KR20030082707A

KR20030082707A - 벨트컨베이어용 풀리의 표면 경화 방법

Info

Publication number: KR20030082707A
Application number: KR1020020021163A
Authority: KR
Inventors: 김세일; 서강태; 김종민
Original assignee: 주식회사 세화기계
Priority date: 2002-04-18
Filing date: 2002-04-18
Publication date: 2003-10-23

Abstract

본 발명은 벨트컨베이어의 벨트면과 면접촉되어 마모되는 풀리의 마찰면을 경화시키는 방법에 관한 것으로, 벨트컨베이어용 풀리부(10)의 둘레면을 이루는 마찰면(16)에, Fe -Cr 24.0∼32.0Wt％ -C 4.0∼7.0Wt％ -Nb 4.0∼7.0Wt％ -Mn 2.0∼4.0Wt％ -W 1.0∼3.0Wt％ -Mo 1.0∼1.5Wt％ -Ni 0.5∼1.0Wt％를 함유하는 코팅물(22)을 공급한 다음, 전극부(30)에 400∼500A의 전류를 가하여 마찰면(16)과 와이어전극(32)의 사이로부터 발생하는 아크열을 통해 코팅물(22)을 용해하여 3∼5mm의 비드층을 다층으로 육성용접시켜, 벨트컨베이어용 풀리의 잦은 교체에 따른 작업하중 및 작업공수가 감소됨은 물론 중량물의 이송효율이 향상되어 벨트컨베이어의 구동에 따른 제반 부대비용이 절감되게 한 것이다.

Description

벨트컨베이어용 풀리의 표면 경화 방법{Method for hardening the pulley surface using in belt conveyor}

본 발명은 벨트컨베이어의 벨트면과 면접촉되어 마모되는 풀리의 마찰면을 경화사키는 방법에 관한 것으로, 특히 풀리마찰면의 내마모성을 극대화하여 수명을연장시킴과 더불어 전기전도도를 향상하여 용접성을 극대화시킬 수 있도록 된 벨트컨베이어용 풀리의 표면경화 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 벨트컨베이어의 풀리는, 구동모우터의 작동과정에서 벨트면과 면접촉되어 무한궤도식으로 회전하는 회전체로서, 이러한 벨트컨베이어의 풀리는 모우터의 회전축상에 베어링을 통해 회전가능하게 장착된 상태에서 벨트면과 지속적으로 면접촉되면서 마모되어 손상된다.

따라서, 풀리의 마찰면에 고무나 우레탄과 같은 매개부재를 피복하여, 예컨대 벨트면과의 면접촉이나 운반원료나 이물질과의 마찰에 의해 발생하는 손상을 방지하여 풀리의 교체에 따른 작업하중을 절감시킴은 물론 중량물의 이송효율을 증대시키는 방법이 제안된 바 있다.

그러나, 풀리의 마찰면에 피복되는 매개부재는 내식성이 우수하지만 내마모성이 상대적으로 미약하여, 예컨대 벨트면이나 운반원료 등과의 면접촉과정에서 손쉽게 손상되어 수명이 감소되는 문제점이 있었다.

그리고, 풀리의 마찰면에 고크롬강이나 세라믹 등의 코팅층을 형성하여 경화시키는 방법이 제안된 바 있지만, 이러한 코팅층은 열전도율이 미약하여 코팅층의 박리 및 균열현상이 손쉽게 발생됨은 물론 경도와 강도가 비교적 낮아 급격한 침식마모에 따른 손상이 발생되는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 풀리마찰면의 내마모성을 향상하여 수명을 연장시킴과 더불어 열전도성을 향상하여 용접성을 극대화시킬 수 있도록 된 벨트컨베이어용 풀리의 표면경화 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 벨트컨베이어용 풀리부의 마찰면에, Fe -Cr 24.0∼32.0Wt％ -C 4.0∼7.0Wt％ -Nb 4.0∼7.0Wt％ -Mn 2.0∼4.0Wt％ -W 1.0∼3.0Wt％ -Mo 1.0∼1.5Wt％ -Ni 0.5∼1.0Wt％를 함유하는 코팅물을 공급한 다음, 전극부에 400∼500A의 전류를 가하여 마찰면과 와이어전극의 사이로부터 발생하는 아크열을 통해 코팅물(22)을 용해하여 3∼5mm의 비드층을 다층으로 육성용접시키는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 벨트컨베이어용 풀리의 경화과정을 도시한 도면이다.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 풀리부 11 : 구동장치

12 : 지지장치 13 : 회전축

15 : 아암 16 : 마찰면

20 : 공급부 21 : 공급파이프

22 : 코팅물 30 : 전극부

31 : 이송롤러 32 : 와이어전극

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 예시도면을 참고로하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 벨트컨베이어용 풀리의 경화과정을 도시한 도면으로서, 지지장치(12)에 의해 지지되는 회전축(13)에 보스(14)와 아암(15)을 통해 설치됨과 더불어 구동장치(11)에 커플러(17)를 통해 연결되어 회전하는 풀리부(10)와; 풀리부(10)의 상부측에 위치된 상태에서 공급파이프(21)를 통해 마찰면(16)을 향해 코팅물(22)을 분사하는 공급부(20) 및; 풀리부(10)와 공급부(20)의 사이공간에 구비된 상태에서 이송롤러(31)의 회전과정에서 안내되는 와이어전극(32)을 용융하여 마찰면(16)에 아크열을 발생시키는 전극부(30)로 이루어져 있다.

그리고, 풀리부(10)의 마찰면(16)에 분사되는 코팅물(22)의 조성은, Fe -Cr 24.0∼32.0Wt％ -C 4.0∼7.0Wt％ -Nb 4.0∼7.0Wt％ -Mn 2.0∼4.0Wt％ -W 1.0∼3.0Wt％ -Mo 1.0∼1.5Wt％ -Ni 0.5∼1.0Wt％ -P와 S와 Zr과 같은 불가피한 불순물을 함유하는 철계합금이다.

이때, 코팅물(22)에 첨가되는 탄소(C)는, 소지금속의 입계에 고용되어 즉, 크롬(Cr)과 몰리브덴(Mo)과 니오븀(Nb) 등과 반응하여 MC형 탄화물을 형성하여 경도를 향상시킴은 물론 용접성 및 주조성을 향상시키는 첨가원소로서, 4.0Wt％이하로 함유된 경우 탄화물의 석출량이 감소되어 강도 및 경도를 저하시키는 반면 7.0Wt％이상으로 함유된 경우 인성을 저하시키므로, 그 함유량을 4.0Wt％∼7.0Wt％의 범위로 한정하였다.

그리고, 망간(Mn)은, 소지금속의 입계에 고용되어 오스테나이트조직을 안정화시킴과 더불어 탈산 및 탈유작용을 증대시킴은 물론 내마모성 및 내식성을 향상시키는 첨가원소로서, 2.0Wt％이하로 함유된 경우 전기전도도를 저하시키는 반면 4.0Wt％이상으로 함유된 경우 강도 및 경도를 저하시키므로, 그 함유량을 2.0Wt％∼4.0Wt％의 범위로 한정하였다.

그리고, 크롬(Cr)은, 소지금속에 일부가 고용되면서 그 나머지는 탄화물을 형성하여 경도를 향상시킴은 물론 특히 염수중에서 내식성을 향상시키는 첨가원소로서, 24.0Wt％이하로 함유된 경우 전기전도도를 저하시키는 반면 32.0Wt％이상으로 함유된 경우 인성을 저하시키므로, 그 함유량을 24.0Wt％∼32.0Wt％의 범위로 한정하였다.

그리고, 몰리브덴(Mo)은, 소지금속에 고용되어 경도 및 강도를 향상시키는 첨가원소로서, 1.0Wt％이하로 함유된 경우 전기전도도를 저하시키는 반면 2.0Wt％이상으로 함유된 경우 인성과 내충격성을 저하시키므로, 그 함유량을 1.0Wt％∼ 2.0Wt％의 범위로 한정하였다.

그리고, 니오븀(Nb)은, 소지금속에 고용되어 입자를 미세화시킴은 물론 탄화물과 질화물을 형성하여 경도를 향상시키는 첨가원소로서, 4.0Wt％이하로 함유된 경우 전기전도도를 저하시키는 반면 7.0Wt％이상으로 함유된 경우 인성을 저하시키므로, 그 함유량을 4.0Wt％∼7.0Wt％의 범위로 한정하였다.

그리고, 니켈(Ni)은, 소지금속에 고용되어 오스테나이트조직을 안정화시킴은 물론 내식성을 향상시키는 첨가원소로서, 1.0Wt％이하로 함유된 경우 전기전도도를 저하시키는 반면 6.0Wt％이상으로 함유된 경우 경도를 저하시키므로, 그 함유량을 1.0Wt％∼6.0Wt％의 범위로 한정하였다.

그리고, 우라늄(W)은, 소지금속에 고용되어 강도 및 경도를 향상시키는 첨가원소로서, 1.0Wt％이하로 함유된 경우 전기전도도를 저하시키는 반면 6.0Wt％이상으로 함유된 경우 인성을 저하시키므로, 그 함유량을 1.0Wt％∼6.0Wt％의 범위로 한정하였다.

그리고, 인(P)이나 황(S)이나 지르코늄(Zr)은, 불가피한 불순물로 함유되는 첨가원소로서, 0.6Wt％이상을 초과하는 경우 인성 및 용접성에 악영향을 끼치므로, 그 함유량이 0.6Wt％를 초과해서는 안된다.

[표 1]

	C(Wt％)	Cr(Wt％)	Mn(Wt％)	Mo(Wt％)	Nb(Wt％)	W(Wt％)	Ni(Wt％)
실시예 1	4.0	30.0	2.2	1.5	7.0	3.0	1.0
실시예 2	4.5	29.0	3.2	1.8	4.0	2.5	6.0
실시예 3	5.0	28.0	3.1	1.7	5.5	4.0	3.5
실시예 4	5.2	24.0	2.6	1.0	6.0	1.0	0.5
실시예 5	5.7	27.0	2.3	1.3	5.8	4.5	2.5
실시예 6	6.0	26.0	3.4	1.2	6.2	4.3	3.0
실시예 7	6.5	25.0	2.4	1.5	4.5	3.5	2.0
실시예 8	7.0	24.0	4.0	1.9	5.0	2.0	4.0

이하, 본 발명에 따른 작용을 첨부된 예시도면을 참고로하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 풀리부(10)는, 일반강재질(SS41)로 성형된 것으로서, 경화장치(도 1 참조)를 작동하여 풀리부(10)의 마찰면(16)에 코팅물(22)을 육성용접하기 위해서는, 일단 풀리부(10)의 형상을 파이프 또는 벤딩가공을 통해 원통형상으로 제조하는 과정이 선결되어야 한다.

이어서, 경화장치용 회전축(13)의 둘레면에 보스(14)와 아암(15)을 통해 풀리부(10)를 수평방향으로 장착한 상태에서, 회전축(13)의 양단부를 구동장치(11)와 지지장치(12)로 각각 고정시킨 다음, 구동장치(11)를 이용하여 분당 40∼50회의 회전속도로 회전시킨다.

그런 다음, 공급부(20)의 저장통(23)에 실시예 1내지 실시예 8과 같은 합금성분을 갖는 코팅물(22)을 충진한 상태에서, 공급부(20)의 하부측에 구비된 공급파이프(21)를 이용하여 풀리부(10)의 마찰면(16)을 향해 각각의 코팅물(22)을 공급하면서, 동시에 전원공급장치(미도시)를 작동하여 전극부(30)의 와이어전극(32)으로 400∼500A의 전압을 가하였다.

[표 2]

	경도(HRc)	내마모(육안)	열팽창계수( ×10^-6mm)	인장강도(MPa)
실시예 1	56.7	양호	7.5	1350
실시예 2	57.1	양호	7.9	1355
실시예 3	57.1	양호	7.8	1279
실시예 4	58.1	양호	7.3	1378
실시예 5	58.3	양호	7.9	1345
실시예 6	58.6	양호	7.3	1369
실시예 7	59.1	양호	7.4	1397
실시예 8	59.3	양호	7.3	1390

이렇게 하면, 풀리부(10)의 마찰면(16)과 전극부(30)의 와이어전극(32)과의 사이에서 발생하는 아크열에 의해 코팅물(22)이 용융되면서 마찰면(16)을 따라 용접층이 형성되며, 이때 용접층은 일정폭(3∼5mm)을 갖는 비드형태(beads)로 3층(외곽층, 중간층, 바닥층)의 용접층으로 형성하였다.

이때, 와이어전극(32)은, 이송롤러(31)의 회전과정에서 지속적으로 소모되는 것으로서, 풀리부(10)의 마찰면(16)에 용입되어 용접성을 저하시키는 것을 미연에 방지하기 위한 수단으로, 와이어전극(32)과 코팅물(22)의 용융비를 대략 1:2.3의 비율이 되도록 유지하였다.

그런 다음, 마찰면(16)의 용접층을 연삭가공을 통해 전체적으로 원통도 및 진원도를 양호하게 유지시킨 다음, 풀리부(10)와 구성부품들간의 전체적인 균형을 바로 잡고 필요에 따라 다시 연삭가공을 통해 원통도를 양호하게 유지시키면, 풀리부(10)의 경화작업이 완료되는 것이다.

한편, 마찰면(16)의 용접층 중 "외곽층"을 채취하여 경도시편으로 제작한 다음, 록크웰경도기(HRc)를 이용하여 총 10회에 걸쳐 경도값을 측정한 결과, 표 2에서와 같이, 경도값이 56∼59의 범위로 측정되어, 벨트컨베이어의 풀리로서 적합한 경도값을 갖음을 알 수 있었다.

그리고, 마찰면(16)의 용접층 중 "외곽층"을 채취하여 마모시편으로 제작한 다음, 마모시험기(ASTM G65-85 Dry Sand/Rubber wheel Abrasion Tester, 하중 13Kgf, 휠속도 2000RPM, 총회전수 20.000회)로 시험하여 육안으로 관찰한 결과 표 2에서와 같이, 거의 마모되지 않아 양호한 상태임을 알 수 있었다.

그리고, 마찰면(16)의 용접층 중 "외곽층"을 채취하여 표준시편으로 제작한 다음, Thermomechanical Analysis(속도 5℃/min)를 이용하여 상온에서 600℃까지 측정한 결과, 표 2에서와 같이, 고온상태(600℃)에서도 열팽창계수가 비교적 우수하여 전기전도도가 양호함을 알 수 있었다.

그리고, 마찰면(16)의 용접부착성을 측정하기 위해, 마찰면(16)의 용접층을 채취하여 맞대기 용접하고 표준시편으로 제작하여 인장시험기(Instron, 인장속도 2mm/min)으로 인장강도를 측정한 결과, 표 2에서와 같이, 인장강도값이 측정되었으며, 이때 연신율은 7％내외로서 용접부착성이 양호함을 알 수 있었다.

따라서, 실시예 1 내지 실시예 8과 같은 합금성분을 갖는 코팅물(22)을 풀리부(10)의 마찰면(16)에 다층으로 육성용접하는 경우, 마찰면(16)의 상온경도값과 내마모성이 우수하여 풀리의 수명이 연장됨은 물론 전기전도도와 연신율이 우수하여 용접부착성이 증대됨을 알 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 벨트컨베이어용 풀리의 표면경화 방법에 의하면, 벨트컨베이어용 풀리의 상온경도와 내마모성이 향상되어 수명이 연장됨과 더불어 고온에서 전기전도도가 향상되어 코팅층의 박리 및 균열현상이 최소화되므로, 벨트컨베이어용 풀리의 잦은 교체에 따른 작업하중 및 작업공수가 감소됨은 물론 중량물의 이송효율이 향상되어 벨트컨베이어의 구동에 따른 제반 부대비용이 절감되는 효과가 있는 것이다.

Claims

벨트컨베이어용 풀리부(10)의 마찰면(16)에, Fe -Cr 24.0∼32.0Wt％ -C 4.0∼7.0Wt％ -Nb 4.0∼7.0Wt％ -Mn 2.0∼4.0Wt％ -W 1.0∼3.0Wt％ -Mo 1.0∼1.5Wt％ -Ni 0.5∼1.0Wt％를 함유하는 코팅물(22)을 공급한 다음, 전극부(30)에 400∼500A의 전류를 가하여 마찰면(16)과 와이어전극(32)의 사이로부터 발생하는 아크열을 통해 코팅물(22)을 용해하여 3∼5mm의 폭을 갖는 비드층을 다층으로 육성용접시키는 것을 특징으로 하는 벨트컨베이어용 풀리의 표면경화 방법.