KR20130035196A

KR20130035196A - 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드

Info

Publication number: KR20130035196A
Application number: KR1020120104657A
Authority: KR
Inventors: 우-팽 셴
Original assignee: 셴스 글로리 주식회사
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2013-04-08
Also published as: US20130082032A1; TW201313327A; KR101402512B1; EP2574406A1; JP2013076164A; JP5580861B2; CN103031510A

Abstract

본 발명에 따른 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드는, 기류 통공과 기류 통공의 양측에 각각 위치하여 소정의 각도를 형성하는 2개의 도관 구멍을 구비한 노즐 본체; 노즐 본체에 밀착 고정된 노즐 링; 노즐 링에 밀착 결합된 방전 챔버의 내측 커버; 방전 챔버의 내측 커버를 덮는 방전 챔버의 외측 커버; 방전 챔버의 내측 커버와 방전 챔버의 외측 커버를 노즐 본체에 고정할 수 있는 외측 고정링; 및 2개의 와이어 도관으로 구성되며, 2개의 와이어 도관은 순차적으로 연결된 절연단, 도체단 및 와이어 인출 헤드를 각각 구비한다. 본 발명은 내용(켐痰)성이 강하고, 유지보수가 용이하여 유지보수 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 분사코팅층의 공극률을 추가적으로 개선할 수 있다.

Description

단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드{GUN HEAD FOR SINGLE-PORE ELECTRIC ARC SPRAY APPARATUS}

본 발명은 열 용융 분사코팅장비(Thermal Spray Equipment)에 관한 것으로 특히 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드(gun head)에 관한 것이다.

열 용융 분사코팅장비는 부품 표면을 가공하는 장비이며, 다양한 목적에 따라 부품 표면에 다양한 코팅층을 분사 코팅하여, 부품의 부식 방지, 녹 방지, 내마모성, 절연, 단열 또는 전자기 간섭 방지 등의 기능을 향상시킨다.

종래의 다양한 열용융 분사코팅장비는 각각 상이한 특성을 가지며, 사용자는 다양한 수요에 따라 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 화염 용융분사(Flame Spray)는 산소와 연소기체의 혼합 연소에 따른 화염을 열원으로 하여 분사코팅재료를 용융시킨 후 고압 공기로 가속화하여 기재 표면으로 취송(吹送)하여 적층 및 응고시켜 코팅층 또는 필름두께를 형성한다. 전기 아크 용융분사(Electric ARC Spray)는 서로 다른 전극에 각각 연결된 2개의 금속 와이어를 접촉시켜 전기 아크를 형성하며 순간적으로 발생하는 고온을 이용하여 금속 와이어를 용융시킨 후 다시 고압공기를 이용하여 무화(Atomization)시키고, 다시 기재로 취송(吹送)하여 적층 및 응고시킴으로써 코팅층 또는 필름 두께를 형성한다.

고속 화염 용융분사(High Velocity Oxy-Fuel, 약칭:HVOF)는 산소 혼합비율이 증가할 때의 불안정적인 연소를 이용하는 것으로서, 형성된 앞단 진동파가 용융된 분말로 하여금 기재 표면에 초음속으로 충격을 가하고 적층 및 응고되어 코팅층 또는 필름 두께를 형성하도록 한다. 플라즈마 용융분사(Plasma Spray)는 기체(아르곤, 수소, 질소, 헬륨)의 이온화에 따른 고온을 열원으로 하여 분말형의 분사코팅재료를 용융시키고 다시 기체에 의한 취송(吹送)에 의해 적층 및 응고시켜 코팅층 또는 필름 두께를 형성한다.

상기 몇 가지 열 용융기의 분사코팅방법에 따르면, 형성된 분사코팅층의 결합강도와 공극률에 있어 각자의 장점이 있으나, 표면 가공 온도가 일반적으로 섭씨 2천도 이상에 도달하므로 3C 제품의 사용에 적용되지 않는다. 비록 종래의 전기 아크 열 용융기의 용융분사온도가 섭씨 80도 정도로 떨어질 수 있으나, 3C 제품에 대하여는, 온도가 여전히 높으며, 형성된 분사코팅층의 결합강도와 공극률이 여전히 떨어진다. 이에 대만특허 제I343838호는 초저온 표면가공 분사코팅작업을 진행할 수 있고 형성된 분사코팅층의 결합강도와 공극률을 향상시킬 수 있는 “저온 열 용융기의 건 헤드”를 개시하였다. 다만, 유지보수 비용이 높고, 분사코팅층의 공극률이 완벽하지 않은 등의 단점이 여전히 존재하여 추가적인 개량이 필요한 상황이다.

상기 내용을 감안하여 안출된 본 발명의 목적은 내용성(耐用性)이 강하고 유지보수가 쉬워 유지보수 비용을 절감시킬 뿐만 아니라 분사코팅층의 공극률을 더 개선할 수 있는 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드를 제공하는 것이다.

상기 목적과 그밖의 다른 목적을 이루기 위해 본 발명은 노즐 본체, 노즐 링, 방전 챔버의 내측 커버, 방전 챔버의 외측 커버 및 2개의 와이어 도관을 포함한 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드를 제공한다.

여기서, 노즐 본체는 기류 통공과 기류 통공의 양측에 각각 위치하여 소정의 각도를 형성하는 2개의 도관 구멍을 구비한다. 기류 통공은 기체 유입단과 기체 유출단을 구비하며, 노즐 링은 노즐 본체의 기체 유출단 단면에 밀착 고정되며, 기류 통공과 2개의 도관 구멍에 대응되는 관통홀을 구비한다. 방전 챔버의 내측 커버는 노즐 링에 밀착 결합되며, 노즐 링의 관통홀에 대응하는 내측 커버 통공을 구비한다. 방전 챔버의 외측 커버는 방전 챔버의 내측 커버를 덮음으로써 방전 챔버의 내측 커버와 방전 챔버의 외측 커버 사이에 전기 아크 방전 챔버를 형성하기 위한 것이다. 외측 고정링은 노즐 링에 체결되어 방전 챔버의 내측 커버와 방전 챔버의 외측 커버를 노즐 본체의 기체 유출단에 고정한다. 2개의 와이어 도관은 2개의 도관 구멍 안에 각각 배치되어 전기 아크 방전 챔버에 인접하는 위치까지 연장되어 있으며, 순차적으로 연결된 절연단, 도체단 및 와이어 인출 헤드를 각각 구비한다.

일실시예에서, 상기 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드의 노즐 본체는 일체로 성형된 베이클라이트로 제작된다.

일실시예에서, 상기 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드의 2개의 와이어 도관의 절연단은 테프론으로 제작된다. 여기서 테프론으로 제작된 절연단은 작업자의 감전 위험을 방지할 수 있으며, 구리로 제작된 와이어 인출 헤드는 와이어 도관이 용융분사온도로 인해 소모될 경우 와이어 인출 헤드를 별도로 교체할 수 있어 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드의 유지보수 비용을 대폭 절감할 수 있다.

일실시예에서, 상기 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드의 방전 챔버의 내측 커버는 베이클라이트로 제작되며, 방전 챔버의 외측 커버, 노즐 링과 외측 고정링은 알루미늄합금으로 제작된다. 여기서, 알루미늄합금으로 제작된 노즐 링이 노즐 본체의 기체 유출단 단면에 밀착 고정되고 노즐 본체와 전기 아크 방전 챔버를 이격시키므로, 노즐 본체는 전기 아크 방전 챔버에 형성된 열로 인해 쉽게 열화되지 않는다.

일실시예에서, 상기 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드는 건 헤드 손잡이의 조립이 용이하도록 노즐 본체에 고정된 알루미늄합금 고정판을 더 포함한다. 그리고, 노즐 본체의 2개의 도관 구멍 간에 형성된 소정의 각도는 25도 내지 35도 범위인 것이 바람직하다.

상기 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드는 유지보수가 쉽고, 내용성이 강하며 유지보수 비용을 크게 절감할 수 있을 뿐만 아니라 아래의 기능 효과를 가질 수 있다.

1. 전기 아크 용융분사기의 표면 가공 온도를 섭씨 9도 내지 40도 범위로 유지하여 3C 제품의 표면 가공에 사용할 수 있다.

2. 전기 아크 용융분사기의 분사코팅층의 결합강도를 150kgf/cm² 이상으로 유지할 수 있다.

3. 전기 아크 용융분사기를 이용해 제작된 분사코팅층의 공극률을 0.5%~4.5%이하로 더 떨어뜨려 더욱 치밀한 분사코팅층을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드의 조립 사시도이다.
도 2는 도 1의 건 헤드의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 건 헤드의 세로방향 단면도이다.
도 4는 도 1의 건 헤드의 가로방향 단면도이다.
도 5는 도 2의 노즐 링을 다른 각도에서 관찰한 사시도이다.
도 6은 도 2의 방전 챔버의 내측 커버를 다른 각도에서 관찰한 사시도이다.
도 7은 도 2의 방전 챔버의 외측 커버를 다른 각도에서 관찰한 사시도이다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 이들 도면은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드를 보여준 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드(10)는 노즐 본체(11), 노즐 링(12), 방전 챔버의 내측 커버(13), 방전 챔버의 외측 커버(14), 외측 고정링(15), 2개의 와이어 도관(16, 17) 및 알루미늄합금 고정판(18)을 포함한다. 여기서, 알루미늄합금 고정판(18)은 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드(10)를 전기 아크 용융분사기의 조작용 손잡이(미도시)에 체결하여 작업자의 조작에 편리하도록 하기 위한 것이다. 따라서 조립시, 나사(181)와 가스켓(182)을 이용해 알루미늄합금 고정판(18)을 노즐 본체(11)의 후측에 체결한다.

도면에서 2개의 와이어 도관(16, 17)은 각각 도선 관통홀을 가지고, 순차적으로 연결된 절연단(161, 171), 도체단(162, 172) 및 와이어 인출 헤드(163, 173)로 구성된다. 절연단(161, 171)은 테프론 등의 절연재료로 제작되어, 조작시 작업자가 구리 등으로 제작된 도체단(162, 172)에 접촉하는 가능성을 차단하여 작업자의 감전 위험을 방지할 수 있다. 구리 등으로 제작된 와이어 인출 헤드(163, 173)는 와이어 도관(16, 17)이 용융분사 온도로 인해 소모된 경우 와이어 인출 헤드(16, 17)를 별도로 교체하기만 하면 되므로 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드(10)의 유지보수 비용을 대폭 절감할 수 있다.

노즐 본체(11)는 기류 통공(111)과 기류 통공(111)의 양측에 각각 위치하여 소정의 각도를 이루는 2개의 도관 구멍(116, 117)을 구비한다. 기류 통공(111)은 공압기(미도시)를 이용해 압축기체를 유입시킬 수 있는 기체 유입단(112)과 기체 유출단(113)을 구비하며, 노즐 본체(11)의 2개의 도관 구멍(116, 117) 사이에 형성된 소정의 각도는 25도 내지 35도 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

노즐 링(12)은 노즐 본체(11)의 기체 유출단(113)의 단면에 밀착되며, 노즐 본체(11)와 노즐 링(12)에 각각 형성된 위치고정홀(122)을 위치고정핀(121)을 통해 정렬하여 위치고정을 한 후 다시 나사(123)를 이용해 노즐 본체(11)에 고정한다. 노즐 링(12)에는 또한 기류 통공(111)과 2개의 도관 구멍(116, 117)에 대응되는 관통홀(125)이 형성되어 있으며, 관통홀(125)은 2개의 와이어 도관(16, 17)의 연장 공간으로서 작용함과 함께 기류 통공(111)으로부터 압축기체를 유입시키는 기류 경로를 제공한다.

방전 챔버의 내측 커버(13)는 위치고정홀(132)에 의해 위치고정핀(121)과 정렬되어 노즐 링(12)에 밀착 결합되는 것으로서, 노즐 링(12)의 관통홀(125)에 대응되는 내측 커버 통공(135)을 구비한다. 내측 커버 통공(135)은 또한 2개의 와이어 도관(16, 17)의 연장 공간으로서 작용함과 함께 기류 통공(111)으로부터 압축기체를 유입시키기 위한 기류 경로를 제공한다. 방전 챔버의 외측 커버(14)는 방전 챔버의 내측 커버(13)를 덮어, 방전 챔버의 내측 커버(13)와 방전 챔버의 외측 커버(14) 간에 전기 아크 방전 챔버(141)를 형성함으로써, 2개의 와이어 도관(16, 17)의 도선 관통홀을 관통하고 에어모터 등의 구동기계의 구동에 의해 전진하는 금속 와이어가 불꽃 방전을 진행하는 공간을 제공한다.

외측 고정링(15)은 그 위에 형성된 암나사산을 통해 수나사산을 가진 노즐 링(12)에 체결되며, 나아가 방전 챔버의 내측 커버(13)와 방전 챔버의 외측 커버(14)를 노즐 본체(11)의 기체 유출단(113)에 고정한다. 2개의 와이어 도관(16, 17)은 노즐 본체(11)의 2개의 도관 구멍(116, 117)에 각각 배치되어 전기 아크 방전 챔버(141)에 인접하는 위치까지 연장되며, 2개의 와이어 도관(16, 17)을 관통하는 금속 와이어를 가이드하여 전기 아크 방전 챔버(141)로 유입시켜 불꽃 방전을 진행시키기 위한 것이다.

여기서, 노즐 본체(11)가 일체로 성형된 베이클라이트로 제작되고, 방전 챔버의 내측 커버(13)가 베이클라이트로 제작되고, 방전 챔버의 외측 커버(14), 노즐 링(12)과 외측 고정링(15)이 알루미늄합금을 이용해 제작되는 것이 바람직하다.

알루미늄합금으로 제작된 노즐 링(12)이 노즐 본체(11)의 기체 유출단(113)의 단면에 밀착 고정되므로, 노즐 본체(11)를 전기 아크 방전 챔버(141)와 이격시켜 전기 아크 방전 챔버(141)에 형성된 열로 인해 쉽게 열화되지 않도록 할 수 있다. 또한, 2개의 와이어 도관(16, 17)을 구비함으로써, 쉽게 소모되는 와이어 인출 헤드(163, 173)를 별도로 교체할 수 있다. 따라서 내용성이 강할 뿐만 아니라 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드(10)의 유지보수 비용을 대폭 절감할 수 있다. 또한, 실제 검측에 따르면, 상기 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드(10)를 이용한 전기 아크 용융분사기를 사용하여 제작한 분사코팅층의 공극률이 0.5%~4.5%로 추가적으로 저하될 수 있어 더욱 치밀한 분사코팅층을 얻을 수 있다.

10:건 헤드, 11:노즐 본체, 111:기류 통공,
112:기체 유입단, 113:기체 유출단, 116, 117:도관 구멍,
12:노즐 링, 121:위치고정핀, 122:위치고정홀,
123:나사, 125:관통홀, 13:방전 챔버의 내측 커버,
132:위치고정홀, 135:내측 커버 통공, 14:방전 챔버의 외측 커버,
141:전기 아크 방전 챔버, 15:외측 고정링, 16, 17:와이어 도관,
161, 171:절연단, 162, 172:도체단, 163, 173:와이어 인출 헤드,
18:알루미늄합금 고정판, 181:나사, 182:가스켓

Claims

기류 통공과 상기 기류 통공의 양측에 각각 위치하여 소정의 각도를 형성하는 2개의 도관 구멍을 구비하며, 상기 기류 통공이 기체 유입단과 기체 유출단을 구비한 노즐 본체;
상기 노즐 본체의 상기 기체 유출단의 단면에 밀착 고정되며, 상기 기류 통공과 상기 2개의 도관 구멍에 대응되는 관통홀을 가진 노즐 링;
상기 노즐 링에 밀착 결합되고 상기 관통홀에 대응되는 내측 커버 통공을 가진 방전 챔버의 내측 커버;
상기 방전 챔버의 내측 커버를 덮음으로써 상기 방전 챔버의 내측 커버와의 사이에 전기 아크 방전 챔버를 형성하는 방전 챔버의 외측 커버;
상기 노즐 링에 체결되어 상기 방전 챔버의 내측 커버와 상기 방전 챔버의 외측 커버를 상기 노즐 본체의 상기 기체 유출단에 고정하는 외측 고정링; 및
상기 2개의 도관 구멍안에 각각 배치되어 전기 아크 방전 챔버에 인접하는 위치까지 연장되며, 순차적으로 연결된 절연단, 도체단 및 와이어 인출 헤드를 각각 구비한 2개의 와이어 도관을 포함하는 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드.
제1항에 있어서,
상기 노즐 본체는 일체로 성형된 베이클라이트로 제작되는 것을 특징으로 하는 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드.
제1항에 있어서,
상기 2개의 와이어 도관의 상기 절연단은 테프론으로 제작되며, 상기 도체단과 상기 와이어 인출 헤드는 구리를 이용해 제작되는 것을 특징으로 하는 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드.
제1항에 있어서,
상기 방전 챔버의 내측 커버는 베이클라이트로 제작되는 것을 특징으로 하는 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드.
제1항에 있어서,
상기 방전 챔버의 외측 커버와 상기 노즐 링과 상기 외측 고정링은 알루미늄합금으로 제작되는 것을 특징으로 하는 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드.
제1항에 있어서,
상기 노즐 본체에 고정된 알루미늄합금 고정판을 더 포함하는 특징으로 하는 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드.
제1항에 있어서,
상기 소정의 각도는 25도 내지 35도 범위인 것을 특징으로 하는 단기공 전기 아크 용융분사기 건 헤드.