KR102395551B1 - 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조방법 및 그에 의해 제조된 슬라이딩 접동부품 - Google Patents

내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조방법 및 그에 의해 제조된 슬라이딩 접동부품 Download PDF

Info

Publication number
KR102395551B1
KR102395551B1 KR1020200066453A KR20200066453A KR102395551B1 KR 102395551 B1 KR102395551 B1 KR 102395551B1 KR 1020200066453 A KR1020200066453 A KR 1020200066453A KR 20200066453 A KR20200066453 A KR 20200066453A KR 102395551 B1 KR102395551 B1 KR 102395551B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
parts
base material
weight
thermal spray
spray coating
Prior art date
Application number
KR1020200066453A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210149422A (ko
Inventor
박율민
윤국태
이락규
송재선
이영민
Original Assignee
탑코팅 (주)
(재)대구기계부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 탑코팅 (주), (재)대구기계부품연구원 filed Critical 탑코팅 (주)
Priority to KR1020200066453A priority Critical patent/KR102395551B1/ko
Publication of KR20210149422A publication Critical patent/KR20210149422A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102395551B1 publication Critical patent/KR102395551B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/053—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 30% but less than 40%
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/32—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2223/00—Surface treatments; Hardening; Coating
    • F16C2223/02—Mechanical treatment, e.g. finishing
    • F16C2223/08—Mechanical treatment, e.g. finishing shot-peening, blasting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2223/00—Surface treatments; Hardening; Coating
    • F16C2223/30—Coating surfaces

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

본 발명과 관련된 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조방법은, 슬라이딩 접동부품의 제작을 위한 모재를 설계된 형상에 따라 가공하는 단계; 가공된 상기 모재를 세척하고 마스킹을 실시하는 단계; 상기 모재에 표면 밀착력을 향상시킬 수 있도록 전처리를 실시하는 단계; 상기 모재에 용사 코팅을 실시하는 단계; 및 용사 코팅된 제품을 최종 사이즈에 맞게 가공하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조방법 및 그에 의해 제조된 슬라이딩 접동부품{METHOD FOR INHANCED WEAR RESISTANT PARTS AND SLIDING PARTS THEREBY}
본 발명은 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조방법 및 그에 의해 제조된 슬라이딩 접동부품에 관한 것이다.
부품과 부품이 직접 접촉한 상태에서의 서로에 대한 상대 이동은 마찰을 일으키며, 마찰은 접촉부위의 마모를 유발한다. 마찰 부위에 경도가 높은 물질이 존재하는 경우, 마모의 진행 속도나 마모량도 증가한다.
마모에 따른 부품의 내구성이나, 수명 및 부품의 교체는 다양한 산업분야에서 중요한 고려요소이다. 일 예로, 콘크리트 펌프카는 시멘트나 콘크리트를 부어 넣으면 압력을 이용하여 이들을 고층으로 공급할 수 있게 구성된 차량이다. 펌프장치는 콘크리트를 담는 호퍼와, 호퍼 하부에 배치된 한 쌍의 평행한 실린더와, 실린더의 단부에 배치되어 있는 웨어 플레이트 및, 웨어 플레이트에 대하여 접동하며 실린더를 단속적으로 개폐시키는 게이트밸브 기구(일명 'S' 게이트 밸브)를 갖는다. 실린더 내에는 상호 반대 위상을 가지며 왕복동하는 피스톤이 배치된다. 어느 하나의 피스톤이 뒤쪽으로 이동되면 실린더 내에는 호퍼로부터 전달된 콘크리트가 채워진다. 피스톤의 후방 이동이 완료되면 게이트밸브는 호퍼 대신 압송을 위한 파이프를 실린더에 연결시킨다. 피스톤이 전방으로 이동되면 실린더에 채워져 있던 콘크리트는 파이프를 통하여 이동된다. 이때 반대쪽의 실린더에는 피스톤의 후방이동에 의하여 콘크리트가 채워진다. 피스톤의 전방 이동이 완료되면 게이트 밸브는 실린더를 다시 호퍼에 연결하고 반대쪽 실린더를 파이프에 연결시켜 계속적인 펌핑작용을 하게 된다. 이와 같이 게이트밸브에 포함된 웨어링은 운전과정에서 지속적으로 웨어 플레이트와 접동하게 된다. 콘크리트에 포함된 경도높은 광물이나 입자는 펌트 내에서 이동하는 동안 펌프의 내벽을 마모시킨다. 특히, 웨어플레이트와 이동링 사이 또는 피스톤과 실린더의 사이의 접촉부분은 반복된 마찰에 의하여 마모가 집중된다. 마모가 일정량 이상이면 웨어 플레이트, 웨어링 등 관련 부품을 교체하게 된다.
마찰이 집중되는 부위에 크롬강이나 텅스텐카바이드 등과 같은 내마모 재료를 덧붙여 사용하는 기술은 오래 전부터 사용되어 왔다. 이들 내마모 재료는 일반적으로 모재와 별도로 제작 또는 분말야금된 것을 용접이나 나사 등에 의하여 체결하는 방식을 취하는 경우가 많다. 그러나, 이와 같은 방법은 제작을 위한 공정의 수가 많고 제조비용도 높아지는 단점이 있다.
*관련 선행특허
대한민국 공개특허 제1999-0078553호
본 발명의 목적은 접동부품의 슬라이딩 접촉면이나 마모집중부위의 코팅재료 및 강재에서 발생할 수 있는 열 응력을 최소화하여 내마모성 및 결합 특성을 향상시키는 데 있다.
본 발명과 관련된 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조방법은, 슬라이딩 접동부품의 제작을 위한 모재를 설계된 형상에 따라 가공하는 단계; 가공된 상기 모재를 세척하고 마스킹을 실시하는 단계; 상기 모재에 표면 밀착력을 향상시킬 수 있도록 전처리를 실시하는 단계; 상기 모재에 용사 코팅을 실시하는 단계; 및 용사 코팅된 제품을 최종 사이즈에 맞게 가공하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 슬라이딩 접동부품의 제작을 위한 모재를 가공하는 단계에서, 상기 모재는, 내부의 피스톤이 교차 왕복하는 한 쌍의 실린더가 연통되어 결합되도록 한 쌍의 실린더 연통홀을 갖는 지지플레이트; 및 상기 지지플레이트에 대하여 대면 접촉한 상태로 상기 한 쌍의 실린더 연통홀을 이루는 어느 하나의 실린더 연통홀과 다른 하나의 실린더 연통홀 사이를 이동할 수 있게 구성된 이동링을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 용사 코팅을 위한 합금은, 철(Fe) 65.0 ~ 68.5 중량부, 크롬(Cr) 12.2 ~ 14.2 중량부, 니오븀(Nb) 5.0 ~ 6.5 중량부, 붕소(B) 4.0 ~ 4.3 중량부, 규소(Si) 1.1 ~ 1.3 중량부, 망간(Mn) 1.1 ~ 1.4 중량부, 알루미늄(Al) 1.8 ~ 2.3 중량부, 기타 불가피한 불순물을을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 용사 코팅을 위한 합금은, 니켈(Ni) 53.6 ~ 58.3 중량부, 크롬(Cr) 29.5 ~ 33.1 중량부, 붕소(B) 3.8 ~ 4.1 중량부, 몰리브덴(Mo) 2.9 ~ 3.1 중량부, 규소(Si) 2.4 ~ 2.6 중량부, 철(Fe) 1.9 ~ 2.1 중량부, 탄소(C) 1.9 ~ 2.1 중량부, 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 슬라이딩 접동부품의 제작을 위한 모재를 설계된 형상에 따라 가공하는 단계는, 상기 용사 코팅이 실시될 대상면에 대하여 규칙적인 패턴으로 언더컷을 실시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 가공된 상기 모재를 세척하고 마스킹을 실시하는 단계는, 절삭유 및 유분을 제거할 수 있도록 용제에 의하여 세척을 실시하는 단계; 및 상기 모재에 대하여 용사 코팅이 실시될 대상면의 주위를 내열 테이프를 부착시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 모재에 표면 밀착력을 향상시킬 수 있도록 전처리를 실시하는 단계는, 상기 모재를 일정 온도로 예열하는 단계; 및 상기 모재의 표면에 충돌재로 블라스팅을 실시하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조방법은, 상기 모재에 용사 코팅을 실시하는 단계 이후에, 용사가 코팅된 면에 기공을 막을 수 있도록 용재를 가열 상태 하에서 침투시키는 단계; 및 상기 용사가 코팅된 면에 연마를 실시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품은, 내부의 피스톤이 교차 왕복하는 한 쌍의 실린더가 연통되어 결합되도록 한 쌍의 실린더 연통홀을 갖는 지지플레이트; 상기 지지플레이트에 대하여 대면 접촉한 상태로 상기 한 쌍의 실린더 연통홀을 이루는 어느 하나의 실린더 연통홀과 다른 하나의 실린더 연통홀 사이를 이동할 수 있게 구성된 이동링; 상기 지지플레이트의 상기 이동링에 대한 접촉부위에 형성된 제1내마모처리부; 및 상기 이동링의 상기 지지플레이트에 대한 접촉부위에 형성된 제2내마모처리부를 포함하고, 상기 제1내마모처리부 및 상기 제2내마모처리부 중의 적어도 어느 하나는 용사 코팅층(thermal spray)을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 용사 코팅층은, 상기 지지플레이트의 상기 이동링에 대한 접촉부위에 형성되는 제1용사 코팅층; 및 상기 제1용사 코팅층에 연결되며, 상기 한 쌍의 실린더 연통홀의 내벽에 형성되는 제2용사 코팅층을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 용사 코팅층은, 상기 이동링의 상기 지지플레이트에 대한 접촉부위에 형성되는 제3용사코팅층; 및 상기 제3용사 코팅층에 연결되며, 상기 이동링의 중공부 내벽에 형성되는 제4용사 코팅층을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조방법에 의하면, 슬라이딩에 의한 마모가 집중될 수 있는 부위에 용사 코팅을 실시함으로써 초경재료 등을 용접 등으로 체결하는 기존의 방법에 비하여 충분한 내마모성을 구현하면서도 이를 제조하기 위한 공정수를 줄일 수 있고 비용도 절약할 수 있다.
본 발명과 관련된 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품 및 그의 제조방법에 의하면, 지지플레이트의 이동링에 대한 접촉부위에 형성된 제1내마모처리부 또는 이동링의 지지플레이트에 대한 접촉부위에 형성된 제2내마모처리부가 용사 코팅층을 포함하는 것으로, 용사 코팅층의 확산에 의한 강한 결합력을 얻을 수 있다. 그에 따라, 코팅층이 탈락되거나 마모 부위의 크랙이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명과 관련된 일 예로서, 기공에 오일, 왁스 또는 오일과 왁스의 혼합물을 채움으로써 윤활성분이 포함된 부품을 만들어 내마모성 및 기밀 특성을 더욱 우수하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 표면 밀착성 및 강도를 높이기 위하여 여러 형태로 모재를 가공하여 용사 코팅한 제품의 개념적인 단면도들이다.
도 3은 모재 가공단계에서 모재의 대상면에 표면밀착력을 향상시키기 위한 언더컷을 실시한 상태에서 용사 코팅을 실시한 제품들의 개념적인 단면도이다.
도 4는 본 발명과 슬라이딩 접동부품의 일 예인 웨어 플레이트(200) 및 웨어링(300)의 단면도이다.
도 5는 본 발명과 관련된 웨어 플레이트(200)의 제조 과정에서 써멀 스프레이(400)에 의해 용사코팅을 하는 것을 개략적으로 보인 개념적 단면도이다.
이하, 본 발명과 관련된 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조방법 및 그에 의해 제조된 슬라이딩 접동부품을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
본 발명과 관련된 슬라이딩 접동부품을 제작하기 위해, 먼저 내마모 코팅이 적용될 면을 포함하는 제품의 설계를 하고, 모재를 설계된 형상에 따라 가공한다(S110). 모재 및 제품의 선정은 코팅을 한 제품이 기능에 따라 어느 정도의 내마모성, 내부식성 및 내열성을 구비할지에 따라 결정한다. 코팅된 제품이 사용되는 조건 인자들은 산/알칼리, 염분 등일 수 있다. 또한, 모재와 코팅 재료의 물리적, 화학적 특성도 고려된다. 본 발명과 관련되어 사용될 수 있는 용사 코팅(thermal spray)용 재료는 비정질 합금으로서, 알루미늄이 포함된 것일 수 있다. 알루미늄은 입자들 사이의 결합력을 높이고 결과적으로 강성을 증대시킨다. 구체적으로, 그러한 용사 코팅을 위한 합금은, 철(Fe) 65.0 ~ 68.5 중량부, 크롬(Cr) 12.2 ~ 14.2 중량부, 니오븀(Nb) 5.0 ~ 6.5 중량부, 붕소(B) 4.0 ~ 4.3 중량부, 규소(Si) 1.1 ~ 1.3 중량부, 망간(Mn) 1.1 ~ 1.4 중량부, 알루미늄(Al) 1.8 ~ 2.3 중량부, 기타 불가피한 불순물을을 포함할 수 있다. 다른 조합의 합금으로서, 용사 코팅용 재료는 탄소(C)를 포함할 수 있다. 탄소를 포함하는 용사 코팅층은 탄화 붕소를 형성시킴으로써 내마모성을 향상시킨다. 구체적으로, 니켈(Ni) 53.6 ~ 58.3 중량부, 크롬(Cr) 29.5 ~ 33.1 중량부, 붕소(B) 3.8 ~ 4.1 중량부, 몰리브덴(Mo) 2.9 ~ 3.1 중량부, 규소(Si) 2.4 ~ 2.6 중량부, 철(Fe) 1.9 ~ 2.1 중량부, 탄소(C) 1.9 ~ 2.1 중량부, 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 이러한 합금은 콘크리트 펌프카 등의 접동부품과 같이 경도가 높은 광물과의 접촉에 의한 마모로부터 내마모성을 제공한다.
용사 코팅층은 마모가 집중되는 접동면 또는 충돌면에 형성시킨다. 도 2(a)는 모재(11)의 일 면에 형성된 것이고, 도 2(b) 및 도 2(c)는 모재(12, 13)의 평면과 측면에 연결하여 실시한 것을 보인다. 도 2(a)와 같이 용사 코팅층(21)이 모재(11)의 표면으로부터 돌출되지 않도록 용사 코팅은 모재(11)에 미리 형성시킨 홈에 채워지는 형태일 수 있다. 이때, 모재(11)와 용사 코팅층(21)의 결합력을 증대시키기 위하여 모재(11)와 용사 코팅층(21)이 이루는 경계는 경사면을 이루도록 구성할 수도 있다. 도 2(b)에도 모재(11)에는 용사 코팅층(22)이 적용될 자리에 홈 가공이 되어 있고, 가장자리는 경사면을 형성하고 있다. 도 3(c)와 같이, 용사 코팅층(23)은 모재(13)의 두 면에 전체적으로 실시됨으로써 모재(13)와 용사 코팅층(23) 사이의 경계가 없도록 형성하는 것도 가능하다. 특히, 도 2(b) 및 도 2(c)는 상이한 2개의 면에 한꺼번에 균일한 용사 코팅층(22, 23)을 형성시킨 것이므로, 내마모 재료를 각각의 면에 각각 부착시키기 위하여 소요되는 부품 및 복잡성이 증가되는 종래의 기술에 비하여 비용과 시간의 면에서 유리하며 내마모 표면의 품질도 향상된다.
모재의 가공단계(S110)에는 용사 코팅이 실시될 대상면에 대하여 규칙적인 패턴으로 언더컷을 실시하는 과정을 포함할 수 있다. 이러한 언더컷은 모재와 용착재료간의 접착 강도를 증대시키고, 코팅재료의 수축에 의하여 발생하는 응력을 최소화시키는 역할을 한다. 도 3(a)와 같이, 언더컷의 형태는 모재(14)에 규칙적인 삼각 톱니형 패턴(31)을 적용한 것일 수 있으며, 확장된 면적에 따라 코팅층(24)의 결합력도 증대된다. 도 3(b)는 다른 형태의 언더컷이 적용된 경우로서 규칙적인 라운드형 패턴(32)을 포함하고 있다. 이외에도 언더컷의 형태는 상이한 단면형을 가질 수 있으며, 패턴의 방향도 평면상에서 보았을 때 가로방향 또는 세로방향 및 이들의 조합이 결합된 형태일 수 있다.
모재의 가공이 완료되면 다음으로 모재를 세척하고 용사코팅이 적용될 대상면을 제외하고 마스킹을 실시한다(S120). 세척은 용제를 사용하여 절삭유나 유분을 제거할 수 있도록 하는 것이며, 잔존 용제는 가열 및 건조과정을 거쳐 제거되도록 할 수 있다. 마스킹은 글라스울과 같은 내열 테이프로 용사 코팅이 실시될 대상면의 주위를 부착시키는 방법으로 할 수 있다. 내열 테이프는 이후에 있을 예열 및 블라스팅에서 용사 코팅 예정면 주위가 열에 의하여 변성되는 것을 최소화시킨다. 이러한 마스킹 작업을 위하여 지그가 사용될 수 있다.
다음으로, 모재에 표면 밀착력을 향상시킬 수 있도록 전처리를 실시한다(S130). 고온의 써멀 스프레이가 모재의 대상면에 부착되어 치밀하고 강한 결합 상태를 얻을 수 있도록 한다. 먼저, 모재를 예열하여(S130), 수증기가 응축되는 것을 방지하고 모재 및 코팅층 사이의 온도 차이에 의한 응력의 차이를 감소시킨다. 이러한 예열은 토치나 오븐을 사용하여 100 ℃ 내외로 가열하여 수행할 수 있다. 예열된 상태에서, 코팅될 대상면에 블라스팅이 실시된다(S140). 블라스팅은 모재 표면의 이물질을 제거하거나 모재와 용착재료간의 접착력을 향상시키기 위해 실시되는 것으로, 그릿(grit) 또는 쇼트(shot)를 고압으로 분사하여 이물질을 제거하고 표면적을 확대시켜 결합력을 증대시킨다.
예열 및 블라스팅이 완료되면 용사 코팅을 실시한다(S150). 용사 코팅은 앞서 설명된 합금 재료를 사용하여 모재 표면에 내식성, 내마모성 등 기능성을 부여하기 위해 실시된다. 코팅의 과정은 코팅기를 이용하여 모재에 단층 또는 복수의 층으로 실시할 수 있으며 복수의 층일 경우 층마다 기능 성분을 달리하여 실시할 수도 있다.
용사 코팅이 완료되면 마스킹을 제거하고 용사코팅층에 존재하는 기공을 막는 실링(sealing) 처리를 실시한다(S160). 이러한 실링은 용사코팅층에 존재하는 기공 등을 통하여 부식이나 누유가 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다. 실링의 처리는 유기물이나 무기물 등의 용재를 상온 또는 일정 온도로 가열하여 침투시킨다. 완전하게 용재를 침투시키기 위해 진공챔버가 사용될 수 있으며, 다른 방법으로 모세관 현상에 의하여 침투시키는 방법이 사용될 수도 있다
실링 처리가 완료되면, 용사 코팅된 제품을 최종 사이즈에 맞게 가공 및 연마 처리를 한다(S170). 이는 코팅의 형태, 코팅 소재의 물리적 특성에 따라 실시한다.
재단 및 연마 작업이 완료된 완성품에 대하여 도장 처리를 하거나(S180), 마지막으로 검사를 실시한다(S180)
도 4는 본 발명과 슬라이딩 접동부품의 일 예인 웨어 플레이트(200) 및 웨어링(300)의 단면도이고, 도 5는 본 발명과 관련된 웨어 플레이트(200)의 제조 과정에서 써멀 스프레이(400)에 의해 용사코팅을 하는 것을 개략적으로 보인 개념적 단면도이다.
본 예의 슬라이딩 접동부품은 콘크리트 펌프카용 웨어플레이트(200) 및 웨어링(300)에 적용되었다. 콘크리트 펌프는, 호퍼 내의 콘크리트를 흡입 및 압송하기 위해, 평행한 제1실린더 및 제2실린더와 이들 실린더 내에서 교차왕복되는 제1피스톤 및 제2피스톤을 구비한다. 이들 피스톤의 선단에는 웨어플레이트(200)가 구비되어 있으며, 웨어플레이트(200)는 구동부에 의해 요동하는 밸브 및 토출관의 선단에 부착된 웨어링(300)과 접동한다. 제1피스톤이 후퇴시에는 웨어링(300)이 웨어플레이트(200)의 제1피스톤과 연결된 개구를 개방하여 호퍼 내의 콘크리트가 흡입된다. 이때, 제2피스톤은 전진하는 상태이며, 웨어링(300)에 의해 밸브 및 토출관은 제2피스톤과 연결된 개구와 연통된다. 제2피스톤에 의해 압송된 콘크리트는 토출관을 통하여 최종위치로 보내어지게 된다.
웨어 플레이트(200)는 지지플레이트(210) 및 지지플레이트(210)에 코팅되는 제1내마모처리부(220)를 갖는다. 모재인 지지플레이트(210)는 앞서 설명된 한 쌍의 실린더가 연통되어 결합되도록 한 쌍의 실린더 연통홀(211)(212)을 갖는다. 웨어링(300)은 또 다른 모재로서, 웨어 플레이트(200)에 대하여 대면 접촉한 상태로 제1실린더 연통홀(211)과 제2실린더 연통홀(212) 사이를 이동할 수 있게 구성된 이동링(310)을 갖는다. 이러한 지지플레이트(210) 및 이동링(310)은 탄소강으로 절삭 등의 방법으로 가공 성형될 수 있다.
이동링(310)의 지지플레이트(210)에 대한 접촉부위에는 제2내마모처리부(320)가 형성된다. 제1내마모처리부(220) 및 제2내마모처리부(320)는 앞서 설명된 방식의 용사 코팅층을 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1내마모처리부(220)를 이루는 용사 코팅층은, 지지플레이트(210)의 이동링(310)에 대한 접촉부위에 형성되는 제1용사 코팅층(221) 및, 제1용사 코팅층에 연결되며 한 쌍의 실린더 연통홀의 내벽에 형성되는 제2용사 코팅층(222)을 포함할 수 있다. 이에 대응하여, 제2내마모처리부(320)를 이루는 용사 코팅층은 이동링(310)의 지지플레이트(210)에 대한 접촉부위에 형성되는 제3용사코팅층(321) 및, 제3용사 코팅층(321)에 연결되며, 이동링(310)의 중공부(311) 내벽에 형성되는 제4용사 코팅층(322)을 포함할 수 있다.
웨어 플레이트(200)와 웨어링(300) 사이의 직접 마찰이 많은 제1용사 코팅층(221) 및 제3용사코팅층(321)은 제2용사 코팅층(222) 및 제4용사 코팅층(322)보다 두껍게 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1용사 코팅층(221)의 두께(t1) 및 제3용사 코팅층(321)의 두께(t2)는 0.8 ~ 1.2㎜일 수 있으며, 제2용사 코팅층(222)의 두께(t3) 및 제4용사 코팅층(322)의 두께(t4)는 0.5 ~ 0.9 ㎜일 수 있다.
도 5는 본 발명과 관련된 웨어 플레이트(200)의 제조 과정에서 써멀 스프레이(400)에 의해 용사코팅을 하는 것을 개략적으로 보인 개념적 단면도이다. 용사코팅은 플라즈마 스프레이, 아크 용사(Arc spray), 플라즈마 용사(Plasma spray), HVOF(High Velocity Oxy-fuel spary), 화염 용사(Flame spray), 저온 용사 등의 알려진 기술이 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조방법 및 그에 의해 제조된 슬라이딩 접동부품은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되지 않는다. 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
11, 12, 13, 14, 15: 모재
21, 22, 23, 24, 25: 용사 코팅층
31, 32: 언더컷 패턴
200: 웨어 플레이트
210: 지지플레이트 211: 제1실린더 연통홀
212: 제2실린더 연통홀 220: 제1내마모처리부
221: 제1용사 코팅층 222: 제2용사 코팅층
300: 웨어링 310: 이동링
311: 중공홀 320: 제2내마모처리부
321: 제3용사 코팅층 322: 제4용사 코팅층

Claims (13)

  1. 슬라이딩 접동부품의 제작을 위한 모재를 설계된 형상에 따라 가공하는 단계;
    가공된 상기 모재를 세척하고 마스킹을 실시하는 단계;
    상기 모재에 표면 밀착력을 향상시킬 수 있도록 전처리를 실시하는 단계;
    상기 모재에 용사 코팅을 실시하는 단계; 및
    용사 코팅된 제품을 최종 사이즈에 맞게 가공하는 단계를 포함하고,
    상기 모재는,
    내부의 피스톤이 교차 왕복하는 한 쌍의 실린더가 연통되어 결합되도록 한 쌍의 실린더 연통홀을 갖는 지지플레이트; 및
    상기 지지플레이트에 대하여 대면 접촉한 상태로 상기 한 쌍의 실린더 연통홀을 이루는 어느 하나의 실린더 연통홀과 다른 하나의 실린더 연통홀 사이를 이동할 수 있게 구성된 이동링을 포함하며,
    상기 슬라이딩 접동부품의 제작을 위한 모재를 설계된 형상에 따라 가공하는 단계는,
    상기 용사 코팅이 실시될 대상면에 대하여 규칙적인 패턴으로 언더컷을 실시하는 단계를 더 포함하고,
    상기 가공된 상기 모재를 세척하고 마스킹을 실시하는 단계는,
    절삭유 및 유분을 제거할 수 있도록 용제에 의하여 세척을 실시하는 단계; 및
    상기 모재에 대하여 용사 코팅이 실시될 대상면의 주위를 내열 테이프를 부착시키는 단계를 포함하며,
    상기 모재에 표면 밀착력을 향상시킬 수 있도록 전처리를 실시하는 단계는,
    상기 모재를 일정 온도로 예열하는 단계; 및
    상기 모재의 표면에 충돌재로 블라스팅을 실시하는 단계를 포함하며,
    상기 모재에 용사 코팅을 실시하는 단계 이후에,
    용사가 코팅된 면에 기공을 막을 수 있도록 용재를 가열 상태 하에서 침투시키는 단계; 및
    상기 용사가 코팅된 면에 연마를 실시하는 단계를 포함하는, 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용사 코팅을 위한 합금은, 철(Fe) 65.0 ~ 68.5 중량부, 크롬(Cr) 12.2 ~ 14.2 중량부, 니오븀(Nb) 5.0 ~ 6.5 중량부, 붕소(B) 4.0 ~ 4.3 중량부, 규소(Si) 1.1 ~ 1.3 중량부, 망간(Mn) 1.1 ~ 1.4 중량부, 알루미늄(Al) 1.8 ~ 2.3 중량부, 기타 불가피한 불순물을을 포함하는, 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 용사 코팅을 위한 합금은,
    니켈(Ni) 53.6 ~ 58.3 중량부, 크롬(Cr) 29.5 ~ 33.1 중량부, 붕소(B) 3.8 ~ 4.1 중량부, 몰리브덴(Mo) 2.9 ~ 3.1 중량부, 규소(Si) 2.4 ~ 2.6 중량부, 철(Fe) 1.9 ~ 2.1 중량부, 탄소(C) 1.9 ~ 2.1 중량부, 기타 불가피한 불순물을 포함하는, 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 하나의 항의 방법에 의해 제조된, 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
KR1020200066453A 2020-06-02 2020-06-02 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조방법 및 그에 의해 제조된 슬라이딩 접동부품 KR102395551B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200066453A KR102395551B1 (ko) 2020-06-02 2020-06-02 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조방법 및 그에 의해 제조된 슬라이딩 접동부품

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200066453A KR102395551B1 (ko) 2020-06-02 2020-06-02 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조방법 및 그에 의해 제조된 슬라이딩 접동부품

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210149422A KR20210149422A (ko) 2021-12-09
KR102395551B1 true KR102395551B1 (ko) 2022-05-10

Family

ID=78866358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200066453A KR102395551B1 (ko) 2020-06-02 2020-06-02 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조방법 및 그에 의해 제조된 슬라이딩 접동부품

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102395551B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102587423B1 (ko) * 2023-05-03 2023-10-13 태정인더스트리 주식회사 펌프 에너지효율향상을 위한 표면코팅공법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100553438B1 (ko) * 2000-10-11 2006-02-20 현대중공업 주식회사 억지 끼워 맞춤용 고마찰 코팅방법

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0710471U (ja) * 1993-07-15 1995-02-14 石川島建機株式会社 粘性流体ポンプのバルブプレート
KR20040073889A (ko) * 2003-02-15 2004-08-21 동산넷(주) 비금속 모재를 메탈라이징하는 방법
JP6291069B2 (ja) * 2014-09-03 2018-03-14 株式会社フジミインコーポレーテッド 溶射用スラリー、溶射皮膜および溶射皮膜の形成方法
KR101573422B1 (ko) * 2015-03-16 2015-12-02 한락수 콘크리트 펌프용 초경합금 접동부품
KR20180018964A (ko) * 2016-08-12 2018-02-22 한국에너지기술연구원 고체산화물 연료전지의 금속분리판 플라즈마 용사 코팅 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100553438B1 (ko) * 2000-10-11 2006-02-20 현대중공업 주식회사 억지 끼워 맞춤용 고마찰 코팅방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210149422A (ko) 2021-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7178446B2 (en) Cylinder rod with position sensor surface markings
KR101430593B1 (ko) 저가의 세라믹 또는 폴리머로 기계적 성질이 매우 요구되는 부품 및 특히 도구의 제조방법
KR102395551B1 (ko) 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조방법 및 그에 의해 제조된 슬라이딩 접동부품
KR20080092833A (ko) 피스톤 링 홈을 코팅하기 위한 용사 방법, 용사 와이어의용도 및 용사층을 가진 피스톤
US20170057023A1 (en) Piston and Method of Piston Remanufacturing
CN105431624A (zh) 产生内燃机中使用的活塞的氧化保护层的方法和具有氧化保护层的活塞
CN102284786A (zh) 铝合金表面复合高速钢耐磨层的制备方法
CN105803376B (zh) 一种抗高温氧化耐磨涂层制备方法
CN104152837A (zh) 一种混凝土泵车输送管道及其喷涂装置和制备方法
CN104389780A (zh) 一种高压泵、柱塞及柱塞表面强化处理工艺
CN106011723A (zh) 一种热轧成型辊表面预强化处理工艺
CN102031479B (zh) 有增摩涂层的连续管注入头夹持块制备方法
US5655955A (en) Method and tool for improving the structure of the inner faces of working chambers of machines and motors
KR102466364B1 (ko) 쇼트-피닝된 런닝-인 층을 가지는 피스톤 링 및 이를 제조하기 위한 방법(piston ring with shot-peened running-in layer and method for the production thereof)
EP0431093A1 (en) Poppet valve manufacture
CN103572194A (zh) 内燃机气缸套内表面耐磨涂层的塑变压力加工方法
US10920308B2 (en) Coating cylinder bores without prior activation of the surface
CN109175259A (zh) 厨卫产品的模具的制造方法及厨卫产品的模具
US20090098002A1 (en) Process for hardfacing a metal body
EP0933447B1 (en) Ceramic dispersion plating process
JPH08246944A (ja) 内燃機関のシリンダおよびその製造方法
KR102084841B1 (ko) 탄소 소재의 표면조도 제어를 위한 표면처리방법
US20030106198A1 (en) Methods of making wear resistant tooling systems to be used in high temperature casting and molding
CN100362220C (zh) 一种单缸柴油机冷却水箱及其制造工艺
AU2006317507A1 (en) A method of manufacturing metallic composites in an inert atmosphere and composites produced thereby

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant