KR101525188B1 - Method and device for treating metal surface - Google Patents

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KR101525188B1 KR1020080129078A KR20080129078A KR101525188B1 KR 101525188 B1 KR101525188 B1 KR 101525188B1 KR 1020080129078 A KR1020080129078 A KR 1020080129078A KR 20080129078 A KR20080129078 A KR 20080129078A KR 101525188 B1 KR101525188 B1 KR 101525188B1
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장웅성
박서정
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재단법인 포항산업과학연구원
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Abstract

금속 조직을 더욱 미세화 함으로써 금속 표면 조직의 인성을 향상시키고 잔류 응력이 존재함으로써 고강도화는 물론 내 충격성과 내 피로 특성을 획기적으로 개선할 수 있도록, 금속 표면에 레이저를 조사하여 급속 가열하는 단계와, 가열된 부위를 두들기는 단조 가공단계를 포함하는 금속 표면 처리 방법을 제공한다.A step of rapidly heating the metal surface by laser irradiation so as to improve the toughness of the metal surface structure and further improve the impact resistance and fatigue resistance as well as the high strength due to the presence of residual stress, And a forging step of kneading the knitted fabric.

레이저빔, 단조, 회전판, 빔홀, 단조툴 Laser beam, forging, rotary plate, beam hole, forging tool

Description

금속 표면 처리 방법 및 처리 장치{METHOD AND DEVICE FOR TREATING METAL SURFACE}[0001] METHOD AND DEVICE FOR TREATING METAL SURFACE [0002]

본 발명은 금속 표면의 처리 방법 및 처리 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 금속 표면을 처리하여 고강도이며 내마모성과 내충격성 등의 표면 특성을 향상시킬 수 있도록 된 금속 표면 처리 방법 및 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method of treating a metal surface and a treatment apparatus. More particularly, the present invention relates to a metal surface treatment method and a treatment apparatus capable of treating a metal surface to improve surface characteristics such as high strength and abrasion resistance and impact resistance.

금속 표면의 강도를 높이고 내마모성과 내충격성 등의 표면 특성을 개선하기 위하여 열처리가 행해진다.Heat treatment is performed in order to increase the strength of the metal surface and improve surface characteristics such as abrasion resistance and impact resistance.

이를 위해 고주파 열처리, 레이저 열처리, 레이저 피닝(laser peening), 숏블라스트 피닝(shot blast peening), 초음파 텍스쳐링(texturing) 등 다양한 기술이 개발되어 금속의 표면 특성을 개선시켜왔다.Various techniques such as high frequency heat treatment, laser heat treatment, laser peening, shot blast peening, and ultrasonic texturing have been developed to improve the surface properties of metals.

그러나, 상기한 대부분의 기술들은 급가열과 급냉에 의한 표면 경화만 일어나므로, 금속 표면이 고강도화 되면서 내 충격성 또는 내 피로 특성은 저하될 가능성이 높다는 단점이 있다. 또한, 인성이 저하되어 진동이나 외부 충격에 의해 표면층이 박리되는 문제를 야기한다. 또한, 온도가 상승함에 따라 우수한 특성들이 쉽게 없어지는 단점을 갖는다.However, most of the above-mentioned techniques have a disadvantage in that the surface hardening occurs only by rapid heating and quenching, and therefore, there is a high possibility that the impact resistance or fatigue resistance characteristics are lowered as the metal surface becomes stronger. Further, the toughness is lowered, causing a problem that the surface layer is peeled off due to vibration or external impact. Also, as the temperature rises, there is a disadvantage that good characteristics are easily lost.

이에 금속 조직을 더욱 미세화 함으로써 금속 표면 조직의 인성을 향상시키고 잔류 응력이 존재함으로써 고강도화는 물론 내 충격성과 내 피로 특성을 획기적으로 개선할 수 있도록 된 금속 표면 처리 방법 및 처리 장치를 제공한다.There is provided a metal surface treatment method and a treatment apparatus capable of remarkably improving impact resistance and fatigue resistance as well as high strength by enhancing the toughness of metal surface texture by further making the metal structure finer and having residual stress.

이를 위해 본 제거방법은 금속 표면에 레이저를 조사하여 급속 가열하는 단계와, 가열된 부위를 두들기는 단조 가공단계를 포함할 수 있다.For this purpose, the removal method may include a step of irradiating the metal surface with a laser to rapidly heat the metal surface, and a forging step of kneading the heated part.

이에 각기 다른 두가지 에너지 원이 금속 표면에 가해짐에 따라 강도와 인성이 향상된다.As the two different energy sources are applied to the metal surface, the strength and toughness are improved.

한편, 본 처리장치는 금속의 표면에 레이저빔을 조사하기 위한 레이저부와, 레이저빔이 조사되어 가열된 부위로 이동되어 가열 부위를 단조가공하기 위한 단조부를 포함할 수 있다.On the other hand, the processing apparatus may include a laser portion for irradiating a laser beam onto the surface of the metal, and a forging portion for moving the heated portion to a heated portion for forging the laser beam.

상기 레이저부는 레이저빔을 발진하는 발진기와, 이 발진기로부터 발진된 레이저빔을 금속 표면에 조사하기 위한 광학부를 포함할 수 있다.The laser unit may include an oscillator for oscillating a laser beam and an optical unit for irradiating a laser beam emitted from the oscillator to a metal surface.

또한, 상기 단조부는 전면에 레이저빔이 관통되는 빔홀이 형성된 회전판과, 이 회전판의 하부에 형성되어 금속 표면을 두들기기 위한 단조툴, 상기 회전판을 회동시켜 빔홀의 위치로 단조툴을 이동시키기 위한 회동부, 상기 회동부와 연결설치되어 상기 회전판을 상하운동시켜 단조툴로 금속 표면을 두드릴 수 있도록 된 구동부를 포함할 수 있다.The forging unit may include a rotating plate having a beam hole through which a laser beam passes, a forging tool formed at a lower portion of the rotating plate for bending a metal surface, a rotating plate for moving the forging tool to a position of the beam hole, And a driving unit connected to the rotating unit to move the rotating plate up and down and to tap the metal surface with a forging tool.

여기서 상기 회전판은 회동축을 중심으로 상기 빔홀과 단조툴이 동일 회전반경 내에 형성되는 구조일 수 있다.Here, the rotating plate may have a structure in which the beam hole and the forging tool are formed within the same radius of rotation around the rotating shaft.

또한, 상기 회전판은 적어도 두 개 이상의 빔홀과 적어도 두 개 이상의 단조툴이 간격을 두고 교대로 형성될 수 있다.In addition, at least two or more beam holes and at least two or more forging tools may be alternately formed at intervals in the rotary plate.

또한, 상기 단조툴은 표면에 줄눈이 형성될 수 있다.Further, the forging tool may have a joint formed on its surface.

또한, 상기 단조툴은 표면에 파형의 굴곡진 요철부가 형성될 수 있다. In addition, the forging tool may have a curved concavity and convexity on the surface thereof.

이와 같이 레이저빔에 의한 열처리와 단조 가공을 통해 금속 표면의 강도를 높이면서 표면 조직의 인성을 향상시켜 내마모성을 향상시키고, 내충격성과 내 피로 특성을 개선할 수 있게 된다.As described above, the heat treatment by the laser beam and the forging process improve the strength of the metal surface while improving the toughness of the surface texture, thereby improving the abrasion resistance and improving the impact resistance and fatigue resistance.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 다른 실시예에서 대응하거나 유사한 특징을 나타 내기 위해 사용된다.The drawings are schematic and illustrate that they are not drawn to scale. The relative dimensions and ratios of the parts in the figures are shown exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the figures, and any dimensions are merely illustrative and not restrictive. And to the same structure, element, or component appearing in more than one of the figures, the same reference numerals are used to denote corresponding or similar features in other embodiments.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.

사시도를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조 방법 및/또는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 예를 들면, 편평하다고 도시되거나 설명된 영역은 일반적으로 거칠거나/거칠고 비선형인 특성을 가질 수 있다. 또한, 날카로운 각도를 가지는 것으로 도시된 부분은 라운드질 수 있다. 따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것이 아니다.The embodiment of the present invention described with reference to the perspective view specifically illustrates an ideal embodiment of the present invention. As a result, various variations of the illustration, for example variations in the manufacturing method and / or specification, are expected. Thus, the embodiment is not limited to any particular form of the depicted area, but includes modifications of the form, for example, by manufacture. For example, the regions shown or described as being flat may have characteristics that are generally coarse / rough and nonlinear. Also, the portion shown as having a sharp angle may be rounded. Thus, the regions shown in the figures are merely approximate, and their shapes are not intended to depict the exact shape of the regions, nor are they intended to limit the scope of the present invention.

이하 본 실시예는 압연롤에 대한 표면 처리를 예로서 설명한다. 본 처리방법과 처리장치는 압연롤에 한정되지 않으며 다양한 금속의 표면 처리에 적용가능하다.Hereinafter, this embodiment will explain the surface treatment for the rolling roll as an example. The present treatment method and treatment apparatus are not limited to rolling rolls and are applicable to surface treatment of various metals.

도 1은 본 장치의 구성을 도시하고 있는 사시도이고, 도 2는 본 장치의 측면도이다.Fig. 1 is a perspective view showing the construction of the present apparatus, and Fig. 2 is a side view of the present apparatus.

상기한 도면에 의하면, 본 장치는 압연롤(100)의 표면에 레이저빔을 조사하여 가열하기 위한 레이저부와, 레이저빔이 조사되어 가열된 부위로 이동되어 가열 부위를 단조가공하기 위한 단조부를 포함한다.According to the above drawing, the apparatus includes a laser part for heating and irradiating a laser beam onto the surface of the rolling roll 100, and a forging part for moving the heated part to a heated part for forging the laser part do.

본 장치는 레이저빔의 조사 후 바로 조사된 압연롤(100)의 표면을 단조 가공하기 이하여 레이저부와 단조부가 유기적으로 결합된 구조로 되어 있다.The present apparatus has a structure in which the surface of the rolled roll 100 irradiated immediately after the irradiation of the laser beam is forged, and the laser portion and the forged portion are organically bonded.

이를 위해 상기 단조부는 레이저빔이 관통되는 빔홀(12)이 전면에 형성된 회전판(10)과, 이 회전판(10)의 하부에 형성되어 금속 표면을 두들기기 위한 단조툴(14), 상기 회전판(10)을 회동시켜 빔홀(12)의 위치로 단조툴(14)을 이동시키기 위한 회동부(20), 상기 회동부(20)와 연결설치되어 상기 회전판(10)을 상하운동시켜 단조툴(14)로 금속 표면을 두드릴 수 있도록 된 구동부(22)를 포함한다.The forging unit includes a rotary plate 10 having a beam hole 12 through which a laser beam passes, a forging tool 14 formed at a lower portion of the rotary plate 10 for bending a metal surface, A rotating unit 20 for moving the forging tool 14 to a position of the beam hole 12 by rotating the rotating plate 10 to move the forging tool 14 up and down, And a driving part 22 for bending the metal surface.

상기 회전판(10)은 원판 구조물로 이루어지며, 전면에는 외주부를 따라 레이저빔이 지나갈 수 있도록 원형의 빔홀(12)이 관통형성된다. 상기 회전판(10)의 중심에는 축(16)이 수직으로 설치된다. 상기 축(16)을 중심으로 회전판(10)이 회동하는 구조로 되어 있다.The rotary plate 10 is formed of a disk structure, and a circular beam hole 12 is formed through the front surface so that a laser beam can pass through the outer periphery. A shaft 16 is vertically installed at the center of the rotary plate 10. And has a structure in which the rotary plate 10 rotates around the shaft 16.

도 3에 도시된 바와 같이 본 실시예에서 상기 빔홀(12)은 4개가 형성되며, 상기 축(16)을 중심으로 90도 각도로 배치된다. 상기 회전판(10)의 하부에는 압연롤(100)의 표면을 두들기기 위한 단조툴(14)이 돌출 설치된다. 본 실시예에서 상기 단조툴(14)은 4개가 구비되며 상기 빔홀(12)의 사이에 배치된다. 상기 빔홀(12)과 단조툴(14)의 형성 개수에 있어서는 4개 외에 두 개 또는 세 개 또는 네 개 이상의 개수로 형성가능하며 특별히 한정되지 않는다.As shown in FIG. 3, in the present embodiment, four beam holes 12 are formed, and are disposed at an angle of 90 degrees about the axis 16. A forging tool 14 for bending the surface of the rolling roll 100 is provided at a lower portion of the rotary plate 10. In the present embodiment, four forging tools 14 are provided and are disposed between the beam holes 12. The number of the beam holes 12 and the number of the forging tools 14 may be four, two or three or more than four, and is not particularly limited.

또한, 상기 단조툴(14)은 상기 회전판(10)의 축(16)을 중심으로 상기 빔홀(12)과 동일한 회전반경 내에 위치한다. 이는 상기 회전판(10)을 회동하였을 때 빔홀(12)을 통한 레이저빔 조사 위치에 정확히 단조툴(14)을 위치시키기 위함이다.The forging tool 14 is positioned within the same radius of rotation as that of the beam hole 12 about the axis 16 of the rotary plate 10. This is for accurately positioning the forging tool 14 at the laser beam irradiation position through the beam hole 12 when the rotary plate 10 is rotated.

상기 회전판(10)의 축(16)에는 구동부(22)와 회동부(20)가 연결설치된다. 상기 구동부(22)는 축(16)에 연결설치되어 축(16)을 매개로 상기 원판을 압연롤(100) 표면에 대해 상하로 운동시키게 된다. 상기 구동부(22)는 축(16)에 연결되는 구동실린더를 포함할 수 있다. 상기 구동부(22)는 축(16)을 수직방향을 운동시키는 구조면 특별히 한정없이 적용할 수 있다.The driving unit 22 and the rotary unit 20 are connected to the shaft 16 of the rotary plate 10. The driving unit 22 is connected to the shaft 16 and moves the original plate up and down with respect to the surface of the rolling roll 100 via the shaft 16. The driving unit 22 may include a driving cylinder connected to the shaft 16. The driving unit 22 can be applied without particular limitation on the structure in which the shaft 16 is moved in the vertical direction.

상기 회동부(20)는 축(16)을 중심으로 회전판(10)을 회동시키기 위한 것이다. 본 실시예에서 상기 회동부(20)는 구동부(22)와 연결되어 구동부(22)와 이 구동부(22)에 연결된 회전판(10) 전체를 회동시키는 구조로 되어 있다. 물론 이러한 구조 외에 구동부(22)와 별도로 회전판(10)만을 회동시킬 수 있다. 상기 회동부(20)는 구동모터의 회전력을 이용한 구조일 수 있으며 특별히 한정되지 않는다.The rotary unit 20 is for rotating the rotary plate 10 about the axis 16. The rotary unit 20 is connected to the driving unit 22 to rotate the rotary unit 10 and the rotary unit 10 connected to the driving unit 22. Of course, in addition to this structure, only the rotary plate 10 can be rotated separately from the drive portion 22. [ The rotary part 20 may be a structure using the rotational force of the driving motor and is not particularly limited.

이에 상기 회동부(20)가 작동되면 회전판(10)이 축(16)을 중심으로 회동되어 레이저빔 조사를 위한 빔홀(12)과 단조툴(14)을 원하는 작업 위치로 이동시킬 수 있게 된다.Accordingly, when the rotary unit 20 is operated, the rotary plate 10 is rotated about the axis 16 to move the beam hole 12 and the forging tool 14 for laser beam irradiation to a desired working position.

여기서 상기 단조툴(14)은 압연롤(100)의 표면과 접하는 가공면이 평면 구조로 이루어지고, 상기 평면의 가공면에 줄눈(18)이 형성된 구조로 되어 있다. 상기와 같이 줄눈(18)이 가공된 단조툴(14)로 압연롤 표면을 두들김으로써 표면 조도를 일정하게 가공할 수 있게 된다. 따라서 압연롤(100)에 있어서 고강도이며 일정한 표면조도를 확보할 수 있게 되어 제품의 품질을 균일하게 유지할 수 있게 된다. 또한, 압연연롤(100) 사용 후 상기 레이저빔에 의한 가열과 단조툴(14)에 의한 단조 가공을 통해 표면을 가공하여 반복적인 재사용이 가능하게 된다.The forging tool 14 has a structure in which the processing surface contacting the surface of the rolling roll 100 has a planar structure and the joint 18 is formed on the processing surface of the plane. As described above, the surface roughness can be made uniform by striking the surface of the roll with the forged tool 14 having the joint 18 formed thereon. Therefore, it is possible to secure a high strength and a constant surface roughness in the rolling roll 100, and to maintain the quality of the product uniformly. Further, after the use of the rolled green roll 100, the surface is processed through the heating by the laser beam and the forging by the forging tool 14, thereby enabling repeated reuse.

상기한 구조 외에 도 4에 도시된 바와 같이 단조툴(14)의 가공면이 파형으로 굴곡진 요철부(19)가 형성될 수 있다. 이러한 구조의 단조툴(14)은 압연롤(100) 이외의 일반적인 금속에 대해 경도와 인성 확보를 위한 표면 처리용으로 사용될 수 있다.In addition to the above-described structure, as shown in Fig. 4, a concavo-convex portion 19 may be formed in which the working surface of the forging tool 14 has a curved shape. The forging tool 14 having such a structure can be used for surface treatment for securing hardness and toughness to a general metal other than the rolling roll 100. [

한편, 상기 레이저부는 레이저빔을 발진하는 발진기(30)와, 이 발진기(30)로부터 발진된 레이저빔을 금속 표면에 조사하기 위한 광학부를 포함할 수 있다.The laser unit may include an oscillator 30 for oscillating a laser beam and an optical unit for irradiating a laser beam emitted from the oscillator 30 to a metal surface.

상기 광학부는 상기 회전판(10)의 빔홀(12) 상부에 위치하어 레이저빔을 집광하기 위한 집광렌즈(34)와, 상기 발진기(30)로부터 발진된 레이저빔을 집광렌즈(34)로 유도하기 위한 반사판(32)을 포함한다.The optical unit includes a condenser lens 34 positioned at a position above the beam hole 12 of the rotating plate 10 to condense the laser beam and a condenser lens 34 for guiding the laser beam emitted from the oscillator 30 to the condenser lens 34 And a reflector 32.

이에 발진기(30)에서 발진된 레이저빔은 반사판(32)에 의해 경로가 바뀌어 집광렌즈(34)로 유도되고 집광렌즈(34)에 의해 압연롤(100) 표면으로 조사된다. 이 때 상기 레이저빔은 집광렌즈(34)를 지나 회전판(10)에 형성된 빔홀(12)을 관통하게 된다.The laser beam emitted from the oscillator 30 is guided to the condenser lens 34 by the reflection plate 32 and is directed to the surface of the roll 100 by the condenser lens 34. At this time, the laser beam passes through the beam hole 12 formed in the rotary plate 10 through the condenser lens 34.

이하 도 5와 도 6을 참조하여 본 장치의 작용과 이에 따라 금속의 표면을 처리하는 과정에 대해 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the device and the process of treating the metal surface will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.

본 실시예에 따른 압연롤(100)의 표면 처리는 압연롤(100)의 표면을 레이저빔으로 가열하는 단계와, 가열된 표면을 단조툴(14)로 두들려 단조가공하는 단계를 반복하여 이루어진다.The surface treatment of the rolling roll 100 according to the present embodiment is performed by repeating the steps of heating the surface of the rolling roll 100 with a laser beam and forging the heated surface with the forging tool 14 .

레이저 빔에 의한 표면 가열과정은 다음과 같다. 발진기(30)로부터 레이저빔이 발진되면 레이저빔은 반사판(32)과 집광렌즈(34)를 통해 압연롤(100)의 표면에 수직으로 조사된다. 여기서 상기 회전판(10)은 빔홀(12)이 바로 집광렌즈(34) 밑으로 이동된 상태로 조사되는 레이저빔은 빔홀(12)을 통해 회전판(10)을 관통하여 노출된 압연롤(100) 표면으로 조사된다.The surface heating process by the laser beam is as follows. When the laser beam is emitted from the oscillator 30, the laser beam is irradiated perpendicularly to the surface of the rolling roll 100 through the reflection plate 32 and the condenser lens 34. The laser beam irradiated in a state in which the beam hole 12 is moved below the condenser lens 34 is passed through the beam hole 12 to the exposed surface of the rolling roll 100 through the rotating plate 10, .

도 6에 도시된 바와 같이 상기 레이저빔의 조사는 시간차를 두고 이루어진다. 그리고 레이저빔의 조사 후 표면 냉각시점에서 단조툴(14)에 의한 단조 공정이 이어진다.As shown in FIG. 6, the irradiation of the laser beam is performed with a time difference. Then, the forging process by the forging tool 14 is continued at the surface cooling point after irradiation of the laser beam.

상기 레이저빔의 조사가 완료되면 회동부(20)가 구동되어 회전판(10)을 일방향으로 회동시킨다.When the irradiation of the laser beam is completed, the rotary unit 20 is driven to rotate the rotary plate 10 in one direction.

회전판(10)이 축(16)을 중심으로 회동되면 레이저빔이 조사된 위치로 단조툴(14)이 이동하게 된다. 이는 축(16)을 중심으로 빔홀(12)과 단조툴(14)이 동일 회전반경에 위치하기 때문이다. 이에 단조툴(14)은 정확히 레이저빔에 위해 가열된 표면 상에 위치하게 된다.When the rotary plate 10 is rotated about the axis 16, the forging tool 14 moves to the position irradiated with the laser beam. This is because the beam hole 12 and the forging tool 14 are located at the same radius of rotation about the axis 16. So that the forging tool 14 is positioned exactly on the heated surface for the laser beam.

회동부(20)가 구동을 멈추게 되면 구동부(22)가 작동되어 회전판(10)을 상하로 왕복 운동시키게 된다. 따라서 회전판(10) 하부에 설치된 단조툴(14)이 레이저빔에 의해 가열된 압연롤(100) 표면을 두들겨 단조가공하게 되는 것이다.When the rotation unit 20 stops driving, the driving unit 22 is operated to reciprocate the rotation plate 10 up and down. Therefore, the forging tool 14 provided at the lower part of the rotary plate 10 is forged by forging the surface of the rolling roll 100 heated by the laser beam.

상기 단조공정은 도 6에 도시된 바와 같이 레이저빔에 의해 압연롤(100) 표면 온도가 높인 후 냉각 과정에서 이루어진다. 압연롤(100) 표면온도가 떨어지면 다시 레이저 빔의 조사를 통한 열처리 공정이 이어진다. 이때 상기 회전판(10)은 회동부(20)의 구동에 따라 다시 회동하여 빔홀(12)을 집광렌즈(34)의 위치와 일치시키게 된다.The forging process is performed in a cooling process after the surface temperature of the rolling roll 100 is raised by the laser beam as shown in FIG. When the surface temperature of the rolling roll 100 is lowered, a heat treatment process is performed again by irradiating the laser beam. At this time, the rotation plate 10 is rotated again according to the driving of the rotation unit 20 to align the beam hole 12 with the position of the condenser lens 34.

상기와 같은 과정을 반복하여 압연롤(100)의 표면 온도를 급상승시키고, 레이저빔의 조사가 끝나는 시점에서 단조툴(14)에 의해 냉각도중 금속 표면을 두들김으로써 우수한 표면 특성을 얻을 수 있게 된다.By repeating the above-described process, the surface temperature of the rolling roll 100 is rapidly increased, and when the irradiation of the laser beam is finished, excellent surface characteristics can be obtained by striking the metal surface during cooling by the forging tool 14.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.

도 1은 본 실시예에 따른 금속 표면 처리 장치의 구성을 도시한 개략적인 사시도이다.1 is a schematic perspective view showing a configuration of a metal surface treatment apparatus according to the present embodiment.

도 2는 본 실시예에 따른 금속 표면 처리 장치의 측면도이다.2 is a side view of the metal surface treatment apparatus according to the present embodiment.

도 3은 본 실시예에 따른 금속 표면 처리 장치의 회전판 하부를 도시한 평면도이다.3 is a plan view showing a lower portion of a rotating plate of the metal surface treatment apparatus according to the present embodiment.

도 4는 본 단조툴의 또다른 실시예를 도시한 개략적인 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the present forging tool.

도 5는 본 실시예에 따른 금속 표면 처리장치의 작용을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.5 is a schematic view for explaining the operation of the metal surface treatment apparatus according to the present embodiment.

도 6은 본 실시예에 따른 금속 표면 처리장치의 레이저빔 조사와 단조 시간대를 도시한 그래프이다.6 is a graph showing the laser beam irradiation and forging time zones of the metal surface treatment apparatus according to the present embodiment.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Description of the Related Art [0002]

10 : 회전판 12 : 빔홀10: spindle 12: beam hole

14 : 단조툴 16 : 축14: Forging tool 16:

18 : 줄눈 20 : 회동부18: joint 20:

22 : 구동부 30 : 발진기22: driving unit 30: oscillator

32 : 반사판 34 : 집광렌즈32: reflector 34: condenser lens

Claims (8)

금속의 표면에 레이저빔을 조사하기 위한 레이저부와, 상기 레이저부에 의해 레이저빔이 조사되어 가열된 부위로 이동되어 가열 부위를 단조가공하기 위한 단조부를 포함하고,A laser part for irradiating a surface of the metal with a laser beam; and a forging part for moving the heated part to a heated part irradiated with the laser beam by the laser part, 상기 단조부는 전면에 레이저빔이 관통되는 빔홀이 형성된 회전판과, 상기 회전판의 하부에 형성되어 금속 표면을 두들기기 위한 단조툴, 상기 회전판을 회동시켜 빔홀의 위치로 단조툴을 이동시키기 위한 회동부, 및 상기 회동부와 연결설치되어 상기 회전판을 상하운동시켜 단조툴로 금속 표면을 두드릴 수 있도록 된 구동부를 포함하는 금속 표면 처리 장치.A forging tool formed at a lower portion of the rotating plate for bending a metal surface; a rotating unit for rotating the rotating plate to move the forging tool to a position of the beam hole; And a driving unit connected to the rotating unit and moving the rotating plate up and down to be able to hit a metal surface with a forging tool. 제 1 항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 레이저부는 레이저빔을 발진하는 발진기와, 이 발진기로부터 발진된 레이저빔을 금속 표면에 조사하기 위한 광학부를 포함하는 금속 표면 처리 장치.Wherein the laser unit includes an oscillator for oscillating a laser beam and an optical unit for irradiating a laser beam emitted from the oscillator to a metal surface. 삭제delete 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 3. The method according to claim 1 or 2, 상기 회전판은 회동축을 중심으로 상기 빔홀과 단조툴이 동일 회전반경 내에 형성되는 구조의 금속 표면 처리 장치.Wherein the rotating plate is formed in the same radius of rotation as the beam hole and the forging tool about the pivot axis. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 3. The method according to claim 1 or 2, 상기 회전판은 적어도 두 개 이상의 빔홀과 적어도 두 개 이상의 단조툴이 간격을 두고 교대로 형성된 금속 표면 처리 장치.Wherein the rotary plate has at least two or more beam holes and at least two or more forging tools formed alternately at intervals. 제 5 항에 있어서, 6. The method of claim 5, 상기 단조툴은 금속표면에 접하는 가공면에 줄눈이 더욱 형성된 금속 표면 처리 장치.Wherein the forging tool is further provided with a joint on a machined surface contacting the metal surface. 제 5 항에 있어서, 6. The method of claim 5, 상기 단조툴은 금속 표면에 접하는 가공면에 파형으로 굴곡진 요철부가 형성된 금속 표면 처리 장치.Wherein the forging tool has a concavo-convex portion bent in a corrugation on a machined surface contacting the metal surface. 삭제delete
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