KR102279475B1 - 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치, 이를 이용한 굴착기의 버킷용 투스 제조방법 및 이로부터 제조한 굴착기의 버킷용 투스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마모 현상이 발생하는 투스 포인트의 표면에 초경피복층을 형성하는 표면 경화를 통해 내마모성 및 내충격성이 향상된 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치, 이를 이용한 굴착기의 버킷용 투스 제조방법 및 이로부터 제조한 굴착기의 버킷용 투스를 제공한다.
또한, 본 발명은 초경피복층이 투스 포인트와 일체로 형성됨에 따라 강한 힘과 마모작용을 받는 경우에도 초경피복층이 탈락되지 않아 긴 수명을 유지할 수 있는 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치, 이를 이용한 굴착기의 버킷용 투스 제조방법 및 이로부터 제조한 굴착기의 버킷용 투스를 제공한다.

Description

굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치, 이를 이용한 굴착기의 버킷용 투스 제조방법 및 이로부터 제조한 굴착기의 버킷용 투스{DEVICE FOR CASTING BUCKET OF EXCAVATOR, PREPARATION METHOD FOR BUCKET OF EXCAVATOR USING THE SAME AND BUCKET FOR EXCAVATOR PREPARED THEREFROM}

본 발명은 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치, 이를 이용한 굴착기의 버킷용 투스 제조방법 및 이로부터 제조한 굴착기의 버킷용 투스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내충격성 및 내마모성이 향상됨과 동시에 투스의 굴착부의 일면뿐만 아니라 양면의 표면경화를 용이하게 수행할 수 있는 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치, 이를 이용한 굴착기의 버킷용 투스 제조방법 및 이로부터 제조한 굴착기의 버킷용 투스에 관한 것이다.

공공작업이나 광산에서 사용되는 굴착기 등의 굴착 장치는 흙과 돌을 파내고, 파낸 흙이나 돌을 다른 위치나 차량의 적재함 등으로 퍼 날라 쌓아 놓는데 사용된다. 이러한 굴착 장치는 일반적으로 기계적인 암(arm)에 결합되어 흙이나 돌을 퍼 나르는데 사용되는 버킷(bucket)을 구비한다.

버킷의 단부에는 흙이나 돌을 파내고 파쇄시키는데 사용되는 복수개의 투스 포인트(tooth point)가 장착되어 있다. 이때, 투스 포인트는 버킷과 연결되어 있는 투스 어댑터(tooth adaptor)를 통하여 버킷과 연결되므로, 실질적으로 복수 개의 투스 포인트는 투스 어댑터에 연결된다.

이러한 굴착 장치를 통한 굴착 동작이 이루어질 경우, 굴착지를 파고, 흙과 돌을 퍼내는 등과 같이 직접적인 굴착 동작은 투스 포인트에 의해 행해지므로 투스 포인트는 사용 시간이 경과함에 따라 마모 현상이 발생한다.

투스 포인트의 마모 정도가 설정 상태를 넘어서게 되면, 원활한 굴착 동작과 굴착기를 보호하기 위해 투스 포인트를 교체해야 한다. 한국등록특허 제10-0615524호에서는 소모품인 투스 포인트의 결합이 보다 용이하게 이루어지는 굴삭기의 버킷용 투스를 제공하여 마모 현상에 대한 대안책을 제시하였다. 그러나, 투스 포인트의 내마모성 및 내충격성이 낮아 굴착 공정 수행 시 투스 포인트의 마모 현상이 빈번하게 발생하고, 이에 따라 교체 주기가 짧아져 자주 교체하여야만 하는 한계점이 있었다.

이에 한국등록특허 제10-1638365호는 초경합금 성형체 파쇄 입자를 모재에 용융시켜 용접에 의해 초경합금층을 형성하였다. 그러나, 이 경우에도 용접된 부분이 떨어져 나가기가 쉽고, 용융 단계에서 모재와 초경합금 성형체 파쇄입자가 무분별하게 혼합되어 있으며, 투스 포인트의 하부면에 비하여 상부면의 표면경화 공정이 용이하지 않아 투스 포인트의 표면의 내마모성을 향상시키기 어려운 한계점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-0615524호 대한민국 등록특허공보 제10-1638365호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 마모 현상이 발생하는 투스 포인트의 표면경화(hard facing) 공정의 효율성을 향상시켜 투스 포인트의 내마모성 및 내충격성이 향상된 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치, 이를 이용한 굴착기의 버킷용 투스 제조방법 및 이로부터 제조한 굴착기의 버킷용 투스를 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 굴착기의 버킷에 결합되는 투스 어댑터 및 상기 투스 어댑터에 결합되어 굴착지면을 굴착하는 투스 포인트로 이루어지고, 상기 투스 포인트는 투스 어댑터에 연결되는 연결부 및 굴착 동작이 이루어지는 경우 굴착지와 맞닿게 되는 굴착부를 포함하는 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치에 있어서, 상기 장치는 중자 및 주형을 포함하고, 상기 중자는 규사를 포함하는 중자 바디층;및 상기 중자 바디층에 적어도 일부가 매립된 적어도 하나의 경질입자;를 포함하며, 상기 주형은 적어도 하나의 중자 삽입부를 포함하며, 상기 중자 삽입부는 굴착기의 버킷용 투스의 굴착부가 형성되는 위치에 상응하는 위치에 형성되어 있고, 상기 굴착부의 적어도 하나의 일면 내에 적어도 하나의 경질입자가 포함되도록 굴착기의 버킷용 투스를 주조하는 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치를 제공한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 경질입자는 체적의 20 ~ 70 부피%가 중자 바디층 내에 매립되어 있고, 체적의 나머지는 중자 바디층 외부로 돌출되어 있을 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 경질입자는 텅스텐, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈륨, 크롬 및 몰리브덴 중 1종 이상의 카바이드 또는 니트라이드의 입자로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 굴착기의 버킷용 투스의 굴착부가 형성되는 위치에 상응하는 위치는 굴착부의 적어도 하나의 일면이 형성되는 위치에 상응하는 위치일 수 있다.

또한, 본 발명은 굴착기의 버킷에 결합되는 투스 어댑터 및 상기 투스 어댑터에 결합되어 굴착지면을 굴착하는 투스 포인트로 이루어지고, 상기 투스 포인트는 투스 어댑터에 연결되는 연결부 및 굴착 동작이 이루어지는 경우 굴착지와 맞닿게 되는 굴착부를 포함하는 굴착기의 버킷용 투스 제조방법에 있어서, (1) a) 규사를 포함하는 중자 바디층과 상기 중자 바디층에 적어도 일부가 매립된 적어도 하나의 경질입자를 포함하는 중자; 및 b) 적어도 하나의 중자 삽입부를 포함하는 주형;을 포함하는 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치를 준비하는 단계; (2) 상기 주형 내에 중자를 경질입자의 적어도 일부가 매립되어 있는 면이 주형 내측을 향하도록 삽입하는 단계; (3) 상기 주형 내에 모재 성형용 스트림을 주입하고, 성형된 모재 내에 경질입자의 적어도 일부가 포함되도록 중자 투스 포인트를 주조하는 단계; (4) 상기 주형 및 중자 바디층을 제거하여 주물인 투스 포인트를 수득하는 단계;를 포함하고, 상기 중자 삽입부는 굴착기의 버킷용 투스의 굴착부가 형성되는 위치에 상응하는 위치에 형성되어 있는 굴착기의 버킷용 투스 제조방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (4) 단계는 주형 및 중자 바디층을 동시에 제거하거나 주형을 먼저 제거하여 수행할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (2) 단계에서 중자의 삽입은 중자를 상기 중자 삽입부에 삽입함으로써 수행될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 굴착기의 버킷용 투스의 굴착부가 형성되는 위치에 상응하는 위치는 굴착부의 적어도 하나의 일면이 형성되는 위치에 상응하는 위치이고, 상기 굴착부의 적어도 하나의 일면은 굴착부의 상부면, 하부면 또는 측면 중 적어도 하나의 일면이며, 상기 상부면은 굴착부의 최대면 중 어느 일면이고, 하부면은 상부면과 대향하는 면이고, 측면은 상부면 및 하부면을 제외한 면을 의미할 수 있다.

나아가, 본 발명은 상술한 어느 하나의 제조방법에 의하여 제조된 굴착기의 버킷용 투스로, 상기 투스 포인트의 연결부 및 굴착부 사이에 형성된 경계부를 더 포함하는 굴착기의 버킷용 투스를 제공한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 경계부는 투스 포인트의 굴착부가 연결부보다 투스 포인트의 내측 방향으로 함몰되어 형성된 함몰형 경계부일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 경계부는 투스 포인트의 굴착부가 연결부보다 투스 포인트의 외측 방향으로 돌출되어 형성된 돌출형 경계부일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 버킷용 투스의 굴착부의 적어도 하나의 일면에는 내마모성을 향상시키기 위하여 적어도 하나의 경질입자를 포함하고, 상기 굴착부의 적어도 하나의 일면은 굴착부의 상부면, 하부면 또는 측면 중 어느 일면이며, 상기 상부면은 굴착부의 최대면 중 어느 일면이고, 하부면은 상부면과 대향하는 면이며, 측면은 상부면 및 하부면을 제외한 면을 의미하고, 상기 경질입자 체적의 일부는 굴착부 내에 매립되고, 일부는 굴착부의 외부로 돌출되어 있을 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 굴착부의 적어도 두개의 면에는 내마모성을 향상시키기 위하여 적어도 하나의 경질입자를 포함할 수 있다.

본 발명은 마모 현상이 발생하는 투스 포인트의 굴착부의 일면 내에 경질입자가 매립되어 포함되는 표면경화를 통해 내마모성 및 내충격성이 향상된 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치, 이를 이용한 굴착기의 버킷용 투스 제조방법 및 이로부터 제조한 굴착기의 버킷용 투스를 제공한다.

또한, 본 발명은 투스 포인트의 굴착부의 하부면 뿐 아니라 상부면에 대해서도 표면경화 공정을 용이하게 수행할 수 있어 공정 효율성 및 경제성이 우수한 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치, 이를 이용한 굴착기의 버킷용 투스 제조방법 및 이로부터 제조한 굴착기의 버킷용 투스를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치에 포함되는 중자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치에 포함되는 중자의 측면도이다.
도 4 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치에 포함되는 중자의 제조과정에 대한 모식도이다.
도 5 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치에 포함되는 중자 주조용 몰드에 대한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스 제조공정에 대한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스 제조공정에 대한 모식도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스를 이루는 투스 포인트의 일부 확대도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스에 포함되는 함몰형 경계부의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스에 포함되는 돌출형 경계부의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스를 이루는 투스 포인트의 굴착부 타면에 대한 일부 확대 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 때하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

상술한 바와 같이 기존의 굴착기의 버킷용 투스는 투스 포인트의 내마모성 및 내충격성이 낮아 굴착 공정 수행 시 투스 포인트의 마모 현상이 빈번하게 발생하고, 이에 따라 교체 주기가 짧아져 자주 교체하여야만 하였다. 또한, 투스 포인트의 하부면에 비하여 상부면의 표면경화 공정이 용이하지 않아 투스 포인트의 표면의 내마모성을 골고루 향상시키기 어려운 한계점이 있었다.

이에 본 발명에서는 굴착기의 버킷에 결합되는 투스 어댑터 및 상기 투스 어댑터에 결합되어 굴착지면을 굴착하는 투스 포인트로 이루어지고, 상기 투스 포인트는 투스 어댑터에 연결되는 연결부 및 굴착 동작이 이루어지는 경우 굴착지와 맞닿게 되는 굴착부를 포함하는 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치에 있어서, 상기 장치는 중자 및 주형을 포함하고, 상기 중자는 규사를 포함하는 중자 바디층;및 상기 중자 바디층에 적어도 일부가 매립된 적어도 하나의 경질입자;를 포함하며,상기 주형은 적어도 하나의 중자 삽입부를 포함하며, 상기 중자 삽입부는 굴착기의 버킷용 투스의 굴착부가 형성되는 위치에 상응하는 위치에 형성되어 있고, 상기 굴착부의 적어도 하나의 일면 내에 적어도 하나의 경질입자가 포함되도록 굴착기의 버킷용 투스를 주조하는 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치를 제공한다.

이에 따라 마모 현상이 발생하는 투스 포인트의 굴착부의 일면 내에 경질입자가 매립되어 포함되는 표면경화를 통해 내마모성 및 내충격성이 향상된 굴착기의 버킷용 투스를 제공할 수 있다. 또한, 투스 포인트의 굴착부의 하부면 뿐 아니라 상부면에 대해서도 표면경화 공정을 용이하게 수행할 수 있어 공정 효율성 및 경제성이 우수한 효과가 있다.

구체적으로, 도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 굴착기의 버킷용 투스는 투스 어댑터(10) 및 이에 연결되는 투스 포인트(20)로 이루어진다. 투스 포인트(20)는 투스 어댑터에 연결되는 연결부(21) 및 굴착지와 맞닿는 굴착부(22)를 포함한다.

투스 포인트(20)는 연결부(21)를 통해 투스 어댑터(10)에 연결되어 있고, 투스 어댑터(10)를 통해 버킷에 연결될 수 있다. 투스 포인트(20)는 굴착지를 굴착하기 위한 것으로서, 굴착 동작이 이루어지는 경우 굴착부(21)가 굴착지와 맞닿아 굴착 동작이 이루어진다. 본 발명은, 상기 굴착부(21)의 표면경화 공정을 효율적으로 수행하기 위한 것이다.

본 발명의 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치는 중자 및 주형을 포함한다. 먼저 본 발명에 있어서, '중자'는 굴착기의 버킷용 투스 주조를 위하여 이용될 수 있는 규사를 포함하여 이루어진 셸(shell) 몰드와 유사한 의미를 가지는 것으로, 후술하는 바와 같은 구조 및 특성을 가지고 있는 것을 의미할 수 있다.

본 발명의 중자는 규사를 포함하는 중자 바디층 및 상기 중자 바디층에 적어도 일부가 매립된 적어도 하나의 경질입자를 포함하여 이루어진다. 이와 같은 구조를 통해 굴착기의 버킷용 투스의 굴착부에 경질입자를 효율적으로 매립하여 일체화할 수 있는 효과가 있다.

이와 관련하여, 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치에 포함되는 중자의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 굴착기의 버킷용 투스 주조용 중자는 중자 바디층(100) 및 적어도 하나의 경질입자(200)를 포함한다. 경질입자(200)가 복수개로 포함되는 경우, 각각의 경질입자(200)들은 도 2와 같이 규칙적인 간격으로 이격하여 배치될 수도 있고, 불규칙적인 간격으로 이격하여 배치될 수도 있다.

중자 바디층(100)은 규사를 포함한다. 중자 바디층(100)은 규사 외에도 다양한 수지 분말 또는 이들의 혼합물을 포함하여 형성될 수 있다. 중자 바디층(100)은 경질입자를 포함하여 중자 상태로 존재할 때에는 경질입자를 고정 및 유지하는 역할을 할 수 있다.

구체적으로, 목적하는 위치에 목적하는 경질입자를 포함시키기 위하여 중자 바디층에 경질입자를 고정 및 유지시킨 상태로 주조공정을 수행할 수 있다. 또한, 중자 바디층은 본 발명의 중자가 굴착기의 버킷용 투스의 굴착부를 주조하는 공정에 이용되는 경우엔 하소 또는 소결되어 부서지거나 제거될 수 있다. 즉, 중자 바디층은 굴착기의 버킷용 투스의 굴착부에 하나 이상의 경질입자들을 제공하는 역할을 하며, 이를 이용하여 제조된 굴착기의 버킷용 투스에는 남아있지 않다.

경질입자는 높은 경도, 강도 및 내마모성을 갖는 소결재를 의미한다. 즉, 굴착 수행 시 굴착지와 맞닿아 직접적인 굴착 동작을 수행하는 투스 포인트의 굴착부(21)의 표면을 경화하기 위하여, 굴착부(21)의 적어도 하나의 일면 내에 강도 및 내마모성이 우수한 경질입자를 포함하도록 하는 것이다.

경질입자는 전이금속인 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈륨, 크롬, 몰리브덴 및 텅스텐 중 1종 이상의 융점이 높은 카바이드 또는 니트라이드의 입자로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 바람직하게는 전이금속 중 하나의 카바이드일 수 있고, 보다 바람직하게는 텅스텐 카바이드(WC)일 수 있다. 텅스텐 카바이드는 화학적으로 대단히 안정하고, 녹는점이 2870℃로 높아 내열성이 우수하다. 또한, 내마모성, 압축강도 및 경도가 커서 효과적으로 투스 포인트(20)의 표면이 경화될 수 있다.

경질입자의 평균입경은 굴착부의 일면에 포함되어 투스 포인트(20)의 표면 경화 효과를 발현할 수 있는 정도의 것이면 제한없이 사용할 수 있다. 바람직하게는, 경질입자의 평균입경은 1 ~ 20mm일 수 있다. 보다 바람직하게는 2 ~ 10mm일 수 있다.

한편, 적어도 하나의 경질입자는 적어도 일부가 중자 바디층에 매립된 상태로 중자에 포함된다. 이 때, 경질입자의 '적어도 일부'란 경질입자 전체 체적의 적어도 일부를 의미할 수 있다.

경질입자의 전체 체적의 적어도 일부가 중자 바디층에 매립된 상태로 존재할 수 있으나, 바람직하게는 경질입자 체적의 10 ~ 100 부피%가 중자 바디층에 매립될 수 있다. 보다 바람직하게는 경질입자 체적의 20 ~ 70 부피%가 중자 바디층 내에 매립되어 있고, 체적의 나머지는 중자 바디층 외부로 돌출되어 있을 수 있다.

이 경우 중자를 이용하여 굴착기의 버킷용 투스를 주조하는 경우, 목적하는 투스 포인트의 굴착부에 경질입자의 적어도 일부가 매립되도록 주조 공정을 수행할 수 있는 장점이 있다. 만일 경질입자가 체적의 70 부피%를 초과하여 중자 바디층 내에 매립되어 있는 경우에 굴착기의 버킷용 투스의 굴착부 외부로 경질입자가 지나치게 많이 돌출되어 굴착 동작 수행 시에 경질입자가 탈락하는 등의 문제점이 발생할 수 있다.

이와 관련하여, 도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치에 포함되는 중자의 측면도이다. 도 3을 참조하면, (a)는 경질입자(200)가 중자 바디층(100)에 완전히 매립된 상태의 중자를 나타낸 도면이고, (b)는 경질입자(200) 체적의 일부만이 중자 바디층(100)에 매립된 상태의 중자를 나타낸 도면이다. 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 중자는 도 3의 (b)와 같이 경질입자(200) 체적의 일부만이 중자 바디층(100)에 매립된 상태인 것이 바람직하다. 만일 도 3의 (a)와 같이 중자가 경질입자(200)가 중자 바디층(100)에 완전히 매립된 상태인 경우에는, 후술하는 바와 같이 투스 제조공정 중 중자 바디층을 제거하게 되어 경질입자가 굴착기의 버킷용 투스의 굴착부 일면 내에 매립되는 것이 불가능한 문제점이 발생할 수 있다.

상술한 구성 및 구조의 중자를 이용하여 굴착기의 버킷용 투스를 주조하는 경우, 투스 포인트에 포함되는 굴착부의 적어도 하나의 일면 내에는 적어도 하나의 경질입자가 포함된다. 즉, 중자에 포함되어 있는 경질입자는 굴착기의 버킷용 투스 주조 공정을 통해서, 투스 포인트의 굴착부의 적어도 하나의 일면 내에 포함될 수 있는 것이다.

본 발명의 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치에 포함되는 주형은 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 방법을 통해 제조할 수 있으나, 바람직하게는 중자-몰드법(shell molding process)을 활용하기 위하여 규사와 수지 분말 등을 이용하여 제조할 수 있다.

주형은 적어도 하나의 중자 삽입부를 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 하나 또는 두개의 중자 삽입부를 포함할 수 있다. 이 때, 중자 삽입부는 본 발명의 굴착기의 버킷용 투스 주조용 중자를 삽입할 수 있는 투스 포인트 제조용 주형 내부의 공간을 의미할 수 있다. 중자 삽입부를 적어도 하나 포함함으로써, 상기 주형을 이용하여 경질입자의 적어도 일부가 매립되어 일체화된 투스 포인트를 용이하게 제조할 수 있는 효과를 달성할 수 있다.

중자 삽입부는 주형 내부 중 굴착기의 버킷용 투스의 굴착부가 형성되는 위치에 상응하는 위치에 형성될 수 있다. 즉, 본 발명의 제조방법에 따라 굴착기의 버킷용 투스를 제조하였을 때에 굴착부가 형성되는 위치에 상응하는 위치 중 일정한 공간을 중자 삽입부로 특정할 수 있다. 이에 따라 굴착부의 일면 내에 경질입자의 적어도 일부가 매립되어 일체화된 굴착기의 버킷용 투스를 용이하게 제조할 수 있고, 이에 따라 경질입자의 탈락 등을 방지하여 교체주기를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 공정의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 상기 굴착기의 버킷용 투스의 굴착부가 형성되는 위치에 상응하는 위치는 굴착부의 적어도 하나의 일면이 형성되는 위치에 상응하는 위치일 수 있다.

이 때, 굴착부의 '적어도 하나의 일면'이란 투스 포인트 중 굴착 동작이 이루어지는 경우 굴착지와 맞닿게 되는 면으로 굴착부의 상부면, 하부면 또는 측면 중 적어도 하나의 일면을 의미한다. 또한, 상기 상부면은 굴착부의 최대면 중 어느 일면이고, 하부면은 상부면과 대향하는 면이고, 측면은 상부면 및 하부면을 제외한 면을 의미한다.

이와 관련하여 도 1을 참조하면, 투스 포인트(20)의 굴착부(21)는 직육면체와 유사한 형상을 가지고, 굴착부의 '일면'은 굴착지와 맞닿는 굴착부의 표면으로, 굴착부를 둘러싼 면들 중 어느 하나의 면을 의미한다.

그 중 가장 넓은 면적을 차지하는 최대면 중 어느 일면이 '상부면(21a)'이고, 상기 상부면(21a)와 대향하는 면이 '하부면'이다. 상기 상부면 및 하부면을 제외한 면을 굴착부의 '측면'이라 한다. 상기 굴착부의 적어도 일면에 적어도 하나의 경질입자가 포함되어, 굴착기의 버킷용 투스의 내마모성 및 내저항성을 향상시킬 수 있는 것이다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치를 이용하여 주조한 굴착기의 버킷용 투스의 투스 포인트에 포함되는 굴착부의 일면 내에 적어도 하나의 경질입자가 포함될 수 있다. 보다 바람직하게는 굴착부의 일면 중 적어도 두개의 면에 적어도 하나의 경질입자가 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게는 굴착부의 상부면 및 하부면에 적어도 하나의 경질입자가 포함될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 굴착부의 하부면 뿐만 아니라 상부면에 대해서도 적어도 하나의 경질입자가 매립되어 굴착부와 일체화될 수 있으므로, 내마모성 및 내저항성이 현저히 향상되어 굴착기의 버킷용 투스의 교체 주기를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명의 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치에 포함되는 중자는 해당 기술 분야에서 통상적으로 수행될 수 있는 방법으로 제조될 수 있다. 바람직하게는, (1) 중자 주조용 몰드를 준비하는 단계; (2) 상기 중자 주조용 몰드 내에 적어도 하나의 경질입자를 배치하는 단계; (3) 상기 중자 주조용 몰드 내에 규사를 포함하는 중자 바디 형성용 분말을 투입하는 단계;및 (4) 경화한 후 상기 중자 주조용 몰드로부터 굴착기의 버킷용 투스 주조용 중자를 분리하여 수득하는 단계를 포함하여 수행할 수 있다.

도 4 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치에 포함되는 중자 제조과정에 대한 모식도이다. 도 4를 참조하면, (a) 중자 주조용 몰드(300)를 준비하고, (b) 상기 중자 주조용 몰드(300) 내에 적어도 하나의 경질입자를 배치한 후, (c) 규사를 포함하는 중자 바디 형성용 분말을 투입하고 경화 등의 추가 공정을 수행하여, (d) 중자 주조용 몰드(300)로부터 굴착기의 버킷용 투스 주조용 중자를 분리하여 수득할 수 있다.

(1) 중자 몰드 주조용 몰드를 준비하는 단계는 상술한 본 발명의 중자를 제조할 수 있는 몰드로, 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 형태의 몰드를 사용할 수 있다. 바람직하게는 개방형 몰드를 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 경질입자를 배치할 수 있도록 적어도 하나의 홈이 형성되어 있는 개방형 몰드를 사용할 수 있다.

이와 관련하여, 도 4의 (a)를 참조하면 중자 주조용 몰드(300) 내에 복수개의 경질입자를 배치할 수 있도록 적어도 하나의 홈이 형성되어 있다. 상기 홈에는 적어도 하나의 경질입자를 배치할 수 있으며, 바람직하게는 하나의 홈에 하나의 경질입자를 배치할 수 있다.

또한, 도 5 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스 주조용 중자 주조용 몰드에 대한 도면이다. 도 5를 참조하면, 중자 주조용 몰드(300)는 적어도 하나의 홈이 포함될 수 있고, 상기 홈들은 각각 이격하여 형성될 수 있다. 상기 홈들은 도 5에 도시된 바와 같이 규칙적인 간격으로 이격하여 형성될 수도 있으나, 불규칙적인 간격으로 이격하여 형성될 수 있다.

(2) 상기 중자 주조용 몰드 내에 적어도 하나의 경질입자를 배치하는 단계는 몰드 내부의 하부면 상에 경질입자를 배치함으로써 수행될 수 있다. 바람직하게는 중자 주조용 몰드(300)에 포함된 적어도 하나의 홈에 경질입자를 배치할 수 있고, 보다 바람직하게는 상기 하나의 홈에는 하나의 경질입자가 배치될 수 있다.

도 4의 (b)를 참조하면, 중자 주조용 몰드(300)의 하부면 상에 적어도 하나의 홈이 이격하여 형성될 수 있고, 상기 하나의 홈에는 하나의 경질입자가 배치될 수 있다. 이를 통해 경질입자의 적어도 일부가 중자 바디층 내에 매립되어 있는 굴착기의 버킷용 투스 주조용 중자를 제조할 수 있다.

(3) 상기 중자 주조용 몰드(300) 내에 규사를 포함하는 중자 바디 형성용 분말을 투입하는 단계는 중자 바디층을 형성하는 중자 바디 형성용 분말을 준비한 후 이를 중자 주조용 몰드(300) 내에 투입함으로써 수행될 수 있다. 상기 중자 바디 형성용 분말은 규사를 포함하며, 그 밖에 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용할 수 할 수 있는 수지 등의 분말을 포함할 수 있다.

도 4의 (c)를 참조하면, 중자 주조용 몰드(300) 내에 적어도 하나의 경질입자를 배치한 후에 중자 바디 형성용 분말을 투입한다. 이 때, 상기 중자 바디 형성용 분말은 중자 주조용 몰드(300) 내에 배치된 경질입자가 상기 분말에 의하여 완전히 덮이도록 투입될 수 있다. 또한, 바람직하게는 상기 (3) 단계를 수행한 후 중자 주조용 몰드(300)를 외부에서 보았을 때 육안으로 경질입자가 보이지 않도록 중자 바디 형성용 분말이 투입될 수 있다.

(4) 경화한 후 상기 중자 주조용 몰드(300)로부터 굴착기의 버킷용 투스 주조용 중자를 분리하여 수득하는 단계는 중자 주조용 몰드(300)를 가열함으로써 수행될 수 있다. 상기 가열 방식은 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 방식을 이용할 수 있다.

도 4의 (d)를 참조하면, 경화한 후에 중자 주조용 몰드(300)로부터 굴착기의 버킷용 투스 주조용 중자를 분리할 수 있다. 상술한 바와 같이, 중자 주조용 몰드(300) 내의 홈에 경질입자를 배치하여 중자를 제조함에 따라 중자 바디층에 경질입자의 적어도 일부가 매립되어 있는 형태의 중자를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명은 굴착기의 버킷에 결합되는 투스 어댑터 및 상기 투스 어댑터에 결합되어 굴착지면을 굴착하는 투스 포인트로 이루어지고, 상기 투스 포인트는 투스 어댑터에 연결되는 연결부 및 굴착 동작이 이루어지는 경우 굴착지와 맞닿게 되는 굴착부를 포함하는 굴착기의 버킷용 투스 제조방법에 있어서, (1) a) 규사를 포함하는 중자 바디층과 상기 중자 바디층에 적어도 일부가 매립된 적어도 하나의 경질입자를 포함하는 중자; 및 b) 적어도 하나의 중자 삽입부를 포함하는 주형;을 포함하는 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치를 준비하는 단계; (2) 상기 주형 내에 중자를 경질입자의 적어도 일부가 매립되어 있는 면이 주형 내측을 향하도록 삽입하는 단계; (3) 상기 주형 내에 모재 성형용 스트림을 주입하고, 성형된 모재 내에 경질입자의 적어도 일부가 포함되도록 중자 투스 포인트를 주조하는 단계; 및 (4) 상기 주형 및 중자 바디층을 제거하여 주물인 투스 포인트를 수득하는 단계;를 포함하고, 상기 중자 삽입부는 굴착기의 버킷용 투스의 굴착부가 형성되는 위치에 상응하는 위치에 형성되어 있는 굴착기의 버킷용 투스 제조방법을 제공한다.

이에 따라 마모 현상이 발생하는 투스 포인트의 굴착부의 일면 내에 경질입자가 매립되어 포함되는 표면경화를 통해 내마모성 및 내충격성이 향상된 굴착기의 버킷용 투스를 제공할 수 있다. 또한, 투스 포인트의 굴착부의 하부면 뿐 아니라 상부면에 대해서도 표면경화 공정을 용이하게 수행할 수 있어 공정 효율성 및 경제성이 우수한 효과가 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스 제조공정에 대한 모식도이다. 도 6을 참조하면, (a) 중자 및 주형을 포함하는 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치를 준비하고, (b) 상기 주형 내에 상기 중자를 삽입한 후, (c) 상기 주형 내에 모재 성형용 스트림을 주입하여 투스 포인트를 주조한다. 그 후, (d) 상기 주형 및 상기 중자의 중자 바디층을 제거하여 로부터 주물인 투스 포인트를 수득할 수 있다.

이하, 상술한 내용과 중복되는 내용을 제외하고 상세히 설명한다.

(1) a) 규사를 포함하는 중자 바디층과 상기 중자 바디층에 적어도 일부가 매립된 적어도 하나의 경질입자를 포함하는 중자; 및 b) 적어도 하나의 중자 삽입부를 포함하는 주형;을 포함하는 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치를 준비하는 단계는 상술한 굴착기의 버킷용 투스 주조용 중자를 준비하고, 이와 함께 투스 포인트 제조용 주형을 준비함으로써 수행될 수 있다. 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치에 포함되는 중자 및 주형은 상술한 바와 같이 제조될 수 있다.

도 6의 (b) 및 도 7의 (b)를 참조하면, 중자 삽입부가 사각형 형상으로 각각 하나 및 두개로 도시되어 있다. 도 6의 (b) 및 도 7의 (b)와 같이 중자 삽입부가 굴착부가 형성되는 위치에 상응하는 위치 중 상부면 쪽에 형성되어 있는 경우엔, 굴착부의 상부면을 용이하게 제조할 수 있는 장점이 있다.

구체적으로, 도 6의 (b)를 참조하면 굴착부의 하부면이 형성되는 위치에 상응하는 위치에 적어도 하나의 경질입자가 배치되어 있다. 이와 같이, 굴착부의 하부면은 경질입자를 배치하는 것만으로도 용이하게 굴착부 일면 내에 경질입자의 적어도 일부가 매립되도록 굴착이의 버킷용 투스를 제조할 수 있다. 반면에, 굴착부의 상부면이 형성되는 위치에 상응하는 위치에는 경질입자를 배치할 수 없어 하부면과 같은 방식으로는 굴착부 일면 내에 경질입자의 적어도 일부가 매립되도록 굴착이의 버킷용 투스를 제조할 수 없는 문제점이 있었다. 그러나 본 발명에서는 중자를 제조하고, 이를 중자 삽입부에 삽입하는 간단한 공정을 수행하여 굴착부의 상부면에 경질입자의 적어도 일부가 매립되도록 할 수 있는 효과가 있다. 즉, 본 발명은 굴착부의 상부면 및 하부면 모두에 대해서 우수한 효과가 있을 뿐 아니라, 굴착부의 상부면에 경질입자를 매립하는 공정을 효율적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 도 7의 (b)를 참조하면, 굴착부의 하부면 및 상부면이 형성되는 위치에 상응하는 위치 모두에 중자 삽입부가 형성되어 있다. 이와 같이 양 위치 모두에 중자 삽입부를 형성하고 중자를 삽입하여 굴착기의 버킷용 투스를 제조하는 경우엔, 경질입자가 굴착부 내에 목적하는 위치에 보다 정확하게 매립되도록 할 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 간단한 공정만으로도 굴착부 일면 내에 매립되는 경질입자의 체적을 보다 정확하게 조절할 수도 있다. 이에 따라 간단한 공정 수행만으로 굴착부 중 표면경화를 하고자 하는 위치 및 표면경화의 정도를 정밀하게 제어할 수 있는 장점이 있다.

또한, 중자 삽입부의 형상은 삽입되는 중자의 형상에 적합하게 형성될 수 있으며, 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 형상을 채택할 수 있다. 도 6의 (a)를 참조하면 중자 삽입부가 금형(3)의 상부면 상에 형성된 사각형 형상을 도시되어 있다. 이 때, 사각형 형상은 임의로 도시된 것으로 중자의 형상 및 금형(3)의 상부면 상에 형성된 형상은 해당 기술 분야 내에서 사용가능한 것이면 제한 없이 채택될 수 있는 것이다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (1) 단계는 (1-1) 투스 포인트 금형을 제조하는 단계 및 (1-2) 상기 금형 상에 규사와 수지 분말의 혼합물을 가한 후 양생하여 주형을 제조하는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.

먼저, (1-1) 투스 포인트 금형을 제조하는 단계에서는 본 발명을 통해 제조하고자 하는 투스 포인트와 동일한 형상으로 금형(3)을 제조할 수 있다. 또한, 추후 주물을 제조하기 위하여 스트림을 주입할 것과 중자를 삽입할 것을 고려한 형상으로 제조할 수도 있다.

이와 관련하여, 도 6의 (a)를 참조하면 투스 포인트와 동일한 형상을 포함하되 스트림의 주입로 등이 추가로 부착되어 있는 금형(3)을 이용할 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 상기 금형(3)의 상부면 상에 형성된 사각형 형상과 같이 중자가 삽입될 것을 고려한 형상의 금형(3)을 이용할 수도 있다.

다음으로, (1-2) 상기 금형 상에 규사와 수지 분말의 혼합물을 투입한 후 양생하여 주형을 제조하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 (1-1) 단계를 통해 제조한 금형을 가열한 후, 규사와 수지의 혼합물을 가열한 금형에 가할 수 있다. 바람직하게는, 규사와 수지의 혼합물을 가열한 금형에 뿌린 후 일정 시간 유지할 수 있다. 그 후, 미결합 혼합물을 제거하고 양생하여 강도를 부여함으로써 주형을 제조할 수 있다.

이와 같은 방법으로 제조한 주형은 치수의 정도가 우수하며, 복잡한 형상의 주물을 쉽게 주조할 수 있으며, 주조한 주물의 표면이 매끄러운 장점이 있다.

다음으로, (2) 상기 주형 내에 중자를 경질입자가 매립되어 있는 면이 주형 내측을 향하도록 삽입하는 단계에 대해 설명한다. 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 중자의 삽입은 중자를 상기 중자 삽입부에 삽입함으로써 수행될 수 있다. 이 때, 주형 내측이란 주형 내부의 빈 공간을 향하는 방면을 의미한다. 상기 중자의 삽입은 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용할 수 있는 방식으로 수행될 수 있다.

도 6의 (b) 및 도 7의 (b)를 참조하면, 중자에 포함된 경질입자가 주형의 내부 빈 공간을 향하도록 중자가 삽입될 수 있다. 이에 따라, 추후 주형 내에 모재 성형용 스트림을 주입하는 경우, 중자 바디층에 매립되지 않고 돌출되어 있는 경질입자의 나머지 부분이 굴착부의 일면 내에 매립될 수 있다. 이에 따라 경질입자를 투스 포인트와 일체화하여 포함할 수 있어 내마모성 및 내저항성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

(3) 상기 주형 내에 모재 성형용 스트림을 주입하고, 성형된 모재 내에 경질입자의 적어도 일부가 포함되도록 중자 투스 포인트를 주조하는 단계는 적어도 하나의 경질입자가 배치되어 있는 투스 포인트 제조용 주형 내로 모재 성형용 스트림을 주입하여 수행될 수 있다. 상기 모재 성형용 스트림을 주입하여 투스 포인트를 주조하는 경우에, 성형된 모재 내에 경질입자의 적어도 일부가 포함되고 나머지는 성형된 모재 외측으로 돌출되어 포함된다.

모재 성형용 스트림은 굴착기의 버킷용 투스의 주요 재질인 금속 또는 합금이 용융용해된 것을 의미한다. 모재는 경질입자보다 비중이 낮은 것으로, 굴착기의 버킷용 투스로 통상적으로 이용되는 재질이면 제한 없이 사용할 수 있다.

도 6의 (c)를 참조하면, 모재 성형용 스트림은 X 방향으로 주입될 수 있다. 모재 성형용 스트림이 주입되는 경우 주형의 상부 측에 존재하는 중자와 접하는 부분까지 모재 성형용 스트림이 주입될 수 있다. 또한, 주형의 하부 측에는 경질입자들이 배치되어 있는데, 이 경우 주물인 투스 포인트의 굴착부의 일면 내에 경질입자의 적어도 일부가 매립되도록 모재 성형용 스트립이 주입될 수 있다.

굴착부의 하부면에 관한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 모재 성형용 스트림을 주입하는 경우에 경질입자의 비중은 모재의 비중보다 크고, 주물인 투스 포인트의 굴착부의 일면 내에 경질입자의 적어도 일부가 매립될 수 있다. 즉, 모재 성형용 스트림이 주입되는 경우에도 비중이 큰 경질입자는 내열성이 우수하여 용해되지 않고, 가라앉은 상태로 주형의 표면 상에 위치하게 된다. 그 결과 제조되는 굴착기의 버킷용 투스 포인트의 굴착부의 일면 내에 경질입자의 적어도 일부가 매립되어, 일체화될 수 있는 것이다.

또한, 도 7의 (c)를 참조하면, 모재 성형용 스트림은 X 방향으로 주입될 수 있고, 상부 및 하부측에 존재하는 중자와 접하는 부분까지 모재 성형용 스트림이 주입될 수 있다. 이 경우, 중자 바디층 외부로 돌출된 경질입자 부분이 굴착부 표면 내로 매립될 수 있다. 또한, 경질입자가 고정된 위치로 포함된 중자를 이용함으로써 경질입자를 원하는 위치에 원하는 정도로 포함되도록 굴착부의 표면경화를 수행할 수 있는 장점이 있다.

(4) 상기 주형 및 중자 바디층을 제거하여 주물인 투스 포인트를 수득하는 단계는 주물인 투스 포인트를 분리하여 수득하기 위하여 주형 및 중자 바디층을 제거하는 공정을 의미한다. 상술한 바와 같이 본 발명은 모재 성형용 스트림을 주입하여 투스 포인트 제조용 주형을 충진시킨다. 이를 응고시킨 후 주물을 주형과 분리하여 투스 포인트를 수득할 수 있다. 수득된 투스 포인트 굴착부의 상부면에는 경질입자의 적어도 일부가 매립되어 있다. 또한, 상기 중자 바디층을 제거하고 경질입자를 포함하는 투스 포인트를 수득할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 주형 및 중자 바디층을 동시에 제거하거나 주형을 먼저 제거할 수 있다. 즉, 주형을 먼저 제거한 후 중자 바디층을 제거하여 주물인 투스 포인트를 분리하여 수득할 수도 있고, 주형 및 중자 바디층을 동시에 제거하여 주물인 투스 포인트를ㄹ 분리하여 수득할 수도 있다.

도 6의 (d) 및 (e)와 도 7의 (d) 및 (e)를 참조하면, 모재 성형용 스트림을 주입한 후, 절삭 등의 추가 공정을 수행하여 주물인 투스 포인트를 수득할 수 있다. 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 모재 성형용 스트림을 주입하여 투스 포인트를 주조하고, 절삭 또는 절단을 통해 목적하는 주물인 투스 포인트 외의 구성은 제거할 수 있다. 그 후 쇼팅, 사상 공정, 열처리, 쇼팅, 도장 공정을 추가로 수행하여 본 발명의 투스 포인트를 제조할 수 있다.

즉, 본 발명은 별도의 용접 등의 공정 없이, 주물을 제조하는 과정에서 중자 및 중자 삽입부를 이용하여 경질입자가 투스 포인트의 굴착부 내에 매립되어 일체화되도록 공정을 용이하게 형성할 수 있다. 뿐만 아니라 본 발명의 경질입자는 투스 포인트 제조용 주형 내에서 모재와 함께 성형되므로 투스 포인트의 굴착부에 적어도 일부가 매립되어 일체형으로 형성된다. 또한, 굴착부의 하부면 뿐만 아니라 상부면에 대해서도 간단한 공정만으로 경질입자가 매립되어 일체형으로 형성되도록 할 수 있다. 이에 따라 큰 힘이나 마모 작용을 받는 경우에도 경질입자가 탈락될 염려가 없어, 내마모성 및 내충격성이 향상되는 효과가 있다.

나아가, 본 발명은 상술한 어느 하나의 제조방법에 의하여 제조된 굴착기의 버킷용 투스로, 연결부 및 굴착부 사이에 형성된 경계부를 더 포함하는 굴착기의 버킷용 투스를 제공한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 버킷용 투스의 굴착부의 적어도 하나의 일면에는 내마모성을 향상시키기 위하여 적어도 하나의 경질입자를 포함하고, 상기 경질입자 체적의 일부는 굴착부 내에 매립되고, 일부는 굴착부의 외부로 돌출되어 있을 수 있다.

이 때, 굴착부의 적어도 하나의 일면이란 굴착지와 맞닿는 표면으로 굴착부의 상부면, 하부면 또는 측면 중 적어도 하나의 일면이며, 상기 상부면은 굴착부의 최대면 중 어느 일면이고, 하부면은 상부면과 대향하는 면이고, 측면은 상부면 및 하부면을 제외한 면을 의미한다. 도 1을 참조하면, 경질입자는 굴착부(21)의 적어도 하나의 일면에 포함된다. 투스 포인트(20)의 굴착부(21)의 중 적어도 일면에 적어도 하나의 경질입자가 포함되고, 경질입자의 적어도 일부가 굴착부 내에 매립된다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 경질입자는 굴착부(21) 중 선단부의 양각면에 집중되어 포함될 수 있다. 이 때, 선단부라 함은 투스 포인트(20)의 일면 중 투스 어댑터(10)와 반대 방향의 표면부를 의미한다. 이를 통해 마모현상이 발생하기 쉬운 굴착부(21) 중 선단부의 양각면의 내마모성 및 내충격성을 향상시킬 수 있어, 투스 포인트(20)가 긴 수명을 유지할 수 있다.

도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스를 이루는 투스 포인트(20)의 굴착부 및 경질입자에 대한 일부확대 도면이다. 도 8을 참조하면, 굴착부(21)의 선단부의 양각면 내에 하나 이상의 경질입자가 집중적으로 포함될 수 있다. 굴착 동작을 수행하는 경우, 굴착부(21) 중 선단부가 굴착면과 가장 직접적으로 맞닿게 되어 마모 현상에 취약할 수 있다. 특히, 선단부의 양각면은 보다 직접적으로 굴착면에 맞닿는 부분이므로 해당 위치에 물성이 강한 경질입자를 매립하여 포함하는 경우 내마모성 및 내충격성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 경질입자 체적의 일부는 굴착부 적어도 하나의 일면 내에 매립되고, 일부는 굴착부의 외부로 돌출되어 있다. 이 때, '경질입자 체적의 일부가 굴착부 내에 매립'된다는 의미는 경질입자의 일부만이 굴착부 내에 매립되고 일부는 매립되지 않음을 의미한다.

이 경우, 단단한 경질입자가 외부에서 관측 가능함과 동시에 굴착부에 일체로 결합되어 있다. 따라서, 굴착 동작을 수행하는 경우에 내마모성 및 내저항성이 향상될 수 있음과 동시에 경질입자가 굴착 동작의 반복 수행 시에도 쉽게 탈락하지 않아 교체주기가 향상되는 효과가 있다.

경질입자는 굴착부 내에 일부가 매립되고, 일부가 외부로 돌출되어 굴착부에 고정된 채로 굴착 동작을 반복 수행할 수 있는 정도로 매립 또는 돌출될 수 있다. 바람직하게는, 경질입자의 30 ~ 80 부피%가 굴착부의 외부로 돌출될 수 있다.

또한, 본 발명의 굴착기의 버킷용 투스는 연결부 및 굴착부 사이에 형성된 경계부를 더 포함한다. 상기 경계부는 연결부 및 굴착부가 맞닿는 면 또는 공간을 의미할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 경계부는 투스 포인트의 굴착부가 연결부보다 투스 포인트의 내측 방향으로 함몰되어 형성된 함몰형 경계부일 수도 있고, 투스 포인트의 굴착부가 연결부보다 투스 포인트의 외측 방향으로 돌출되어 형성된 돌출형 경계부일 수도 있다. 이와 같이 경계부를 형성함으로써, 본 발명은 굴착동작 수행 시 내마모성 및 내저항성을 현저히 향상시킬 수 있다.

도 9는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스에 포함되는 함몰형 경계부의 단면도이다. 먼저, 도 9의 (a)는 주형과와 주형에 포함되는 중자 삽입부에 대한 도면이다. 또한, 도 9의 (b)는 도 9 (a)에 도시된 주형을 이용하여 주조된 굴착기의 버킷용 투스의 투스 포인트의 확대도이다. 도 9의 (b)를 참조하면, 굴착부(22)가 연결부(21)보다 투스 포인트의 내측 방향으로 함몰되어 있는 함몰형 경계부(23)를 포함할 수 있다.

또한, 도 10은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스에 포함되는 돌출형 경계부의 단면도이다. 먼저, 도 10의 (a)는 주형과와 주형에 포함되는 중자 삽입부에 대한 도면이다. 또한, 도 10의 (b)는 도 10 (a)에 도시된 주형을 이용하여 주조된 굴착기의 버킷용 투스의 투스 포인트의 확대도이다. 도 10의 (b)를 참조하면, 굴착부(22)가 연결부(21)보다 투스 포인트의 외측 방향으로 돌출되어 있는 돌출형 경계부(23)를 포함할 수 있다.

한편, 굴착부의 경질입자가 포함되는 어느 일면과 대향하는 대향면 내에는 경질입자가 포함되지 않을 수도 있고, 포함될 수도 있다. 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 굴착부의 적어도 두개의 면에는 내마모성을 향상시키기 위하여 적어도 하나의 경질입자가 포함될 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 굴착부의 적어도 일면과 이와 대향하는 대향면에 적어도 하나의 경질입자가 포함될 수 있다.

이와 같이 굴착부의 서로 대향하는 적어도 두개의 면에 경질입자가 포함되는 경우, 경질입자는 다양한 형태로 상기 대향면에 매립될 수 있다. 이 때, 대향면은 상술한 바와 같이 경질입자의 적어도 일부가 매립되어 있는 일면과 대향하는 면을 의미한다.

또한, 굴착부의 적어도 두개의 면에 적어도 하나의 경질입자가 포함되는 경우엔 하나의 면에만 경질입자가 포함되는 경우에 비하여 굴착부에 포함되는 대부분의 면들의 표면을 경화할 수 있다. 이에 따라, 굴착기의 버킷용 투스의 내마모성 및 내저항성을 향상시킬 수 있고 교체 주기를 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

먼저 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 경질입자는 상기 대향면 내에 완전히 매립되어 굴착부의 대향면 외부로 노출되지 않을 수 있다. 이 때, 경질입자가 '굴착부 대향면 내에 완전히 매립'된다는 의미는 경질입자가 굴착부의 대향면의 외부 표면에서는 보이지 않을 정도로 완전히 굴착부의 대향면 내부에 존재한다는 의미이다.

이와 관련하여 도 11은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스를 이루는 투스 포인트(20)의 굴착부 대향면에 대한 일부 확대 도면이다. 도 11의 (a)를 참조하면, 좌측 이미지는 경질입자를 포함하는 대향면의 측면도이고, 우측 이미지는 대향면의 상면도이다. 도 11을 참조하면, 하나 이상의 경질입자가 대향면 내부에 포함되어 있고, 상기 경질입자들은 대향면 내부에 완전히 매립된 상태로 포함되므로 대향면 외부에는 일절 노출되지 않는다.

이 경우 경질입자가 대향면 내에 완전히 매립됨에 따라, 굴착기의 버킷용 투스를 사용하여 굴착 동작을 수행하는 경우에도 경질입자가 쉽게 탈락하지 않는 효과가 있다. 이에 따라 보다 수명이 길고, 내마모성이 강한 굴착기의 버킷용 투스를 제공할 수 있다.

또한, 경질입자는 굴착부 대향면 내에 완전히 매립되고, 경질입자의 표면 중 적어도 일부가 대향면 외부로 노출되어 있을 수 있다. 즉, 경질입자가 대향면 내에 완전히 매립되면서도 일부 표면은 대향면의 외부에서 보았을 때 관측될 수 있다.

구체적으로 도 11의 (b)를 참조하면, 하나 이상의 경질입자가 굴착부의 대향면 내부에 완전히 매립되어 있다. 그러나, 상술한 도 11의 (a)와 달리 경질입자의 표면 중 일부가 굴착부의 대향면의 표면과 맞닿은 채로 대향면 내에 포함될 수 있다. 이 경우, 굴착부 대향면의 상면도를 참조하면, 경질입자들의 표면 중 적어도 일부가 굴착부 대향면의 외부로 노출되어 있음을 알 수 있다.

이 경우 경질입자의 단단한 표면이 굴착부의 표면과 함께 일체화됨에 따라, 굴착기의 버킷용 투스의 내마모성 및 내저항성이 향상하게 된다. 또한, 경질입자는 일부 표면만이 노출되어 있을 뿐 체적의 대부분이 굴착부 대향면 내에 매립되어 있으므로, 굴착 동작의 반복 수행에도 불구하고 경질입자가 쉽게 탈락하지 않는 장점이 있다.

또한, 경질입자 체적의 일부가 굴착부 대향면 내에 매립되고, 일부는 굴착부의 대향면 외부로 돌출될 수도 있다. 이 때, '경질입자 체적의 일부가 굴착부 대향면 내에 매립'된다는 의미는 경질입자의 일부만이 굴착부 대향면 내에 매립되고 일부는 매립되지 않음을 의미한다.

구체적으로 도 11의 (c)를 참조하면, 하나 이상의 경질입자가 일부는 굴착부 대향면 내에 매립되고 일부는 굴착부의 대향면 외부로 돌출된 상태로 굴착부에 포함될 수 있다. 굴착부 대향면의 상면도를 참조하면, 상술한 다른 형태에 비하여 경질입자가 더 넓은 범위로 굴착부 대향면의 외부에 노출되어 있음을 알 수 있다.

이 경우, 단단한 경질입자가 대향면의 외부에서 관측 가능함과 동시에 굴착부에 일체로 결합되어 있다. 따라서, 굴착 동작을 수행하는 경우에 내마모성 및 내저항성이 향상될 수 있음과 동시에 경질입자가 굴착 동작의 반복 수행 시에도 쉽게 탈락하지 않아 교체주기가 향상되는 효과가 있다.

한편, 도 11의 (d)와 같이 경질입자의 일부는 굴착부 대향면 내에 매립되고 일부는 굴착부의 대향면 외부로 돌출된 상태로 굴착부에 포함될 수도 있다.

또한, 본 발명의 굴착부의 대향면에 경질입자가 포함되는 경우, 포함되는 형태는 다양한 형태들이 혼재될 수도 있다. 구체적으로, 도 9의 (d)를 참조하면 일부 경질입자는 굴착부 대향면 내에 완전히 매립되어 굴착부의 외부로 노출되지 않을 수 있고, 일부 경질입자는 굴착부 대향면 내에 완전히 매립되면서 경질입자의 표면 중 적어도 일부는 굴착부의 외부로 노출될 수 있으며, 일부 경질입자는 체적의 일부가 굴착부 대향면 내에 매립되고 일부는 굴착부 대향면의 외부로 돌출된 상태로 존재할 수 있는 것이다. 또한, 상기 3가지 매립 형태가 혼재되어 존재할 수도 있지만, 상기 3가지 매립 형태 중 임의의 2가지 매립 형태가 혼재되어 존재할 수도 있다. 즉, 목적하는 투스 포인트의 물성 및 특성에 따라 경질입자의 매립 정도 및 매립 형태를 선택할 수 있다.

결국, 본 발명은 마모 현상이 발생하는 투스 포인트(20)의 굴착부의 일면에 경질입자의 적어도 일부를 매립하는 표면 경화를 통해 내마모성 및 내충격성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치를 이용하여 간단한 공정만으로 표면경화가 어려운 굴착부의 상부면에도 경질입자가 투스 포인트(20)와 일체로 포함되도록 할 수 있어, 굴착기의 버킷용 투스가 긴 교체주기를 유지하도록 할 수 있다.

Claims (13)

1. 굴착기의 버킷에 결합되는 투스 어댑터 및 상기 투스 어댑터에 결합되어 굴착지면을 굴착하는 투스 포인트로 이루어지고, 상기 투스 포인트는 투스 어댑터에 연결되는 연결부 및 굴착 동작이 이루어지는 경우 굴착지와 맞닿게 되는 굴착부를 포함하는 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치에 있어서,
   상기 장치는 중자 및 주형을 포함하고,
   상기 중자는 규사 및 수지를 포함하는 중자 바디층;및 상기 중자 바디층에 적어도 일부가 매립된 적어도 하나의 경질입자;를 포함하며,
   상기 주형은 주변의 표면보다 함몰되도록 형성된 적어도 하나의 중자 삽입부를 포함하며,
   상기 중자 삽입부는 굴착기의 버킷용 투스의 굴착부가 형성되는 위치에 상응하는 위치에 형성되어 있고,
   상기 경질입자는 체적의 20 ~ 70 부피%가 중자 바디층 내에 매립되어 있고, 체적의 나머지는 중자 바디층 외부로 돌출되어 있고,
   상기 중자는 상기 경질입자의 적어도 일부가 상기 중자 삽입부 내부에 위치하도록 상기 중자 삽입부에 삽입되고,
   상기 굴착부의 적어도 하나의 일면 내에 적어도 하나의 경질입자가 포함되도록 굴착기의 버킷용 투스를 주조하는 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 경질입자는 텅스텐, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈륨, 크롬 및 몰리브덴 중 1종 이상의 카바이드 또는 니트라이드의 입자로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 굴착기의 버킷용 투스의 굴착부가 형성되는 위치에 상응하는 위치는 굴착부의 적어도 하나의 일면이 형성되는 위치에 상응하는 위치인 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치.
   
5. 굴착기의 버킷에 결합되는 투스 어댑터 및 상기 투스 어댑터에 결합되어 굴착지면을 굴착하는 투스 포인트로 이루어지고, 상기 투스 포인트는 투스 어댑터에 연결되는 연결부 및 굴착 동작이 이루어지는 경우 굴착지와 맞닿게 되는 굴착부를 포함하는 굴착기의 버킷용 투스 제조방법에 있어서,
   (1) a) 규사 및 수지를 포함하는 중자 바디층과 상기 중자 바디층에 적어도 일부가 매립된 적어도 하나의 경질입자를 포함하는 중자; 및 b) 주변의 표면보다 함몰되도록 형성된 적어도 하나의 중자 삽입부를 포함하는 주형;을 포함하는 굴착기의 버킷용 투스 주조용 장치를 준비하는 단계;
   (2) 상기 주형 내에 중자를 경질입자의 적어도 일부가 매립되어 있는 면이 주형 내측을 향하도록 삽입하는 단계;
   (3) 상기 주형 내에 모재 성형용 스트림을 주입하고, 성형된 모재 내에 경질입자의 적어도 일부가 포함되도록 중자 투스 포인트를 주조하는 단계;
   (4) 상기 주형 및 중자 바디층을 제거하여 주물인 투스 포인트를 수득하는 단계;를 포함하고,
   상기 (1) 단계에서 상기 경질입자는 체적의 20 ~ 70 부피%가 중자 바디층 내에 매립되어 있고, 체적의 나머지는 중자 바디층 외부로 돌출되어 있고,
   상기 (2) 단계에서 상기 중자는 상기 경질입자의 적어도 일부가 상기 중자 삽입부 내부에 위치하도록 상기 중자 삽입부에 삽입되고,
   상기 중자 삽입부는 굴착기의 버킷용 투스의 굴착부가 형성되는 위치에 상응하는 위치에 형성되어 있는 굴착기의 버킷용 투스 제조방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 (4) 단계는 주형 및 중자 바디층을 동시에 제거하거나 주형을 먼저 제거하여 수행하는 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스 제조방법.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 (2) 단계에서 중자의 삽입은 중자를 상기 중자 삽입부에 삽입함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스 제조방법.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 굴착기의 버킷용 투스의 굴착부가 형성되는 위치에 상응하는 위치는 굴착부의 적어도 하나의 일면이 형성되는 위치에 상응하는 위치이고, 상기 굴착부의 적어도 하나의 일면은 굴착부의 상부면, 하부면 또는 측면 중 적어도 하나의 일면이며,
   상기 상부면은 굴착부의 최대면 중 어느 일면이고, 하부면은 상부면과 대향하는 면이고, 측면은 상부면 및 하부면을 제외한 면을 의미하는 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스 제조방법.
   
9. 제5항의 제조방법에 의하여 제조된 굴착기의 버킷용 투스로,
   상기 투스 포인트의 연결부 및 굴착부 사이에 형성된 경계부를 더 포함하는 굴착기의 버킷용 투스.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 경계부는 투스 포인트의 굴착부가 연결부보다 투스 포인트의 내측 방향으로 함몰되어 형성된 함몰형 경계부인 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 경계부는 투스 포인트의 굴착부가 연결부보다 투스 포인트의 외측 방향으로 돌출되어 형성된 돌출형 경계부인 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스.
    
12. 제9항에 있어서,
    상기 버킷용 투스의 굴착부의 적어도 하나의 일면에는 내마모성을 향상시키기 위하여 적어도 하나의 경질입자를 포함하고,
    상기 굴착부의 적어도 하나의 일면은 굴착부의 상부면, 하부면 또는 측면 중 어느 일면이며, 상기 상부면은 굴착부의 최대면 중 어느 일면이고, 하부면은 상부면과 대향하는 면이며, 측면은 상부면 및 하부면을 제외한 면을 의미하고,
    상기 경질입자 체적의 일부는 굴착부 내에 매립되고, 일부는 굴착부의 외부로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스.
    
13. 제9항에 있어서,
    상기 굴착부의 적어도 두개의 면에는 내마모성을 향상시키기 위하여 적어도 하나의 경질입자를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스.
    

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