된다.The coolant line 25 is positioned at the side of the pair of coil leads 10 to circulate the coolant to cool the coil head 10, the coil lead 10, and the like. Since a high-frequency high-frequency current flows through the coil lead 10 and the coil head 50, it is necessary to circulate the cooling water continuously through the cooling water line 25 to prevent melting of the coil head 50.

냉각수 라인(25)은 외부로부터 냉각수가 유입되는 냉각수 유입측과, 유입된 냉각수가 순환되어 냉각작용을 수행한 후 외부로 배출되는 냉각수 유출측을 구비한다. 냉각수 유입측은 한 쌍의 코일 리드(10) 중 어느 하나에 결합되고, 냉각수 유출측은 한 쌍의 코일 리드(10) 중 나머지 하나에 결합된다. 냉각수 유입측과 냉각수 유출측은 코일 리드를 기준으로 서로 대칭되는 형상으로 형성될 수 있다.The coolant line 25 includes a coolant inlet side through which coolant is introduced from the outside, and a coolant outlet side after the inlet coolant is circulated to perform a cooling operation and discharged to the outside. The coolant inlet side is coupled to any one of the pair of coil leads 10, and the coolant outlet side is coupled to the other one of the pair of coil leads 10. The cooling water inlet side and the cooling water outlet side may be formed in a symmetrical shape with respect to the coil lead.

냉각수 유입측은 냉각수 유입관(30)과 냉각수 순환관(40)을 포함한다.The cooling water inlet side includes a cooling water inlet pipe 30 and a cooling water circulation pipe 40.

냉각수 유입관(30)은 코일 헤드(50)를 냉각시키기 위한 냉각수를 외부로부터 유입하는 부분으로, 일측에는 냉각수 유입구가 구비되고 타측에는 코일 리드(10)와 결합되는 결합부가 구비된다. 냉각수 유입구는 개방되어 있으며, 결합부는 코일 리드(10)에 의해 일부가 폐쇄되고 일부는 분기부에 의해 냉각수 순환관(40)과 연통되어 있다.Cooling water inlet pipe 30 is a portion for introducing the cooling water for cooling the coil head 50 from the outside, the cooling water inlet is provided on one side and the coupling portion is coupled to the coil lead 10 on the other side. The cooling water inlet is open, and the coupling part is closed by the coil lead 10 and part is in communication with the cooling water circulation pipe 40 by the branch part.

냉각수 순환관(40)은 냉각수 유입관(30)으로부터 유입된 냉각수를 전달받아 코일 헤드(50)를 거친 후 냉각수 유출측으로 냉각수를 순환시키도록 한다. 냉각수 순환관(40)의 일측은 냉각수 유입관(30)에 결합되어 냉각수 유입관(30)과 연통되는 분기부를 구비하고, 타측은 코일 헤드(50)를 구비한다.The coolant circulation pipe 40 receives the coolant introduced from the coolant inlet pipe 30 and passes through the coil head 50 to circulate the coolant to the coolant outlet. One side of the coolant circulation pipe 40 is coupled to the coolant inlet pipe 30 and has a branch portion in communication with the coolant inlet pipe 30, and the other side has a coil head 50.

냉각수 순환관(40)은 대략 자 형상의 절곡부를 구비하며, 절곡부를 통해 흐름 방향이 변경된다. 이는 냉각수 유출측의 냉각수 순환관도 마찬가지이다.Cooling water circulation pipe 40 has a bent portion of the substantially shape, the flow direction is changed through the bent portion. The same applies to the cooling water circulation pipe on the cooling water outlet side.

냉각수 유출측은 냉각수 유출관과 냉각수 순환관을 포함한다.The coolant outlet side includes a coolant outlet tube and a coolant circulation tube.

냉각수 순환관은 냉각수 유입측의 냉각수 순환관과 연통되어 서로 대칭되는 형상으로 형성되며, 냉각수 유입측으로부터 유입되어 코일 헤드(50)를 냉각시킨 냉각수를 냉각수 유출관으로 전달한다.The cooling water circulation pipe is formed in a shape in which the cooling water circulation pipe communicates with the cooling water circulation pipe on the cooling water inflow side and is symmetrical to each other, and transfers the cooling water introduced from the cooling water inflow side to cool the coil head 50 to the cooling water outlet pipe.

냉각수 유출관은 냉각수 유출측의 냉각수 순환관으로부터 전달된 냉각수를 외부로 배출한다. 냉각수 유출측의 냉각수 순환관과 냉각수 유출관은 냉각수 유입측과 마찬가지로 분기부에 의해 서로 연통된다. 냉각수 유출관의 일측은 냉각수 유출구가 구비되어 개방되어 있고, 냉각수 유출관의 타측은 일부가 코일 리드(10)에 의해 폐쇄되고 일부는 분기부에 의해 냉각수 순환관과 연통되어 있다.The coolant outlet pipe discharges the coolant delivered from the coolant circulation pipe on the coolant outlet side to the outside. The cooling water circulation pipe and the cooling water outlet pipe on the cooling water outlet side communicate with each other by branching portions similarly to the cooling water inlet side. One side of the cooling water outlet pipe is provided with a cooling water outlet, and the other side of the cooling water outlet pipe is closed by a coil lead 10, and part of the cooling water outlet pipe is in communication with the cooling water circulation pipe by a branching part.

코일 헤드(50)는 코일 리드(10)를 통하여 전달된 고주파 전원을 이용하여 고주파 가열을 발생시키는 핵심 부분으로, 단붙이의 내경부(7)를 가열하는 역할을 수행한다. 코일 헤드(50)는 냉각수 라인(25)에 연결되고, 단부에는 단붙이 내경부(7)에 삽입되는 고주파 코일(60)을 구비한다. 코일 헤드(50)는 냉각수 라인(25)과 연결되는 상부 코일 헤드(52)와, 상부 코일 헤드(52)의 하부에 연결되는 하부 코일 헤드(54), 및 하부 코일 헤드(54)에 연결되는 고주파 코일(60)을 포함한다.The coil head 50 is a core part for generating high frequency heating by using the high frequency power transmitted through the coil lead 10, and serves to heat the inner diameter part 7 of the stepped paste. The coil head 50 is connected to the coolant line 25 and has a high frequency coil 60 inserted into the inner diameter portion 7 at the end. The coil head 50 is connected to the upper coil head 52 connected to the coolant line 25, the lower coil head 54 connected to the lower portion of the upper coil head 52, and the lower coil head 54. And a high frequency coil 60.

고주파 코일(60)은 상부 코어(62)와 하부 코어(64) 및 중앙부 코어(66)를 포함한다. 도 5a는 코일 헤드의 측면도이고, 도 5b는 고주파 코일 중 상부 코어의 평면도와 수직 단면도이고, 도 5c는 고주파 코일 중 중앙부 코어의 평면도이며, 도 5d는 고주파 코일 중 하부 코어의 평면도와 수직 단면도이다.The high frequency coil 60 includes an upper core 62 and a lower core 64 and a central core 66. FIG. 5A is a side view of the coil head, FIG. 5B is a top view and a vertical sectional view of the upper core of the high frequency coil, FIG. 5C is a top view and a vertical sectional view of the lower core of the high frequency coil, and FIG. .

상부 코어(62)는 고주파 코일의 상부에서 발생하는 자기장을 단붙이 내경부(7)의 가열부위로 집중시켜 가열효율을 향상시킨다. 상부 코어(62)는 도 5b와 같이 일부가 절단된 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 절단된 부분은 코일 헤드(50)의 하단에 접촉된다.The upper core 62 concentrates the magnetic field generated in the upper portion of the high frequency coil to the heating portion of the inner diameter portion 7 of the stepped portion to improve the heating efficiency. The upper core 62 may be formed in a cylindrical shape, a part of which is cut as shown in FIG. 5B. At this time, the cut portion is in contact with the lower end of the coil head (50).

하부 코어(64)는 고주파 코일의 하부에서 발생하는 자기장을 단붙이 내경부(7)의 가열부위로 집중시켜 가열효율을 향상시키는 역할을 수행한다. 고주파 가열은 전자유도법칙을 기본원리로 하는 기술로서, 자기장이 가열에 직접적인 영향을 주므로 가열이 요구되는 부분에 자기장을 최대한 효율적으로 집중시키는 것이 가장 중요하다. 하부 코어(64)는 상부 코어(62)에 접촉되는 돌출부와 돌출부를 지지하는 받침부를 구비한다. 돌출부의 상단은 상부 코어(62)의 하단에 접촉되고, 돌출부의 외주면에는 중앙부 코어(66)가 삽입된다. 받침부는 돌출부를 지지하는 동시에 중앙부 코어(66)를 받치는 역할을 수행한다.The lower core 64 concentrates the magnetic field generated in the lower portion of the high frequency coil to the heating portion of the inner diameter portion 7 of the stepped portion to improve heating efficiency. High frequency heating is a technique based on the principle of electromagnetic induction. Since the magnetic field directly affects heating, it is most important to concentrate the magnetic field as efficiently as possible on the part where heating is required. The lower core 64 has a protrusion contacting the upper core 62 and a support supporting the protrusion. The upper end of the protrusion is in contact with the lower end of the upper core 62, and the center core 66 is inserted into the outer circumferential surface of the protrusion. The supporting part supports the protrusion and at the same time serves to support the central core 66.

상부 코어(62)와 하부 코어(64) 중 적어도 하나는 자속밀도를 높여 가열효율을 극대화시키기 위해 페라이트 코어(ferrite core)로 형성되는 것이 바람직하다.At least one of the upper core 62 and the lower core 64 is preferably formed of a ferrite core to increase magnetic flux density to maximize heating efficiency.

중앙부 코어(66)는 상부 코어(62)와 하부 코어(64) 사이에 삽입되며, 단권(one turn) 코일 형상으로 형성될 수 있다. 중앙부 코어(66)는 코일 부분의 직경이 작아 자기장의 상쇄현상에 의해 단붙이 내경부의 가열에 장애가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 중앙부 코어(66)의 내경부에 더스트 코어(dust core)를 삽입함으로써 자기장의 상쇄를 방지하여 가열효율을 향상시키는 것이 바람직하다. 더스트 코어는 퍼멀로이, 산화철과 같은 고투자율 재료의 미분말에 절연성 결합제를 첨가하여 가압 성형하고 열처리한 물질이다.The central core 66 is inserted between the upper core 62 and the lower core 64 and may be formed in a one turn coil shape. The central core 66 has a small diameter of the coil portion, which may cause a failure in heating the inner diameter of the stepped portion due to the offset of the magnetic field. In order to prevent this, by inserting a dust core to the inner diameter portion of the central core 66, it is preferable to prevent the magnetic field from being canceled to improve heating efficiency. The dust core is a material which is press-molded and heat-treated by adding an insulating binder to fine powders of high permeability materials such as permalloy and iron oxide.

외냉 자켓(70)은 단붙이(5)의 외주면을 둘러싸는 형태로 배치된다. 일례로, 도 1 및 도 2와 같이 외냉 자켓(70)은 단붙이(5)를 중심으로 일측에 개구부를 가지는 도넛 형상으로 형성될 수 있다. The outer cooling jacket 70 is disposed in a form surrounding the outer circumferential surface of the stepped paste 5. For example, as illustrated in FIGS. 1 and 2, the outer cooling jacket 70 may be formed in a donut shape having an opening at one side of the stepped paste 5.

외냉 자켓(70)에서 단붙이(5)의 외주면을 향하고 있는 부분에는 단붙이(5)의 외주면에 냉각수를 분사하기 위한 복수개의 분사구(72)를 구비한다. 분사구(72)는 도 2와 같이 방사상으로 구비될 수 있으며, 도 4와 같이 단붙이 내경부 중 경화되는 부분이 위치하는 단붙이 외주면 전체에 냉각수를 분사할 수 있도록 다층 구조(도 4에는 3층 구조가 일례로 도시되어 있음)로 형성되는 것이 바람직하다.A portion of the outer cooling jacket 70 facing the outer circumferential surface of the stepped paste 5 is provided with a plurality of injection holes 72 for spraying cooling water on the outer circumferential surface of the cutlery 5. The injection hole 72 may be provided radially as shown in FIG. 2, and as shown in FIG. 4, a multi-layer structure (3 layers in FIG. 4) to spray cooling water to the entire stepped outer circumferential surface where the hardened portion of the stepped inner diameter portion is located. The structure is shown by way of example).

일반적으로 구조용 강재(steel)의 열처리에 있어 담금질(경화)은 오스테나이트 조직으로 가열한 후 기름이나 물을 이용하여 급랭시킴으로써 마르텐사이트 조직으로 변화시키는 것을 말한다. 배경기술에서 설명한 바와 같이, 내경의 가열부위에 직접 소입수를 분사해야만 경화가 이루어질 수 있다는 고정관념에 의해 냉각수의 역류가 발생하는 것이다. In general, quenching (hardening) in the heat treatment of structural steel (steel) refers to the transformation to martensite structure by heating with austenite structure and then quenching with oil or water. As described in the background art, the backflow of the cooling water is generated by the stereotype that hardening can be performed only by spraying hardened water directly on the heating part of the inner diameter.

본 발명에서는 단붙이 내경의 가열부위에 직접적으로 소입수를 분사시키지 않고, 단붙이의 외부에서 외냉 자켓(70)을 이용하여 냉각수를 분사시키게 된다. 따라서, 본 발명에서는 단붙이의 온도를 항상 상온으로 유지시킨 상태에서 내경부를 고주파 코일이 이동 가열을 수행한다. 이때, 고주파 가열이 이루어진 내경부(내경 표면으로부터 약 1mm 만 가열)의 온도는 대략 850~900 도씨가 되고, 미 가열부는 상온 상태이므로, 이러한 온도차에 의해 단붙이의 내경 가열부가 급랭되어 경화가 일어날 수 있는 것이다.In the present invention, the quenched water is not injected directly to the heating portion of the stepped inner diameter, but the coolant is jetted using the external cooling jacket 70 from the outside of the stepped paste. Therefore, in the present invention, the high-frequency coil performs the heating heating on the inner diameter portion while maintaining the temperature of the stepped paste at room temperature at all times. At this time, the temperature of the inner diameter portion (heated only about 1 mm from the inner diameter surface) subjected to high frequency heating is approximately 850 to 900 degrees Celsius, and since the unheated portion is at room temperature, the internal diameter heating portion of the stepped paste is quenched and hardened by such a temperature difference. It can happen.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단붙이 내경부 경화용 고주파 경화장치를 이용한 고주파 열처리 공정은 다음과 같다.The high frequency heat treatment process using the high-frequency hardening device for curing the stepped inner diameter according to the preferred embodiment of the present invention is as follows.

먼저, 작업품 적재(Work Loading) 단계는 작업대에 경화시키고자 하는 작업품(Work)인 단붙이를 장착하고 대기위치에 대기시키는 단계이다.First, the work loading step is a step of attaching a work piece (work) to be hardened on a work table and waiting at a standby position.

다음으로, 작업품(Work) 상승 단계는 단붙이가 장착된 작업대를 상승시켜 단붙이의 내경부가 고주파 코일에 접촉하도록 하는 가열위치로 단붙이를 상승시키는 단계이다.Next, the work raising step is to raise the work piece to the heating position to raise the worktable on which the work piece is mounted so that the inner diameter of the work piece contacts the high frequency coil.

다음으로, 고주파 경화 단계는 고주파 코일에 대전력의 고주파 전류를 흘려 단붙이 내경부를 가열시키고, 외냉 자켓을 이용하여 단붙이의 외주면을 냉각시키는 단계이다. 이때, 단붙이 내경부 중 경화하고자 하는 부위 전체를 경화시키기 위해 정지 가열 후 이동 가열이 이루어진다. 이동 가열시에는 고주파 코일의 위치는 고정되어 있고 작업대가 하강하게 된다.Next, the high frequency curing step is a step of flowing a high frequency high frequency current to the high frequency coil to heat the stepped inner diameter portion, and to cool the outer peripheral surface of the stepped paste using an external cooling jacket. At this time, in order to cure the entire part to be cured among the stepped inner diameter parts, the moving heating is performed after the stop heating. In mobile heating, the position of the high frequency coil is fixed and the work table is lowered.

다음으로, 작업품(Work) 하강 단계는 가열과 급랭에 의해 경화된 단붙이가 장착된 작업대를 초기의 대기위치까지 하강시키는 단계이다. 마지막으로, 작업품 언로딩(Work Unloading) 단계는 작업대로부터 단붙이를 분리하는 단계이다.Next, the work descending step is a step of lowering the worktable equipped with the stepped hardened by heating and quenching to the initial standby position. Finally, the work unloading step is a step of separating the cutlery from the workbench.

이와 같이 외냉 자켓을 이용하여 단붙이의 외부에서 냉각수를 분사함으로써, 단붙이 내경부에 직접 소입수를 분사할 때와 같이 냉각수가 내경부의 단차 부분에서 역류하는 현상을 방지할 수 있다. 냉각수의 역류 현상이 방지되므로 단붙이 내경부 중 경화하고자 하는 전체 부위, 특히 경화하고자 하는 내경부의 하단까지 충분히 경화 영역을 확보할 수 있다.In this way, by spraying the cooling water from the outside of the stepped paste by using the external cooling jacket, the phenomenon in which the cooling water flows back from the stepped portion of the inner diameter portion can be prevented as in the case where the hardened water is injected directly into the stepped inner diameter portion. Since the backflow phenomenon of the cooling water is prevented, the curing region can be sufficiently secured to the entire portion of the stepped inner diameter portion, particularly the lower end of the inner diameter portion to be cured.

또한, 냉각수의 역류 현상이 방지되고 외부에서 충분히 냉각 기능을 수행하게 됨에 따라, 가열시간이 길어져 경화 부분이 흑색으로 변색되고 이를 제거하는 재가공 공정을 생략할 수 있게 된다.In addition, as the backflow phenomenon of the cooling water is prevented and the cooling function is sufficiently performed from the outside, the heating time becomes long, so that the reprocessing process of discoloring the hardened portion to black and removing it can be omitted.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

10 - 코일 리드 20 - 절연판
25 - 냉각수 라인 50 - 코일 헤드
70 - 외냉 자켓 10-coil lead 20-insulation plate
25-coolant line 50-coil head
70-jacket

Claims (5)

단붙이 내경부를 경화하기 위한 고주파 경화장치에 있어서,
고주파 발진장치의 전류 변성기(current transformer)에 연결되며, 서로 마주보는 한 쌍의 코일 리드(coil lead);
상기 한 쌍의 코일 리드 사이에 삽입되는 절연판;
상기 한 쌍의 코일 리드의 측면에 위치하는 냉각수 라인;
상기 냉각수 라인에 연결되며, 단부에는 상기 단붙이 내경부에 삽입되는 고주파 코일을 구비하는 코일 헤드(coil head); 및
상기 단붙이의 외주면을 향해 냉각수를 분사하는 복수개의 분사구를 구비하고, 상기 단붙이를 중심으로 일측에 개구부를 가지는 도넛 형상으로 형성되어 상기 단붙이의 외주면을 둘러싸는 외냉 자켓(jacket)을 포함하되,
상기 외냉 자켓을 이용하여 단붙이의 외부에서 냉각수를 분사함으로써, 상기 냉각수가 내경부의 단차 부분에서 역류하는 현상을 방지하는 것
을 특징으로 하는 단붙이 내경부 경화용 고주파 경화장치.In the high frequency curing device for curing the inner diameter part with a step,
A pair of coil leads connected to a current transformer of the high frequency oscillator and facing each other;
An insulating plate inserted between the pair of coil leads;
A coolant line positioned at a side of the pair of coil leads;
A coil head connected to the cooling water line and having a high frequency coil inserted into the stepped inner diameter portion; And
It includes a plurality of injection holes for spraying the cooling water toward the outer peripheral surface of the stepped, and formed in a donut shape having an opening on one side around the stepped to include an outer cooling jacket (jacket) surrounding the outer peripheral surface of the stepped ,
Preventing the backflow of the cooling water in the stepped portion of the inner diameter by spraying the cooling water from the outside of the stepped paste using the outer cooling jacket
High frequency curing device for hardening stepped inner diameter, characterized in that. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 고주파 코일은 절단된 원기둥 형상을 갖는 상부 코어, 상기 상부 코어에 접촉되는 돌출부와 상기 돌출부를 지지하는 받침부를 구비하는 하부 코어, 상기 상부 코어와 상기 하부 코어 사이에 삽입되는 단권(one turn) 코일 형상의 중앙부 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 단붙이 내경부 경화용 고주파 경화장치.The method of claim 1,
The high frequency coil includes a lower core having an upper core having a cut cylindrical shape, a protrusion contacting the upper core and a support for supporting the protrusion, and a single turn coil inserted between the upper core and the lower core. A high frequency curing apparatus for hardening internal diameter parts with a step, comprising a central portion core having a shape. 제4항에 있어서,
상기 중앙부 코어의 내경부에 더스트 코어(dust core)가 삽입되는 것을 특징으로 하는 단붙이 내경부 경화용 고주파 경화장치.5. The method of claim 4,
And a dust core is inserted into the inner diameter portion of the central portion core.
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