KR20000065556A - 중장비의 관절용 부시의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중장비의 관절용 부시의 제조 방법에 관한 것으로 이러한 방법은, 기계구조용 강재로 제조된 모재관을 마련하는 단계; 상기 모재관의 내부 둘레에 걸쳐 비정질의 용가재(filler metal)로 기설정된 수치 이상으로 피복시키는 단계; 및 상기 모재관의 내부 둘레에 피복된 비정질의 용착금속을 기설정된 수치의 두께로 절삭하는 단계를 포함한다. 그리고, 상기 피복 단계는, Si : 1.1-2.6 중량%, Cr : 24.5-32.0 중량%, Mn : 1.0-2.8 중량%, B : 3.0-4.2 중량%, Fe : 잔량으로 이루어진 비정질의 전이금속인 용가재를 이용한 용접방법으로 이루어 지게 된다. 본 발명의 상기와 같은 구성에 따라, 융접 방법을 이용하여 비정질의 전이금속을 중장비의 관절부에 사용되는 부시의 내면에 피복시키므로써 비정질의 피복층이 부시의 내면에 완전히 결합되어 윤활성 및 내마모성이 증대되게 되므로써 빈번한 윤활유의 공급을 감소시켜 작업성 및 편리성이 향상될뿐만 아니라 부시의 수명 또한 연장되어 경제성이 증대 된다.

Description

중장비의 관절용 부시의 제조 방법{method for manufacturing bush of pivot portion of heavy construction equipment}

본 발명은 기계용 부시에 관한 것으로, 특히 토목이나 건축 현장에 사용되는 중장비의 주요 구성 요소인 관절용 부시에 관한 것이다.

일반적으로, 중장비는 아암 또는 붐(boom)이 원활하게 작동될 수 있도록 다수의 관절부가 서로 연결되어 있으며, 이러한 관절부에는 부시가 압입되어 장착되게 된다. 따라서, 관절용 부시는 회전 미끄럼 마찰과 충격 등을 동시에 받아 심하게 마모되기 때문에 그리스 등의 저마찰 윤활유를 연속하여 주유하게 된다.

그러나, 중장비의 관절부에 장착되는 부시는 여러곳에 산재되어 있으므로 윤활유의 연속 주입은 번거롭게 되어 작업 효율이 저감될뿐 아니라 사용자의 부주의로 인하여 쉽게 마모되는 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 버튼식 급유장치를 제공하게 되나 모터, 펌프 및 급유 호스 등이 부착되어 부피가 커질뿐 만아니라 제조 비용이 증가되는 문제점이 있었다.

또한, 최근들어 SM45C와 같은 기계구조용 강재를 이용하여 관절용 부시를 제조하고 담금질 및 템퍼링 처리를 하고 있으나 그 효과가 극히 미비한 실정이다.

따라서, 본 출원인은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 관절용 부시 제조 방법을 1995, 8, 16 일자로 특허 출원하였다(특허 출원번호 제 25068 호).

상기 특허를 개략적으로 보면, 용사 공정을 이용하여 관절용 부시의 내면에 비정질의 금속을 피복시켜서 제조하는 것으로, 저마찰 내마모성이 향상되는 것을 알게 되었다. 그러나, 마찰 및 충격 등의 응력을 동시에 받으면서 장시간 사용하게 되면 용사 방법으로 결합된 피막층이 모재에서 박리되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 융접(fusion welding) 방법을 이용하여 비정질의 전이금속으로 중장비의 관절부에 사용되는 부시의 내면을 피복시키므로써 비정질의 피복층이 부시의 내면에 완전히 결합되어 윤활성 및 내마모성이 증대되게 되는 중장비의 관절용 부시를 제공하는데 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 관절용 부시가 장착된 굴삭기의 개략적인 사시도.

도 2 는 본 발명에 따른 관절용 부시의 개략적인 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100:굴삭기, 120:관절부, 10:부시, 12:오일 유입구, 14:그루브(groove), 16:피막층

본 발명에 의해 상기와 같은 목적은 쉽게 달성되며, 본 발명의 일면에 따라, 중장비의 관절용 부시의 제조 방법은 기계구조용 강재로 제조된 모재관을 마련하는 단계; 상기 모재관의 내부 둘레에 걸쳐 비정질의 용가재(filler metal)로 기설정된 수치 이상으로 피복시키는 단계; 상기 모재관의 내부 둘레에 피복된 비정질의 용착금속을 기설정된 수치의 두께로 절삭하는 단계; 및 윤활유를 주입하는 오일 유입구가 중심 일정부위에 형성되고, 오일이 저장되는 그루브가 내경을 따라 다수 형성되도록 가공하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 일면에 따라, 상기 피복 단계는, Si : 1.1-2.6 중량%, Cr : 24.5-32.0 중량%, Mn : 1.0-2.8 중량%, B : 3.0-4.2 중량%, Fe : 잔량으로 이루어진 비정질의 전이금속인 용가재를 이용한 용접 방법으로 특히, 융접(fusion welding)으로 행하는 것이 바람직 하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술하며, 도면 전체를 통하여 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 관절용 부시가 장착된 굴삭기의 개략적인 사시도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 관절용 부시의 개략적인 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 관절용 부시(10)는 굴삭기(100)에 장착된 붐의 작업 반경을 변경시키도록 형성된 링크 구조의 관절부(120)에 압입 장착된다. 이러한 관절용 부시(10)는 내부와 연통되는 오일 유입구(12)가 중심 일정부위에 형성되고, 부시(10)의 내경을 따라 다수개의 그루브(groove)(14)가 형성된다.

상기 오일 유입구(12)는 외부로 부터 부시(10) 내부로 윤활유가 유입되는 통로이며, 상기 그루브(14)는 상기 오일 유입구(12)에서 유입된 윤활유가 유동하면서 금속 접촉면 사이의 틈으로 흘러들어가 유막을 형성하여 금속 상호간의 직접 접촉을 방지하기 위해 형성된 윤활유 확산 이동로이다.

게다가, 비정질의 전이금속으로 부시(10)의 내부가 피복된 피막층(16)이 융접(fusion welding)인 용접 방법으로 형성되어 윤활성 및 내구성이 부여된다.

상기 관절용 부시(10)의 제조 방법을 보면 다음과 같다.

우선, 기계구조용 강재로 제조된 모재관인 부시(10)을 마련하고, 이 모재관의 내부 둘레에 걸쳐 비정질의 용가재(filler metal)로 기설정된 수치 이상으로 피복시키되 융접인 용접 방법을 이용하게 된다.

이때, 상기한 용가재는 Si : 1.1-2.6 중량%, Cr : 24.5-32.0 중량%, Mn : 1.0-2.8 중량%, B : 3.0-4.2 중량%, Fe : 잔량으로 이루어진 비정질의 전이금속이다. 여기서 말하는 비정질의 전이 금속은 마찰 응력을 받으면 마찰 표면층의 결정 격자가 붕괴되어 비정질로 전이되는 금속을 말하기 때문에 케이스하드닝과 같이 표면만 비정질 조직이 되고 내부는 결정상태로 존재하게 된다. 따라서, 급냉시에 따른 원자이동 억제에 의한 벌크 아몰퍼스 제조가 아닌 격자 붕괴에 의한 아몰퍼스 유도 방법에 의한 제조를 이용한 것이다.

그리고, 상기와 같은 Fe-B 계열의 격자 붕괴형 비정질 전이금속에서는 붕소가 격자붕괴 역활을 주로 하게 되는데, 이러한 붕소가 일정량 이상으로 증가할 경우에는 취성이 커지게 되므로 3.0-4.2 중량% 로 제한하고, 대신 Si : 1.1-2.6 중량%, Mn : 1.0-2.8 중량% 를 첨가하여 취성을 억제하면서 격자붕괴 효과를 상승시킨다. 게다가, Cr 을 24.5-32.0 중량% 첨가하여 내식성을 증가시켜 주므로써 경도는 증가하고 마찰 계수는 감소하는 것을 본 출원인은 여러번에 걸친 시험으로 알수 있었다.

다시 말해, Si는 경도 향상과 부식 억제의 역할을 부여하는 것으로 함량이 1.1 중량% 미만일 경우에는 피복된 피막층의 경도가 감소될뿐 만아니라 부식이 심하게되며, 2.6 중량% 를 초과 할때는 용접하는데 어려움이 있게된다.

또한, 철의 함량이 기준치 미만일 경우에는 부시와의 열팽창 계수차이로 인하여 피막층의 박리 및 균열이 과다하게 발생하며, 기준치를 초과할 경우에는 피막층의 경도 및 강도가 저하되는 문제점이 있다.

크롬은 내식성을 향상시키는 역할을 하는 것으로 24.5 중량% 미만으로 첨가 할경우에는 내식성 효과가 미비하고, 32.0 중량% 를 초과할 경우에는 생성되는 피막층의 균열이나 박리 현상이 발생되게 된다.

게다가, 망간은 압축 스트레스를 받아 형성되는 피막층의 경도와 강도를 향상시키는 역할을 하지만 용접성, 경도 및 강도의 측면에서 볼때 1.0-2.8 중량% 로 첨가하는 것이 바람직 하다. 그리고, 붕소는 전술하였듯이 비정질의 특성을 부여하여 경도 및 내식성을 향상시키는 역할을 하는 것으로 용접 공정 측면에서 볼때 3.0-4.2 중량% 로 첨가하는 것이 바람직 하다.

이와 같은 조성을 포함한 용가재로 상기 부시(10)의 내면을 기설정된 수치 이상으로 피복하여 피복된 용착 금속을 소정의 수치로 절삭하여 피막층(16)을 형성시킨다. 그후, 부시(10)의 내부와 연통되는 오일 유입구(12)가 중심 일정부위에 형성시키고 부시(10)의 내경을 따라 다수개의 그루브(14)를 형성시킴으로써 본 발명에 따른 관절용 부시(10)는 용이하게 제조되게 된다.

실시예 1

중장비의 관절용 부시의 내면에 Si : 1.5 중량%, Cr : 30.0 중량%, Mn : 2.0 중량%, B : 4.5 중량%, Fe : 62 중량% 로 이루어진 비정질의 전이금속인 용가재를 2.0mm두께로 피복하는데, 융접인 아아크 용접 방법을 이용하였다. 그후, 잉여 두께의 피막층을 0.5mm두께로 연삭함과 동시에 표면에 마찰을 주어 비정질로의 전이를 더 진행시킨다.

제조된 부시를 중장비의 관절부에 장착시켜서 장시간 사용한 결과 윤활성, 내마모성 및 내식성이 현저히 상승됨을 알수 있고, 강도 및 경도를 측정하여 본 결과 종래기술에 따른 부시와 비교시 탁월한 효과가 있었다.

본 발명의 상기와 같은 구성에 따라, 융접 방법을 이용하여 비정질의 전이금속을 중장비의 관절부에 사용되는 부시의 내면에 피복시키므로써 비정질의 피복층이 부시의 내면에 완전히 결합되어 윤활성 및 내마모성이 증대되게 되므로써 빈번한 윤활유의 공급을 감소시켜 작업성 및 편리성이 향상될뿐만 아니라 부시의 수명 또한 연장되어 경제성이 증대 된다.

본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관하여 설명하고 도시하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계의 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있다.

Claims (3)

1. 기계구조용 강재로 제조된 모재관을 마련하는 단계;

   상기 모재관의 내부 둘레에 걸쳐 비정질의 용가재(filler metal)로 기설정된 수치 이상으로 피복시키는 단계;

   상기 모재관의 내부 둘레에 피복된 비정질의 용착금속을 기설정된 수치의 두께로 절삭하는 단계; 및

   내외부와 연통되는 오일 유입구가 중심 일정부위에 형성되고, 내경을 따라 다수개의 그루브(groove)가 형성되도록 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중장비의 관절용 부시의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 피복 단계는, Si : 1.1-2.6 중량%, Cr : 24.5-32.0 중량%, Mn : 1.0-2.8 중량%, B : 3.0-4.2 중량%, Fe : 잔량으로 이루어진 비정질의 전이금속인 용가재를 이용한 용접 방법인 것을 특징으로 하는 중장비의 관절용 부시의 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 용접 방법은 융접(fusion welding)인 것을 특징으로 하는 중장비의 관절용 부시의 제조 방법.