KR20100003102U - 봉상시편의 회전속도 조절이 이루어지는 초음파 피닝처리장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 봉상시편에 초음파 피닝처리를 위한 초음파 피닝처리장치에 관한 것으로, 특히 봉상시편의 피닝처리시 압축 잔류응력 형성에 의한 시험 조건별 피로특성 개선과 최적조건을 부여하여 피닝처리가 이루어지는 봉상시편의 회전속도 조절이 이루어지는 초음파 피닝처리장치에 관한 것이다.

이를 위해 본 고안은 금속 강철볼 수백 개를 수초에서 수분간 초음파 공진을 이용하여 공급하는 초음파 피닝부(1)와, 이 초음파 피닝부(1)에 연결되어 초음파 공진으로 분사되는 금속 강철볼들이 외부로 나가지 않도록 막으면서 안착된 봉상시편(2)의 피닝처리가 이루어지는 봉상시편 피닝처리부(3) 및, 상기 봉상시편 피닝처리부(3)에 안착된 봉상시편(2)과 회전 연결축(4)으로 연결되어 이 봉상시편(2)의 회전 속도조절을 제어하는 회전 및 속도 조절부(5)로 구성되어 있다.

Description

봉상시편의 회전속도 조절이 이루어지는 초음파 피닝처리장치{Ultrasonic shot peening apparatus having rotation and velocity control of cylinder-shaped specimen}

본 고안은 봉상시편에 초음파 피닝처리를 위한 초음파 피닝처리장치에 관한 것으로, 특히 봉상시편의 피닝처리시 압축 잔류응력 형성에 의한 시험 조건별 피로특성 개선과 최적조건을 부여하여 피닝처리가 이루어지는 봉상시편의 회전속도 조절이 이루어지는 초음파 피닝처리장치에 관한 것이다.

이미 알려진 바와 같이 초음파 피닝(Ultrasonic shot peening) 기술은 강철구들을 초음파를 이용하여 공진시켜서 이 강철구들을 금속표면에 분산시켜 보다 큰 압축응력의 부가와 함께 추가적인 표면특성을 얻는 기술로서, 즉, 금속재료 표면에 심한 소성변형을 가하여 압축 잔류응력을 형성시키는 금속표면처리 기술이다.

통상적으로 금속재료 표면에 압축 잔류응력이 형성되면 표면에서의 균열생성과 전파를 억제시키기 때문에 피로와 부식 및 마모와 같은 재료의 손상을 억제시킴에 따라 마찰 및 마모에 대한 저항력을 증가시키기 위해 종래에도 여러가지 표면처리 기술을 적용하고 있으며, 여러 표면처리 기술 중에서 피닝처리 기술은 금속재료 표면에 압축 잔류응력을 부여함으로서 금속재료의 피로강도와 피로수명을 증가시키는 기술로 알려져 왔다.

본 고안이 적용되는 초음파 피닝기술은 앞서 설명한 바와 같이 강철구를 초음파를 이용하여 공진시켜 금속재료를 표면에 충돌시키기 때문에 복잡한 부품의 형상에도 적용 가능하며, 기체분리와 같이 충돌하기 때문에 노출표면 전체에 균일한 압축응력을 생성시킬 수 있고, 또한 표면 거칠기가 기존 쇼트 피닝에 비해 미끄러운 장점이 있어 널리 적용되고 있다.

그러나, 종래 초음파 피닝처리장치의 경우 피닝처리 하고자 하는 금속재료 시편이 평면 또는 직경이 50㎜ 이상의 봉재시편에 피닝처리가 가능하였으나, 피닝처리할 봉재시편의 직경이 8㎜와 같이 작은 경우 시편장착이 불가능하였으며, 더욱이 초음파 피닝처리 후 개선된 금속재료 봉재시편의 피로특성을 확인하기 위해 회전 굽힘피로시험(Rotary bending fatigue test)을 실시하려면 봉상형태의 시편에 피닝처리가 이루어져야 하였다.

이에 본 고안은 상기와 같은 종래 초음파 피닝처리장치에서, 직경 10㎜ 이하의 피로시편과 같은 봉재시편 뿐만 아니라 직경이 50㎜ 이상의 봉재시편의 표면 피닝처리도 가능하면서 초음파 피닝처리되는 봉재시편의 회전 및 속도조절이 이루어져 압축 잔류응력 형성에 의한 시험 조건별 피로특성 개선과 최적조건을 얻을 수 있는 봉상시편의 회전속도 조절이 이루어지는 초음파 피닝처리 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 금속 강철볼 수백 개를 수초에서 수분간 초음파 공진을 이용하여 공급하는 초음파 피닝부와, 이 초음파 피닝부에 연결되어 금속 강철볼들이 외부로 나가지 않도록 막으면서 압착된 봉상시편의 피닝처리가 이루어지는 봉상시편 피닝처리부 및, 상기 봉상시편 피닝처리부에 안착된 봉상시편과 회전 연결축을 매개로 연결되어 이 봉상시편의 회전과 속도조절을 제어하는 회전 및 속도 조절부로 이루어져 있다.

상기와 같이 종래 피닝처리장치는 평면 또는 직경 50㎜ 이상의 곡면에만 피닝처리가 가능하고, 피로시편과 같은 직경 10㎜ 이하의 봉상부품은 처리가 불가능하였지만, 본 고안은 피로시편에 피닝처리를 실시하고 압축 잔류응력 형성에 의한 시험 조건별 피로특성 개선여부 및 최적조건을 확인할 수 있다.

이하, 본 고안을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 봉상시편 초음파 피닝처리장치를 나타낸 개략적인 구성 정면도이고, 도 2는 본 고안의 개략적인 구성 측면도이다.

본 고안은 도면에 도시된 바와 같이 금속 강철볼(도면에 미도시) 수백 개를 수초에서 수분간 초음파 공진을 이용하여 공급하는 초음파 피닝부(1)와, 이 초음파 피닝부(1)에 연결되어 초음파 공진으로 분사되는 금속 강철볼들이 외부로 나가지 않도록 막으면서 안착된 봉상시편(2)의 피닝처리가 이루어지는 봉상시편 피닝처리부(3) 및, 상기 봉상시편 피닝처리부(3)에 안착된 봉상시편(2)과 회전 연결축(4)으로 연결되어 이 봉상시편(2)의 회전 속도조절을 제어하는 회전 및 속도 조절부(5)로 이루어져 있다.

이와 같이 이루어진 본 고안에 따른 초음파 피닝부(1)에서는 예를 들어 공급되는 직경 2-4㎜의 수백 개의 금속 강철볼들이 수초에서 수분간 봉상시편 피닝처리부(3)와 이에 안착된 봉상시편(2)을 때리게 되는데, 이때 상기 봉상시편 피닝처리부(3)는 금속 강철볼들이 외부로 나가지 못하도록 막으면서 회전 및 속도 제어부(5)의 회전 연결축(4)에 연결된 회전하는 봉상시편(2)의 피닝처리가 이루어지도록 도와 준다.

여기서 상기 봉상시편(2)은 회전 연결축(4)을 통해서 회전 및 속도 제어부(5)에 의해 일정속도의 회전과 속도 제어가 이루어짐에 따라 균일한 피닝처리가 가능하도록 되어 있다.

도 1은 본 고안에 따른 초음파 피닝처리장치의 개략적 구성 정면도이고,

도 2는 도 1에서 봉상시편과 회전 및 속도 조절부의 연결관계를 보여주는 개략적 구성 측면도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

1 : 초음파 피닝부, 2 : 봉상시편,

3 : 봉상시편 피닝처리부, 4 : 회전 연결축,

5 : 회전 및 속도 조절부.

Claims (1)

1. 금속 강철볼 수백 개를 수초에서 수분간 초음파 공진을 이용하여 공급하는 초음파 피닝부(1)와, 이 초음파 피닝부(1)에 연결되어 초음파 공진으로 분사되는 금속 강철볼들이 외부로 나가지 않도록 막으면서 안착된 봉상시편(2)의 피닝처리가 이루어지는 봉상시편 피닝처리부(3) 및, 상기 봉상시편 피닝처리부(3)에 안착된 봉상시편(2)과 회전 연결축(4)으로 연결되어 이 봉상시편(2)의 회전 속도조절을 제어하는 회전 및 속도 조절부(5)로 구성된 것을 특징으로 하는 봉상시편의 회전속도 조절이 이루어지는 봉상시편 초음파 피닝처리장치.

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