KR102197090B1 - Copper-Chromium Journal Bearing Manufacturing Method Using Centrifugal Casting and Journal Bearing Manufactured Using It - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복합발전 스팀터빈에 적용되는 저널베어링의 베이스 메탈을 크롬동으로 적용하면서 원심주조법에 의한 배빗 메탈 간에 본딩성능이 고강도로 강화되는 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 저널베어링을 제공코자 하는 것이다.
즉, 본 발명은 탈지단계(S1), 마스킹단계(S2), 탈청단계(S3), 플럭싱단계(S3), 플럭싱단계(S4), 제 1티닝단계(S5), 수냉단계(S6), 제 2티닝단계(S7), 원심주조단계(S8)를 포함하여 주요구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법을 이용하면, 베이스 메탈 주조면이 탈지단계, 탈청단계 및 플럭싱단계를 연속으로 거친 후, 제 1, 2티닝단계를 단계적으로 수행하여 주석도금 품질이 향상되어 원심주조에 따른 주조성이 향상되며, 특히 원심주조단계에서 원심주조 조건을 기준으로 냉각조건이 설정됨에 따라 베이스 메탈과 배빗 메탈 간에 본딩성능이 70 N/mm2이상 고강도로 강화되므로 저널베어링의 성능 향상과 더불어 고속, 고하중 조건에서 수명이 장구히 연장되는 장점이 있다. The present invention is a method for manufacturing a chrome copper journal bearing using centrifugal casting in which the bonding performance between babit metals by centrifugal casting is enhanced with high strength while applying the base metal of the journal bearing applied to the combined power generation steam turbine as chrome copper, and manufactured using the same It is intended to provide journal bearings that have been prepared.
That is, the present invention is a degreasing step (S1), a masking step (S2), a decleaning step (S3), a fluxing step (S3), a fluxing step (S4), a first tinning step (S5), a water cooling step (S6). , Characterized in that consisting of the main configuration, including the second tinning step (S7), centrifugal casting step (S8).
When the method for manufacturing a chrome copper journal bearing using the centrifugal casting is used, the cast surface of the base metal is continuously subjected to a degreasing step, a decleaning step, and a fluxing step, and then the first and second tinning steps are performed step by step to improve the tin plating quality. As a result, the castability according to centrifugal casting is improved. Especially, as the cooling conditions are set based on the centrifugal casting conditions in the centrifugal casting step, the bonding performance between the base metal and the babit metal is reinforced with a high strength of 70 N/mm 2 or more, so journal bearings In addition to improving the performance of the product, it has the advantage of prolonging the service life under high speed and high load conditions.
Description
본 발명은 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 저널베어링에 관한 것으로서, 이를 보다 상세히 설명하면 복합발전 스팀터빈에 적용되는 저널베어링의 베이스 메탈을 크롬동으로 적용하면서 원심주조법에 의한 배빗 메탈 간에 본딩이 70 N/mm2 이상의 접합강도로 강화할 수 있는 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 저널베어링에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a chrome copper journal bearing using centrifugal casting and a journal bearing manufactured using the same.If this is described in more detail, the centrifugal casting method while applying the base metal of the journal bearing applied to the combined power generation steam turbine with chrome copper Bonding between Babit metals by 70 N/mm 2 It relates to a method for manufacturing a chrome copper journal bearing using centrifugal casting that can be reinforced with the above bonding strength, and a journal bearing manufactured using the same.
일반적으로 압축기, 발전기와 같은 산업용 회전 기계들은 효율향상에 대한 요구와 함께 고속화, 대형화되고 있으며, 이에 따라 하중 지지능력과 고속 안정성이 우수한 틸팅패드 저널 베어링의 적용이 증가하고 있다. 틸팅패드의 저널 베어링은 원주 방향으로 위치한 여러 패드가 피봇을 중심으로 회전할 수 있는 베어링이다.In general, industrial rotating machines such as compressors and generators are increasing in speed and in size with the demand for efficiency improvement, and accordingly, the application of tilting pad journal bearings having excellent load bearing capacity and high speed stability is increasing. The journal bearing of the tilting pad is a bearing in which several pads located in the circumferential direction can rotate around a pivot.
근자에는 산업 현장에서 틸팅패드 저널 베어링의 적용이 증가함에 따라 틸팅패드 저널 베어링과 관련된 여러 형태의 고장 발생 또한 보고가 되고 있다. 틸팅패드 저널 베어링의 고장과 관련하여 가장 많이 보고되는 현상 중 한 가지는 베이스 메탈과 바빗(Babbit)메탈과의 결합을 의미하는 본딩(Bonding)이 취약한 디본딩(Debonding) 현상이다. 디본딩 현상이 발생하면 발전설비 전체에 치명적인 피해를 초래하므로, 저널 베어링의 성능 향상을 위해서는 원심주조기술과 베이스 메탈과의 본딩 향상은 필연적 요소이다.In recent years, as the application of the tilting pad journal bearing increases in industrial sites, various types of failures related to the tilting pad journal bearing have also been reported. One of the most frequently reported phenomena related to the failure of the tilting pad journal bearing is the weak debonding phenomenon, which means bonding between the base metal and the Babbit metal. When debonding occurs, it causes fatal damage to the entire power generation facility. Therefore, centrifugal casting technology and improved bonding with base metal are inevitable for improving the performance of journal bearings.
이에 종래에 개시된 등록번호 10-0839183호에서, 스러스트 베어링의 소재를 선택하는 제1단계와, 상기 제1단계 이후 탈, 부착할 수 있는 피봇을 구비하여 상기 소재를 1차 황삭 가공하여 스러스트 베어링 본체와 피봇을 최초 제작하는 제2단계와, 상기 2단계의 1차 황삭 가공에 의해 최초 제조된 스러스트 베어링 본체와 피봇을 열처리하여 탈수소화하는 제3단계와, 상기 제3단계를 통해 탈수소화된 스러스트 베어링 본체와 피봇을 2차 황삭가공하는 제4단계와, 2차 황삭 가공된 스러스트 베어링 본체와 피봇을 세척하기 위해 솔벤트 클리닝(solvent cleaning)과, 알카린(alkaline) 클리닝과, 피클링(pickling) 공정과, 플럭싱(fluxing) 공정을 포함하는 전 처리 공정을 실시하는 제5단계와, 상기 제5단계의 전 처리 공정을 실시한 스러스트 베어링 본체와 피봇을 배빗팅 면에 주석을 입히는 티닝 공정을 실시하는 제6단계와, 상기 제6단계의 티닝 공정이 완료된 스러스트베어링 본체의 배빗팅 면에 배빗 메탈을 입히는 배빗팅 공정을 실시하는 제7단계와, 상기 제7단계의 배빗팅 공정이 완료된 스러스트 베어링 본체와 피봇을 중삭 가공한 후, UT검사를 실시하는 제8단계와, 제8단계가 완료된 스러스트 베어링 본체에 베어링 심을 개재시킨 상태에서 피봇 조립용 볼트를 통해 피봇을 조립하여 상기 피봇이 조립된 스러스트 베어링을 제작한 후, 정삭 가공하고 PT검사를 실시하는 제9단계와, 제9단계가 완료된 스러스트 베어링에 대해 치수 검사를 실시한 후, TECTYL506재로 방청을 실시하는 제10단계를 포함하는 기술이 선 등록된바 있다.Thus, in the conventionally disclosed registration number 10-0839183, the first step of selecting a material for the thrust bearing, and after the first step, the thrust bearing body is provided with a pivot capable of being detached and attached, and the material is first roughed. A second step of first manufacturing a pivot and a third step of dehydrogenating the first manufactured thrust bearing body and pivot by heat treatment by the first roughing of the second step, and the thrust dehydrogenated through the third step. The fourth step of the secondary roughing of the bearing body and the pivot, solvent cleaning, alkaline cleaning, and pickling to clean the thrust bearing body and pivot that have been subjected to the secondary roughing. The fifth step of performing the pretreatment process including the process and the fluxing process, and the tinning process of tinting the thrust bearing body and the pivot subjected to the pretreatment of the fifth step on the bavitting surface are performed. The sixth step of performing the bavitting process of applying babiting metal to the babiting surface of the thrust bearing body on which the tinning process of the sixth step is completed, and the thrust bearing in which the babiting process of the seventh step is completed After intermediate cutting of the body and the pivot, the thrust to which the pivot is assembled by assembling the pivot through the pivot assembly bolt in the state where the bearing shim is interposed in the thrust bearing body in which the eighth and eighth steps are completed. Pre-registered technology including the ninth step of manufacturing the bearing, finishing machining, and performing PT inspection, and the tenth step of performing dimensional inspection on the thrust bearing that has been completed in the ninth step, and rust prevention with TECTYL506 material. It has been done.
다른 종래 기술인 등록번호 10-0839182호에서, SS400재질로 이루어지고, 일측면에 배빗 메탈이 형성된 스러스트 베어링본체와, 상기 스러스트 베어링 본체의 타측면에 베어링 심을 개재시킨 상태에서 피봇 조립용 볼트를 통해 조립되는 피봇을 포함하고, 상기 스러스트 베어링 본체에 조립된 피봇이 마모되었을 경우, 상기 피봇의 하단면에 배치된 베어링 심의 두께를 조정함으로써 보정할 수 있고, 마모가 심한 경우에는 상기 피봇만 분해하여 교체할 수 있는 기술이 선 등록된바 있다.In registration number 10-0839182, which is another conventional technology, a thrust bearing body made of SS400 material and formed with babit metal on one side, and a bearing shim on the other side of the thrust bearing body are assembled through a pivot assembly bolt. It includes a pivot, and if the pivot assembled on the thrust bearing body is worn, it can be corrected by adjusting the thickness of the bearing shim disposed on the lower end of the pivot. If the wear is severe, the pivot can be disassembled and replaced. The technology that can be used has been previously registered.
그러나, 상기 종래기술은 베이링본체 즉, 베이스 메탈이 일반구조용압연강재(SS400)로 형성됨에 따라 고속, 고하중 조건에서 내구성이 확보되지 못하여 발전설비 전체에 치명적인 피해를 초래하였고, 또 배빗 메탈과의 본딩이 45 N/mm2 이하로 낮아, 특히 원심주조법에 따른 본딩이 저하되는 폐단이 따랐다. However, in the prior art, as the bearing body, that is, the base metal, is formed of general structural rolled steel (SS400), durability was not secured under high speed and high load conditions, resulting in fatal damage to the entire power generation facility. The bonding of is low to 45 N/mm 2 or less, and in particular, the bonding due to the centrifugal casting method is deteriorated.
이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 베이스 메탈을 크롬동(Copper-Chromium)으로 형성하여 기계적 강도 향상을 도모하면서, 베이스 메탈 주조면이 탈지단계, 탈청단계 및 플럭싱단계를 연속으로 거친 후, 제 1, 2티닝단계를 단계적으로 수행하여 주석도금 품질이 향상되어 원심주조에 따른 본딩 및 주조성이 향상되도록 한 저널베어링 제조 방법을 제공함을 본 발명의 해결과제로 한다.Accordingly, the present invention was conceived to solve the above problems, and the base metal was formed of chromium copper (Copper-Chromium) to improve mechanical strength, while the base metal cast surface was subjected to a degreasing step, a decleaning step, and a fluxing step. After passing through successively, it is a problem of the present invention to provide a method of manufacturing a journal bearing in which the tin plating quality is improved by performing the first and second tinning steps in stages to improve bonding and castability according to centrifugal casting.
또한, 베이스 메탈과 배빗 메탈 간에 본딩이 70 N/mm2 이상의 접합강도로 강화되므로 저널베어링의 성능 향상과 더불어 고속, 고하중 조건에서 수명이 장구히 연장되는 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 저널베어링을 제공하는 것에 그 목적이 있다.In addition, since the bonding between the base metal and the babit metal is reinforced with a bonding strength of 70 N/mm 2 or more, a method of manufacturing a chrome copper journal bearing using centrifugal casting that improves the performance of the journal bearing and prolongs its life under high speed and high load conditions. And it is an object to provide a journal bearing manufactured using the same.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 내부에 원형 주조면(12)이 가공된 베이스 메탈소재(10)를 알카리성 세척조에 침지하는 탈지단계(S1); 상기 탈지단계(S1) 이후, 베이스 메탈소재(10)의 비 주조면에 이형제(14)를 도포하는 마스킹단계(S2); 상기 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12)에 산성 세척액 또는 염화 수용액을 브러싱하는 주조면 전처리단계; 이후, 베이스 메탈소재(10)를 액체 상태의 주석이 담긴 틴베스(tin bath)안에 침지하여 1차 주석도금층(20)을 형성하는 제 1티닝단계(S5); 상기 제 1티닝단계(S5)를 거친 베이스 메탈소재(10)를 냉각조로 투입하여 냉각하는 수냉단계(S6); 상기 수냉단계(S6) 이후, 베이스 메탈소재(10)를 액체 상태의 주석이 담긴 틴베스(tin bath)안에 침지하여 2차 주석도금층(20')을 형성하는 제 2티닝단계(S7); 및 상기 제 2티닝단계(S7)를 거친 베이스 메탈소재(10)를 원심주조기에 투입하고, 원심주조법으로 베이스 메탈소재(10) 주조면(12)에 배빗 메탈층(30)을 형성하는 원심주조단계(S8);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve this object, a feature of the present invention is a degreasing step (S1) of immersing the
상기 주조면 전처리단계는, 상기 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12)에 산성 세척액을 브러싱하는 탈청단계(S3)와, 상기 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12)에 염화 수용액을 브러싱하는 플럭싱단계(S4)로 구성됨을 특징으로 한다.The pretreatment step of the casting surface includes a de-cleaning step (S3) of brushing an acidic washing solution on the
이때, 상기 베이스 메탈소재(10)는 구리(Cu) 100중량부 기준 크롬(Cr) 0.5~1중량부 함유된 크롬동으로 형성되는 것을 특징으로 한다.At this time, the
또한, 상기 탈청단계(S3)는, 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12)에 25~35℃로 예열된 산성 세척액을 3~5분동안 브러싱하고, 3~5분 후 수세처리하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the dehydration step (S3), brushing the acidic washing solution preheated to 25 to 35°C on the
또한, 상기 플럭싱단계(S4)는, 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12)에 ZnCl 20~30중량% 함유된 염화 수용액을 40~50℃로 예열한 상태로 3~5분동안 브러싱하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the fluxing step (S4), a chlorinated aqueous solution containing 20 to 30% by weight of ZnCl on the
또한, 상기 제 1티닝단계(S5)는 310~320℃ 온도 조건의 틴베스(tin bath)에서 90~100분 동안 수행되고, 이후 제 2티닝단계(S7)는 310~315℃ 온도조건의 틴베스(tin bath)안에서 130~150분 동안 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the first tinning step (S5) is performed for 90 to 100 minutes in a tin bath at a temperature condition of 310 to 320°C, and then the second tinning step (S7) is performed at a temperature condition of 310 to 315°C. It is characterized by being performed for 130 to 150 minutes in a bath (tin bath).
또한, 상기 원심주조단계(S8)에서, 배빗 메탈 소재 주입온도 280~290℃, 원심주조기 회전수 285~295 rpm 조건에서, 25~30℃의 냉각수로 냉각시간 15~20분으로 설정되고, 주탕온도는 410~420℃로 설정되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the centrifugal casting step (S8), a cooling time of 15 to 20 minutes is set with a cooling water of 25 to 30° C. under conditions of a Babbitt metal material injection temperature of 280 to 290°C and a rotation speed of the centrifugal casting machine of 285 to 295 rpm, The temperature is characterized in that it is set to 410 ~ 420 ℃.
상술한 과제 해결을 위한 구체적인 수단에 의하면, 본 발명은 베이스 메탈이 크롬동으로 형성되어 전기전도율이 우수하면서 베어링의 기계적 강도를 향상시킬 수 있고,According to a specific means for solving the above-described problem, the present invention is a base metal is formed of chromium copper, excellent electrical conductivity and can improve the mechanical strength of the bearing,
베이스 메탈 주조면이 탈지단계, 탈청단계 및 플럭싱단계를 연속으로 거친 후, 제 1, 2티닝단계를 단계적으로 수행하여 주석도금 품질이 향상되어 원심주조에 따른 주조성이 향상되며, After the base metal cast surface goes through a degreasing step, a decleaning step and a fluxing step in succession, the first and second tinning steps are performed step by step to improve the tin plating quality, thereby improving castability according to centrifugal casting.
특히 원심주조단계에서 원심주조 조건을 기준으로 냉각조건이 설정됨에 따라 베이스 메탈과 배빗 메탈 간에 본딩이 70 N/mm2 이상의 접합강도로 강화되므로 저널베어링의 성능 향상과 더불어 고속, 고하중 조건에서 수명이 장구히 연장되는 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.In particular, as the cooling conditions are set based on the centrifugal casting conditions in the centrifugal casting step, the bonding between the base metal and the babbitt metal is reinforced with a bonding strength of 70 N/mm 2 or more, improving the performance of journal bearings and life under high speed and high load conditions. This prolonged prolonged effect is a great invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법의 탈지단계를 나타내는 사진.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법의 마스킹단계를 나타내는 사진.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법의 탈청단계를 나타내는 사진.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법의 플럭싱단계를 나타내는 사진.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법의 제 1티닝단계를 나타내는 사진.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법의 수냉단계를 나타내는 사진.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법의 제 2티닝단계를 나타내는 사진.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법의 원심주조단계를 나타내는 사진.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법을 이용하여 제조된 저널베어링 단면구조를 나타내는 구성도.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법을 이용하여 제조된 저널베어링의 본딩을 나타내는 시험성적서.1 is a flow chart schematically showing a method of manufacturing a chrome copper journal bearing using centrifugal casting according to an embodiment of the present invention.
2 is a photograph showing a degreasing step of a method for manufacturing a chrome copper journal bearing using centrifugal casting according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph showing a masking step of a method for manufacturing a chrome copper journal bearing using centrifugal casting according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a photograph showing a decleaning step of the method for manufacturing a chrome copper journal bearing using centrifugal casting according to an embodiment of the present invention.
5 is a photograph showing the fluxing step of a method for manufacturing a chrome copper journal bearing using centrifugal casting according to an embodiment of the present invention.
6 is a photograph showing a first tinning step of a method for manufacturing a chrome copper journal bearing using centrifugal casting according to an embodiment of the present invention.
7 is a photograph showing a water cooling step of a method for manufacturing a chrome copper journal bearing using centrifugal casting according to an embodiment of the present invention.
8 is a photograph showing a second tinning step of a method for manufacturing a chrome copper journal bearing using centrifugal casting according to an embodiment of the present invention.
9 is a photograph showing a centrifugal casting step of a method for manufacturing a chrome copper journal bearing using centrifugal casting according to an embodiment of the present invention.
10 is a block diagram showing a cross-sectional structure of a journal bearing manufactured using a method for manufacturing a chrome copper journal bearing using centrifugal casting according to an embodiment of the present invention.
11 is a test report showing the bonding of a journal bearing manufactured using a method for manufacturing a chrome copper journal bearing using centrifugal casting according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 약, 실질적으로 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The terms about, substantially, etc. of the degree used in the present specification are used at or close to the numerical value when manufacturing and material tolerances specific to the stated meaning are presented, and are accurate to aid understanding of the present invention. Absolute numbers are used to prevent unfair use of the stated disclosure by unscrupulous infringers.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.1 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a chrome copper journal bearing using centrifugal casting according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법에 관련되며, 이는 베이스 메탈이 크롬동으로 형성되어 전기전도율이 우수하면서 기계적 강도 향상을 도모하면서, 베이스 메탈 주조면이 탈지단계, 탈청단계 및 플럭싱단계를 연속으로 거친 후, 제 1, 2티닝단계를 단계적으로 수행하여 주석도금 품질이 향상되어 원심주조에 따른 본딩이 향상되며, 특히 원심주조단계에서 원심주조 조건을 기준으로 냉각조건이 설정됨에 따라 베이스 메탈과 배빗 메탈 간에 본딩이 70 N/mm2 이상의 접합강도로 강화되므로 저널베어링의 성능 향상과 더불어 고속, 고하중 조건에서 수명이 장구히 연장되도록 하기 위해 탈지단계(S1), 마스킹단계(S2), 탈청단계(S3), 플럭싱단계(S3), 플럭싱단계(S4), 제 1티닝단계(S5), 수냉단계(S6), 제 2티닝단계(S7), 원심주조단계(S8)의 순서로 이루어진다. The present invention relates to a method of manufacturing a chromium copper journal bearing using centrifugal casting, which is formed of chromium copper as a base metal, which is excellent in electrical conductivity and improves mechanical strength, while the base metal cast surface is degreasing step, derusting step and floc. After going through the sinking step in succession, the tin plating quality is improved by performing the first and second tinning steps in stages to improve the bonding according to the centrifugal casting.In particular, the cooling conditions are set based on the centrifugal casting conditions in the centrifugal casting step. Accordingly, since the bonding between the base metal and the babit metal is reinforced with a bonding strength of 70 N/mm 2 or more, the degreasing step (S1) and the masking step ( S2), dehydration step (S3), fluxing step (S3), fluxing step (S4), first tinning step (S5), water cooling step (S6), second tinning step (S7), centrifugal casting step (S8) ).
1. 탈지(DE-GREASING)단계1. DE-GREASING step
본 발명에 따른 탈지단계(S1)는, 내부에 원형 주조면(12)이 가공된 베이스 메탈소재(10)를 알카리성 세척조에 침지하는 단계이다. The degreasing step (S1) according to the present invention is a step of immersing the
상기 탈지단계(S1)는, 베이스 메탈소재(10)를 70~80℃ 알카리성 세척조에 30~40분 침지한 후, 수세처리(WATER RINSE)된다. 도 2 (a)와 같이 베이스 메탈소재(10)는 외주면이 크레인 클램프에 클램핑된 상태로 알카리성 세척조에 투입되어 30~40분 침지 후, 도 2 (b)처럼 세척실로 이동되어 노즐을 통하여 분사되는 세척수에 의해 수세처리 및 건조과정을 거친 후에 후술하는 마스킹단계(S2)를 수행하게 된다.In the degreasing step (S1), the
여기서, 상기 탈지단계(S1)는 베이스 메탈소재(10)를 절삭 가공하는 중에 잔류하는 기름을 포함하는 이물질이 제거되어 후술하는 마스킹단계(S2)에서 이형제(14) 도포에 따른 부착성 향상 및 후술하는 제 1, 2티닝단계(S5)(S7)에서 주석도금층 도금품질이 향상된다.Here, in the degreasing step (S1), foreign substances including oil remaining during the cutting process of the
이때, 상기 베이스 메탈소재(10)는 구리(Cu) 100중량부 기준 크롬(Cr) 0.5~1중량부 함유된 크롬동으로 형성되고, 절삭가공에 의해 내, 외주면이 동심원상에 일치되도록 원형관형태로 형성된다. 본 발명에 의한 저널베어링은 터빈의 로터를 지탱하는 것으로 베이스 메탈소재(10)를 석출경화용 합금인 크롬동으로 형성하므로 전기전도율이 우수하고 높은 기계적 강도로 인해 고온 및 고압의 로터 운전에 따른 안전성이 확보된다.At this time, the
2. 마스킹(MASKING)단계2. Masking step
본 발명에 따른 마스킹단계(S2)는, 상기 탈지단계(S1) 이후, 베이스 메탈소재(10)의 비 주조면에 이형제(14)를 도포하는 단계이다. 마스킹단계(S2)는 후술하는 원심주조단계(S8)에서 배빗 메탈이 형성되는 주조면 즉, 도 3처럼 베이스 메탈소재(10)의 원형 주조면(12)을 제외한 영역(외주면 및 측단면)에 도포된다.The masking step (S2) according to the present invention is a step of applying a
이에 후술하는 제 1, 2티닝단계(S5)(S7)를 수행하는 중에 베이스 메탈소재(10)의 원형 주조면(12)을 제외한 영역에 주석도금층이 비 도금되는 영역이 구분되도록 마스킹 처리되므로, 후술하는 제 1, 2티닝단계(S5)(S7)에서 비 도금영역에 도금된 주석도금층이 쉽게 박리처리된다. 이로 인해 후술하는 원심주조단계(S8) 이후 베이스 메탈소재(10) 외주면 표면처리에 따른 후공정의 간소화를 도모한다.Accordingly, while performing the first and second tinning steps (S5) (S7) to be described later, the area except for the
3. 탈청(DE-RUSTING)단계3. DE-RUSTING step
본 발명에 따른 탈청단계(S3)는, 상기 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12)에 산성 세척액을 브러싱하는 단계이다. The decleaning step (S3) according to the present invention is a step of brushing an acidic cleaning solution on the
도 4에서, 탈청단계(S3)는 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12)에 염산을 포함하는 산성 세척액으로 브러싱하고, 3~5분 후 수세처리(WATER RINSE)한다. 이때 상기 산성 세척액은 25~35℃로 예열하여 3~5분동안 브러싱하도록 한다.In FIG. 4, in the de-cleaning step (S3), the
이처럼 탈청단계(S3)를 거쳐 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12)에 녹을 포함하는 이물질이 제거되므로, 이후 원심주조단계(S8)에 의해 형성되는 배빗 메탈(babbitt metal)층(30)이 녹 발생 및 이물질로 인해 베이스 메탈소재(10) 주조면(12)과의 본딩력이 저하되는 현상이 방지된다.Since foreign matter including rust is removed from the
4. 플럭싱(FLUXING)단계4. Fluxing step
본 발명에 따른 플럭싱단계(S4)는, 상기 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12)에 염화 수용액을 브러싱하는 단계이다.The fluxing step (S4) according to the present invention is a step of brushing an aqueous chloride solution on the
도 5와 같이 플럭싱단계(S4)는, 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12)에 ZnCl 20~30중량% 함유된 염화 수용액을 40~50℃로 예열한 상태로 3~5분동안 브러싱한다. As shown in FIG. 5, the fluxing step (S4) is performed by preheating a chlorinated aqueous solution containing 20 to 30% by weight of ZnCl on the
이에 상기 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12)이 염화 수용액에 의해 표면처리되어 후술하는 제 1, 2티닝단계(S5)(S7)에서 주석도금층의 도금품질이 향상된다.Accordingly, the casting
이처럼 상기 베이스 메탈소재(10)가 후술하는 제 1, 2티닝(PRIMARY TINNING)단계(S5)(S7) 및 원심주조단계(S8)를 수행하기 전단계 즉, 주조면(12)에 배빗 메탈층(30)을 형성하기 전에 탈청(DE-RUSTING)단계(S3) 및 플럭싱(FLUXING)단계(S4)을 포함하는 주조면 전처리공정을 복합적으로 수행하므로 배빗 메탈층(30) 형성 시 본딩이 강화된다.In this way, before the
5. 제 1티닝(PRIMARY TINNING)단계5. PRIMARY TINNING step
본 발명에 따른 제 1티닝단계(S5)는, 상기 플럭싱단계(S4) 이후, 베이스 메탈소재(10)를 액체 상태의 주석이 담긴 틴베스(tin bath)안에 침지하여 1차 주석도금층(20)을 형성하는 단계이다.In the first tinning step (S5) according to the present invention, after the fluxing step (S4), the
도 6에서, 상기 제 1티닝단계(S5)는 310~320℃ 온도 조건의 틴베스(tin bath)에서 90~100분 동안 수행되고, 후술하는 제 2티닝단계(S7) 대비 틴베스안에 침지하는 시간이 짧게 유지되는 예비 티닝단계로서, 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12)에 1차 주석도금층(20)이 균일 두께로 도금된다. In FIG. 6, the first tinning step (S5) is performed for 90 to 100 minutes in a tin bath at a temperature of 310 to 320°C, and immersed in the tin bath compared to the second tinning step (S7) to be described later. As a preliminary teaning step in which time is kept short, the primary
이때 제 1티닝단계(S5)에서 티닝시간이 90분 미만으로 설정되면 비도금영역이 발생되고, 100분을 초과하면 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12) 영역별 주석도금층(20) 두께 편차로 도금품질 저하를 초래하므로, 제 1티닝단계(S5)는 310~320℃에서 95분 동안 수행하는 것이 바람직하다.At this time, when the teaning time is set to less than 90 minutes in the first tinning step (S5), a non-plated area is generated, and when it exceeds 100 minutes, the thickness of the tin plated
6. 수냉(WATER COOLING)단계6. Water cooling step
본 발명에 따른 수냉단계(S6)는, 상기 제 1티닝단계(S5)를 거친 베이스 메탈소재(10)를 냉각조로 투입하여 냉각하는 단계이다.The water cooling step (S6) according to the present invention is a step of cooling by introducing the
여기서, 상기 수냉단계(S6)는 도 7처럼 25~30℃ 냉각수가 저장된 냉각조에 제 1티닝단계(S5)를 거친 베이스 메탈소재(10)를 투입하여 15~25분 동안 냉각하므로, 1차 주석도금층(20)의 냉각 경화와 더불어 후술하는 제 2티닝단계(S7)에서 2차 주석도금층(20')의 도금처리 효율 향상을 도모한다.Here, in the water cooling step (S6), the
한편, 수냉단계(S6)를 거친 후에는 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12)을 검사하여 1차 주석도금층(20)의 도금불량을 선별하므로, 이후 원심주조단계(S8)를 거친 후 배빗 메탈층(30)과의 본딩불량으로 인한 완제품 불량율이 현저하게 감소된다.On the other hand, after passing through the water cooling step (S6), the casting
7. 제 2티닝(SECONDARY TINNING)단계7. SECONDARY TINNING step
본 발명에 따른 제 2티닝단계(S7)는, 상기 수냉단계(S6) 이후, 베이스 메탈소재(10)를 액체 상태의 주석이 담긴 틴베스(tin bath)안에 침지하여 2차 주석도금층(20')을 형성한다. In the second tinning step (S7) according to the present invention, after the water cooling step (S6), the
도 8에서, 상기 제 2티닝단계(S7)는 310~315℃ 온도조건의 틴베스(tin bath)안에서 130~150분 동안 수행되는 본 티닝단계로서, 제 1티닝단계(S5)를 통하여 형성되는 1차 주석도금층(20) 상에 덧씌움 형태로 2차 주석도금층(20')이 형성된다.In FIG. 8, the second tinning step (S7) is a main teaning step performed for 130 to 150 minutes in a tin bath at a temperature of 310 to 315°C, which is formed through the first tinning step (S5). A secondary
여기서, 상기 제 2티닝단계(S7)에 의해 형성되는 2차 주석도금층(20')은 선행된 1차 주석도금층(20)과 동일한 재질 간에 도금처리되므로, 제 1티닝단계(S5) 대비 긴 시간 동안 수행되어, 2차 주석도금층(20') 형성에 다른 주석도금 품질이 향상되어 후술하는 원심주조단계(S8)에서 원심주조에 따른 주조성이 향상된다.Here, since the secondary tin plating layer 20' formed by the second tinning step (S7) is plated between the same material as the preceding primary
한편, 제 2티닝단계(S7)에서 티닝시간이 130분 미만으로 설정되면 도금 두께가 기준치 미달하고, 150분을 초과하면 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12) 영역별 주석도금층(20) 두께 편차로 도금품질 저하를 초래하므로, 제 2티닝단계(S7)는 310~315℃에서 140분 동안 수행하는 것이 바람직하다.On the other hand, if the teaning time is set to less than 130 minutes in the second tinning step (S7), the plating thickness is less than the standard value, and if it exceeds 150 minutes, the
8. 원심주조단계8. Centrifugal casting step
본 발명에 따른 원심주조단계(S8)는, 상기 제 2티닝단계(S7)를 거친 베이스 메탈소재(10)를 도 9 (a)와 같이 원심주조기에 투입하고, 원심주조법으로 베이스 메탈소재(10) 주조면(12)에 배빗 메탈층(30)을 형성하는 단계이다. 도 9 (b)는 원심주조를 완료한 후에 주조면(12)에 배빗 메탈층(30)이 형성된 상태를 도시한다.In the centrifugal casting step (S8) according to the present invention, the
상기 원심주조단계(S8)에서, 배빗 메탈 소재 주입온도 280~290℃, 원심주조기 회전수 285~295 rpm 조건에서, 냉각수 분사타이밍 2~3초, 냉각수 온도 25~30℃ 및 냉각시간 15~20분으로 설정된다. 또 원심주조단계(S8)에서 주탕온도는 410~420℃, 주탕량 80~90kg, 주탕시간 55~60초로 설정된다.In the centrifugal casting step (S8), under the conditions of Babit metal material injection temperature 280 ~ 290 ℃, centrifugal casting machine rotation speed 285 ~ 295 rpm, cooling
그리고, 원심주조단계(S8)에서 원심주조 조건을 기준으로 냉각조건이 설정되는바, 바람직한 원심 주조 설정 조건은, 배빗 메탈 소재 HOYT 11R, 주탕온도 420℃, 주탕량 90kg, 소재 온도 289℃, 회전수 289rpm, 주탕시간 58초, 냉각수 분사타이밍 3초, 냉각수 온도 25℃, 냉각시간 18분으로 설정됨에 따라 베이스 메탈소재(10)와 배빗 메탈층(30) 간에 본딩이 70 N/mm2이상 고강도로 강화되므로 저널베어링의 성능 향상과 더불어 고속, 고하중 조건에서 수명이 장구히 연장되는 이점이 있다.And, in the centrifugal casting step (S8), the cooling conditions are set based on the centrifugal casting conditions. Preferred centrifugal casting setting conditions are Babit metal material HOYT 11R, pouring temperature 420℃, pouring amount 90kg, material temperature 289℃, rotation Water 289rpm, pouring time 58 seconds, cooling water injection timing 3 seconds, cooling water temperature 25℃, cooling time 18 minutes, the bonding between the
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법을 이용하여 제조된 저널베어링 단면구조를 나타내는 구성도이다.10 is a block diagram showing a cross-sectional structure of a journal bearing manufactured using a method for manufacturing a chrome copper journal bearing using centrifugal casting according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법으로 제조된 저널베어링은, 크롬동으로 형성되어 알카리성 세척조에 침지되어 탈지처리되고, 내부에 원형 주조면(12)이 형성되는 베이스 메탈소재(10); 상기 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12)에 형성되는 제 1, 2주석도금층(20)(20'); 및 상기 상기 베이스 메탈소재(10)를 원심조저기에 투입하여, 제 1, 2주석도금층(20)(20')이 형성된 주조면(12)에 원심주조되는 배빗 메탈층(30)을 포함하여 이루어진다. Journal bearings manufactured by the method of manufacturing a chrome copper journal bearing using centrifugal casting according to the present invention are formed of chrome copper and immersed in an alkaline cleaning tank to be degreased, and a base metal material with a
그리고, 상기 베이스 메탈소재(10), 제 1, 2주석도금층(20)(20') 및 배빗 메탈층(30)을 포함하는 구성에 대한 상세한 설명은 상기 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법과 중복되므로, 구체적인 실시 예에 따른 상세한 설명은 생략한다.In addition, a detailed description of the configuration including the
한편, 도 11은 본 발명의 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법의 다양한 실시예 별로 제조된 저널베어링 샘플 2개를 무작위로 선택하여 본딩력을 테스트한 결과치로서, SAMPLE 1은 86.5 N/mm2이고, SAMPLE 2는 78.4 N/mm2로서, 모두 통상의 발전설비용 저널베어링의 본딩력 40~45 N/mm2인 것을 감안할 때, 본딩이 70 N/mm2이상으로 향상됨을 알 수 있다.On the other hand, Figure 11 is a result of testing the bonding force by randomly selecting two journal bearing samples manufactured according to various embodiments of the method for manufacturing a chrome copper journal bearing using centrifugal casting of the present invention,
이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정하여 질 것이 아니라 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.As described above, the most preferred embodiments of the present invention have been described in the detailed description of the present invention, but various modifications may be made within the scope of the technical scope of the present invention. Therefore, the scope of protection of the present invention is not limited to the above embodiments, but the scope of protection should be recognized from the techniques of the claims to be described later and equivalent technical means from these techniques.
10: 베이스 메탈소재 12: 주조면
20: 1차 주석도금층 20': 2차 주석도금층
30: 배빗 메탈층10: base metal material 12: cast surface
20: primary tin plating layer 20': secondary tin plating layer
30: Babbitt metal layer
Claims (8)
상기 탈지단계(S1) 이후, 베이스 메탈소재(10)의 비 주조면에 이형제(14)를 도포하는 마스킹단계(S2);
상기 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12)에 산성 세척액을 브러싱하는 탈청단계(S3)와, 상기 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12)에 염화 수용액을 브러싱하는 플럭싱단계(S4)로 구성되는 주조면 전처리단계;
상기 주조면 전처리단계 이후, 베이스 메탈소재(10)를 310~320℃ 온도 조건의 액체 상태의 주석이 담긴 틴베스(tin bath)안에 90~100분 동안 침지하여 1차 주석도금층(20)을 형성하는 제 1티닝단계(S5);
상기 제 1티닝단계(S5)를 거친 베이스 메탈소재(10)를 냉각조로 투입하여 냉각하는 수냉단계(S6);
상기 수냉단계(S6) 이후, 베이스 메탈소재(10)를 310~315℃ 온도조건의 액체 상태의 주석이 담긴 틴베스(tin bath)안에 130~150분 동안 침지하여 2차 주석도금층(20')을 형성하는 제 2티닝단계(S7); 및
상기 제 2티닝단계(S7)를 거친 베이스 메탈소재(10)를 원심주조기에 투입하고, 원심주조법으로 베이스 메탈소재(10) 주조면(12)에 배빗 메탈층(30)을 형성하는 원심주조단계(S8);를 포함하며,
상기 탈청단계(S3)에서는 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12)에 25~35℃로 예열된 산성 세척액을 3~5분동안 브러싱한 후 수세처리하며, 상기 플럭싱단계(S4)에서는 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12)에 ZnCl 20~30중량% 함유된 염화 수용액을 40~50℃로 예열한 상태로 3~5분동안 브러싱하며,
상기 원심주조단계(S8)에서, 배빗 메탈 소재 주입온도 280~290℃, 원심주조기 회전수 285~295 rpm 조건에서, 25~30℃의 냉각수로 냉각시간 15~20분으로 설정되고, 주탕온도는 410~420℃로 설정되어,
베이스 메탈과 배빗 메탈 간에 본딩이 70 N/mm2 이상의 접합강도를 갖도록 제조되는 것을 특징으로 하는 원심주조를 이용한 크롬동 저널베어링 제조 방법.
A circular cast surface 12 is processed inside, and a base metal material 10 made of chromium copper containing 0.5 to 1 parts by weight of chromium (Cr) based on 100 parts by weight of copper (Cu) is placed in an alkaline cleaning bath at 70 to 80°C. Degreasing step (S1) of washing with water after immersing for ~40 minutes;
After the degreasing step (S1), a masking step (S2) of applying a release agent 14 to the non-cast surface of the base metal material 10;
De-cleaning step (S3) of brushing an acidic washing liquid on the casting surface 12 of the base metal material 10, and a fluxing step (S4) of brushing an aqueous chloride solution on the casting surface 12 of the base metal material 10 ) The casting surface pre-treatment step consisting of;
After the pretreatment step of the casting surface, the base metal material 10 is immersed in a tin bath containing liquid tin at a temperature of 310 to 320°C for 90 to 100 minutes to form the primary tin plating layer 20 A first tinning step (S5);
A water cooling step (S6) of injecting and cooling the base metal material 10 that has passed through the first tinning step (S5) into a cooling tank;
After the water cooling step (S6), the base metal material 10 is immersed for 130 to 150 minutes in a tin bath containing liquid tin in a temperature condition of 310 to 315°C for a secondary tin plating layer 20' A second tinning step (S7) of forming a; And
Centrifugal casting step of injecting the base metal material 10 subjected to the second tinning step (S7) into a centrifugal casting machine, and forming a babit metal layer 30 on the casting surface 12 of the base metal material 10 by centrifugal casting method (S8); includes,
In the decleaning step (S3), an acidic washing solution preheated to 25 to 35°C on the casting surface 12 of the base metal material 10 is brushed for 3 to 5 minutes and then washed with water, and in the fluxing step (S4) A chlorinated aqueous solution containing 20-30% by weight of ZnCl on the cast surface 12 of the base metal material 10 is preheated to 40-50°C and brushed for 3-5 minutes
In the centrifugal casting step (S8), a cooling time of 15 to 20 minutes is set with a cooling water of 25 to 30° C. under conditions of a Babbitt metal material injection temperature of 280 to 290°C and a rotation speed of the centrifugal casting machine of 285 to 295 rpm, and the pouring temperature is It is set to 410~420℃,
A method of manufacturing a chrome copper journal bearing using centrifugal casting, characterized in that the bonding between the base metal and the babit metal is manufactured to have a bonding strength of 70 N/mm 2 or more.
내부에 원형 주조면(12)이 형성되는 베이스 메탈소재(10)와, 상기 베이스 메탈소재(10)의 주조면(12)에 형성되는 제 1, 2주석도금층(20)(20')과, 상기 제 1, 2주석도금층(20)(20')이 형성된 주조면(12)에 원심주조에 의해 형성되는 배빗 메탈층(30)을 포함하여 구성되며,
베이스 메탈과 배빗 메탈 간에 본딩이 70 N/mm2 이상의 접합강도를 갖는 것을 특징으로 하는 저널베어링.
It is manufactured by the method of manufacturing a chrome copper journal bearing using the centrifugal casting of claim 1,
A base metal material 10 having a circular cast surface 12 formed therein, and first and second tin plating layers 20 and 20 ′ formed on the cast surface 12 of the base metal material 10, Consisting of including a babit metal layer 30 formed by centrifugal casting on the casting surface 12 on which the first and second tin plating layers 20 and 20' are formed,
Journal bearing, characterized in that the bonding between the base metal and the babit metal has a bonding strength of 70 N/mm 2 or more.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
KR1020190063461A KR102197090B1 (en) | 2019-05-29 | 2019-05-29 | Copper-Chromium Journal Bearing Manufacturing Method Using Centrifugal Casting and Journal Bearing Manufactured Using It |
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KR1020190063461A KR102197090B1 (en) | 2019-05-29 | 2019-05-29 | Copper-Chromium Journal Bearing Manufacturing Method Using Centrifugal Casting and Journal Bearing Manufactured Using It |
Publications (2)
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