KR102543321B1 - High-temperature wear-resistance characteristic evaluation apparatus and method for cylindrical tube inner circumferential surface - Google Patents

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KR102543321B1
KR102543321B1 KR1020220147807A KR20220147807A KR102543321B1 KR 102543321 B1 KR102543321 B1 KR 102543321B1 KR 1020220147807 A KR1020220147807 A KR 1020220147807A KR 20220147807 A KR20220147807 A KR 20220147807A KR 102543321 B1 KR102543321 B1 KR 102543321B1
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이성호
박정효
전승범
김필호
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국방과학연구소
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Abstract

본 발명은 원통형 튜브 형태로 이루어진 시편을 회전시키는 구동부; 상기 시편의 내주면과 마찰접촉하는 압입자로부터 토크값을 전달받아 마찰계수를 측정하는 마찰계수 측정부; 상기 압입자의 위치를 조절하여 상기 시편에 가해지는 하중을 조절하는 하중 조절부; 상기 시편 내부의 온도를 일정한 온도로 유지하기 위한 가열부; 및 상기 구동부, 마찰계수 측정부, 하중 조절부 및 가열부를 제어하는 제어부;를 포함하는, 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치를 제공한다.The present invention includes a driving unit for rotating a specimen made of a cylindrical tube shape; a friction coefficient measurement unit for measuring a friction coefficient by receiving a torque value from an indenter in frictional contact with an inner circumferential surface of the specimen; a load control unit controlling a load applied to the specimen by adjusting a position of the indenter; a heating unit for maintaining the internal temperature of the specimen at a constant temperature; and a control unit for controlling the drive unit, the friction coefficient measurement unit, the load control unit, and the heating unit.

Description

원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치 및 방법 {High-temperature wear-resistance characteristic evaluation apparatus and method for cylindrical tube inner circumferential surface}High-temperature wear-resistance characteristic evaluation apparatus and method for cylindrical tube inner circumferential surface}

본 발명은 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for evaluating high-temperature wear resistance characteristics of an inner circumferential surface of a cylindrical tube.

종래에는 소재의 내마모 특성을 평가하기 위하여 다양한 방법이 이용되어 왔으나, 대부분의 경우 평면 혹은 튜브 외경의 내마모성을 평가하기 위한 방법들이 대부분이었다. Conventionally, various methods have been used to evaluate the wear resistance of a material, but in most cases, methods for evaluating the wear resistance of a flat surface or a tube outer diameter have been used.

하지만, 다양한 목적에 의해 튜브의 내경을 내마모성이 뛰어난 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 다이아몬드 등으로 코팅을 한 후에 내마모성 증대에 관해 평가할 필요가 있지만, 튜브 형태로 바로 시편을 준비하여 튜브 내경의 내마모성을 테스트 하는 방법은 기존에는 없는 실정이다.However, for various purposes, it is necessary to evaluate the increase in abrasion resistance after coating the inner diameter of the tube with tantalum (Ta), chromium (Cr), diamond, etc., which have excellent wear resistance. There is no existing method for testing wear resistance.

KRKR 10-1732761 10-1732761 B1B1

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 여러 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 튜브의 내경을 내마모성이 뛰어난 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 다이아몬드 등으로 코팅을 한 후에 튜브 형태로 바로 시편을 준비하여 튜브 내경의 내마모성을 평가할 수 있는 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the various problems of the prior art as described above, and the inner diameter of the tube is coated with tantalum (Ta), chromium (Cr), diamond, etc. having excellent wear resistance, and then a specimen is directly prepared in the form of a tube. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for evaluating wear resistance at high temperature of the inner circumferential surface of a cylindrical tube, which can evaluate the wear resistance of the inner diameter of the tube.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 원통형 튜브 형태로 이루어진 시편을 회전시키는 구동부; 상기 시편의 내주면과 마찰접촉하는 압입자로부터 토크값을 전달받아 마찰계수를 측정하는 마찰계수 측정부; 상기 압입자의 위치를 조절하여 상기 시편에 가해지는 하중을 조절하는 하중 조절부; 상기 시편 내부의 온도를 일정한 온도로 유지하기 위한 가열부; 및 상기 구동부, 마찰계수 측정부, 하중 조절부 및 가열부를 제어하는 제어부;를 포함하는, 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치를 제공한다.In order to achieve the above objects, the present invention is a drive unit for rotating a specimen made of a cylindrical tube shape; a friction coefficient measurement unit for measuring a friction coefficient by receiving a torque value from an indenter in frictional contact with an inner circumferential surface of the specimen; a load control unit controlling a load applied to the specimen by adjusting a position of the indenter; a heating unit for maintaining the internal temperature of the specimen at a constant temperature; and a control unit for controlling the drive unit, the friction coefficient measurement unit, the load control unit, and the heating unit.

상기 시편의 내주면은 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 다이아몬드 중 어느 하나로 코팅될 수 있다.The inner circumferential surface of the specimen may be coated with any one of tantalum (Ta), chromium (Cr), and diamond.

상기 구동부는, 구동력을 발생시키는 제1 서보모터; 상기 제1 서보모터에 연결되어 구동하는 제1 구동축; 상기 제1 구동축의 일단에 마련되는 유압 액츄에이터; 상기 제1 구동축의 타단에 마련되고, 상기 유압 액츄에이터의 작동에 의해 상기 시편이 장착되는 유압 척;을 포함한다.The driving unit may include a first servomotor generating a driving force; a first driving shaft connected to and driven by the first servomotor; a hydraulic actuator provided at one end of the first driving shaft; and a hydraulic chuck provided at the other end of the first drive shaft and on which the specimen is mounted by operation of the hydraulic actuator.

상기 제1 구동축에는 슬립 링이 설치된다.A slip ring is installed on the first driving shaft.

상기 제1 서보모터와 제1 구동축의 사이에는 상기 시편의 내주면과 상기 압입자의 마찰접촉으로 발생하는 토크를 측정하는 토크 셀이 포함된 구동토크 측정모듈이 연결된다.A drive torque measurement module including a torque cell for measuring torque generated by the frictional contact between the inner circumferential surface of the specimen and the indenter is connected between the first servomotor and the first drive shaft.

상기 압입자는, 소정 길이를 가지고, 텅스텐 카바이드(WC), 합금 공구강(SKD-11), 황동 중 어느 하나로 이루어진다.The indenter has a predetermined length and is made of any one of tungsten carbide (WC), alloy tool steel (SKD-11), and brass.

상기 마찰계수 측정부는, 직선운동 가능하게 마련된 스테이지; 상기 스테이지의 상부에 세로로 고정 설치되는 지지브래킷; 소정 길이를 가지고 가로로 배치되어 중심부가 상기 지지브래킷의 상측에 회동 가능하게 결합되며, 일단부에 압입자가 결합되는 지지로드; 상기 지지로드의 타단부 하방에 위치한 상기 스테이지에 고정설치되는 제1 로드셀; 및 상기 스테이지의 일측에 측벽 형태로 형성되어 상기 하중 조절부로부터 하중이 가해지는 지지플레이트;를 포함할 수 있다.The friction coefficient measuring unit includes a stage provided to be capable of linear motion; a support bracket vertically fixed to the top of the stage; a support rod having a predetermined length, disposed horizontally, having a central portion rotatably coupled to an upper side of the support bracket, and having an indenter coupled to one end; a first load cell fixed to the stage located below the other end of the support rod; and a support plate formed on one side of the stage in the form of a sidewall to which a load is applied from the load controller.

상기 하중 조절부는, 상기 마찰계수 측정부의 일측에 설치되는 몸체; 상기 몸체의 상측 양단에 각각 고정되는 한 쌍의 고정플레이트; 상기 한 쌍의 고정플레이트에 끼워지는 제2 구동축; 상기 한 쌍의 고정플레이트 사이에 배치되고, 상기 제2 구동축이 끼워지는 이송플레이트; 상기 제2 구동축에 구동력을 제공하는 제2 서보모터; 상기 한 쌍의 고정 플레이트와 이송플레이트가 끼워지고, 상기 제2 구동축이 구동함에 따라 상기 이송플레이트가 직선운동을 하도록 하는 볼스크류; 및 상기 제2 구동축의 전단부에 설치되는 제2 로드셀;을 포함할 수 있다.The load control unit may include a body installed on one side of the friction coefficient measuring unit; A pair of fixing plates each fixed to both upper ends of the body; a second drive shaft inserted into the pair of fixing plates; a transfer plate disposed between the pair of fixing plates and into which the second driving shaft is fitted; a second servomotor providing a driving force to the second driving shaft; a ball screw into which the pair of fixed plates and the transfer plate are inserted, and the transfer plate performs a linear motion as the second drive shaft drives; and a second load cell installed at the front end of the second driving shaft.

상기 제2 서보모터와 상기 제2 구동축은 타이밍 벨트 풀리에 의해 연결된다.The second servomotor and the second driving shaft are connected by a timing belt pulley.

상기 가열부는, 열풍기에 연결되어 상기 시편 내부로 뜨거운 바람을 주입하는 열풍 노즐과, 상기 시편 내부의 온도를 측정하기 위한 서모커플을 포함한다.The heating unit includes a hot air nozzle connected to a hot air blower and injecting hot air into the specimen, and a thermocouple for measuring the temperature inside the specimen.

본 발명은 원통형 튜브 형태로 이루어진 시편을 회전시키는 구동부; 상기 시편의 내주면과 마찰접촉하는 압입자로부터 토크값을 전달받아 마찰계수를 측정하는 마찰계수 측정부; 상기 압입자의 위치를 조절하여 상기 시편에 가해지는 하중을 조절하는 하중 조절부; 상기 시편 내부의 온도를 일정한 온도로 유지하기 위한 가열부; 상기 구동부, 마찰계수 측정부, 하중 조절부 및 가열부를 제어하는 제어부; 및 상기 구동부, 마찰계수 측정부, 하중 조절부, 가열부 및 제어부가 정렬되어 배치되는 프레임;을 포함하는, 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치를 제공할 수도 있다.The present invention includes a driving unit for rotating a specimen made of a cylindrical tube shape; a friction coefficient measurement unit for measuring a friction coefficient by receiving a torque value from an indenter in frictional contact with an inner circumferential surface of the specimen; a load control unit controlling a load applied to the specimen by adjusting a position of the indenter; a heating unit for maintaining the internal temperature of the specimen at a constant temperature; a control unit controlling the driving unit, the friction coefficient measuring unit, the load adjusting unit, and the heating unit; And a frame in which the driving unit, friction coefficient measuring unit, load adjusting unit, heating unit, and control unit are aligned and disposed.

본 발명은 원통형 튜브 형태로 이루어지고 내주면이 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 다이아몬드 중 어느 하나로 코팅된 시편을 회전시키는 구동부; 상기 시편의 내주면과 마찰접촉하는 압입자로부터 토크값을 전달받아 마찰계수를 측정하는 마찰계수 측정부; 상기 압입자의 위치를 조절하여 상기 시편에 가해지는 하중을 조절하는 하중 조절부; 상기 시편 내부의 온도를 일정한 온도로 유지하기 위한 가열부; 및 상기 구동부, 마찰계수 측정부, 하중 조절부 및 가열부를 제어하는 제어부;를 포함하는, 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치를 제공할 수도 있다.The present invention comprises a drive unit for rotating a specimen made in the form of a cylindrical tube and whose inner circumferential surface is coated with any one of tantalum (Ta), chromium (Cr), and diamond; a friction coefficient measurement unit for measuring a friction coefficient by receiving a torque value from an indenter in frictional contact with an inner circumferential surface of the specimen; a load control unit controlling a load applied to the specimen by adjusting a position of the indenter; a heating unit for maintaining the internal temperature of the specimen at a constant temperature; And a control unit for controlling the driving unit, the friction coefficient measuring unit, the load adjusting unit, and the heating unit.

본 발명은 원통형 튜브 형태로 이루어지고 내주면이 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 다이아몬드 중 어느 하나로 코팅된 시편을 회전시키는 구동부; 상기 시편의 내주면과 마찰접촉하는 압입자로부터 토크값을 전달받아 마찰계수를 측정하는 마찰계수 측정부; 상기 압입자의 위치를 조절하여 상기 시편에 가해지는 하중을 조절하는 하중 조절부; 상기 시편 내부의 온도를 일정한 온도로 유지하기 위한 가열부; 및 상기 구동부, 마찰계수 측정부, 하중 조절부 및 가열부를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 압입자는 텅스텐 카바이드(WC), 합금 공구강(SKD-11), 황동 중 어느 하나로 이루어진 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치를 제공할 수도 있다.The present invention comprises a drive unit for rotating a specimen made in the form of a cylindrical tube and whose inner circumferential surface is coated with any one of tantalum (Ta), chromium (Cr), and diamond; a friction coefficient measurement unit for measuring a friction coefficient by receiving a torque value from an indenter in frictional contact with an inner circumferential surface of the specimen; a load control unit controlling a load applied to the specimen by adjusting a position of the indenter; a heating unit for maintaining the internal temperature of the specimen at a constant temperature; and a control unit for controlling the drive unit, the friction coefficient measurement unit, the load control unit, and the heating unit, wherein the indenter is made of any one of tungsten carbide (WC), alloy tool steel (SKD-11), and brass. A wear resistance characteristic evaluation device may be provided.

한편, 본 발명은 전술한 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치를 이용하여 원통형 튜브 형태로 이루어진 시편 내주면의 고온 내마모 특성을 평가하는 방법으로서, 상기 시편의 내주면과 압입자가 마찰접촉하면서 발생되는 토크 값을 토대로 하여 소정의 프로그램을 통해 마찰계수를 계산하는, 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 방법을 제공한다.On the other hand, the present invention is a method for evaluating the high-temperature wear resistance of the inner circumferential surface of a specimen made in the form of a cylindrical tube using the above-described apparatus for evaluating the high-temperature wear resistance of the inner circumferential surface of the cylindrical tube, which is generated while the inner circumferential surface of the specimen and the indenter are in frictional contact Provided is a method for evaluating high-temperature wear resistance characteristics of an inner circumferential surface of a cylindrical tube, which calculates a friction coefficient through a predetermined program based on a torque value.

상기 원통형 튜브 형태로 이루어진 시편을 상기 구동부의 유압척으로부터 분리한 다음, 상기 압입자에 의해 상기 시편의 마모된 깊이, 상기 시편의 무게변화, 상기 시편의 미세조직 변화, 상기 압입자의 마모도, 상기 압입자의 미세조직 변화를 관찰한다.After the specimen made of the cylindrical tube shape is separated from the hydraulic chuck of the drive unit, the wear depth of the specimen by the indenter, the weight change of the specimen, the microstructure change of the specimen, the degree of wear of the indenter, and the indentation Observe the changes in the microstructure of the ruler.

기타 실시예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.Details of other embodiments are included in "Specific Contents for Carrying Out the Invention" and the accompanying "Drawings".

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and/or features of the present invention, and methods of achieving them, will become apparent upon reference to the various embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.However, the present invention is not limited only to the configuration of each embodiment disclosed below, but may also be implemented in various other forms, and each embodiment disclosed herein only makes the disclosure of the present invention complete, and this It is provided to completely inform the scope of the present invention to those skilled in the art to which the invention belongs, and it should be noted that the present invention is only defined by the scope of each claim of the claims.

전술한 과제의 해결수단에 의하면 본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.According to the solution of the above problem, the present invention has the following effects.

본 발명은 내마모 특성평가를 통해 세장비가 큰 튜브의 내경에 내마모성이 뛰어난 물질을 코팅한 뒤 평면으로 펴는 공정이 필요 없이 내마모성을 바로 평가 할 수 있어, 외부에 의한 영향을 거의 받지 않아 코팅 공정에 따른 내마모성 평가를 정확히 수행할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, abrasion resistance can be immediately evaluated without the need for a flat surface after coating a material having excellent wear resistance on the inner diameter of a tube having a high slenderness ratio through evaluation of abrasion resistance characteristics. There is an effect of accurately performing the wear resistance evaluation according to the present invention.

또한, 본 발명은 하나의 제어 시스템을 통하여 시편의 회전, 온도를 제어 할 수 있으며, 마찰계수와 압입자의 이동거리 등을 모니터링 할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of being able to control the rotation and temperature of the specimen through one control system, and to monitor the friction coefficient and the moving distance of the indenter.

도 1은 본 발명에 따른 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치의 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치에서 구동부를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 구동부 내부 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치에서 구동부의 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치에서 마찰계수 측정부와 하중 조절부를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치에서 하중 조절부의 사진이다.
도 8은 본 발명에 따른 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치에서 가열부를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치에서 가열부의 사진이다.
도 10은 본 발명에 따른 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view showing an apparatus for evaluating high-temperature wear resistance characteristics of an inner circumferential surface of a cylindrical tube according to the present invention.
2 is a photograph of an apparatus for evaluating high-temperature wear resistance characteristics of an inner circumferential surface of a cylindrical tube according to the present invention.
3 is a view showing a driving unit in the high-temperature wear resistance evaluation device of the inner circumferential surface of a cylindrical tube according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram schematically showing the internal configuration of the drive unit of FIG. 3 .
5 is a photograph of the drive unit in the high-temperature wear resistance evaluation device of the inner circumferential surface of the cylindrical tube according to the present invention.
6 is a view showing a friction coefficient measuring unit and a load adjusting unit in the apparatus for evaluating high-temperature wear resistance characteristics of the inner circumferential surface of a cylindrical tube according to the present invention.
7 is a photograph of a load control unit in the high-temperature wear resistance evaluation device of the inner circumferential surface of a cylindrical tube according to the present invention.
8 is a view showing a heating unit in the high-temperature wear resistance evaluation device of the inner circumferential surface of the cylindrical tube according to the present invention.
9 is a photograph of a heating part in the high-temperature abrasion resistance evaluation device of the inner circumferential surface of a cylindrical tube according to the present invention.
10 is a view for explaining the operating principle of the apparatus for evaluating high-temperature wear resistance characteristics of the inner circumferential surface of a cylindrical tube according to the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.Before describing the present invention in detail, the terms or words used in this specification should not be construed unconditionally in a conventional or dictionary sense, and in order for the inventor of the present invention to explain his/her invention in the best way It should be noted that concepts of various terms may be appropriately defined and used, and furthermore, these terms or words should be interpreted as meanings and concepts corresponding to the technical spirit of the present invention.

즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.That is, the terms used in this specification are only used to describe preferred embodiments of the present invention, and are not intended to specifically limit the contents of the present invention, and these terms represent various possibilities of the present invention. It should be noted that it is a defined term.

또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.In addition, in this specification, it should be noted that singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and similarly, even if they are expressed in plural numbers, they may include singular meanings. do.

본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.Throughout this specification, when a component is described as "including" another component, it does not exclude any other component, but further includes any other component, unless otherwise stated. It can mean you can do it.

더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.Furthermore, when a component is described as “existing inside or connected to and installed” of another component, this component may be directly connected to or installed in contact with the other component, and a certain It may be installed at a distance, and when it is installed at a certain distance, a third component or means for fixing or connecting the corresponding component to another component may exist, and now It should be noted that the description of the components or means of 3 may be omitted.

반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.On the other hand, when it is described that a certain element is "directly connected" to another element, or is "directly connected", it should be understood that no third element or means exists.

마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.Similarly, other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "directly between", or "adjacent to" and "directly adjacent to" have the same meaning. should be interpreted as

또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.In addition, in this specification, terms such as "one side", "the other side", "one side", "the other side", "first", and "second", if used, refer to one component is used to clearly distinguish it from other components, and it should be noted that the meaning of the corresponding component is not limitedly used by such a term.

또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.In addition, in this specification, terms related to positions such as "top", "bottom", "left", and "right", if used, should be understood as indicating a relative position in the drawing with respect to the corresponding component, Unless an absolute position is specified for these positions, these positional terms should not be understood as referring to an absolute position.

더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.Moreover, in the specification of the present invention, the terms "... unit", "... unit", "module", "device", etc., if used, mean a unit capable of processing one or more functions or operations, which are hardware or software, or a combination of hardware and software.

또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.In addition, in this specification, in specifying the reference numerals for each component of each drawing, for the same component, even if the component is displayed in different drawings, it has the same reference numeral, that is, the same reference throughout the specification. Symbols indicate identical components.

본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.In the drawings accompanying this specification, the size, position, coupling relationship, etc. of each component constituting the present invention is partially exaggerated, reduced, or omitted in order to sufficiently clearly convey the spirit of the present invention or for convenience of explanation. may be described, and therefore the proportions or scale may not be exact.

또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.In addition, in the following description of the present invention, a detailed description of a configuration that is determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, for example, a known technology including the prior art, may be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치의 사진이다.1 is a view showing an apparatus for evaluating high-temperature wear resistance characteristics of the inner circumferential surface of a cylindrical tube according to the present invention, and FIG.

본 발명에 따른 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치는, 구동부(10), 마찰계수 측정부(20), 하중 조절부(30), 가열부(40) 및 제어부(C)를 포함하여 구성된다.An apparatus for evaluating high-temperature wear resistance characteristics of an inner circumferential surface of a cylindrical tube according to the present invention includes a driving unit 10, a friction coefficient measuring unit 20, a load adjusting unit 30, a heating unit 40, and a control unit C. do.

구동부(10)는 원통형 튜브 형태로 이루어진 시편(T)을 회전시키는 것으로서, 시편(T)은 구동부(10)에 장착되어 회전하며, 회전 속도는 최대 1,000 rpm으로 회전할 수 있다.The driving unit 10 rotates a specimen T made of a cylindrical tube shape, and the specimen T is mounted on the driving unit 10 and rotates, and may rotate at a maximum rotational speed of 1,000 rpm.

마찰계수 측정부(20)는 시편(T)의 내주면과 마찰접촉하는 압입자(25)로부터 토크값을 전달받아 마찰계수를 측정한다.The friction coefficient measuring unit 20 receives a torque value from the indenter 25 in frictional contact with the inner circumferential surface of the specimen T and measures the friction coefficient.

하중 조절부(30)는 압입자(25)의 위치를 조절하여 시편(T)에 가해지는 하중을 조절한다.The load controller 30 adjusts the load applied to the specimen T by adjusting the position of the indenter 25 .

가열부(40)는 튜브 형태로 된 시편(T) 내부의 온도를 일정한 온도로 유지하기 위한 것이다.The heating part 40 is for maintaining the temperature inside the tube-shaped specimen T at a constant temperature.

제어부(C)는 구동부(10), 마찰계수 측정부(20), 하중 조절부(30) 및 가열부(40)를 제어한다.The control unit C controls the driving unit 10, the friction coefficient measuring unit 20, the load adjusting unit 30, and the heating unit 40.

이처럼 고온 내마모 특성 평가 장치는 하나의 제어부(C)를 통하여 시편(T)의 회전, 온도를 제어할 수 있으며, 마찰계수와 압입자(25)의 이동거리 등을 모니터링 할 수 있게 된다. As such, the high-temperature wear resistance evaluation device can control the rotation and temperature of the specimen T through one control unit C, and can monitor the friction coefficient and the moving distance of the indenter 25.

이때, 시편(T)의 내주면은 전기도금법, 폭발압접법, 플라즈마 코팅법, 플라즈마 용사법과 같은 방법으로 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 다이아몬드 중 어느 하나로 코팅될 수 있다.At this time, the inner circumferential surface of the specimen T may be coated with any one of tantalum (Ta), chromium (Cr), and diamond by a method such as an electroplating method, an explosive pressure welding method, a plasma coating method, or a plasma spraying method.

압입자(텅스텐 카바이드(WC), SKD-11, 황동 등으로 제조됨)(25)를 튜브 형태의 시편(T) 내주면에 접촉하도록 하여 내마모 특성을 평가할 수 있도록 하였다.An indenter (made of tungsten carbide (WC), SKD-11, brass, etc.) 25 was brought into contact with the inner circumferential surface of the tube-shaped specimen T so that wear resistance could be evaluated.

한편, 전술한 구동부(10), 마찰계수 측정부(20), 하중 조절부(30), 가열부(40) 및 제어부(C)는 소정 형태로 이루어진 프레임(F)에 정렬되어 배치된다.Meanwhile, the aforementioned driving unit 10, friction coefficient measuring unit 20, load adjusting unit 30, heating unit 40, and control unit C are arranged and arranged in a frame F having a predetermined shape.

도 3은 본 발명에 따른 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치에서 구동부를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 구동부 내부 구성을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치에서 구동부의 사진이다.3 is a view showing a driving part in the high-temperature abrasion resistance characteristic evaluation device of the inner circumferential surface of a cylindrical tube according to the present invention, FIG. 4 is a view schematically showing the internal configuration of the driving part of FIG. 3, and FIG. This is a picture of the driving part in the high-temperature wear resistance evaluation device.

구동부(10)는, 구동력을 발생시키는 제1 서보모터(M1)와, 제1 서보모터(M1)에 연결되어 구동하는 제1 구동축(S1)과, 제1 구동축(S1)의 일단에 마련되는 유압 액츄에이터(12)와, 제1 구동축(S1)의 타단에 마련되고 유압 액츄에이터(12)의 작동에 의해 시편(T)이 장착되는 유압 척(14)을 포함한다.The drive unit 10 includes a first servomotor (M1) generating a driving force, a first drive shaft (S1) connected to and driven by the first servomotor (M1), and provided at one end of the first drive shaft (S1). A hydraulic actuator 12 and a hydraulic chuck 14 provided at the other end of the first driving shaft S1 and on which the specimen T is mounted by the operation of the hydraulic actuator 12 are included.

이러한 제1 구동축(S1)에는 슬립 링(13)이 설치된다.A slip ring 13 is installed on the first driving shaft S1.

슬립링(slip ring)(13)은 로터리 조인트, 로터리 커넥터 등으로도 불리는 전기/기계적 부품으로, 회전하는 장비에 전원 또는 신호라인을 공급할 때 전선의 꼬임없이 전달가능한 일종의 회전형 커넥터이다.The slip ring 13 is an electrical/mechanical component, also called a rotary joint or a rotary connector, and is a kind of rotary connector that can be transmitted without twisting wires when supplying power or signal lines to rotating equipment.

슬립링(13)은 전력 또는 신호를 송신하는 동안 회전을 요구하는 전자 시스템에서 사용될수 있다.The slip ring 13 may be used in electronic systems that require rotation while transmitting power or signals.

또한, 제1 서보모터(M1)와 제1 구동축(S1)의 사이에는 시편(T)의 내주면과 압입자(25)의 마찰접촉으로 발생하는 토크를 측정하는 토크 셀(16)이 포함된 구동토크 측정모듈(15)이 연결된다.In addition, a torque cell 16 is included between the first servomotor M1 and the first drive shaft S1 to measure torque generated by the frictional contact between the inner circumferential surface of the specimen T and the indenter 25. A torque measuring module 15 is connected.

도 6은 본 발명에 따른 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치에서 마찰계수 측정부와 하중 조절부를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치에서 하중 조절부의 사진이다.6 is a view showing a friction coefficient measuring unit and a load control unit in the high-temperature abrasion resistance characteristic evaluation device of the inner circumferential surface of a cylindrical tube according to the present invention, and FIG. It is a picture of wealth.

압입자(25)는, 소정 길이를 가지고, 텅스텐 카바이드(WC), 합금 공구강(SKD-11), 황동 중 어느 하나로 이루어진다.The indenter 25 has a predetermined length and is made of any one of tungsten carbide (WC), alloy tool steel (SKD-11), and brass.

압입자(25)는 지렛대 원리로 장착된 금속재질의 지지로드(24) 끝에 달려 있어 시편(T)과의 마찰에 의해 토크가 발생하게 되면 토크 값을 측정 할 수 있도록 하중센서(Loadcell)를 장착하였다. The indenter 25 is attached to the end of the metal support rod 24 mounted on the principle of a lever, so that when torque is generated by friction with the specimen T, a load cell is mounted to measure the torque value. did

이를 바탕으로 마찰계수를 계산하여 보여줄 수 있도록 프로그램을 설정하였다. Based on this, the program was set up to calculate and display the friction coefficient.

토크 센서는 토크를 측정하는 센서이다.A torque sensor is a sensor that measures torque.

토크가 걸릴 때 발생하는 비틀림을 측정하여 토크를 측정할 수 있다.Torque can be measured by measuring the twist that occurs when torque is applied.

회전하지 않는 Static 토크는 쉽게 측정할 수 있다. Non-rotating static torque can be easily measured.

하지만, 회전하면서 발생하는 Dynamic 토크는 측정하기가 조금 어렵다. However, dynamic torque generated while rotating is a bit difficult to measure.

측정 대상이 회전하기 때문에 토크를 측정하는 장비도 회전하고, 여기서 측정된 토크를 정지된 장비로 전송하는 것이 까다롭다.Since the measurement object rotates, the equipment that measures the torque also rotates, and it is difficult to transmit the measured torque to the stationary equipment.

그래서, 이러한 토크 센서는 매우 고가이다. So, these torque sensors are very expensive.

Static 토크 센서를 비회전식 토크 센서라고 하고 Dynamic 토크 센서를 회전식 토크 센서라고도 한다.A static torque sensor is called a non-rotational torque sensor, and a dynamic torque sensor is also called a rotational torque sensor.

토크 측정은 다음과 같은 방법을 사용한다.Torque measurement uses the following method.

- 로드셀과 비슷하게 Strain Gauge 사용한 방법- How to use a strain gauge similar to a load cell

- 자기장을 이용한 방법- Method using magnetic field

- 음파를 이용한 방법- Method using sound waves

- 회전각 측정 센서를 이용한 방법- Method using rotation angle measuring sensor

- 앵글 타입 기어를 사용할 때 베어링 하우징에서 받는 힘을 측정하는 방법- How to measure the force received from the bearing housing when using an angle type gear

이때, 압입자(25)를 통하여 시편(T)에 가할 수 있는 최대 하중은 10kN으로 최대 회전 속도에 따라 시편에 가할수 있는 최대 하중은 줄어들게 된다.At this time, the maximum load that can be applied to the specimen T through the indenter 25 is 10 kN, and the maximum load that can be applied to the specimen is reduced according to the maximum rotation speed.

마찰계수 측정부(20)는, 직선운동 가능하게 LM 가이드 형태로 마련된 스테이지(21)와, 스테이지(21)의 상부에 세로로 고정 설치되는 지지브래킷(22)과, 소정 길이를 가지고 가로로 배치되어 중심부가 지지브래킷(22)의 상측에 설치된 회동축(23)에 회동 가능하게 결합되며 일단부에 압입자(25)가 결합되는 지지로드(24)와, 지지로드(24)의 타단부 하방에 위치한 스테이지(21) 부분에 고정설치되는 제1 로드셀(L1)과, 스테이지(21)의 일측에 측벽 형태로 형성되어 하중 조절부(30)로부터 하중이 가해지는 지지플레이트(26)를 포함할 수 있다.The friction coefficient measuring unit 20 includes a stage 21 provided in the form of an LM guide to be able to move in a straight line, a support bracket 22 vertically fixed to the upper part of the stage 21, and a predetermined length. The central part is rotatably coupled to the pivot shaft 23 installed on the upper side of the support bracket 22, and the support rod 24 to which the indenter 25 is coupled to one end, and the other end of the support rod 24 to the lower side It includes a first load cell (L1) fixed to the stage (21) located on the side, and a support plate (26) formed in the form of a side wall on one side of the stage (21) to which a load is applied from the load control unit (30). can

아울러, 하중 조절부(30)는, 마찰계수 측정부(20)의 일측에 설치되는 몸체(31)와, 몸체(31)의 상측 양단에 각각 고정되는 한 쌍의 고정플레이트(32)와, 한 쌍의 고정플레이트(32)에 끼워지는 제2 구동축(S2)과, 한 쌍의 고정플레이트(32) 사이에 배치되고 제2 구동축(S2)이 끼워지는 이송플레이트(33)와, 제2 구동축(S2)에 구동력을 제공하는 제2 서보모터(M2)와, 한 쌍의 고정 플레이트(32)와 이송플레이트(33)가 끼워지고 제2 구동축(S2)이 구동함에 따라 이송플레이트(33)가 직선운동을 하도록 하는 볼스크류(36)와, 제2 구동축(S2)의 전단부에 설치되는 제2 로드셀(L2)을 포함할 수 있다.In addition, the load control unit 30 includes a body 31 installed on one side of the friction coefficient measuring unit 20, a pair of fixing plates 32 each fixed to both upper ends of the body 31, and a A second drive shaft (S2) inserted into the pair of fixing plates (32), a transfer plate (33) disposed between the pair of fixing plates (32) and fitted with the second drive shaft (S2), and a second drive shaft ( The second servomotor (M2), which provides driving force to S2), the pair of fixed plates 32 and the transfer plate 33 are inserted, and the transfer plate 33 moves in a straight line as the second drive shaft S2 drives. It may include a ball screw 36 for movement and a second load cell L2 installed at the front end of the second driving shaft S2.

이때, 제2 서보모터(M2)와 제2 구동축(S2)은 타이밍 벨트 풀리(35)에 의해 연결된다.At this time, the second servomotor (M2) and the second driving shaft (S2) are connected by the timing belt pulley (35).

도 8은 본 발명에 따른 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치에서 가열부를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치에서 가열부의 사진이며, 도 10은 본 발명에 따른 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다.8 is a view showing a heating part in the high-temperature abrasion resistance property evaluation device on the inner circumferential surface of a cylindrical tube according to the present invention, and FIG. It is a drawing for explaining the operating principle of the high-temperature wear resistance property evaluation device of the inner circumferential surface of the cylindrical tube according to the present invention.

튜브 형태의 시편(T) 내부의 온도를 제어하기 위하여 열풍기를 이용하여 뜨거운 바람을 불어주어 분위기 온도를 제어하고, 서모커플(열전대)(41)를 배치하여 일정한 온도가 유지될 수 있도록 설계 및 제작하였다. In order to control the temperature inside the tube-shaped specimen (T), hot air is blown using a hot air blower to control the ambient temperature, and a thermocouple (thermocouple) 41 is placed to design and manufacture so that a constant temperature can be maintained. did

이러한 가열부(40)는, 열풍기에 연결되어 시편(T) 내부로 뜨거운 바람을 주입하는 열풍 노즐(43)과, 시편(T) 내부의 온도를 측정하기 위한 서모커플(41)을 포함한다.The heating unit 40 includes a hot air nozzle 43 connected to a hot air blower and injecting hot air into the specimen T, and a thermocouple 41 for measuring the temperature inside the specimen T.

즉, 시편(T)을 유압척(14)에 장착 후 열풍기를 이용하여 시편(T)을 원하는 온도로 가열하게 되며(Max. 250 ℃), 온도는 서모커플(TC)(41)을 통해 모니터링된다.That is, after mounting the specimen (T) on the hydraulic chuck (14), the specimen (T) is heated to a desired temperature using a hot air blower (Max. 250 ° C), and the temperature is monitored through the thermocouple (TC) (41). do.

이처럼 본 발명은 내마모 특성평가를 통해 세장비가 큰 튜브의 내주면에 내마모성이 뛰어난 물질을 코팅한 뒤 평면으로 펴는 공정이 필요 없이 내마모성을 바로 평가 할 수 있어, 외부에 의한 영향을 거의 받지 않아 코팅 공정에 따른 내마모성 평가를 정확히 수행할 수 있는 장점이 있다.In this way, the present invention can directly evaluate abrasion resistance without the need for a process of coating a material with excellent wear resistance on the inner circumferential surface of a tube having a high slenderness ratio and then spreading it out to a flat surface through evaluation of abrasion resistance characteristics, so that the coating process is hardly affected by external factors. It has the advantage of being able to accurately evaluate wear resistance according to

한편, 본 발명은 전술한 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치를 이용하여 원통형 튜브 형태로 이루어진 시편(T) 내주면의 고온 내마모 특성을 평가하는 방법으로서, 시편(T)의 내주면과 압입자(25)가 마찰접촉하면서 발생되는 토크 값을 토대로 하여 소정의 프로그램을 통해 마찰계수를 계산하는, 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 방법을 제공한다.On the other hand, the present invention is a method for evaluating the high-temperature wear resistance characteristics of the inner circumferential surface of a specimen T made of a cylindrical tube shape using the above-described apparatus for evaluating the high-temperature wear resistance characteristics of the inner circumferential surface of the cylindrical tube, and the inner circumferential surface of the specimen T and the indenter (25) provides a high-temperature wear resistance evaluation method of the inner circumferential surface of a cylindrical tube, which calculates the friction coefficient through a predetermined program based on the torque value generated during frictional contact.

이와 같이 원통형 튜브 형태로 이루어진 시편(T)을 구동부(10)의 유압척(14)으로부터 분리한 다음, 압입자(25)에 의해 시편(T)의 마모된 깊이, 시편(T)의 무게변화, 시편(T)의 미세조직 변화, 압입자(25)의 마모도, 압입자(25)의 미세조직 변화를 관찰한다.In this way, after separating the specimen T in the form of a cylindrical tube from the hydraulic chuck 14 of the drive unit 10, the wear depth of the specimen T by the indenter 25 and the weight change of the specimen T , Microstructural change of the specimen T, wear of the indenter 25, and microstructure change of the indenter 25 are observed.

이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.In the above, several preferred embodiments of the present invention have been described with some examples, but the description of various embodiments described in the "Specific Contents for Carrying Out the Invention" section is only exemplary, and the present invention Those skilled in the art will understand from the above description that the present invention can be practiced with various modifications or equivalent implementations of the present invention can be performed.

또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.In addition, since the present invention can be implemented in various other forms, the present invention is not limited by the above description, and the above description is intended to complete the disclosure of the present invention and is common in the technical field to which the present invention belongs. It is only provided to fully inform those skilled in the art of the scope of the present invention, and it should be noted that the present invention is only defined by each claim of the claims.

T : 시편
10 : 구동부
M1 : 제1 서보모터
S1 : 제1 구동축
11 : 구동케이스
12 : 유압 액츄에이터
13 : 슬립링
14 : 유압척
15 : 구동토크 측정모듈
16 : 토크셀
20 : 마찰계수 측정부
L1 : 제1 로드셀
21 : 스테이지
22 : 지지브래킷
23 : 회동축
24 : 지지로드
25 : 압입자
26 : 지지플레이트
30 : 하중 조절부
M2 : 제2 서보모터
S2 : 제2 구동축
L2 : 제2 로드셀
31 : 몸체
32 : 고정 플레이트
33 : 이송 플레이트
35 : 타이밍 벨트 풀리
36 : 볼스크류
40 : 가열부
41 : 서모커플
43 : 열풍노즐
C : 제어부
F : 프레임T: specimen
10: driving unit
M1: 1st servo motor
S1: 1st drive shaft
11: driving case
12: hydraulic actuator
13: slip ring
14: hydraulic chuck
15: drive torque measurement module
16: torque cell
20: friction coefficient measuring unit
L1: 1st load cell
21 : Stage
22: support bracket
23: pivot axis
24: support rod
25: indenter
26: support plate
30: load control unit
M2: 2nd servo motor
S2: 2nd drive shaft
L2: 2nd load cell
31: body
32: fixed plate
33: transfer plate
35: timing belt pulley
36: ball screw
40: heating unit
41: thermocouple
43: hot air nozzle
C: control unit
F: frame

Claims (17)

원통형 튜브 형태로 이루어진 시편을 회전시키는 구동부;
상기 시편의 내주면과 마찰접촉하는 압입자로부터 토크값을 전달받아 마찰계수를 측정하는 마찰계수 측정부;
상기 압입자의 위치를 조절하여 상기 시편에 가해지는 하중을 조절하는 하중 조절부;
상기 시편 내부의 온도를 일정한 온도로 유지하기 위한 가열부; 및
상기 구동부, 마찰계수 측정부, 하중 조절부 및 가열부를 제어하는 제어부;를 포함하는,
원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치.
A driving unit for rotating a specimen made in the form of a cylindrical tube;
a friction coefficient measurement unit for measuring a friction coefficient by receiving a torque value from an indenter in frictional contact with an inner circumferential surface of the specimen;
a load control unit controlling a load applied to the specimen by adjusting a position of the indenter;
a heating unit for maintaining the internal temperature of the specimen at a constant temperature; and
A control unit for controlling the driving unit, the friction coefficient measuring unit, the load adjusting unit, and the heating unit; including,
High-temperature abrasion resistance evaluation device for the inner circumferential surface of a cylindrical tube.
 청구항 1에 있어서,
상기 시편의 내주면은 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 다이아몬드 중 어느 하나로 코팅된,
원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치.
The method of claim 1,
The inner circumferential surface of the specimen is coated with any one of tantalum (Ta), chromium (Cr), and diamond,
High-temperature abrasion resistance evaluation device for the inner circumferential surface of a cylindrical tube.
 청구항 1에 있어서,
상기 구동부는,
구동력을 발생시키는 제1 서보모터;
상기 제1 서보모터에 연결되어 구동하는 제1 구동축;
상기 제1 구동축의 일단에 마련되는 유압 액츄에이터;
상기 제1 구동축의 타단에 마련되고, 상기 유압 액츄에이터의 작동에 의해 상기 시편이 장착되는 유압 척;을 포함하는,
원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치.
The method of claim 1,
the driving unit,
A first servomotor generating a driving force;
a first driving shaft connected to and driven by the first servomotor;
a hydraulic actuator provided at one end of the first driving shaft;
A hydraulic chuck provided at the other end of the first drive shaft and on which the specimen is mounted by the operation of the hydraulic actuator;
High-temperature abrasion resistance evaluation device for the inner circumferential surface of a cylindrical tube.
 청구항 3에 있어서,
상기 제1 구동축에는 슬립 링이 설치되는,
원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치.
The method of claim 3,
A slip ring is installed on the first drive shaft,
High-temperature abrasion resistance evaluation device for the inner circumferential surface of a cylindrical tube.
 청구항 3에 있어서,
상기 제1 서보모터와 제1 구동축의 사이에는 상기 시편의 내주면과 상기 압입자의 마찰접촉으로 발생하는 토크를 측정하는 토크 셀이 포함된 구동토크 측정모듈이 연결되는,
원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치.
The method of claim 3,
Between the first servomotor and the first drive shaft, a drive torque measuring module including a torque cell for measuring torque generated by frictional contact between the inner circumferential surface of the specimen and the indenter is connected,
High-temperature abrasion resistance evaluation device for the inner circumferential surface of a cylindrical tube.
 청구항 1에 있어서,
상기 압입자는,
소정 길이를 가지고,
텅스텐 카바이드(WC), 합금 공구강(SKD-11), 황동 중 어느 하나로 이루어진,
원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치.
The method of claim 1,
The indenter,
have a certain length,
Made of any one of tungsten carbide (WC), alloy tool steel (SKD-11), and brass,
High-temperature abrasion resistance evaluation device for the inner circumferential surface of a cylindrical tube.
 청구항 1에 있어서,
상기 마찰계수 측정부는,
직선운동 가능하게 마련된 스테이지;
상기 스테이지의 상부에 세로로 고정 설치되는 지지브래킷;
소정 길이를 가지고 가로로 배치되어 중심부가 상기 지지브래킷의 상측에 회동 가능하게 결합되며, 일단부에 압입자가 결합되는 지지로드;
상기 지지로드의 타단부 하방에 위치한 상기 스테이지에 고정설치되는 제1 로드셀; 및
상기 스테이지의 일측에 측벽 형태로 형성되어 상기 하중 조절부로부터 하중이 가해지는 지지플레이트;를 포함하는,
원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치.
The method of claim 1,
The friction coefficient measuring unit,
A stage provided for linear motion;
a support bracket vertically fixed to the top of the stage;
a support rod having a predetermined length, disposed horizontally, having a central portion rotatably coupled to an upper side of the support bracket, and having an indenter coupled to one end;
a first load cell fixed to the stage located below the other end of the support rod; and
A support plate formed in the form of a sidewall on one side of the stage to which a load is applied from the load control unit;
High-temperature abrasion resistance evaluation device for the inner circumferential surface of a cylindrical tube.
 청구항 1에 있어서,
상기 하중 조절부는,
상기 마찰계수 측정부의 일측에 설치되는 몸체;
상기 몸체의 상측 양단에 각각 고정되는 한 쌍의 고정플레이트;
상기 한 쌍의 고정플레이트에 끼워지는 제2 구동축;
상기 한 쌍의 고정플레이트 사이에 배치되고, 상기 제2 구동축이 끼워지는 이송플레이트;
상기 제2 구동축에 구동력을 제공하는 제2 서보모터;
상기 한 쌍의 고정 플레이트와 이송플레이트가 끼워지고, 상기 제2 구동축이 구동함에 따라 상기 이송플레이트가 직선운동을 하도록 하는 볼스크류; 및
상기 제2 구동축의 전단부에 설치되는 제2 로드셀;을 포함하는,
원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치.
The method of claim 1,
The load control unit,
A body installed on one side of the friction coefficient measuring unit;
A pair of fixing plates each fixed to both upper ends of the body;
a second drive shaft inserted into the pair of fixing plates;
a transfer plate disposed between the pair of fixing plates and into which the second driving shaft is fitted;
a second servomotor providing a driving force to the second driving shaft;
a ball screw into which the pair of fixed plates and the transfer plate are inserted, and the transfer plate performs a linear motion as the second drive shaft drives; and
A second load cell installed at the front end of the second drive shaft; including,
High-temperature abrasion resistance evaluation device for the inner circumferential surface of a cylindrical tube.
 청구항 8에 있어서,
상기 제2 서보모터와 상기 제2 구동축은 타이밍 벨트 풀리에 의해 연결되는,
원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치.
The method of claim 8,
The second servomotor and the second drive shaft are connected by a timing belt pulley,
High-temperature abrasion resistance evaluation device for the inner circumferential surface of a cylindrical tube.
 청구항 1에 있어서,
상기 가열부는,
열풍기에 연결되어 상기 시편 내부로 뜨거운 바람을 주입하는 열풍 노즐과,
상기 시편 내부의 온도를 측정하기 위한 서모커플을 포함하는,
원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치.
The method of claim 1,
the heating part,
A hot air nozzle connected to a hot air blower and injecting hot air into the specimen;
Including a thermocouple for measuring the temperature inside the specimen,
High-temperature abrasion resistance evaluation device for the inner circumferential surface of a cylindrical tube.
 원통형 튜브 형태로 이루어진 시편을 회전시키는 구동부;
상기 시편의 내주면과 마찰접촉하는 압입자로부터 토크값을 전달받아 마찰계수를 측정하는 마찰계수 측정부;
상기 압입자의 위치를 조절하여 상기 시편에 가해지는 하중을 조절하는 하중 조절부;
상기 시편 내부의 온도를 일정한 온도로 유지하기 위한 가열부;
상기 구동부, 마찰계수 측정부, 하중 조절부 및 가열부를 제어하는 제어부; 및
상기 구동부, 마찰계수 측정부, 하중 조절부, 가열부 및 제어부가 정렬되어 배치되는 프레임;을 포함하는,
원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치.
A driving unit for rotating a specimen made in the form of a cylindrical tube;
a friction coefficient measurement unit for measuring a friction coefficient by receiving a torque value from an indenter in frictional contact with an inner circumferential surface of the specimen;
a load control unit controlling a load applied to the specimen by adjusting a position of the indenter;
a heating unit for maintaining the internal temperature of the specimen at a constant temperature;
a control unit controlling the driving unit, the friction coefficient measuring unit, the load adjusting unit, and the heating unit; and
A frame in which the driving unit, the friction coefficient measuring unit, the load adjusting unit, the heating unit, and the control unit are aligned and arranged;
High-temperature abrasion resistance evaluation device for the inner circumferential surface of a cylindrical tube.
 원통형 튜브 형태로 이루어지고 내주면이 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 다이아몬드 중 어느 하나로 코팅된 시편을 회전시키는 구동부;
상기 시편의 내주면과 마찰접촉하는 압입자로부터 토크값을 전달받아 마찰계수를 측정하는 마찰계수 측정부;
상기 압입자의 위치를 조절하여 상기 시편에 가해지는 하중을 조절하는 하중 조절부;
상기 시편 내부의 온도를 일정한 온도로 유지하기 위한 가열부; 및
상기 구동부, 마찰계수 측정부, 하중 조절부 및 가열부를 제어하는 제어부;를 포함하는,
원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치.
A driving unit that rotates a specimen formed in the form of a cylindrical tube and whose inner circumferential surface is coated with any one of tantalum (Ta), chromium (Cr), and diamond;
a friction coefficient measurement unit for measuring a friction coefficient by receiving a torque value from an indenter in frictional contact with an inner circumferential surface of the specimen;
a load control unit controlling a load applied to the specimen by adjusting a position of the indenter;
a heating unit for maintaining the internal temperature of the specimen at a constant temperature; and
A control unit for controlling the driving unit, the friction coefficient measuring unit, the load adjusting unit, and the heating unit; including,
High-temperature abrasion resistance evaluation device for the inner circumferential surface of a cylindrical tube.
 원통형 튜브 형태로 이루어지고 내주면이 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 다이아몬드 중 어느 하나로 코팅된 시편을 회전시키는 구동부;
상기 시편의 내주면과 마찰접촉하는 압입자로부터 토크값을 전달받아 마찰계수를 측정하는 마찰계수 측정부;
상기 압입자의 위치를 조절하여 상기 시편에 가해지는 하중을 조절하는 하중 조절부;
상기 시편 내부의 온도를 일정한 온도로 유지하기 위한 가열부; 및
상기 구동부, 마찰계수 측정부, 하중 조절부 및 가열부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 압입자는 텅스텐 카바이드(WC), 합금 공구강(SKD-11), 황동 중 어느 하나로 이루어진 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치.
A driving unit that rotates a specimen formed in the form of a cylindrical tube and whose inner circumferential surface is coated with any one of tantalum (Ta), chromium (Cr), and diamond;
a friction coefficient measurement unit for measuring a friction coefficient by receiving a torque value from an indenter in frictional contact with an inner circumferential surface of the specimen;
a load control unit controlling a load applied to the specimen by adjusting a position of the indenter;
a heating unit for maintaining the internal temperature of the specimen at a constant temperature; and
A control unit for controlling the drive unit, the friction coefficient measurement unit, the load control unit, and the heating unit;
The indenter is a high-temperature wear resistance evaluation device of the inner circumferential surface of a cylindrical tube made of any one of tungsten carbide (WC), alloy tool steel (SKD-11), and brass.
 청구항 13에 있어서,
상기 마찰계수 측정부는,
직선운동 가능하게 마련된 스테이지;
상기 스테이지의 상부에 세로로 고정 설치되는 지지브래킷;
소정 길이를 가지고 가로로 배치되어 중심부가 상기 지지브래킷의 상측에 회동 가능하게 결합되며, 일단부에 압입자가 결합되는 지지로드;
상기 지지로드의 타단부 하방에 위치한 상기 스테이지에 고정설치되는 제1 로드셀; 및
상기 스테이지의 일측에 측벽 형태로 형성되어 상기 하중 조절부로부터 하중이 가해지는 지지플레이트;를 포함하는,
원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치.
The method of claim 13,
The friction coefficient measuring unit,
A stage provided for linear motion;
a support bracket vertically fixed to the top of the stage;
a support rod having a predetermined length, disposed horizontally, having a central portion rotatably coupled to an upper side of the support bracket, and having an indenter coupled to one end;
a first load cell fixed to the stage located below the other end of the support rod; and
A support plate formed in the form of a sidewall on one side of the stage to which a load is applied from the load control unit;
High-temperature abrasion resistance evaluation device for the inner circumferential surface of a cylindrical tube.
 청구항 13에 있어서,
상기 하중 조절부는,
상기 마찰계수 측정부의 일측에 설치되는 몸체;
상기 몸체의 상측 양단에 각각 고정되는 한 쌍의 고정플레이트;
상기 한 쌍의 고정플레이트에 끼워지는 제2 구동축;
상기 한 쌍의 고정플레이트 사이에 배치되고, 상기 제2 구동축이 끼워지는 이송플레이트;
상기 제2 구동축에 구동력을 제공하는 제2 서보모터;
상기 한 쌍의 고정 플레이트와 이송플레이트가 끼워지고, 상기 제2 구동축이 구동함에 따라 상기 이송플레이트가 직선운동을 하도록 하는 볼스크류; 및
상기 제2 구동축의 전단부에 설치되는 제2 로드셀;을 포함하는,
원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치.
The method of claim 13,
The load control unit,
A body installed on one side of the friction coefficient measuring unit;
A pair of fixing plates each fixed to both upper ends of the body;
a second drive shaft inserted into the pair of fixing plates;
a transfer plate disposed between the pair of fixing plates and into which the second driving shaft is fitted;
a second servomotor providing a driving force to the second driving shaft;
a ball screw into which the pair of fixed plates and the transfer plate are inserted, and the transfer plate performs a linear motion as the second drive shaft drives; and
A second load cell installed at the front end of the second drive shaft; including,
High-temperature abrasion resistance evaluation device for the inner circumferential surface of a cylindrical tube.
 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 하나의 청구항에 따른 원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 장치를 이용하여 원통형 튜브 형태로 이루어진 시편 내주면의 고온 내마모 특성을 평가하는 방법으로서,
상기 시편의 내주면과 압입자가 마찰접촉하면서 발생되는 토크 값을 토대로 하여 마찰계수를 계산하는 단계를 포함하는,
원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 방법.
A method for evaluating high-temperature wear resistance characteristics of the inner circumferential surface of a specimen made in the form of a cylindrical tube using the high-temperature wear resistance characteristic evaluation device of the inner circumferential surface of the cylindrical tube according to any one of claims 1 to 15,
Calculating a friction coefficient based on a torque value generated while the inner circumferential surface of the specimen and the indenter are in frictional contact,
A method for evaluating high-temperature wear resistance characteristics of the inner circumferential surface of a cylindrical tube.
 청구항 16에 있어서,
상기 원통형 튜브 형태로 이루어진 시편을 상기 구동부의 유압척으로부터 분리한 다음, 상기 압입자에 의해 상기 시편의 마모된 깊이, 상기 시편의 무게변화, 상기 시편의 미세조직 변화, 상기 압입자의 마모도, 상기 압입자의 미세조직 변화를 관찰하는,
원통형 튜브 내주면의 고온 내마모 특성 평가 방법.

The method of claim 16
After the specimen made of the cylindrical tube shape is separated from the hydraulic chuck of the drive unit, the wear depth of the specimen by the indenter, the weight change of the specimen, the microstructure change of the specimen, the degree of wear of the indenter, and the indentation Observing the changes in the microstructure of the ruler,
A method for evaluating high-temperature wear resistance characteristics of the inner circumferential surface of a cylindrical tube.
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