KR20040046025A

KR20040046025A - 예열장치를 갖춘 쇼트피닝설비

Info

Publication number: KR20040046025A
Application number: KR1020020073826A
Authority: KR
Inventors: 임성혁
Original assignee: 임성혁
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2004-06-05

Abstract

본 발명은 피가공물의 외면을 타격하여 피가공물의 물성을 강화하는 쇼트피닝설비에 관한 것으로, 피가공물(20 ; 20')이 예열챔버(1300) 내부에서 가열장치(1400)에 의해 상온 보다 높은 설정 온도로 균일하게 가열된 후, 피가공물(20)의 표면부가 대기중에서 자연스럽게 냉각되거나, 강제적으로 냉각된 상태로 쇼트피닝처리되므로, 피가공물의 표면부에 잔류되는 압축응력이 증가하게 되어, 피가공물의 물성이 크게 향상된다.

Description

예열장치를 갖춘 쇼트피닝설비{Shot peening equipment having heating apparatus}

본 발명은 피가공물의 외면을 타격하여 피가공물의 물성을 강화하는 쇼트피닝설비에 관한 것으로, 쇼트피닝처리시 피가공물의 표면부에 보다 많은 압축응력이 잔류되도록 하여, 피가공물의 물성이 크게 향상되도록 하는 예열장치를 갖춘 쇼트피닝설비에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 쇼트피닝설비는 강구를 매개로 피가공물의 외면을 타격하여 피가공물의 외면에 압축응력이 잔류되도록 하는 것으로, 이와 같이 압축응력이 잔류되면 피가공물의 강도가 높아지고, 외부 하중에 의한 신율이 증대되며, 피로균열이 가능한 한 억제된다.

상기 쇼트피닝설비는 어떠한 장치를 매개로 강구를 발사하는가에 따라서, 임펠러방식과 에어노즐방식으로 크게 구분된다.

종래 임펠러방식의 쇼트피닝설비의 작동상태를 도 1a 및 도 1b를 참고하여 설명해 보면 다음과 같다.

우선, 캐비넷(400)의 도어(420)가 도어개폐기구(430)에 의해 열려진 상태에서, 피가공물(20)들이 끼워진 지그(10)가 이송장치(1100)에 의해 캐비넷(400)의 회전대(410)에 안착되면, 도어개폐기구(430)에 의해 도어(420)가 닫히게 된다. 여기서, 상기 이송장치(1100)로는 통상 지그(10)나 피가공물(20)을 잡고 들어서 옮길수 있는 로봇아암이 이용되는데, 이하에서는 지그(10)를 이송하는 것으로 통일하여 작동 설명하기로 한다. 이후, 피가공물 고정장치(900)의 구동기구(910)가 작동되어 지그(10)에 끼워져 고정되어진 피가공물(S)들을 가압부재(920)가 하방향으로 누르게 되고, 회전대 구동기구(500)가 작동되어 회전대(410)와 이에 얹혀져 고정된 지그(10) 및 피가공물(20)들이 회전대 구동기구(500)에 의해 회전된다. 여기서, 상기 구동기구(910)는 가압부재(920)를 상하방향으로 왕복이동시킬 수 있는 공지의 모든 것들이 적용가능하지만 통상 에어실린더가 주로 이용되고 있으며, 상기 가압부재(920)는 구동기구(910)의 구동축에 회전가능하게 연결된다. 이러한 상태에서, 강구투입밸브(210)가 열리게 되면 강구저장챔버(110)에 임시보관되어진 강구(S)들이 강구투입라인(L2)을 통해서 임펠러장치(310)의 임펠러(312)의 중심으로 연속적으로 투입된다. 상기 임펠러(312)는 구동모터(311)의 구동축(311a)에 연결되어서 회전되고 있으므로, 임펠러(312)로 중심으로 투입된 강구(S)는 임펠러(312)의 회전날개에 얹혀진 상태로 외측으로 이동되다가 임의의 위치에서 피가공물(20)을 향해서 발사된다. 강구(S)의 발사 위치는 임펠러(312)의 회전속도와 임펠러(312) 중심으로 투입되는 강구(S)의 투입위치 및 투입각도에 따라서 변화된다. 여기서, 미설명부호 "1000"은 강구투입라인 위치변경장치로서, 강구(S)의 투입위치 및 투입각도를 변화시키는 장치를 나타낸다. 상기 임펠러(312)로부터 발사되어진 강구(S)는 이후 캐비넷(400)의 내부공간을 가로질러서 회전되고 있는 피가공물(20)의 외면에 부딪힌 후에 자유낙하되어 강구회수장치(600)로 투입된다. 상기 강구회수장치(600)는 자유낙하되어 캐비넷(400)으로부터 배출되는 강구(S)들을 리턴라인(L1)으로 이송할 수 있는 공지의 모든 것들이 적용가능하지만, 본 실시예의 경우에는 스크류컨베이어(610)와 버킷엘리베이터(620)로 구성되어진 것을 이용하였다. 이와 같이 강구회수장치(600)로 투입되어진 강구(S)는 강구회수장치(600)에 의해서 리턴라인(L1)으로 이송되고, 리턴라인(L1)으로 이송되어진 강구(S)는 이후 이물질제거유닛(700)을 거쳐서 강구저장챔버(110)로 회수되어, 상기 경로를 통해서 재순환하게 된다. 상기 이물질제거유닛(700)은 회수되는 강구(S)들에 포함되어진 이물질들을 제거하는 것으로서, 드럼식과 걸름망식 등의 이물질제거장치가 이용되며, 걸러진 이물질들은 이물질방출라인(L3)을 통해서 외부로 방출된다. 이후, 피가공물(20)의 쇼트피닝작업이 완료되면, 강구투입밸브(210)가 닫히게 되어 임펠러(312)로의 강구(S)공급이 차단되고, 회전대 구동기구(500)가 작동 정지되어 회전대(410)의 회전이 정지되며, 이후 피가공물 고정장치(900)의 구동기구(910)가 작동되어 가압부재(920)가 초기 위치로 복귀된다. 이때, 캐비넷(400) 내부로 발사되어진 강구(S)들은 강구회수장치(600)에 의해서 리턴라인(L1)으로 이송된 후에 이물질제거유닛(700)을 거쳐서 강구저장챔버(110)로 회수되어 임시 저장된다. 상기 회전대(410)의 회전이 정지되면, 도어개폐기구(430)에 의해서 캐비넷(400)의 도어(420)가 열려지게 되고, 쇼트피닝처리된 피가공물(20)들이 고정되어진 지그(10)가 이송장치(1100)에 의해서 캐비넷(400)으로부터 끄집어내어진다. 이후, 상기 작동을 순차적으로 반복하여 연속적인 쇼트피닝처리가 수행되는데, 이들 각 장치들은 별도의 제어장치(도시되지 않음)에 의해서 작동 제어된다. 한편, 상기 캐비넷(400)에는 집진장치(800)가 구비되어 있어서, 캐비넷(400) 내부의 분진들이 집진장치(800)에 포집된다.

이러한 임펠러방식의 쇼트피닝설비는 임펠러장치(310)를 강구발사수단으로 이용하고 있어서 임펠러(312)로부터 발사되어진 강구가 상하 좌우로 퍼져나가게 되므로, 여러개의 피가공물(20)들을 한번에 처리할 수 있는 장점이 있다.

그러나, 이러한 임펠러방식의 쇼트피닝설비에 따르면, 임펠러(312)로부터 발사되어진 강구(S)들 중에서 피가공물(20)을 타격하지 못하는 손실 강구가 발생될 수 밖에 없어서 쇼트피닝 작업효율이 저하되고, 임펠러(312)로부터 발사되어진 강구(S)들이 상하 좌우로 불균일하게 퍼져나가게 되므로 쇼트피닝처리된 피가공물(20)들의 물성이 균일하지 못하게 된다.

더욱이, 상기 종래 임펠러방식의 쇼트피닝설비는, 쇼트피닝작업시 온도상승되는 피가공물(20)의 표면부를 냉각할 수 있는 방안이 강구되지 못하여,피가공물(20) 표면부의 물성강화가 만족스럽게 획득되지 못하게 되는 문제가 발생되었다.

이에 대해 도 3a 및 도 3b를 참조하여 보다 상세히 설명해 보면, 우선 도 3a에 도시된 바와 같이, 쇼트피닝작업시에는 강구(S)들이 피가공물(20)의 표면을 타격하게 되므로, 타격에 의해서 피가공물(20)의 표면부의 온도가 상승하게 되어, 피가공물(20)의 내부와 표면부 사이에 온도차가 발생된다. 이와 같이 온도차가 발생되면, 상대적으로 온도가 높은 표면부는 팽창되므로, 표면부에 접하고 있는 내부에는 상대적으로 인장응력이 발생되고, 표면부에는 이에 반하는 압축응력이 발생된다. 이러한 상태에서 연속적으로 강구(S)들이 피가공물(20)의 표면을 타격하게 되면, 피가공물(20)의 표면부가 압축되면서 표면부에 압축응력이 잔류되지만, 피가공물(20)의 표면부는 온도차에 의한 압축응력이 발생되어진 상태이므로, 피가공물(20)의 표면부에 수용되는 강구(S)의 타격에 의한 압축응력 잔류량이 감소된다. 따라서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 쇼트피닝처리 완료후에 온도상승된 피가공물(20)의 표면부가 냉각되면, 피가공물(20)의 표면부가 수축하게 되므로, 피가공물(20) 표면부의 전체적인 압축응력은 감소하게 되고, 피가공물(20)의 표면부에 잔류되어진 압축응력에 상응하는 인장응력이 이 표면부에 접하고 있는 피가공물(20)의 내부에 잔류하게 된다. 도 4를 참조해 보면, 임펠러방식의 쇼트피닝설비에 의해 가공처리되어진 피가공물(20)의 경우에는, 상기 강구(S)의 타격에 의한 피가공물(20)의 표면부의 온도상승으로 인해서, 극표면부에서의 압축잔류응력의 감소이 크게 발생된다는 것을 알 수 있다. 한편, 도 5는 쇼트피닝처리되지 않은 물품과, 임펠러방식의 쇼트피닝설비에 의해 쇼트피닝처리되어진 피가공물 및, 에어노즐방식의 쇼트피닝설비에 의해 쇼트피닝처리되어진 피가공물의 물성을 상호 비교한 것으로, 이를 참조해 보면 압축잔류응력이 클 수록 신율이 증가됨을 알 수 있는데, 임펠러방식의 쇼트피닝설비에 의해 쇼트피닝처리되어진 피가공물은 에어노즐방식의 쇼트피닝설비에 의해 쇼트피닝처리되어진 피가공물 보다 유효인장응력이 작다는 것을 알 수 있다.

한편, 종래 에어노즐방식의 쇼트피닝설비는, 도 2에 도시된 바와 같이, 강구발사수단로 에어노즐장치(320)를 이용하고 있는데, 이에 대한 작동을 설명해 보면 다음과 같다.

우선, 피가공물(20)이 끼워진 지그(10)가 회전대(410)에 안착되고, 피가공물(S)이 가압부재(920)에 의해 하방향으로 눌려진 후, 회전대 구동기구(500)에 의해 회전대(410)가 회전되는 상태에서, 에어공급제어밸브(323)와 강구투입밸브(210)가 열리게 되면, 강구저장챔버(110)에 임시보관되어진 강구(S)들이 강구투입라인(L2)을 통해서 에어분사라인(L5)으로 유입된 후, 고압의 에어에 의해 에어분사라인(L5)을 따라 빠르게 이동되어, 에어노즐(N1)을 통해서 피가공물(20)을 향해 발사된다. 이때, 고압의 에어가 강구투입라인(L2)을 통해서 리턴라인(L1)으로 유입될 수 있으므로, 강구투입밸브(210)의 열림과 동시에 압력차단밸브(250)는 차단된다. 상기 임펠러(312)로부터 발사되어진 강구(S)는 피가공물(20)의 외면에 부딪힌 후에 자유낙하되어 강구회수장치(600)로 투입되는데, 이와 같이 강구회수장치(600)로 투입되어진 강구(S)는 피가공물(20)의 교체시 강구회수장치(600)에 의해서 리턴라인(L1)으로 이송된 후, 이물질제거유닛(700)을 거쳐서 강구저장챔버(110)로 회수된다. 이후, 피가공물(20)의 쇼트피닝작업이 완료되면, 강구투입밸브(210)와 에어공급제어밸브(323)가 닫히게 되어, 에어노즐(N1)로부터의 강구(S) 발사가 정지되고, 쇼트피닝처리된 피가공물(지그 포함)과 쇼트피닝처리할 피가공물(지그 포함)의 교체가 수행된다. 이후, 상기 작동을 순차적으로 반복하여 연속적인 쇼트피닝처리가 수행되는데, 이들 각 장치들은 별도의 제어장치(도시되지 않음)에 의해서 작동 제어된다.

이러한 에어노즐방식의 쇼트피닝설비는, 에어노즐장치(320)를 강구발사수단으로 이용하고 있어서 에어노즐(N1)로부터 발사되어진 강구(S)가 피가공물(20)의 표면을 타격하면서, 에어노즐(N1)로부터 분사되어진 고압의 에어에 의해 피가공물(20)의 표면부가 냉각되므로, 강구(S)의 타격에 의한 표면부의 온도상승이 방지되므로, 이로 인한 피가공물(20) 표면부의 압축잔류응력 감소가 방지되는 잇점이 있다. 도 4를 참고해 보면, 에어노즐방식의 쇼트피닝설비에 의해 쇼트피닝처리되어진 피가공물의 경우에는, 임펠러방식의 쇼트피닝설비에 의해 쇼트피닝처리되어진 피가공물에 비해서 극표면부에서의 압축잔류응력의 감소가 작게 발생된다는 것을 알 수 있는데, 이는 에어노즐(N1)로부터 분사되는 고압의 에어에 의해 피가공물(20) 표면부의 온도상승이 방지된다는 점에 기인한다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 에어노즐방식의 쇼트피닝설비에 의해 쇼트피닝처리되어진 피가공물이 임펠러방식의 쇼트피닝설비에 의해 쇼트피닝처리되어진 피가공물 보다 유효인장응력이 크게 된다.

그러나, 이러한 에어노즐방식의 쇼트피닝설비의 경우에는, 에어노즐(N1)을 통해서 발사되어진 강구(S)가 거의 일직선 상으로 발사되는데, 강구(S) 발사를 위한 압력을 형성하기 위해서는 에어노즐(N1)의 크기가 한정될 수 밖에 없으므로, 1회 공정당 적은 수의 피가공물(20)만을 가공처리할 수 밖에 없어서, 다량의 피가공물(20)을 처리하기 위해서는 많은 작업시간이 소요되는 단점으로 인해 이의 사용이 상당히 제한될 수 밖에 없다.

따라서, 제품의 용도와, 가공비용 등을 고려하여, 임펠러방식의 쇼트피닝설비와 에어노즐방식의 쇼트피닝설비 중에서 어느 하나를 적절히 선택하여 이용한다.

한편, 산업기술이 발달됨에 따라서 강재 물품에 대한 물성요구치가 높아지고 있지만, 종래 쇼트피닝설비로는 이러한 요구를 만족시킬 수 없어서, 이에 대한 방안이 다방면으로 연구되고 있는 실정이다.

그러나, 이러한 노력에도 불구하고, 쇼트피닝처리되는 피가공물의 물성 향상을 위한 방안이 현재까지 강구되지 못하고 있어서, 이에 대한 방안마련이 매우 절실히 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 발명된 것으로, 쇼트피닝처리시 피가공물의 표면부에 보다 많은 압축응력이 잔류되도록 하여, 피가공물의 물성이 크게 향상되도록 하는 예열장치를 갖춘 쇼트피닝설비를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1a는 종래 기술에 따른 임펠러방식의 쇼트피닝설비를 도시한 구성도,

도 1b는 도 1a의 요부를 확대 도시한 평면배치도,

도 2는 종래 기술에 따른 에어노즐방식의 쇼트피닝설비를 도시한 구성도,

도 3a 및 도 3b는 종래 임펠러방식의 쇼트피닝설비에 의한 피가공물의 내부 응력변화를 설명하기 위한 도면,

도 4는 종래 임펠러방식의 쇼트피닝설비와 에어노즐방식의 쇼트피닝설비에 의해 처리되어진 피가공물의 내부응력을 비교 도시한 그래프,

도 5는 미처리된 피가공물과 종래 임펠러방식의 쇼트피닝설비에 의해 처리되어진 피가공물 및 에어노즐방식의 쇼트피닝설비에 의해 처리되어진 피가공물의 물성을 상호 비교 도시한 그래프,

도 6은 본 발명에 따른 에어노즐방식의 쇼트피닝설비를 도시한 구성도,

도 7a는 본 발명에 따른 임펠러방식의 쇼트피닝설비를 도시한 구성도,

도 7b는 도 7a의 요부를 확대 도시한 평면배치도,

도 8은 예열처리되어진 피가공물이 에어노즐방식의 쇼트피닝설비에 의해 쇼트피닝처리될 때의 내부 온도변화를 도시한 그래프,

도 9a 내지 도 9c는 예열처리된 피가공물이 에어노즐방식의 쇼트피닝설비에 의해 쇼트피닝처리될 때의 내부 응력변화를 설명하기 위한 도면,

도 10은 에어노즐방식의 쇼트피닝설비에 의해 쇼트피닝처리되어진 예열처리되지 않은 피가공물과 예열처리된 피가공물의 내부응력을 비교 도시한 그래프이다.

- 첨부도면의 주요 부분에 대한 용어 설명 -

10,10' ; 지그,20,20' ; 피가공물,

110,120 ; 강구저장챔버,210,220 ; 강구투입밸브,

250 ; 압력차단밸브,310 ; 임펠러장치,

311 ; 구동모터,311a ; 구동축,

312 ; 임펠러,320 ; 에어분사장치,

321 ; 블로어,322 ; 압력조절기구,

323 ; 에어공급제어밸브,400 ; 캐비넷,

410 ; 회전대,420 ; 도어,

430 ; 도어개폐기구,500 ; 회전대 구동기구,

510 ; 구동모터,521,522 ; 동력전달부재,

600 ; 강구회수장치,610 ; 스크류컨베이어,

620 ; 버킷엘리베이터,700 ; 이물질제거유닛,

800 ; 집진장치,900 ; 피가공물 고정장치,

910 ; 구동기구,920 ; 가압부재,

1000 ; 강구투입라인 위치변경장치,1100 ; 이송장치,

1300 ; 예열챔버,1310 ; 도어,

1320 ; 도어개폐기구,1400 ; 가열장치,

L1 ; 리턴라인,L2 ; 강구투입라인,

L3 ; 이물질방출라인,L4 ; 에어배출라인,

L5 ; 에어분사라인,N1 ; 에어노즐,

S ; 강구.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고속으로 회전되는 임펠러로부터 발사되어진 강구가 회전되는 피가공물의 표면을 타격하여, 피가공물의 표면부에 압축응력이 잔류되도록 하거나, 에어노즐로부터 고압의 에어에 의해 발사되어진 강구가 회전되는 피가공물의 표면을 타격하여, 피가공물의 표면부에 압축응력이 잔류되도록 하는 쇼트피닝설비에 있어서, 상기 피가공물을 예열하는 가열장치를 갖춘 예열챔버가 구비되어, 피가공물이 예열되어진 상태에서 쇼트피닝처리되는 것을 특징으로 하는 구조로 되어 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 6 내지 도 7b는 본 발명에 따른 쇼트피닝설비를 도시하고 있는 바, 종래 기술에 따른 도 1a 및 도 2와 동일한 부위에는 동일한 참조부호를 붙이면서 그 설명은 생략하기로 한다.

우선, 도 6은 본 발명에 따른 에어노즐방식의 쇼트피닝설비를 도시한 도면으로서, 이에 의하면 본 발명에 따른 에어노즐방식의 쇼트피닝설비는, 에어노즐(N1)로부터 고압의 에어에 의해 발사되어진 강구(S)가 회전되는 피가공물(20)의 표면을 타격하여, 피가공물(20)의 표면부에 압축응력이 잔류되도록 하되, 피가공물(20)을 예열하는 가열장치(1400)를 갖춘 예열챔버(1300)가 구비되어, 피가공물(20)이 예열되어진 상태에서 쇼트피닝처리되는 구조로 되어 있다.

이에 대한 작동상태를 설명해 보면 다음과 같다.

우선, 도어개폐기구(1320)에 의해 예열챔버(1300)의 도어(1310)가 열려진 상태에서, 공정라인을 따라 공급되어진 쇼트피닝처리할 피가공물(20')과 이를 지지하고 있는 지그(10')가 이송장치(1100)에 의해서 예열챔버(1300) 내부로 투입된 후에, 도어개폐기구(1320)에 의해 예열챔버(1300)의 도어(1310)가 닫혀진다. 이후 가열장치(1400)가 작동되어, 예열챔버(1300) 내부에 투입된 지그(10')와 피가공물(20')이 상온보다 높은 적절한 온도로 균일하게 가열될 때까지 소정 시간동안 직·간접적으로 가열된다. 본 실시예의 경우 피가공물(20')이 100℃까지 가열되도록 하였으며, 가열장치(1400)로는 전기히터를 이용하였는데, 이 가열장치(1400)에는 예열챔버(1300) 내부의 온도를 감지하는 온도감지센서가 구비되어 있어서 예열챔버(1300) 내부의 온도가 설정온도 이상으로 상승되면 전기히터가 작동정지되도록 하였다. 이후 피가공물(20')이 소정 시간동안 적정 온도로 균일하게 가열되면, 가열장치(1400)의 작동이 정지된 후에 도어개폐기구(1320)에 의해 예열챔버(1300)의 도어(1310)가 열려지고, 이후 예열되어진 지그(10' ; 피가공물이 고정되어진 상태의 것)가 이송장치(1100)에 의해서 예열챔버(1300)로부터 끄집어 내어져서 캐비넷(400)의 회전대(410)에 안착된다. 이후, 예열되어진 피가공물(S)이 가압부재(920)에 의해 하방향으로 눌려지고, 회전대 구동기구(500)에 의해 회전대(410)가 회전되는 상태에서, 에어공급제어밸브(323)와강구투입밸브(210)가 열리게 되어, 강구저장챔버(110)에 임시보관되어진 강구(S)들이 강구투입라인(L2)을 통해서 에어분사라인(L5)으로 유입된 후, 고압의 에어에 의해 에어분사라인(L5)을 따라 빠르게 이동되어, 에어노즐(N1)을 통해서 피가공물(20)을 향해 발사된다. 이때, 에어노즐(N1)을 통해서 발사되어진 강구(S)에 의해 피가공물(20)의 표면부가 타격되면서, 에어노즐(N1)에 의해 분사되는 고압의 에어에 의해서 피가공물(20)의 표면부가 냉각된다(도 8 참조). 여기서, 바람직하기로는 에어공급제어밸브(323)가 먼저 열려지고, 이후 소정 시간이 경과된 후에 강구투입밸브(210)가 열려지도록 하는 것이 바람직한데, 이는 피가공물(20)의 표면부가 에어노즐(N1)로부터 분사되는 고압의 에어에 의해 냉각되어진 상태에서 강구(S)에 의한 타격이 이루어지도록 하는 것이 유리하기 때문이다.

이후, 피가공물(20)의 쇼트피닝처리가 완료되면, 이송장치(1100)에 의해 쇼트피닝처리되어진 피가공물(20)과 이를 지지지하는 지그(10)가 캐비넷(400)으로부터 제거된 후, 쇼트피닝처리할 다음번 예열된 것이 캐비넷(400)으로 공급된다. 이후, 상기 작동이 반복적으로 수행되어 피가공물(20)의 연속적인 쇼트피닝처리가 수행된다.

본 발명에 따르면, 피가공물(20)이 예열된 상태로 쇼트피닝처리되므로, 피가공물(20)의 표면부에 보다 큰 압축응력이 잔류하게 되는데, 도 9a 내지 도 9c를 참조하여 보다 상세히 설명해 보면 다음과 같다.

우선, 도 9a에 도시된 바와 같이, 에어노즐(N1)에 의해 분사되는 고압의 에어에 의해 피가공물(20)의 표면부가 냉각되면, 상대적으로 온도가 낮은 표면부가 수축되므로, 표면부에 접하고 있는 내부에는 압축응력이 발생되고, 표면부에는 이에 반하는 인장응력이 발생된다. 이러한 상태에서, 강구(S)에 의해서 피가공물(20)의 표면이 타격되면, 타격에너지에 의해 표면부에 압축응력이 발생되고, 내부에는 이에 반하는 인장응력이 발생되어 도 9b에 도시된 바와 같은 상태를 이룬다.

이후, 쇼트피닝처리가 완료되어 피가공물(20)의 온도가 상온으로 냉각되면, 피가공물(20)의 내부 온도가 낮아지게 되어 이의 부피가 축소되므로, 표면부의 압축응력이 더욱 증가하게 되고, 이에 상응하게 내부의 인장응력도 더욱 증가된다. 도 10은 에어노즐방식의 쇼트피닝설비에 의해 쇼트피닝처리되어진 예열처리되지 않은 피가공물과 예열처리된 피가공물의 내부응력을 비교 도시한 그래프인 바, 이를 참조해 보면 예열처리한 피가공물의 압축잔류응력이 예열처리하지 않은 피가공물의 압축잔류응력보다 크므로, 본 발명에 따른 쇼트피닝설비에 의해 쇼트피닝처리되어진 피가공물의 물성이 보다 우수하다는 것을 알 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 임펠러방식의 쇼트피닝설비를 도시한 도면으로서, 이에 의하면 본 발명에 따른 임펠러방식의 쇼트피닝설비는, 고속으로 회전되는 임펠러(312)로부터 발사되어진 강구(S)가 회전되는 피가공물(20)의 표면을 타격하여, 피가공물(20)의 표면부에 압축응력이 잔류되도록 하되, 피가공물(20)을 예열하는 가열장치(1400)를 갖춘 예열챔버(1300)가 구비되어, 피가공물(20)이 예열되어진 상태에서 쇼트피닝처리되는 구조로 되어 있다.

본 임펠러방식의 쇼트피닝설비의 경우에는, 피가공물(20)의 표면을 냉각시킬 수 있는 별도의 냉각장치가 구비되어 있지 않지만, 피가공물(20)의 표면이 대기중으로 자연스럽게 냉각되어, 에어노즐방식의 쇼트피닝설비에 비해서는 그 크기가 작지만 표면부와 내부 사이에 온도차가 발생된다.

따라서, 임펠러방식의 쇼트피닝설비의 경우, 피가공물(20)의 표면 온도를 강제적으로 냉각하는 상기 에어노즐방식의 쇼트피닝설비에 비해서, 예열에 의한 피가공물(20)의 물성 향상 효과가 작다고 할 수 있겠지만, 예열하지 않고 쇼트피닝처리하는 종래 임펠러방식의 쇼트피닝설비에 비해서는 피가공물(20)의 표면부에 압축응력이 보다 크게 잔류하게 되어, 피가공물(20)의 물성이 우수하게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위를 벗어나지 않는 한도내에서 보다 다양하게 변형 실시될 수 있음은 물론이다.

일예로, 본 실시예의 경우에는 임펠러장치를 갖춘 쇼트피닝설비나, 에어노즐장치를 갖춘 쇼트피닝설비를 그 일예로 하고 있지만, 임펠러장치와 에어노즐장치가 겸비되어진 쇼트피닝설비에 적용될 수 있음은 물론이며, 피가공물의 표면 온도를 강제적으로 냉각시키는 냉각장치를 갖춘 임펠러방식의 쇼트피닝설비에 적용될 수도 있음은 물론이다.

이상 상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 피가공물이 예열챔버 내부에서 가열장치에 의해 상온 보다 높은 설정 온도로 균일하게 가열된 후, 피가공물의 표면부가 대기중에서 자연스럽게 냉각되거나, 강제적으로 냉각된 상태로 쇼트피닝처리되므로, 피가공물의 표면부에 잔류되는 압축응력이 증가하게 되어, 피가공물의 물성이 크게 향상되는 효과가 있다.

Claims

고속으로 회전되는 임펠러(312)로부터 발사되어진 강구(S)가 회전되는 피가공물(20)의 표면을 타격하여, 피가공물(20)의 표면부에 압축응력이 잔류되도록 하거나, 에어노즐(N1)로부터 고압의 에어에 의해 발사되어진 강구(S)가 회전되는 피가공물(20)의 표면을 타격하여, 피가공물(20)의 표면부에 압축응력이 잔류되도록 하는 쇼트피닝설비에 있어서,

상기 피가공물(20)을 예열하는 가열장치(1400)를 갖춘 예열챔버(1300)가 구비되어, 피가공물(20)이 예열되어진 상태에서 쇼트피닝처리되는 것을 특징으로 하는 쇼트피닝설비.