KR102275595B1 - High wear resistance roller and method of manufacturing the same - Google Patents

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KR102275595B1 KR1020190014747A KR20190014747A KR102275595B1 KR 102275595 B1 KR102275595 B1 KR 102275595B1 KR 1020190014747 A KR1020190014747 A KR 1020190014747A KR 20190014747 A KR20190014747 A KR 20190014747A KR 102275595 B1 KR102275595 B1 KR 102275595B1
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Abstract

내마모성 롤러 및 그 제조 방법이 제시된다. 일 실시예에 따른 내마모성 롤러는, 롤러(roller); 및 마찰이 발생되는 상기 롤러의 표면의 적어도 일부에 버니싱(burnishing) 공구를 이용한 버니싱이 수행되어, 상기 버니싱이 수행되지 않은 상기 롤러의 표면보다 상기 버니싱이 수행된 상기 롤러의 표면의 강도 및 경도가 높은 표면처리부를 포함하여 이루어질 수 있다. An abrasion resistant roller and a method for manufacturing the same are provided. Wear-resistant roller according to an embodiment, a roller (roller); and burnishing using a burnishing tool is performed on at least a portion of the surface of the roller on which friction is generated, so that the burnishing surface of the roller is performed rather than the burnishing surface of the roller surface on which the burnishing is not performed. It may include a surface treatment portion having high strength and hardness.

Description

내마모성 롤러 및 그 제조 방법{HIGH WEAR RESISTANCE ROLLER AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}Abrasion-resistant roller and manufacturing method thereof

아래의 실시예들은 내마모성 롤러 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 버니싱(burnishing) 공정 및 초음파 나노크리스탈 표면 개질(Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification, UNSM) 공정을 이용한 내마모성 롤러 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The following examples relate to an abrasion-resistant roller and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an abrasion-resistant roller using a burnishing process and an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process and a method for manufacturing the same will be.

롤러(roller)는 밧줄이나 와이어를 연결하여 큰 하중을 끄는데 사용된다. 이에 따라 롤러는 표면 마모가 잘 발생하며 롤러의 수명에 큰 영향을 미친다. A roller is used to pull a large load by connecting a rope or wire. As a result, the rollers are prone to surface abrasion, which greatly affects the lifespan of the rollers.

특히 어업용으로 사용되는 롤러의 경우 그물을 끌어올릴 때 필수적으로 사용되고, 그물의 크기에 따라 5, 10, 20 톤 등으로 분류하며 대형 크기를 갖는다. 일반적으로 어업용 롤러는 기계 가공하여 제작하며, 소재는 주로 기계구조용 탄소강재(carbon steel)인 SM45C를 사용하여 표면에 열처리하여 사용한다. 경우에 따라서는 내마모성을 높이기 위하여 표면에 크롬(Cr) 도금을 실시하기도 하지만 비용이 비싸고 도금층의 두께 증가로 인하여 실효성 차원에서 문제가 있다.In particular, in the case of a roller used for fishing, it is essential when pulling up a net, and it is classified into 5, 10, 20 tons according to the size of the net, and has a large size. In general, fishing rollers are manufactured by machining, and the material is mainly made of SM45C, a carbon steel for mechanical structure, and heat-treated on the surface. In some cases, chrome (Cr) plating is performed on the surface to increase wear resistance, but the cost is high and there is a problem in terms of effectiveness due to an increase in the thickness of the plating layer.

한편, 어업 생산량은 매년 성장하고 있으며 롤러와 같은 어업 기자재의 수요도 증가하고 있다. 따라서 새로운 방식의 내마모성이 향상된 고성능 어업용 롤러의 개발이 필요하다.Meanwhile, fishery production is growing every year, and the demand for fishing equipment such as rollers is also increasing. Therefore, it is necessary to develop a high-performance fishing roller with improved abrasion resistance in a new way.

한국공개특허 10-2017-0130096호는 이러한 어업용 로프 견인배출이중형 양승기에 관한 것으로, 양방향출력형 유압모터의 출력을 배가시켜 활용할 수 있고 어업용 로프를 보다 효율적으로 견인 및 배출시킬 수 있는 장치에 관한 기술을 기재하고 있다.Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2017-0130096 relates to such a fishing rope traction discharge double lifter, which can be utilized by doubling the output of a bidirectional output type hydraulic motor, and relates to a device capable of pulling and discharging fishing ropes more efficiently technology is described.

한국공개특허 10-2017-0130096호Korean Patent Publication No. 10-2017-0130096

실시예들은 내마모성 롤러 및 그 제조 방법에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 버니싱(burnishing) 공정과 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 결합하여 롤러에서 마모가 잘 발생하는 와이어 접촉부만 국부적으로 강도와 경도를 올려 내마모성을 향상시키는 기술을 제공한다. The examples describe a wear-resistant roller and a method for manufacturing the same, and more specifically, by combining a burnishing process and an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process, only the wire contact where wear occurs well in the roller is locally strength and It provides a technology to improve abrasion resistance by increasing hardness.

또한, 실시예들은 롤러의 표면에 롤-버니싱(roll-burnishing) 또는 볼-버니싱(ball-burnishing) 공정과 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 수행함으로써, 열처리 없이 간단하고 빠른 시간 내에 롤러를 깊게 내마모성을 가지도록 하여 수명이 향상된 내마모성 롤러 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다. In addition, embodiments are roll-burnishing (roll-burnishing) or ball-burnishing (ball-burnishing) process and ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process on the surface of the roller by performing the process, in a simple and fast time without heat treatment An object of the present invention is to provide an abrasion-resistant roller with an improved lifespan by making the roller deeply wear-resistant and a manufacturing method thereof.

일 실시예에 따른 내마모성 롤러는, 롤러(roller); 및 마찰이 발생되는 상기 롤러의 표면의 적어도 일부에 버니싱(burnishing) 공구를 이용한 버니싱이 수행되어, 상기 버니싱이 수행되지 않은 상기 롤러의 표면보다 상기 버니싱이 수행된 상기 롤러의 표면의 강도 및 경도가 높은 표면처리부를 포함하여 이루어질 수 있다. Wear-resistant roller according to an embodiment, a roller (roller); and burnishing using a burnishing tool is performed on at least a portion of the surface of the roller on which friction is generated, so that the burnishing surface of the roller is performed rather than the burnishing surface of the roller surface on which the burnishing is not performed It may include a surface treatment portion having high strength and hardness.

상기 표면처리부는, 밧줄 또는 와이어가 접촉되는 상기 롤러의 홈부의 모양과 크기에 맞는 가공 롤(roll) 또는 볼(ball)을 제작하여, 상기 롤 또는 볼을 통해 상기 롤러의 홈부에 롤-버니싱(roll-burnishing) 또는 볼-버니싱(ball-burnishing) 공정이 수행될 수 있다. The surface treatment unit manufactures a processing roll or ball suitable for the shape and size of the groove portion of the roller in contact with the rope or wire, and roll-burnishes the groove portion of the roller through the roll or ball. (roll-burnishing) or ball-burnishing (ball-burnishing) process may be performed.

상기 표면처리부는, 초음파 진동을 인가하여 표면 개질이 수행될 수 있다. The surface treatment unit may perform surface modification by applying ultrasonic vibrations.

상기 표면처리부는, 밧줄 또는 와이어가 접촉되는 상기 롤러의 홈부에 초음파 나노크리스탈 표면 개질(Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification, UNSM) 공정이 수행될 수 있다. The surface treatment unit, an ultrasonic nanocrystal surface modification (Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification, UNSM) process may be performed in the groove portion of the roller that is in contact with the rope or wire.

다른 실시예에 따른 내마모성 롤러의 제조 방법은, 마찰이 발생되는 롤러(roller)의 표면의 적어도 일부에 버니싱(burnishing) 공구를 이용하여 버니싱을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 버니싱이 수행되지 않은 상기 롤러의 표면보다 상기 버니싱이 수행된 상기 롤러의 표면의 강도 및 경도가 높을 수 있다. A method of manufacturing a wear-resistant roller according to another embodiment includes performing burnishing using a burnishing tool on at least a portion of a surface of a roller on which friction is generated, wherein the burnishing is performed The strength and hardness of the surface of the roller on which the burnishing is performed may be higher than the surface of the roller that is not.

상기 버니싱 공구를 이용하여 버니싱을 수행하는 단계는, 밧줄 또는 와이어가 접촉되는 상기 롤러의 홈부의 모양과 크기에 맞는 가공 롤(roll) 또는 볼(ball)을 제작하는 단계; 및 상기 롤 또는 볼을 이용하여 상기 롤러의 홈부에 롤-버니싱(roll-burnishing) 또는 볼-버니싱(ball-burnishing) 공정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. The step of performing burnishing using the burnishing tool may include: manufacturing a processing roll or a ball suitable for the shape and size of the groove portion of the roller with which the rope or wire is in contact; and performing a roll-burnishing or ball-burnishing process on the groove portion of the roller using the roll or the ball.

상기 마찰이 발생되는 롤러의 표면의 적어도 일부에 상기 버니싱이 수행된 후, 초음파 진동을 인가하여 표면 개질을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. After the burnishing is performed on at least a portion of the surface of the roller on which the friction is generated, the method may further include performing surface modification by applying ultrasonic vibration.

상기 초음파 진동을 인가하여 표면 개질을 수행하는 단계는, 밧줄 또는 와이어가 접촉되는 상기 롤러의 홈부에 초음파 나노크리스탈 표면 개질(Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification, UNSM) 공정을 수행할 수 있다. In the step of performing the surface modification by applying the ultrasonic vibration, an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process may be performed on the groove portion of the roller in contact with the rope or wire.

또 다른 실시예에 따른 내마모성 롤러의 제조 방법은, 마찰이 발생되는 롤러(roller)의 표면의 적어도 일부에 초음파 진동을 인가하여 표면 개질을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 초음파 진동을 인가하여 표면 개질을 수행하는 단계는, 밧줄 또는 와이어가 접촉되는 상기 롤러의 홈부에 초음파 나노크리스탈 표면 개질(Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification, UNSM) 공정을 수행할 수 있다. A method of manufacturing a wear-resistant roller according to another embodiment includes performing surface modification by applying ultrasonic vibration to at least a portion of a surface of a roller on which friction is generated, and surface modification by applying the ultrasonic vibration In the performing step, an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process may be performed on the groove portion of the roller in contact with the rope or wire.

상기 표면 개질이 수행된 상기 마찰이 발생되는 롤러의 표면의 적어도 일부에 버니싱(burnishing) 공구를 이용하여 버니싱을 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 표면 개질 및 상기 버니싱이 수행된 상기 롤러의 표면의 적어도 일부의 강도 및 경도를 높일 수 있다. The method further comprises the step of performing burnishing using a burnishing tool on at least a portion of the surface of the friction roller on which the surface modification has been performed, wherein the surface modification and burnishing are performed on the roller It is possible to increase the strength and hardness of at least a part of the surface of

실시예들에 따르면 버니싱(burnishing) 공정과 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 결합하여 롤러에서 마모가 잘 발생하는 와이어 접촉부만 국부적으로 강도와 경도를 올려 내마모성을 향상시키는 내마모성 롤러 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.According to embodiments, a wear-resisting roller that improves abrasion resistance by locally increasing strength and hardness only in the wire contact portion where abrasion occurs in the roller by combining a burnishing process and an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process, and manufacturing the same method can be provided.

또한, 실시예들에 따르면 롤러의 표면에 롤-버니싱(roll-burnishing) 또는 볼-버니싱(ball-burnishing) 공정과 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 수행함으로써, 열처리 없이 간단하고 빠른 시간 내에 롤러를 깊게 내마모성을 가지도록 하여 수명이 향상된 내마모성 롤러 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다. In addition, according to embodiments, by performing a roll-burnishing or ball-burnishing process and an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process on the surface of the roller, simple and fast without heat treatment It is possible to provide an abrasion-resistant roller with an improved lifespan and a method for manufacturing the same by making the roller deeply wear-resistant within a period of time.

도 1은 일 실시예에 따른 내마모성 롤러의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정의 결과를 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 버니싱 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 버니싱에 따른 표피층의 경도 변화를 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리 전후의 롤러의 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리에 따른 마모 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 롤러의 마모 실험 장치를 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 버니싱(burnishing) 공정을 나타내는 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 내마모성 롤러의 제조 방법의 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 수행한 결과를 나타낸다.
도 13은 일 실시예에 따른 버니싱(burnishing) 공정을 수행한 결과를 나타낸다.
도 14는 일 실시예에 따른 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정 후, 버니싱(burnishing) 공정을 수행한 결과를 나타낸다.
도 15는 일 실시예에 따른 버니싱(burnishing) 공정 후, 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 수행한 결과를 나타낸다.
도 16은 일 실시예에 따른 내마모성 롤러의 제조 방법에 따른 경도를 나타내는 도면이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a wear-resistant roller according to an embodiment.
2 is a view for explaining an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process according to an embodiment.
3 is a view showing the results of the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process according to an embodiment.
4 is a view for explaining a burnishing process according to an embodiment.
5 is a view illustrating a change in hardness of an epidermis layer according to burnishing according to an embodiment.
6 is a view showing an example of a roller before and after ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment according to an embodiment.
7 is a view showing a wear test result according to the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment according to an embodiment.
8 is a view showing a wear test apparatus of a roller according to an embodiment.
9 is a view showing an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process according to an embodiment.
10 is a diagram illustrating a burnishing process according to an exemplary embodiment.
11 is a view showing an example of a method of manufacturing a wear-resistant roller according to an embodiment.
12 shows a result of performing an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process according to an embodiment.
13 illustrates a result of performing a burnishing process according to an exemplary embodiment.
14 shows a result of performing a burnishing process after an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process according to an embodiment.
15 shows a result of performing an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process after a burnishing process according to an embodiment.
16 is a view showing hardness according to a method of manufacturing a wear-resistant roller according to an embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. However, the described embodiments may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited by the embodiments described below. In addition, various embodiments are provided in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description.

기존에는 롤러의 내마모 특성을 높이기 위하여 경도가 높은 재료의 코팅이나 열처리를 통해서 내마모 특성을 향상시켰다. 여기서, 마모는 접촉이 빈번하게 발생하는 국부적인 부분에서 발생함에도 불구하고 기존의 방식은 제품 전체의 내마모 특성을 올려야 하는 문제점이 있으며, 또한 롤러가 큰 경우 열처리 등의 조건이 까다롭다는 문제점이 있다. 따라서 국부적으로, 특히 접촉이 빈번히 발생하는 부분에 대하여 내마모 특성을 향상시키는 기술이 요구된다. Conventionally, in order to increase the wear resistance of the roller, the wear resistance was improved through coating or heat treatment of a material with high hardness. Here, in spite of the fact that wear occurs in a local part where contact occurs frequently, the existing method has a problem in that it is necessary to increase the wear resistance of the entire product. Also, when the roller is large, there is a problem that conditions such as heat treatment are difficult. have. Therefore, there is a need for a technique for improving abrasion resistance properties locally, particularly for a part where frequent contact occurs.

아래의 실시예들은 내마모성 롤러 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 롤-버니싱(roll-burnishing) 또는 볼-버니싱(ball-burnishing) 공정과 초음파 나노크리스탈 표면 개질(Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification, UNSM) 공정을 결합하여 롤러에서 마모가 잘 발생하는 와이어 접촉부만 국부적으로 강도와 경도를 올려 내마모성을 향상시키는 기술을 제공할 수 있다. The following embodiments relate to a wear-resistant roller and a method of manufacturing the same, roll-burnishing or ball-burnishing process and ultrasonic nanocrystal surface modification (Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification, UNSM) process It is possible to provide a technology to improve abrasion resistance by locally increasing the strength and hardness of only the wire contact part, which is prone to wear on the roller, by combining them.

일 실시예에 따른 내마모성 롤러는, 롤러(roller), 및 마찰이 발생되는 롤러의 표면의 적어도 일부에 버니싱(burnishing) 공구를 이용한 버니싱이 수행되어, 버니싱이 수행되지 않은 롤러의 표면보다 버니싱이 수행된 롤러의 표면의 강도 및 경도가 높은 표면처리부를 포함하여 이루어질 수 있다. In the wear-resistant roller according to an embodiment, burnishing using a burnishing tool is performed on at least a portion of a roller and a surface of the roller on which friction is generated, so that the surface of the roller on which burnishing is not performed The burnishing may be made by including a surface treatment portion having high strength and hardness of the surface of the roller.

여기서, 표면처리부는 밧줄 또는 와이어가 접촉되는 롤러의 홈부의 모양과 크기에 맞는 가공 롤(roll) 또는 볼(ball)을 제작하여, 롤 또는 볼을 통해 롤러의 홈부에 롤-버니싱(roll-burnishing) 또는 볼-버니싱(ball-burnishing) 공정이 수행될 수 있다. 또한, 표면처리부는 초음파 진동을 인가하여 표면 개질이 수행될 수 있다. 예를 들어, 표면처리부는 밧줄 또는 와이어가 접촉되는 롤러의 홈부에 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정이 수행될 수 있다. Here, the surface treatment unit manufactures a processing roll or ball suitable for the shape and size of the groove portion of the roller in contact with the rope or wire, and roll-burnishes the groove portion of the roller through the roll or ball. burnishing) or a ball-burnishing process may be performed. Also, the surface treatment unit may apply ultrasonic vibration to perform surface modification. For example, the surface treatment unit may be subjected to an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process in a groove portion of a roller contacting a rope or a wire.

아래에서 일 실시예에 따른 내마모성 롤러 및 그 제조 방법에 대해 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, an abrasion-resistant roller and a manufacturing method thereof according to an embodiment will be described in more detail.

도 1은 일 실시예에 따른 내마모성 롤러의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a wear-resistant roller according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 내마모성 롤러의 제조 방법은, 마찰이 발생되는 롤러(roller)의 표면의 적어도 일부에 버니싱(burnishing) 공구를 이용하여 버니싱을 수행하는 단계(S110)를 포함할 수 있다. 또한, 마찰이 발생되는 롤러의 표면의 적어도 일부에 버니싱이 수행된 후, 초음파 진동을 인가하여 표면 개질을 수행하는 단계(S120)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , in the method of manufacturing a wear-resistant roller according to an embodiment, burnishing is performed using a burnishing tool on at least a portion of a surface of a roller on which friction is generated (S110) may include. In addition, after burnishing is performed on at least a portion of the surface of the roller on which friction is generated, the method may further include applying ultrasonic vibration to perform surface modification ( S120 ).

이에 따라 버니싱 및/또는 표면 개질이 수행되지 않은 롤러의 표면보다 버니싱 및/또는 표면 개질이 수행된 롤러의 표면의 강도 및 경도가 높을 수 있다. Accordingly, the strength and hardness of the surface of the roller on which burnishing and/or surface modification is performed may be higher than the surface of the roller on which burnishing and/or surface modification is not performed.

아래에서 각 단계에 대해 보다 구체적으로 설명한다. Each step is described in more detail below.

단계(S110)에서, 마찰이 발생되는 롤러의 표면의 적어도 일부에 버니싱(burnishing) 공구를 이용하여 버니싱을 수행할 수 있다. In step S110, burnishing may be performed on at least a portion of the surface of the roller on which friction is generated using a burnishing tool.

여기서, 롤러는 밧줄이나 와이어를 연결하여 큰 하중을 끄는데 사용될 수 있으며, 예컨대 그물을 끌어올리기 위해 사용하는 어업용 롤러가 될 수 있다. 이러한 어업용 롤러의 경우 그물의 크기에 따라 5, 10, 20 톤 등으로 분류할 수 있으며 그 크기가 비교적 크고, 자주 그물을 끌어올림에 따라 밧줄이나 와이어에 의해 롤러의 표면이 쉽게 마모될 수 있다. 이러한 롤러는 스틸(steel)과 같은 소재로 이루어질 수 있으며, 주로 기계구조용 탄소강재(carbon steel)를 사용할 수 있다. 그 예로써 SM45C가 사용될 수 있다. Here, the roller may be used to pull a large load by connecting a rope or wire, for example, may be a fishing roller used to raise a net. In the case of such fishing rollers, they can be classified into 5, 10, and 20 tons according to the size of the net, and the size is relatively large, and as the net is frequently pulled, the surface of the roller may be easily worn by ropes or wires. Such a roller may be made of a material such as steel, and mainly carbon steel for mechanical structure may be used. As an example, SM45C may be used.

이와 같이 마찰이 발생되는 롤러의 표면의 적어도 일부에 버니싱(burnishing) 공구를 이용하여 버니싱을 수행함으로써, 버니싱이 수행되지 않은 롤러의 표면보다 강도 및 경도를 높일 수 있다.As described above, by performing burnishing using a burnishing tool on at least a portion of the surface of the roller on which friction is generated, strength and hardness may be increased compared to the surface of the roller on which burnishing is not performed.

이러한 버니싱 공구를 이용하여 버니싱을 수행하는 단계(S110)는, 밧줄 또는 와이어가 접촉되는 롤러의 홈부의 모양과 크기에 맞는 가공 롤(roll) 또는 볼(ball)을 제작하는 단계와, 롤 또는 볼을 이용하여 롤러의 홈부에 롤-버니싱(roll-burnishing) 또는 볼-버니싱(ball-burnishing) 공정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.The step (S110) of performing burnishing using such a burnishing tool includes the steps of manufacturing a processing roll or a ball suitable for the shape and size of the groove portion of the roller contacting the rope or wire, and the roll; Alternatively, it may include performing a roll-burnishing or ball-burnishing process on the groove portion of the roller using a ball.

일례로, 밧줄 또는 와이어가 접촉되는 롤러의 홈부의 모양과 크기에 맞는 가공 롤(roll)을 제작할 수 있으며, 제작된 롤을 이용하여 롤러의 홈부에 롤-버니싱(roll-burnishing) 공정을 수행할 수 있다. For example, a processing roll suitable for the shape and size of the groove portion of the roller contacting the rope or wire may be manufactured, and a roll-burnishing process may be performed on the groove portion of the roller using the manufactured roll. can do.

다른 예로, 밧줄 또는 와이어가 접촉되는 롤러의 홈부의 모양과 크기에 맞는 가공 볼(ball)을 제작할 수 있으며, 제작된 볼을 이용하여 롤러의 홈부에 볼-버니싱(ball-burnishing) 공정을 수행할 수 있다. As another example, a processing ball suitable for the shape and size of the groove portion of the roller contacting the rope or wire may be manufactured, and a ball-burnishing process may be performed on the groove portion of the roller using the manufactured ball. can do.

그리고, 단계(S120)에서, 마찰이 발생되는 롤러의 표면의 적어도 일부에 버니싱이 수행된 후, 초음파 진동을 인가하여 표면 개질을 수행할 수 있다. And, in step S120, after burnishing is performed on at least a portion of the surface of the roller on which friction is generated, surface modification may be performed by applying ultrasonic vibration.

특히, 초음파 진동을 인가하여 표면 개질을 수행하기 위해, 밧줄 또는 와이어가 접촉되는 롤러의 홈부에 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 수행함으로써 조직미세화-내마모성을 향상시킬 수 있다. 롤러에 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 수행하기 위해 발전기(generator) 및 공기압축기(air compressor)와 연결될 수 있다. In particular, in order to perform surface modification by applying ultrasonic vibration, an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process may be performed on a groove portion of a roller contacting a rope or a wire to improve tissue miniaturization-wear resistance. It may be connected to a generator and an air compressor to perform an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process on the roller.

이와 같이 밧줄 또는 와이어의 반복적인 마찰로 인해 롤러의 피로손상 및 마모가 누적되는 부분에 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 적용함으로써, 롤러의 표면을 강화시키고 내마모성을 향상시키는 것에 의해 롤러의 수명을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 롤러의 유지보수 및 교체비용을 절감할 수 있는 동시에, 롤러의 표면 개질 효과에 의해 진동 및 소음을 저감할 수 있다. As described above, by applying the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process to the part where fatigue damage and wear of the roller accumulate due to repeated friction of the rope or wire, the surface of the roller is strengthened and the wear resistance is improved, thereby improving the life of the roller can increase Accordingly, it is possible to reduce the maintenance and replacement cost of the roller, and at the same time, it is possible to reduce vibration and noise due to the surface modification effect of the roller.

한편, 다른 실시예에 따른 내마모성 롤러의 제조 방법은, 마찰이 발생되는 롤러(roller)의 표면의 적어도 일부에 초음파 진동을 인가하여 표면 개질을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 표면 개질이 수행된 마찰이 발생되는 롤러의 표면의 적어도 일부에 버니싱(burnishing) 공구를 이용하여 버니싱을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the method of manufacturing a wear-resistant roller according to another embodiment may include performing surface modification by applying ultrasonic vibration to at least a portion of a surface of a roller on which friction is generated. In addition, the method may further include performing burnishing using a burnishing tool on at least a portion of the surface of the roller on which friction is generated on which the surface modification is performed.

그리고 초음파 진동을 인가하여 표면 개질을 수행하는 단계는, 밧줄 또는 와이어가 접촉되는 롤러의 홈부에 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 수행할 수 있다. 이에 따라 표면 개질 및 버니싱이 수행된 롤러의 표면의 적어도 일부의 강도 및 경도를 높일 수 있다. In addition, the step of performing the surface modification by applying ultrasonic vibration may perform an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process on the groove portion of the roller contacting the rope or wire. Accordingly, it is possible to increase the strength and hardness of at least a portion of the surface of the roller on which the surface modification and burnishing have been performed.

실시예들에 따르면 롤러의 표면에 롤-버니싱(roll-burnishing) 또는 볼-버니싱(ball-burnishing) 공정과 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 수행함으로써, 열처리 없이 간단하고 빠른 시간 내에 롤러를 깊게 내마모성을 가지도록 하여 수명이 향상시킬 수 있다. 또한, 원하는 부분만 국부적으로 내마모성을 향상시킬 수 있어 경제적이며, 금속 표면을 개질하여 기계적 특성(강도, 경도, 표면 거칠기, 조직밀도 및 결정입자크기 등)을 향상시키고 압축 잔류 응력을 부가함으로써 보다 향상된 내마모 특성을 획득할 수 있다. According to embodiments, by performing a roll-burnishing or ball-burnishing process and an ultrasonic nanocrystal surface reforming (UNSM) process on the surface of the roller, in a simple and fast time without heat treatment The service life can be improved by making the roller deeply wear-resistant. In addition, it is economical because the wear resistance can be locally improved only in the desired part, and the mechanical properties (strength, hardness, surface roughness, tissue density and grain size, etc.) are improved by modifying the metal surface, and the compressive residual stress is added. Abrasion resistance properties can be obtained.

도 2는 일 실시예에 따른 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 마찰이 발생되는 롤러(210)의 표면의 적어도 일부에 초음파 진동을 인가하여 표면 개질을 수행할 수 있으며, 예컨대 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 수행할 수 있다. Referring to FIG. 2 , surface modification may be performed by applying ultrasonic vibration to at least a portion of the surface of the roller 210 on which friction is generated, for example, an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process may be performed.

여기서, 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM)은 롤러(210)의 표면을 강화시켜 내마모성을 향상시키기 위한 것으로, 1 내지 수십 mm 직경의 UNSM 공구(220)가 초음파 장치(ultrasonic device)에 부착되고, 정적(static) 및 동적(dynamic) 힘이 결합되어 UNSM 공구(220)의 끝단에 구성된 볼(221)이 롤러(210)의 표면에 충격을 가하는 형태로 이루어질 수 있다. 여기서 UNSM 공구(220)는 tungsten carbide ball/cermet ball과 같은 볼(221)이나 구면 형상을 가지는 공구일 수 있다. Here, ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) is to strengthen the surface of the roller 210 to improve abrasion resistance, an UNSM tool 220 having a diameter of 1 to several tens of mm is attached to an ultrasonic device, and static The (static) and dynamic (dynamic) forces are combined so that the ball 221 configured at the end of the UNSM tool 220 may be formed in the form of applying an impact to the surface of the roller 210 . Here, the UNSM tool 220 may be a ball 221 such as a tungsten carbide ball/cermet ball or a tool having a spherical shape.

이러한 충격은 미세 냉간 단조(micro-cold-forging)로 간주될 수 있고, 표면층에 강소성 및 탄성 변형(severe plastic and elastic deformations)을 야기하여 깊은 압축 잔류 응력(compressive residual stress)과 나노결정구조를 유도하며, 또한, 롤러(210)의 표면상에 무수한 불균일한 미세 딤플(micro dimple)을 생성하여 표면의 특성을 개선할 수 있다.This impact can be considered as micro-cold-forging and causes severe plastic and elastic deformations in the surface layer, leading to deep compressive residual stress and nanocrystalline structure. , it is also possible to improve the characteristics of the surface by generating innumerable non-uniform micro dimples on the surface of the roller 210 .

도 3은 일 실시예에 따른 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정의 결과를 나타내는 도면이다. 3 is a view showing the results of the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process according to an embodiment.

도 3을 참조하면, (a)는 일 실시예에 따른 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정에 따른 롤러(210)의 단면 변화를 나타낸다. 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 수행한 상태의 절단면을 확인하면 표면에 결정립 미세화(Grain　Refinement)(211) 부분을 확인할 수 있다. 이러한 결정립 미세화(211)는 다결정질에서 특성 향상을 위해　결정립을 미세화하는 공정으로, 결정립을 미세화함으로써 주조 결함의 감소와 주물 및 주괴의　기계적 성질을 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 3 , (a) shows a cross-sectional change of the roller 210 according to an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process according to an embodiment. If you check the cut surface in the state of performing the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process, you can see the grain refinement (Grain Refinement) 211 part on the surface. The crystal grain refinement 211 is a process of refining crystal grains to improve properties in polycrystalline material, and by refining crystal grains, it is possible to reduce casting defects and improve mechanical properties of castings and ingots.

또한, (b)는 일 실시예에 따른 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정의 결과를 나타내는 실험 데이터이며, 기계구조용 탄소강재(carbon steel)인 S45C에 대해 표면으로부터의 깊이(depth)에 따른 마이크로 비커스 경도(Micro Vickers Hardness)(Hv)를 나타낸다. 여기에서는 하나의 예로써 5kg의 하중의 깊이 방향으로의 경도를 확인하였다. In addition, (b) is experimental data showing the results of the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process according to an embodiment, and for S45C, which is a carbon steel for mechanical structure, microscopic according to the depth from the surface It represents the Vickers hardness (Micro Vickers Hardness) (Hv). Here, as an example, the hardness in the depth direction of a load of 5 kg was confirmed.

여기서, 5kg의 1500mm/min, 5kg의 2000mm/min, 5kg의 2500mm/min 및 5kg의 3000mm/min의 경우에는 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리되었으며, S45C는 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리되지 않았다. 실험 결과, 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리된 5kg의 1500mm/min, 5kg의 2000mm/min, 5kg의 2500mm/min 및 5kg의 3000mm/min의 경우 0-300㎛ 정도의 깊이까지 경도가 높은 것을 확인할 수 있다(Affected Layer). Here, in the case of 1500mm/min of 5kg, 2000mm/min of 5kg, 2500mm/min of 5kg, and 3000mm/min of 5kg, ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment was performed, and S45C was ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment. It didn't happen. As a result of the experiment, in the case of 1500mm/min of 5kg, 2000mm/min of 5kg, 2500mm/min of 5kg, and 3000mm/min of 5kg treated with ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM), the hardness was high to a depth of 0-300㎛ You can check (Affected Layer).

도 4는 일 실시예에 따른 버니싱 공정을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a burnishing process according to an embodiment.

도 4를 참조하면, 롤러(410)에 수행되는 버니싱 공정을 나타내는 것으로, 여기서 버니싱 공정은 롤-버니싱(roll-burnishing) 또는 볼-버니싱(ball-burnishing) 공정을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4 , it shows a burnishing process performed on the roller 410 , wherein the burnishing process may include a roll-burnishing or a ball-burnishing process. .

롤러(410)의 표면 중 마찰이 발생되는 롤러의 표면의 적어도 일부에 버니싱(burnishing) 공구(420)를 이용하여 버니싱을 수행함으로써, 버니싱이 수행된 롤러의 표면(411)이 버니싱이 수행되지 않은 롤러의 표면(412)보다 강도 및 경도가 높아지도록 할 수 있다. 예컨대 볼-버니싱(ball-burnishing) 공정의 경우 볼이 회전하거나 고정된 상태에서 버니싱을 수행할 수 있으며, 롤-버니싱(roll-burnishing) 공정 또한 이와 마찬가지로 수행될 수 있다. By performing burnishing using a burnishing tool 420 on at least a portion of the surface of the roller on which friction is generated among the surfaces of the roller 410, the burnishing surface 411 of the roller is burnishing. It can be made to be higher in strength and hardness than the surface 412 of the roller which has not been performed. For example, in the case of a ball-burnishing process, burnishing may be performed in a state in which the ball is rotated or fixed, and a roll-burnishing process may also be performed in the same manner.

특히, 밧줄 또는 와이어가 접촉되는 롤러의 홈부의 모양과 크기에 맞는 가공 롤(roll) 또는 볼(ball)을 제작한 후, 롤 또는 볼을 이용하여 롤러의 홈부에 롤-버니싱(roll-burnishing) 또는 볼-버니싱(ball-burnishing) 공정을 수행할 수 있다. 이에 따라 버니싱이 수행된 롤러의 표면(411)은 압축 잔류 응력(residual compressive stress) 및 잔류 인장 응력(residual tensile stress)이 발생하여 피로수명이 향상될 수 있다. In particular, after manufacturing a processing roll or ball suitable for the shape and size of the groove portion of the roller in contact with the rope or wire, roll-burnishing is performed on the groove portion of the roller using the roll or ball. ) or a ball-burnishing process may be performed. Accordingly, the surface 411 of the burnishing roller may generate a residual compressive stress and a residual tensile stress, thereby improving a fatigue life.

도 5는 일 실시예에 따른 버니싱에 따른 표피층의 경도 변화를 나타내는 도면이다. 5 is a view illustrating a change in hardness of an epidermis layer according to burnishing according to an embodiment.

도 5를 참조하면, 롤-버니싱에 따른 침투(penetration) 깊이에 따른 로크웰 경도 C(Hardness Rockwell C, HRC)를 나타내며, 0-0.6mm 정도에서 침투 깊이에 따른 경도가 점차적으로 감소하는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 5, it shows the Rockwell hardness C (Hardness Rockwell C, HRC) according to the penetration depth according to the roll-burnishing, and it can be seen that the hardness gradually decreases according to the penetration depth at about 0-0.6mm. can

도 6은 일 실시예에 따른 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리 전후의 롤러의 예를 나타내는 도면이다. 6 is a view showing an example of a roller before and after ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment according to an embodiment.

도 6을 참조하면, (a)는 어업용 롤러(610)에 UNSM 공구(620)를 이용하여 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리를 하는 공정을 나타내고, (b)는 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리 전의 어업용 롤러(610)를 나타내며, (c)는 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리 후의 어업용 롤러(610)를 나타낸다. Referring to Figure 6, (a) shows the process of ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment using the UNSM tool 620 on the fishing roller 610, (b) is the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) ) shows the fishing roller 610 before treatment, (c) shows the fishing roller 610 after ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment.

이 때, 어업용 롤러(610)에서 밧줄 또는 와이어가 안착되어 마찰이 발생되는 롤러의 홈부(611)에만 국부적으로 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리될 수 있다. 또한 롤러의 홈부(611)에 롤-버니싱(roll-burnishing) 또는 볼-버니싱(ball-burnishing) 공정이 수행된 후, 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리될 수 있다. 이와 반대로, 롤러의 홈부(611)에 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리된 후, 롤-버니싱(roll-burnishing) 또는 볼-버니싱(ball-burnishing) 공정이 수행될 수도 있다. At this time, only the groove portion 611 of the roller where the rope or wire is seated and friction is generated in the fishing roller 610 may be locally ultrasonically treated with nanocrystal surface modification (UNSM). In addition, after the roll-burnishing or ball-burnishing process is performed on the groove portion 611 of the roller, ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment may be performed. Conversely, after ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment is performed on the groove portion 611 of the roller, a roll-burnishing or ball-burnishing process may be performed.

도 7은 일 실시예에 따른 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리에 따른 마모 실험 결과를 나타내는 도면이다. 7 is a view showing a wear test result according to the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment according to an embodiment.

도 7을 참조하면, 20톤짜리 어업용 롤러에 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리 전후의 마모 실험한 결과를 비교한 것으로, (a) 및 (b)는 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리가 되지 않은 S45C 소재의 롤러(720)이고, (c) 및 (d)는 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리가 된 S45C 소재의 롤러(710)이다. Referring to Figure 7, a comparison of the results of abrasion experiments before and after ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment on a 20-ton fishing roller, (a) and (b) are ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment It is a roller 720 of non-S45C material, and (c) and (d) are a roller 710 of S45C material that has been subjected to ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment.

보다 구체적으로, (a)는 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리 전의 S45C 소재의 롤러(720)를 나타내고, (b)는 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리 전의 S45C 소재의 롤러(720)의 홈부(721) 대해 마모 실험 전후의 상태를 나타낸다. 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리 전의 S45C 소재의 롤러(720)에 대해 마모 실험을 수행한 결과, 마모 실험 이전의 홈부(721)(before wear test)와 마모 실험 이후의 홈부(721)(after wear test)는 0.86mm 정도의 차이가 나는 것을 확인할 수 있다. More specifically, (a) shows the roller 720 of S45C material before ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment, (b) shows the roller 720 of S45C material before ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment The state before and after the wear test is shown for the groove part 721 . As a result of performing a wear test on the roller 720 made of S45C material before ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment, the groove 721 before the wear test (before wear test) and the groove 721 after the wear test (after wear test), it can be seen that there is a difference of about 0.86mm.

또한, (c)는 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리 후의 S45C 소재의 롤러(710)를 나타내고, (d)는 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리 후의 S45C 소재의 롤러(710)의 홈부(711)에 대해 마모 실험 전후의 상태를 나타낸다. 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리 후의 S45C 소재의 롤러(710)에 대해 마모 실험을 수행한 결과, 마모 실험 이전의 롤러(710)의 홈부(711)(before wear test)와 마모 실험 이후의 롤러(710)의 홈부(711)(after wear test)는 0.50mm 정도의 차이가 나는 것을 확인할 수 있다. In addition, (c) shows the roller 710 of S45C material after ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment, (d) is the groove portion of the roller 710 of S45C material after ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment ( 711) shows the state before and after the wear test. As a result of performing a wear test on the roller 710 of S45C material after ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment, the groove 711 (before wear test) of the roller 710 before the wear test and the roller after the wear test It can be seen that the groove portion 711 (after wear test) of the 710 has a difference of about 0.50 mm.

이와 같이 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리에 따라 내마모성이 45% 향상되는 것을 확인할 수 있다. 따라서 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리 전에 비해 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리 후에 내마모성이 향상될 수 있다. As described above, it can be seen that the abrasion resistance is improved by 45% according to the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment. Therefore, abrasion resistance may be improved after ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment compared to before ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment.

도 8은 일 실시예에 따른 롤러의 마모 실험 장치를 나타내는 도면이다. 8 is a view showing a wear test apparatus of a roller according to an embodiment.

도 8에 도시된 바와 같이, 롤러의 마모 실험 장치(800)는 롤러(810), 밸러스트(ballast, 820), 금속 와이어(metallic wire, 830) 및 실린더 유닛(840)을 포함할 수 있으며, 이러한 롤러 마모 실험 장치(800)를 통해 도 7에서의 어업용 롤러에 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리 전후의 마모 실험한 결과를 획득할 수 있다. As shown in Figure 8, the wear test apparatus 800 of the roller may include a roller 810, a ballast (820), a metallic wire (metallic wire, 830) and a cylinder unit (840), such Through the roller wear test apparatus 800, it is possible to obtain the results of the wear test before and after ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment on the fishing roller in FIG. 7 .

아래에서는 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정 및 버니싱(burnishing) 공정 중 적어도 어느 하나를 수행하고, 그에 따른 경도를 확인할 수 있다. Below, at least one of an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process and a burnishing process may be performed, and hardness thereof may be confirmed.

도 9는 일 실시예에 따른 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 나타내는 도면이다. 9 is a view showing an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process according to an embodiment.

도 9를 참조하면, 상술한 바와 같이, 롤러(910)에 UNSM 공구(920)를 이용하여 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 처리(911)를 수행할 수 있다. Referring to FIG. 9 , as described above, an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment 911 may be performed using the UNSM tool 920 on the roller 910 .

도 10은 일 실시예에 따른 버니싱(burnishing) 공정을 나타내는 도면이다. 10 is a diagram illustrating a burnishing process according to an exemplary embodiment.

도 10을 참조하면, 롤러(1010)에 버니싱(burnishing) 공구(1020)를 이용한 버니싱(burnishing) 공정(1011)을 수행할 수 있으며, 보다 구체적으로 롤러(1010)의 홈부의 모양과 크기에 맞는 가공 롤(roll) 또는 볼(ball)을 제작할 수 있으며, 제작된 롤 또는 볼을 이용하여 롤러(1010)의 홈부에 롤-버니싱(roll-burnishing) 또는 볼-버니싱(ball-burnishing) 공정(1011)을 수행할 수 있다. Referring to FIG. 10 , a burnishing process 1011 using a burnishing tool 1020 may be performed on the roller 1010 , and more specifically, the shape and size of the groove portion of the roller 1010 . It is possible to manufacture a processing roll or a ball suitable for the roll-burning (roll-burnishing) or ball-burnishing (ball-burnishing) in the groove of the roller 1010 using the manufactured roll or ball. ) process 1011 may be performed.

도 11은 일 실시예에 따른 내마모성 롤러의 제조 방법의 예를 나타내는 도면이다. 11 is a view showing an example of a method of manufacturing a wear-resistant roller according to an embodiment.

먼저, 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 수행함으로써 롤러를 제조할 수 있다. First, as shown in (a) of FIG. 11, a roller can be manufactured by performing an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process.

도 12는 일 실시예에 따른 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 수행한 결과를 나타낸다. 도 12를 참조하면, U1 내지 U5의 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정에 따른 경도를 나타내며, 매개변수는 표 1과 같다. 12 shows a result of performing an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process according to an embodiment. 12, the hardness according to the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process of U1 to U5 is shown, and the parameters are shown in Table 1.

[표 1][Table 1]

Figure 112019013300382-pat00001
Figure 112019013300382-pat00001

그리고, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 버니싱(burnishing) 공정을 수행함으로써 롤러를 제조할 수 있다. And, as shown in (b) of FIG. 11 , a roller may be manufactured by performing a burnishing process.

도 13은 일 실시예에 따른 버니싱(burnishing) 공정을 수행한 결과를 나타낸다. 도 13을 참조하면, B1 내지 B5의 버니싱(burnishing) 공정에 따른 경도를 나타내며, 매개변수는 표 2와 같다. 13 illustrates a result of performing a burnishing process according to an exemplary embodiment. 13, the hardness according to the burnishing process of B1 to B5 is shown, and the parameters are shown in Table 2.

[표 2][Table 2]

Figure 112019013300382-pat00002
Figure 112019013300382-pat00002

또한, 도 11의 (c)에 도시된 바와 같이, 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정 후, 버니싱(burnishing) 공정을 수행함으로써 롤러를 제조할 수 있다. In addition, as shown in (c) of Figure 11, after the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process, it is possible to manufacture a roller by performing a burnishing (burnishing) process.

도 14는 일 실시예에 따른 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정 후, 버니싱(burnishing) 공정을 수행한 결과를 나타낸다. 도 14를 참조하면, UB1 내지 UB5의 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정 후, 버니싱(burnishing) 공정에 따른 경도를 나타내며, 매개변수는 표 3과 같다. 14 shows a result of performing a burnishing process after an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process according to an embodiment. Referring to FIG. 14 , after the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process of UB1 to UB5, hardness according to the burnishing process is shown, and the parameters are shown in Table 3.

[표 3][Table 3]

Figure 112019013300382-pat00003
Figure 112019013300382-pat00003

또한, 도 11의 (d)에 도시된 바와 같이, 버니싱(burnishing) 공정 후, 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 수행함으로써 롤러를 제조할 수 있다. In addition, as shown in (d) of FIG. 11, after the burnishing process, the roller may be manufactured by performing an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process.

도 15는 일 실시예에 따른 버니싱(burnishing) 공정 후, 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 수행한 결과를 나타낸다. 도 15를 참조하면, BU1 내지 BU5의 버니싱(burnishing) 공정 후, 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정에 따른 경도를 나타내며, 매개변수는 표 4와 같다. 15 shows a result of performing an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process after a burnishing process according to an embodiment. Referring to FIG. 15 , after the burnishing process of BU1 to BU5, hardness according to the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process is shown, and the parameters are shown in Table 4.

[표 4][Table 4]

Figure 112019013300382-pat00004
Figure 112019013300382-pat00004

도 16은 일 실시예에 따른 내마모성 롤러의 제조 방법에 따른 경도를 나타내는 도면이다. 16 is a view showing hardness according to a method of manufacturing a wear-resistant roller according to an embodiment.

도 16에 도시된 바와 같이, 도 15에서 설명한 버니싱(burnishing) 공정 후, 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 수행하는 경우 가장 경도가 높은 롤러를 획득할 수 있다. As shown in FIG. 16 , when an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process is performed after the burnishing process described in FIG. 15 , a roller having the highest hardness may be obtained.

이와 같이 내마모성 롤러를 제조하는 경우, 롤러의 홈부 형상과 크기에 맞는 가공 볼을 제작하여 공정이 간단하고 빠른 시간 내에 표면처리가 가능하다. 그리고 열처리와 같은 대형 장비가 필요하지 않아 경제적이며, 표면처리를 위한 롤러 형상의 크기의 제한이 없다. 더욱이, 실시예들에 따른 내마모성 롤러의 경우 표면 코팅과 달리 롤러 원소재를 점진적으로 물성을 변경(functional gradient)시켜, 이종 재질로 인한 계면상의 문제점이 없다. In the case of manufacturing a wear-resistant roller as described above, a processing ball suitable for the shape and size of the groove portion of the roller is manufactured so that the process is simple and the surface treatment is possible within a short time. And it is economical because it does not require large equipment such as heat treatment, and there is no restriction on the size of the roller shape for surface treatment. Furthermore, in the case of the wear-resistant roller according to the embodiments, unlike the surface coating, the physical properties of the roller raw material are gradually changed (functional gradient), so that there is no interfacial problem due to different materials.

한편, 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정의 경우 롤러의 표면층만 가공되어 지속성이 떨어지는 문제점이 있다. 즉, 롤러의 표면으로부터 200-300㎛ 정도의 표면층이 마모되거나 표면층이 벗겨진 후에는 쉽게 마모되는 문제점이 있다. On the other hand, in the case of the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process, only the surface layer of the roller is processed, so there is a problem in that the durability is poor. That is, there is a problem in that the surface layer of about 200-300 μm is worn from the surface of the roller or is easily worn after the surface layer is peeled off.

따라서 버니싱 공정을 수행 후, 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 수행함으로써 두께 방향으로 깊게 내마모성을 가지도록 제작이 가능하며, 롤러의 표면에 일부 마모가 발생하여 내마모 특성이 다른 방식에 비하여 매우 우수하다. 또한 롤러의 표면에 압축 잔류 응력이 발생하여 피로수명 또한 향상될 수 있다.Therefore, it can be manufactured to have abrasion resistance deeply in the thickness direction by performing the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process after performing the burnishing process. Very good. In addition, compressive residual stress is generated on the surface of the roller, so that the fatigue life can also be improved.

이상에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.In the above, when it is mentioned that a component is "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be understood that there is On the other hand, when it is mentioned that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Also, terms such as “…unit” and “…module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.In addition, the components of the embodiment described with reference to each drawing are not limitedly applied only to the embodiment, and may be implemented to be included in other embodiments within the scope of maintaining the technical spirit of the present invention, and also Even if the description is omitted, it is natural that a plurality of embodiments may be re-implemented as a single integrated embodiment.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components regardless of the reference numerals are given the same or related reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible for those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (10)

롤러(roller); 및
마찰이 발생되는 상기 롤러의 표면의 적어도 일부에 버니싱(burnishing) 공구를 이용한 버니싱이 수행되어, 상기 버니싱이 수행되지 않은 상기 롤러의 표면보다 상기 버니싱이 수행된 상기 롤러의 표면의 강도 및 경도가 높은 표면처리부
를 포함하고,
상기 표면처리부는,
밧줄 또는 와이어가 접촉되는 상기 롤러의 홈부의 모양과 크기에 맞는 가공 롤(roll) 또는 볼(ball)을 제작하여, 상기 롤 또는 볼을 통해 상기 롤러의 홈부에 롤-버니싱(roll-burnishing) 또는 볼-버니싱(ball-burnishing) 공정이 수행되며, 상기 롤러의 표면의 적어도 일부에 버니싱이 수행된 후, 밧줄 또는 와이어가 접촉되는 상기 롤러의 홈부에 초음파 진동을 인가하여 초음파 나노크리스탈 표면 개질(Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification, UNSM) 공정이 수행됨에 따라 두께 방향으로 깊게 내마모성을 가지도록 구성되고, 발전기(generator) 또는 공기압축기(air compressor)와 연결되어 상기 롤러에 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 수행하는 것
을 특징으로 하는, 내마모성 롤러.rollers; and
Burnishing using a burnishing tool is performed on at least a portion of the surface of the roller on which friction is generated, so that the intensity of the surface of the roller on which the burnishing is performed is higher than the surface of the roller on which the burnishing is not performed. and surface treatment with high hardness
including,
The surface treatment unit,
By manufacturing a processing roll or ball suitable for the shape and size of the groove portion of the roller in contact with the rope or wire, roll-burnishing the groove portion of the roller through the roll or ball Or a ball-burnishing (ball-burnishing) process is performed, and after burnishing is performed on at least a portion of the surface of the roller, ultrasonic vibration is applied to the groove portion of the roller to which the rope or wire is in contact with the ultrasonic nanocrystal surface. As the modification (Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification, UNSM) process is performed, it is configured to have abrasion resistance deeply in the thickness direction, and is connected to a generator or an air compressor to perform ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) on the roller to carry out the process
characterized in that, wear-resistant rollers. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 마찰이 발생되는 롤러(roller)의 표면의 적어도 일부에 버니싱(burnishing) 공구를 이용하여 버니싱을 수행하는 단계; 및
상기 마찰이 발생되는 롤러의 표면의 적어도 일부에 상기 버니싱이 수행된 후, 초음파 진동을 인가하여 초음파 나노크리스탈 표면 개질(Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification, UNSM) 공정을 수행하는 단계
를 포함하고,
상기 버니싱이 수행되지 않은 상기 롤러의 표면보다 상기 버니싱이 수행된 상기 롤러의 표면의 강도 및 경도가 높으며,
상기 버니싱 공구를 이용하여 버니싱을 수행하는 단계는,
밧줄 또는 와이어가 접촉되는 상기 롤러의 홈부의 모양과 크기에 맞는 가공 롤(roll) 또는 볼(ball)을 제작하는 단계; 및
상기 롤 또는 볼을 이용하여 상기 롤러의 홈부에 롤-버니싱(roll-burnishing) 또는 볼-버니싱(ball-burnishing) 공정을 수행하는 단계
를 포함하며,
상기 초음파 진동을 인가하여 표면 개질을 수행하는 단계는,
밧줄 또는 와이어가 접촉되는 상기 롤러의 홈부에 초음파 나노크리스탈 표면 개질(Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification, UNSM) 공정을 수행하고,
상기 롤러의 표면의 적어도 일부에 버니싱이 수행된 후, 초음파 진동을 인가하여 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정이 수행됨에 따라 두께 방향으로 깊게 내마모성을 가지도록 구성되고, 발전기(generator) 또는 공기압축기(air compressor)와 연결되어 상기 롤러에 초음파 나노크리스탈 표면 개질(UNSM) 공정을 수행하는 것
을 특징으로 하는, 내마모성 롤러의 제조 방법.performing burnishing on at least a portion of a surface of a roller on which friction is generated using a burnishing tool; and
After the burnishing is performed on at least a portion of the surface of the roller where the friction is generated, applying ultrasonic vibration to perform an Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification (UNSM) process
including,
The strength and hardness of the surface of the roller on which the burnishing is performed is higher than the surface of the roller on which the burnishing is not performed,
The step of performing burnishing using the burnishing tool includes:
manufacturing a processing roll or ball suitable for the shape and size of the groove portion of the roller in contact with the rope or wire; and
performing a roll-burnishing or ball-burnishing process on the groove portion of the roller using the roll or ball
includes,
The step of performing the surface modification by applying the ultrasonic vibration,
Performing the ultrasonic nanocrystal surface modification (Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification, UNSM) process in the groove part of the roller in contact with the rope or wire,
After burnishing is performed on at least a portion of the surface of the roller, an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process is performed by applying ultrasonic vibration to have abrasion resistance deeply in the thickness direction, and a generator or air It is connected to a compressor (air compressor) to perform an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process on the roller
A method of manufacturing a wear-resistant roller, characterized in that. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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