KR200354760Y1 - 고주파 열처리장치 - Google Patents

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Abstract

열처리되는 제품표면이 산화되어 스케일(scale)이 발생되는 것을 방지하는 산화방지장치가 구비된 고주파 열처리장치가 개시되어 있다. 본 고안에 따른 고주파 열처리장치는 본체, 본체의 일측에 가열로를 갖는 받침대, 가열로에 배치되는 가열코일, 가열코일로 냉각수를 공급하는 소입수주입구 및 산화방지장치를 포함한다. 산화방지장치는 가스주입구를 구비한다. 이러한 가스주입구는 내부가 중공된 관 형상을 가지며 받침대의 일측에 일체로 형성된다. 이때, 받침대의 내부에는 가스주입구와 연통되면서 가열코일측으로 연장되는 가스이송로가 형성된다. 또한, 가열코일의 내측에는 가스이송로와 연통되어 가스주입구로 주입된 분위기가스를 분사하는 분출구가 형성된다.

Description

고주파 열처리장치{A heat treatment equipment using H.F}
본 고안은 고주파 열처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열처리되는 제품표면이 산화되어 스케일(scale)이 발생되는 것을 방지하는 산화방지장치가 구비된 고주파 열처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 열처리란 금속 또는 합금에 요구되는 성질, 즉 강도, 경도, 내마모성, 내충격성, 가공성, 자성 등의 제반 성능을 부여하기 위한 목적으로 가열과 냉각의 조작을 여러 가지로 조합시키는 기술이다.
이러한 열처리방법에서 고주파 열처리방법은 금속에 고주파 전류를 유도하여 저항발열시키고 그 열로써 소재를 소정온도까지 가열시킨 후 급냉시켜 제품표면을 경화시키는 방법이다. 이와 같은 고주파 열처리방법은 제품 표면을 국부적으로 순간 가열하여 표면 열처리하므로 열변형이 적고 작업속도가 빠르며 작업을 자동화할 수 있어 대량생산에 특히 적합하다.
특히 볼스터드(ball stud)와 같은 기계부품은 계속되는 마찰력이나 토오크가 반복적으로 작용하므로 높은 내마모성 및 인성을 필요로 한다. 이와 같은 기계적 특성을 부여하기 위하여 고주파 열처리공정을 주로 사용하고 있다.
상기한 고주파 열처리공정에 사용하고 있는 일반적인 고주파 열처리장치는 개략적으로 도 1에 도시된 바와 같은 구조로 되어 있다. 종래의 고주파 열처리장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 제품(10)을 얹어서 지지하는 받침대(13)와, 이 받침대(13)의 중심축을 중심으로 회전시키기 위한 회전풀리(14) 및 상기 받침대(13)에 얹혀져 지지된 제품(10)의 외측 테두리부를 감싸도록 배치되며 내부에는냉각수(12)가 순환하는 가열코일(11)로 이루어져 있다.
상기한 바와 같은 종래의 고주파 열처리장치에서는 제품이 대기에 노출된 상태로 가열되므로 그 열처리되는 부분이 대기중의 산소와 반응하여 표면에 얇은 산화스케일층이 형성된다. 이와 같이 열처리 제품 표면에 형성된 산화스케일층을 제거하기 위하여 종래에는 제품을 열처리하고나서 브러쉬로 표면에 형성된 산화스케일을 분리시키거나 샌드블라스트 또는 텀블링과 같은 별도의 후처리공정을 거쳐야만 하였다.
본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 고안의 목적은 제품이 가열코일로 가열되는 도중에 제품과 가열코일 사이로 불활성가스를 공급함으로써, 가열된 제품이 대기중 산소와 반응하는 것을 차단하여 제품 표면에 산화스케일층이 형성되는 것을 방지할 수 있는 고주파 열처리장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래기술에 따른 고주파 열처리장치를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 고안의 제 1 실시예에 따른 고주파 열처리장치를 나타낸 사시도이고,
도 3은 도 2의 A-A선을 따라 도시한 사용상태 단면도이며, 그리고
도 4는 본 고안의 제 2 실시예에 따른 고주파 열처리장치를 나타낸 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200 : 고주파 열처리장치 110 : 본체
120, 220 : 받침대 122, 222 : 가열로
130, 230 : 가열코일 132, 232 : 분출구
134, 234 : 와이어 140, 240 : 소입수주입구
142, 242 : 냉각수이송로 150, 250 : 산화방지장치
152, 252 : 가스주입구 154, 254 : 가스이송로
260 : 코일냉각수주입구
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 고안은,
본체와, 본체의 일측에 형성되면서 중앙부에 가열로가 형성된 받침대와, 받침대의 내측에 밀착되게 배치되면서 내측면상에 다수의 분출구가 형성된 가열코일과, 가열코일로 유도전류를 안내하는 와이어와, 분출구로 냉각수를 공급하는 소입수주입구로 이루어진 고주파 열처리장치에 있어서,
받침대의 일측에는 관 형상을 지면서 분위기가스가 주입되는 가스주입구가형성되고, 받침대의 내부에는 가스주입구와 연통되면서 가열코일의 내측으로 연장되는 가스이송로가 형성되며, 가열코일의 내측에는 가스주입구로 주입된 분위기가스를 가스이송로를 통하여 가열코일 내측으로 분사시키는 또 다른 분출구가 형성되는 고주파 열처리장치를 제공하는데 있다.
또한, 중앙부에 가열로가 형성된 원판 형상의 받침대와, 가열로의 내측에 밀착되게 배치되면서 내측면상에 다수의 분출구가 형성된 가열코일과, 가열코일로 유도전류를 안내하는 와이어와, 분출구로 냉각수를 공급하는 소입수주입구로 이루어진 고주파 열처리장치에 있어서,
받침대의 일측에는 관 형상을 가지면서 분위기가스가 주입되는 가스주입구가 형성되고, 받침대의 내부에는 가스주입구와 연통되면서 가열코일의 내측으로 연장되는 가스이송로가 형성되며, 가열코일의 내측에는 가스주입구로 주입된 분위기가스를 가스이송로를 통하여 가열코일 내측으로 분사시키는 또 다른 분출구가 형성되는 고주파 열처리장치를 제공하는데 있다.
이때, 분위기가스로는 아르곤(Ar)이나 헬륨(He) 또는 질소(N2)중 하나가 사용된다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 고주파 열처리장치에 대해 설명한다.
도 2는 본 고안의 제 1 실시예에 따른 고주파 열처리장치를 장치를 나타낸 사시도이며, 그리고 도 3은 도 2의 A-A선을 따라 도시한 사용상태 단면도이다.
본 고안의 제 1 실시예에 따른 고주파 열처리장치(100)는 도 1 및 2에서 보는 바와 같이 본체(110), 받침대(120), 가열코일(130), 소입수주입구(140) 및 산화방지장치(150)를 포함한다. 본체(110)는 두툼한 판 형상을 갖는다. 이러한 본체(110)의 일측에는 중앙부에 가열로(122)가 형성되도록 링 형상을 갖는 받침대(120)가 일체로 형성되고 가열로(122)의 내측에는 가열코일(130)이 배치된다. 가열코일(130)은 링 형상을 가지면서 받침대(120)의 내측에 밀착되고 유도전류를 가열코일(130)로 안내하는 와이어(134)가 가열코일(130)의 상단에 고정되면서 본체(110)의 외측을 따라 배치된다. 이와 같이 형성된 본체(110)에는 소입수주입구(140)가 형성되고, 받침대(120)에는 산화방지장치(150)가 형성된다.
소입수주입구(140)는 내부가 중공된 파이프 형상을 가지면서 본체(110)의 양 측면으로 형성된다. 이때, 본체(110)의 내부에는 소입수주입구(140)와 연통되면서 가열코일(130)측으로 연장되는 냉각수이송로(142)가 형성된다. 바람직하게는 가열코일(130)의 내측에는 냉각수이송로(142)와 연통되어 냉각수를 분출시키는 다수의 분출구(132)가 형성된다.
한편, 산화방지장치(150)는 소입수주입구(140)와 마찬가지로 내부가 중공된 파이프 형상을 갖는 가스주입구(152)가 받침대(120)의 측면에 형성된다. 이때, 받침대(120)의 내부에는 가스주입구(152)와 연통되면서 가열코일(130)측으로 연통되는 가스이송로(154)가 형성된다. 바람직하게는 가열코일(130)의 내측에는 가스이송로(154)와 연통되어 분위기가스를 분출시키는 다수의 또 다른 분출구(132')가 형성된다. 이러한 산화방지장치(150)로 주입되는 분위기가스로는 불활성가스인 아르곤(Ar) 및 헬륨(He)과, 중성가스인 질소(N2)가 사용된다.
하기에는 전술한 바와 같은 제 1 실시예에 따른 고주파 열처리장치(100)의 사용상태를 간략하게 설명한다.
도 3을 참고하면, 하부센터(60)의 상부에 제품(70)을 올려놓고 상부센터(80)를 눌러 고정시킨다. 제품(70)이 고정되면 하부센터(60)가 배치된 기계장치(도시되지 않음)를 상부로 이동시켜 제품(70)이 가열코일(130)내에 안착되도록 한 후 하부센터(60)를 회전시킨다. 이처럼 가열코일(130)내에서 제품이 회전되면 와이어(134)를 통하여 가열코일(130)로 유도전류를 흘려보내 제품(70)이 가열되도록 한다. 이때, 제품(70)이 가열되면서 산화되는 것을 방지하기 위하여 분위기가스를 가스주입구(152)로 공급하여 가스이송로(154)를 통해 가열코일(130)내의 또 다른 분출구(132')로 분사한다. 이러한 분위기가스의 공급은 가스붐베통(도시되지 않음)에 연결된 호스를 통하여 솔레노이드밸브(도시되지 않음)의 작동에 의해 밸브가 개폐되어지며, 이는 기계장치의 프로그램에 따라 가열이 시작되면 솔레노이드밸브가 열리고 정해진 시간동안 가열이 진행되어지며 가열이 끝남과 동시에 솔레노이드밸브가 닫히도록 프로그램이 내장되어져 항상 균일한 작업이 이루어지도록 되어있다.
한편, 위와 같이 제품(70)의 표면에 산화스케일 발생없이 정해진 시간동안 가열이 진행되어 가열시간이 끝남과 동시에 소입수주입구(140)로 냉각수가 공급되어 냉각수이송로(142)를 따라 가열코일(130)내의 분출구(132)로 냉각수가 분사된다. 이처럼 냉각수가 제품(70)의 표면에 분사되면 제품(70)이 급랭되고 냉각수 및 분위기가스의 공급이 중단된다.
도 5는 본 고안의 제 2 실시예에 따른 고주파 열처리장치를 나타낸 사시도이다.
도 5를 참고하면, 본 고안의 제 2 실시예에 따른 고주파 열처리장치(100)는 받침대(220), 가열코일(230), 코일냉각수주입구(260), 소입수주입구(240) 및 산화방지장치(250)를 포함한다. 받침대(220)는 두툼한 원판 형상을 가지면서 중앙에 상, 하로 관통되는 가열로(222)가 형성된다. 이와 같이 형성된 받침대(220)에는 가열코일(230), 소입수주입구(240) 및 산화방지장치(250)가 배치된다.
가열코일(230)은 링 형상을 가지면서 받침대(220)의 가열로(222)에 밀착되게 배치된다. 이러한 가열코일(230)의 내측면상에는 다수의 분출구(232)가 형성된다. 이때, 가열코일(230)로 유도전류를 공급하기 위한 와이어(234)가 가열코일(230)의 상단에 형성되어 받침대(220)의 외부로 연장된다. 이처럼 형성된 가열코일(230)에는 코일냉각수주입구(260)가 배치된다. 코일냉각수주입구(260)는 파이프 형상을 가지면서 와이어(234)의 양측면에 밀착되게 배치된다.
한편, 소입수주입구(240)는 받침대(220)의 외주면상에 형성된다. 바람직하게는 소입수주입구(240)는 받침대(220)의 정면 및 배면 방향으로 복수개가 형성된다. 이러한 소입수주입구(240)는 외부에서 냉각수를 받아 가열코일(230)내의 분출구(232)로 연결된다. 이때, 받침대(220)의 내부에는 소입수주입구(240)로 주입된 냉각수를 분출구(232)로 안내하는 냉각수이송로(242)가 형성된다.
산화방지장치(250)는 가스주입구(252)를 구비한다. 가스주입구(252)는 받침대(220)의 외주면상에 형성되는데 와이어(234)의 반대편상에 형성된다. 이러한 가스주입구(252)는 외부에서 분위기가스를 받아 가열코일(230)내의 또 다른 분출구(232')으로 연결된다. 이때, 받침대(220)의 내부에는 가스주입구(252)로 주입된 분위기가스를 또 다른 분출구(232')으로 안내하는 가스이송로(254)가 형성된다. 여기에서 분위기가스로는 제 1 실시예에서 언급한 바와 같이 불활성가스인 아르곤(Ar) 및 헬륨(He)과, 중성가스인 질소(N2)가 사용된다.
전술한 바와 같이, 본 고안에 따른 고주파 열처리장치는 분위기가스 속에서 가열 및 냉각이 이루어지므로 제품 표면에 스케일(scale) 발생이 없으며, 이로인한 스케일 제거 공정의 생략으로 생산성 향상 및 원가 절감의 잇점이 있다.
또한, 제품을 가열코일내에 넣고 개방상태에서 가스주입, 가열 및 냉각하는 방식이므로 공정이 간단하고 작업시간이 적게 들며 별도의 장치나 설비가 필요치 않는 잇점이 있다.
상기에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 본체(110)와, 상기 본체(110)의 일측에 형성되면서 중앙부에 가열로(122)가 형성된 받침대(120)와, 상기 받침대(120)의 내측에 밀착되게 배치되면서 내측면상에 다수의 분출구(132)가 형성된 가열코일(130)과, 상기 가열코일(130)로 유도전류를 안내하는 와이어(134)와, 상기 분출구(132)로 냉각수를 공급하는 소입수주입구(140)로 이루어진 고주파 열처리장치에 있어서,
    상기 받침대(120)의 일측에는 관 형상을 가지면서 분위기가스가 주입되는 가스주입구(152)가 형성되고, 상기 받침대(120)의 내부에는 상기 가스주입구(152)와 연통되면서 상기 가열코일(130)의 내측으로 연장되는 가스이송로(154)가 형성되며, 상기 가열코일(130)의 내측에는 상기 가스주입구(152)로 주입된 분위기가스를 상기 가스이송로(154)를 통하여 상기 가열코일(130) 내측으로 분사시키는 또 다른 분출구(132')가 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 열처리장치.
  2. 중앙부에 가열로(222)가 형성된 원판 형상의 받침대(220)와, 상기 가열로(222)의 내측에 밀착되게 배치되면서 내측면상에 다수의 분출구(232)가 형성된 가열코일(230)과, 상기 가열코일(230)로 유도전류를 안내하는 와이어(234)와, 상기 받침대(220)의 외주면상에 형성되어 상기 분출구(232)로 냉각수를 공급하는 소입수주입구(240)로 이루어진 고주파 열처리장치에 있어서,
    상기 받침대(220)의 일측에는 관 형상을 가지면서 분위기가스가 주입되는 가스주입구(252)가 형성되고, 상기 받침대(220)의 내부에는 상기 가스주입구(252)와 연통되면서 상기 가열코일(230)의 내측으로 연장되는 가스이송로(254)가 형성되며, 상기 가열코일(230)의 내측에는 상기 가스주입구(252)로 주입된 분위기가스를 상기 가스이송로(254)를 통하여 상기 가열코일(230) 내측으로 분사시키는 또 다른 분출구(232')가 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 열처리장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분위기가스는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 질소(N2)로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 고주파 열처리장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 가열코일(230)을 냉각시키기 위하여 관 형상을 갖는 코일냉각수주입구(260)가 상기 와이어(234)의 양측에 밀착되게 배치되는 것을 특징으로 하는 고주파 열처리 장치.
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