KR101692494B1

KR101692494B1 - 치즐 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR101692494B1
Application number: KR1020160022417A
Authority: KR
Inventors: 장철길
Original assignee: 장철길
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2017-01-03
Also published as: WO2017146442A1

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 치즐은 코어 삽입홈이 형성된 치즐바디과, 상기 코어 삽입홈에 삽입된 코어와, 상기 코어 삽입홈에 삽입되고 상기 코어와 치즐바디 사이에 위치되는 완충재를 포함하고, 특유의 조성으로 이루어지는 코어를 포함하여 내구성이 향상되고, 코어와 치즐바디 사이에 완충재를 위치시킴에 따라 압력집중에 따른 파손이 방지되어 수명이 향상된다.

Description

치즐 및 그의 제조방법 {CHISEL AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 치즐 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 본 발명은 특유의 조성으로 이루어지는 코어를 포함하여 내구성이 향상되고, 코어와 치즐바디 사이에 완충재를 위치시킴에 따라 압력집중에 따른 파손이 방지되어 수명이 향상된 치즐 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 굳은 땅이나 딱딱한 암반을 파쇄하는데 사용하는 건설장비용 굴착기 또는 공압 및 유압식 핸드브레이커에 부착하여 토사 및 암반을 파쇄하는 부품인 치즐은 마모됨에 따라 주기적으로 교환하고 있다.

그리고 치즐은 일반적으로 SCM440으로 알려진 크롬몰리브덴합금강을 가공 및 열처리하여 경도(硬度)는 로크웰경도(HRC45~56)인 것을 사용하는데 암반파쇄현장에서는 작업량에 따라 다르지만, 보통 매주 또는 매월 1~4회 이상 신규 치즐로 교체하기 위해 굴착기등 장비의 사용을 멈추어야 하므로 이에 따른 작업시간의 손실과 부품교체비용이 굴착장비 사용자에게 부담이 되고 있다.

이에 따라 암반파쇄현장에서는 현재 사용되는 일반 치즐보다 내마모성, 내충격성, 강도, 고인성(高靭性)이 더 뛰어난 제품이 요구되고 있는 실정이다. 이러한 현장의 요구에 따라 치즐에 치즐바디보다 내마모성, 내충격성, 고인성을 가진 코어를 돌출되도록 압입한 치즐이 개발 사용되고 있으나, 코어의 재질선정의 착오나 열처리 및 압입방법의 기술적인 문제가 미해결되어 여전히 치즐의 절손 또는 치즐에서 코어가 탈락하는 문제가 빈발하고 있다.

또한, 기계구조용 합금강을 기계가공하여 만들어진 치즐은 마모가 상당 수준 진행되어 새로운 치즐로 교환하여야 하는 경우에 재활용이 용이하지 않아서 재료의 손실과 폐기물에 의한 환경오염을 유발할 수 있는 문제점도 있다.

한국등록실용신안 제232425호

본 발명의 관점은 특유의 조성으로 이루어지는 코어를 포함하여 내구성이 향상되고, 코어와 치즐바디 사이에 완충재를 위치시킴에 따라 압력집중에 따른 파손이 방지되어 수명이 향상된 치즐 및 그의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 치즐은 코어 삽입홈이 형성된 치즐바디와, 상기 코어 삽입홈에 삽입된 코어와, 상기 코어 삽입홈에 삽입되고 상기 코어와 치즐바디 사이에 위치되는 완충재를 포함한다.

또한, 상기 코어는 철을 기본 베이스 원료로 하여, 탄소, 규소, 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 망간, 인, 황 중에서 적어도 하나 이상 포함하여 이루어진다.
상기 코어는 철 90.48 내지 82.04 중량%, 탄소 1.6 내지 0.9 중량%, 규소 0.9 내지 0.4 중량%, 크롬 12 내지 7 중량%, 몰리브덴 2.2 내지 0.8 중량%, 바나듐 0.6 내지 0.2 중량%, 망간 0.6 내지 0.2 중량%, 인 0.03 내지 0.01 중량% 및 황 0.03 내지 0.01 중량% 인 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 완충재는 납, 주석, 아연, 땜납, 알루미늄 중에서 적어도 하나 이상 포함하여 이루어진다.

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본 발명의 일실시예에 따른 치즐의 제조방법은 코어를 800도까지 가열시키고 3시간을 유지한 후, 다시 1000도 내지 1050도 까지 가열시키고, 2시간을 유지시키는 가열단계와, 가열된 코어를 질소가스로 냉각시키는 냉각단계를 포함한다.

본 발명에 의하면 특유의 조성으로 이루어지는 코어를 포함하여 내구성이 향상되고, 코어와 치즐바디 사이에 완충재를 위치시킴에 따라 압력집중에 따른 파손이 방지되어 수명이 향상된 치즐 및 그의 제조방법을 제공하는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 치즐의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 도 1에 도시한 치즐의 개략적인 분해사시도.
도 3은 도 1에 도시한 치즐에 있어서 치즐바디에 코어를 압입하는 과정을 개략적으로 도시한 공정도.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일실시예에 따른 냉매회수, 정제 및 공급장치와 그 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

또한 후술할 구성이 배경기술에서 설명한 구성과 동일한 기능을 갖는 경우 동일한 도면부호와 명칭을 사용하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 치즐의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도시한 바와 같이, 상기 치즐은 치즐바디(110), 코어(120) 및 완충재(130)를 포함한다.

보다 구체적으로, 상기 치즐바디(110)는 전체적으로 원통형상으로 이루어지고, 중심부에 축방향으로 연장된 코어 삽입홈(111)이 형성된다.

또한, 상기 코어 삽입홈(111)은 상기 코어에 대응되는 원통형상으로 이루어지고, 상기 코어 삽입홈(111)에 코어(120)가 강제 압입결합되도록 상기 코어 삽입홈(111)의 직경은 코어의 직경보다 작게 형성된다.

다음으로 상기 코어(120)는 암반의 파쇄등에 적합하도록 내열성, 내충격성, 내마모성, 인성(靭性)을 골고루 갖추고 있어야 한다.

즉, 내충격성이 기준치에 미달하면, 코어가 사용중의 충격으로 절손되며, 내마모성이 기준치에 미달하면 마모가 빨라 상품성이 없고, 인성(靭性)이 기준치에 미달하면 암반파쇄시의 타격력, 압력으로 코어가 구부러져 정상적인 기능을 발휘 할수 없게 된다.

따라서 위와 같은 코어로서 필요한 특성을 갖추기 위해 코어재료는 금형공구강으로서 성분을 아래와 같이 구성하여야 내열, 내마모, 고인성, 내충격성을 고루 갖춘 가장 바람직한 코어가 될 수 있다.

이를 위해 코어는 철(Fe)을 기본 베이스원료로 하고, 이에 더하여 탄소, 규소, 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 망간, 인, 황을 더 포함하여 이루어진다.

그리고 이에 대한 구체적인 함량%는 철(Fe) 90.48 내지 82.04 중량%, 탄소(C) 1.6 내지 0.9 중량%, 규소(Si) 0.9 내지 0.4 중량%, 크롬(Cr) 12 내지 7 중량%, 몰리브덴(Mo) 2.2 내지 0.8 중량%, 바나듐(V) 0.6 내지 0.2 중량%, 망간(Mn) 0.6 내지 0.2 중량%, 인(P) 0.03 내지 0.01 중량% 및 황(S) 0.03 내지 0.01 중량% 이다.

또한, 상기 코어는 열처리과정을 통해 코어표면의 산화반응과 탈탄을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

그리고 탈탄은 열처리하기 위해 담금질 가열할 때에 철강표면의 탄소가 열처리로의 분위기가스의 수분등과 반응하여 철강 표면의 탄소를 잃어버리는 현상으로 이로인해 표면경도저하는 물론 균열의 원인이 된다. 따라서 코어의 절손방지를 위해서는 진공열처리방식의 열처리절차가 유효하다.

즉, 코어의 열처리는 금형공구강의 특성상 1,2차 승온(昇溫), 가열단계를 거쳐서 질소가스상태에서 냉각시키는 진공열처리방식으로 구현된다.

또한 진공열처리는 일반 침탄열처리보다 열처리변형이 최소화되어 표면이 평활한 조도를 위한 연마작업이나 치즐바디(110)에 압입할때에 치즐바디(110)의 삽입공의 내면 원주부와의 밀착성을 높힐 수 있다.

이를 위한 열처리 일실시예로서 코어를 진공열처리로에 장입한 후 상온에서 섭씨800도까지 가열시키고 3시간을 유지한 후, 다시 1000도내지 1050도까지 가열시키고 2시간을 유지시킨다. 그리고 진공로의 질소가스 분위기에서 상온까지 냉각 시킨다.

다음으로 500~570도로 3시간씩 질소가스 분위기에서 유지시키는 1, 2차 템퍼링을 실시한다. 위와 같은 바람직한 열처리 과정을 통해 열처리경도는 HRC 57~63으로 확보된다.

또한, 상기 완충재(130)는 상기 코어 삽입홈(111)의 단부에 위치되고, 상기 코어 삽입홈(111)으로 압입되는 코어(120)의 단부를 지지한다. 즉, 상기 완충재(130)는 상기 코어(120)의 충력하중을 흡수함과 동시에 상기 치즐바디(110)에 충격하중을 고르게 전달함에 따라 암반이나 토사의 파쇄작업시 반복되는 충격하중으로 인해 발생되는 집중응력을 완화시킬 수 있다.

이를 위해, 상기 완충재(130)는 단부가 구(球)형의 곡면으로 하고, 코어와 치즐바디(110)사이에 위치된다. 그리고 상기 완충재(130)는 납(Pb), 주석(Sn), 아연(Zn), 땜납(Pb+Sn) 및 알루미늄(Al) 중에서 적어도 하나 이상 포함하는 연질 완충재로 이루어질 수 있고, 이를 통해 반복되는 충격하중을 완충재가 흡수하여 치즐바디에 고르게 분산된다.

또한, 상기한 바와 같은 비철금속을 사용하는 이유는 치즐바디(110)에 압입된 코어의 기능 때문이다.

그리고 암반을 파쇄할 때 코어가 치즐바디(110)속에서의 유효한 기능은 암반파쇄의 충격에 따른 반발력을 몸체에 전달함에 있어서 코어와 접촉하는 치즐바디(110)의 어느 부위라도 집중응력을 받지않도록 기술구현하는 것이 주요한 목적이라 할 수 있다.

즉, 집중응력은 치즐바디(110)에 마찰열이 발생되고, 이러한 마찰열은 미세 파손으로 이어짐에 따라, 미세한 치즐바디의 파손은 곧바로 치즐바디(110)의 절손으로 귀결된다. 따라서 상기 완충재(130)의 역할은 상기 코어(120)와 상기 치즐바디(110)사이에 직접 접촉을 방지함과 동시에 암반파쇄에 따른 코어와 치즐바디(110)의 온도상승에도 계속 연질을 유지할 뿐만 아니라, 상기 완충재(130)가 용융되어 암반파쇄에 따른 반발력을 치즐바디(110) 내부로 고르게 전달하게 된다.

즉, 코어로 암반을 파쇄하기 시작해서 10~20분 정도 경과할 경우, 상기 치즐의 온도는 섭씨 100~200도로 상승한다. 이때까지 완충재는 연성을 유지한 고체상태이다.

그러나 파쇄작업을 계속할 경우, 상기 코어(120)와 치즐바디(110)의 온도도 급상승하여 200~300도씨 이상으로 상승한다. 이렇게 되면 완충재인 납(Pb; 용융온도; 327도), 주석(Sn; 용융온도; 231도), 땜납(Sn+Pb합금, 용융온도; 190도), 아연(Zn; 용융온도; 420도), 알루미늄(Al; 용융온도; 660도)등은 액체상태로 변화된다.

이에 따라 상기 코어(120)와 상기 치즐바디(110) 사이에서 완전히 밀봉된 완충재(130)는 액체상태로 코어의 반발력을 골고루 치즐바디(110)에 전달한다.

이와 같이 코어의 기능을 완수하기 위해 완충재는 용융점이 비교적 낮은 비철금속재질로 한정할 수 있다. 실제 실시결과로서는 납(Pb)을 사용하여 일정부위에 집중응력이 발생되는 것을 회피함으로 치즐의 절손을 방지할 수 있었다.

도 3은 도 1에 도시한 치즐에 있어서 치즐바디에 코어를 압입하는 과정을 개략적으로 도시한 공정도이다.

도시한 바와 같이, 수평유압프레스(10)에 코어(120)를 장착하고, 상기 코어에 대향되도록 치즐바디(110)를 작업대에 고정시킨다.

그리고 상기 수평유압프레스(10)를 이용하여 상기 코어(120)를 치즐바디(110)에 강제로 압입한다.

또한, 상기 코어(120)를 상기 치즐바디(110)의 코어 삽입홈(111)에 압입할 때, 초기 압입시보다 압입을 점차 진행함에 따라 압입에 더 큰 압력이 소요됨에따라 최초설정압력이상 증가될 때에는 작업자의 안전을 고려하여 압입의 속도가 자동적으로 늦추어진다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 수평유압프레스 110: 치즐바디
111: 코어 삽입홈 120: 코어
130: 완충재

Claims

코어 삽입홈이 형성된 치즐바디;
상기 코어 삽입홈에 삽입된 코어; 및
상기 코어 삽입홈에 삽입되고 상기 코어와 치즐바디 사이에 위치되는 완충재를 포함하고,
상기 코어는 800도까지 1차 가열시킨 후 일정시간 후 재차 1000도 내지 1050도로 가열시키고, 가열된 코어를 500도 내지 570도에서 질소가스로 냉각시켜 열처리하며,
상기 완충재는 납, 주석, 아연, 땜납 및 알루미늄 중에서 적어도 하나 이상 포함하는 연질재로 이루어지는 치즐.
청구항 1에 있어서,
상기 코어는 철을 기본 베이스 원료로 하여, 탄소, 규소, 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 망간, 인, 황 중에서 적어도 하나 이상 포함된 것을 특징으로 하는 치즐.
청구항 1에 있어서,
상기 코어는 철 90.48 내지 82.04 중량%, 탄소 1.6 내지 0.9 중량%, 규소 0.9 내지 0.4 중량%, 크롬 12 내지 7 중량%, 몰리브덴 2.2 내지 0.8 중량%, 바나듐 0.6 내지 0.2 중량%, 망간 0.6 내지 0.2 중량%, 인 0.03 내지 0.01 중량% 및 황 0.03 내지 0.01 중량%인 것을 특징으로 하는 치즐.
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