KR20160092469A - 콘크리트 펌프용 내마모링 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 펌프에 있어서, S밸브의 입구측에 고정되어 마모판과 접동하는 콘크리트 펌프용 내마모링에 관한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 내마모수명이 우수하면서도, 그 제조가 간단하고 또한 S밸브에 결합하기도 용이한 내마모링 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시례에 따르는 내마모링은,
마모판과 접동하는 접동부와 S밸브에 결합되는 결합부로 구분되는 탄소강재의 일체로 된 링형태이고,
접동부의 접동면에 제 1 육성용접피막이 형성되고, 접동부의 외주면 둘레에 제 2 육성용접피막이 형성되며,
상기 제 1 육성용접피막과 상기 제 2 육성용접피막은 초경합금 분말을 클래드재로 사용하여 레이저 클래딩 용접으로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시례에 따른 내마모링은 제조공정이 단순하고, 자동화가 용이하며, 우수한 내마모성 및 균일한 마모 특성을 갖는다.

Description

콘크리트 펌프용 내마모링 및 그 제조방법{Wear ring for concrete-pump car and manufacturing method for the same}

본 발명은 교대로 콘크리트를 송출하는 한 쌍의 콘크리트 실린더와;

상기 한 쌍의 콘크리트 실린더의 입출구에 고정되는 마모판 및;

상기 한 쌍의 콘크리트 실린더의 입출구와 교대로 연통하는 S밸브로 구성되는 콘크리트 펌프에 있어서, 상기 S밸브의 입구측에 고정되어 상기 마모판과 접동하는 콘크리트 펌프용 내마모링 및 그 제조방법에 관한 것이다.

콘크리트 펌프에서 S밸브의 입구측에 고정된 내마모링은, S밸브가 요동함에 따라 마모판과 밀착되어 접동한다. 접동과정에서 콘크리트 슬러리에 포함된 고경도의 모래와 자갈 등과의 마찰에 의한 마모가 발생하므로, 내마모링의 내마모수명이 콘크리트 펌프에 있어 매우 중요하다. KR 10-0318534 B1(2001.12.28) 에서는 다수의 초경합금 절편부재를 탄소강재 모체에 고리형으로 은납하는 내마모링을 개시하고 있다. KR 0363902 Y1(2004.10.08) 에서는 내마모링 일체를 내마모 소재인 텅스텐합금으로 주조하고, 주조된 내마모링을 마모판과 S밸브에 은납접하는 발명을 개시하고 있다.

그러나 상기와 같은 기술들은 별도의 초경합금 절편부재를 내마모링 몸체에 접합하거나, 초경합금 재질로 일체로 된 내마모링을 S밸브에 접합하는 과정에서, 작업자의 높은 숙련도가 요구되는 은납과정을 포함하므로 공정이 까다롭다. 또한 은납과정에서 초경합금·은납·탄소강 등 3가지 이종재료 사이의 열팽창률 차이로 인한 결함이 문제가 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 내마모링의 접동부에 내마모부를 형성하는 공정이 간단하고, 내마모링을 S밸브에 결합하기 용이하면서도 우수한 내마모수명을 갖는 내마모링과 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여,

본 발명의 실시례에 따른 콘크리트 펌프용 내마모링은,

마모판과 접동하는 접동부와 S밸브에 결합되는 결합부로 구분되는 탄소강재의 일체로 된 링형태이고,

접동부의 접동면에 제 1 육성용접피막이 형성되고, 접동부의 외주면 둘레에 제 2 육성용접피막이 형성되며, 상기 제 1 육성용접피막 및 상기 제 2 육성용접 피막은 내마모성이 우수한 초경합금 분말을 클래딩재로 사용하여 레이저 클래딩 육성용접공정을 통하여 형성될 수 있다.

육성용접피막을 형성하는 클래딩재로서 WC-Co계, WC-Ni-Cr계, WC-TiC-TaC-Co계, WC-TiC-Co계 중에서 선택되는 초경합금 분말을 사용하며, 생성되는 용접피막의 경도와 내마모성이 매우 우수하다.

본 발명의 실시례에 따르면,

초경합금 육성용접 피막이 탄소강 몸체에 직접 형성됨으로써, 초경합금 재질의 내마모부를 별도로 제조하기 위한 주조·소결성형 등의 공정이 불필요하고, 숙련이 요구되는 은납공정이 필요하지 않아 접합과정에서 발생할 수 있는 품질 불균일성이 제거될 뿐만 아니라 자동화에 더욱 유리하다.

본 발명의 실시례에 따른 내마모링은 제조공정이 단순하면서도, 초경합금 육성용접 피막에 의해 우수한 내마모성 및 균일한 마모 특성을 갖는다.

도 1은 콘크리트 펌프카에 마련되는 콘크리트 펌프의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 내마모링이 맞대지는 마모판의 면을 바라본 모습을 나타낸다.
도 3은 용접피막을 형성하기 전의 일체로 된 탄소강재의 내마모링을 나타낸다.
도 4a는 용접피막을 형성한 후의 내마모링을 나타낸다.
도 4b는 도 4a에 나타낸 내마모링의 A-A' 단면을 나타낸다.

콘크리트 펌프카는 이송관을 통하여 타설작업이 이루어지는 곳까지 콘크리트 슬러리를 압송하는 건설장비이다. 도 1과 도 2에 콘크리트 펌프카에 마련되는 콘크리트 펌프의 구성을 개략적으로 나타내었다. 한 쌍의 콘크리트 실린더(1, 2)는 마모판(5)에 마련된 한 쌍의 입출구(6a, 6b)에 각각 연통하고, 요동하는 S밸브(7)는 한 쌍의 입출구(6a, 6b)에 교대로 연통된다. 한 쌍의 입출구(6a, 6b)는 콘크리트 슬러리가 제공되는 공간인 호퍼(8)의 내부에 마련되고, S밸브(7)를 통하여 호퍼(8) 외부의 이송관(9)으로 연통되어 타설지점까지 연결된다. 한 쌍의 입출구(6a, 6b)에 연통하는 쪽에 해당하는, S밸브(7)의 입구측에는 내마모링(10)이 고정되어 결합된다.

위와 같은 구성을 갖는 콘크리트 펌프의 작동원리를 상세히 설명한다. 콘크리트 피스톤(3)이 전진함에 따라 콘크리트 실린더(1) 내부의 콘크리트 슬러리는 마모판(5)의 입출구(6a) ,내마모링(10), S밸브(7)를 차례로 통과하여 이송관(9)에 송출되고 타설지점까지 압송된다. 이와 동시에 콘크리트 피스톤(4)은 후진하고, 호퍼(8) 내부의 콘크리트 슬러리가 콘크리트 실린더(2)의 내부에 채워진다. 이 후 S밸브(7)가 요동하여 마모판(5)의 입출구(6b)에 연통되면, 콘크리트 피스톤(4)이 전진하면서 콘크리트 슬러리를 S밸브(7)로 송출하여 콘크리트 슬러리의 압송이 이어진다. 이와 같이 S밸브(7)가 콘크리트 슬러리를 송출하는 실린더 쪽에 연통하는 과정을 교대로 반복하면서 연속적인 콘크리트 슬러리의 압송이 이루어진다.

S밸브(7)가 요동할 때, S밸브(7)의 입구측에 고정된 내마모링(10)은 마모판(5)에 강하게 밀착 결합된 상태로 접동하므로, 내마모링(10) 및 마모판(5)의 접동면에는 높은 내마모성이 요구된다.

본 발명의 실시례에 따르는 내마모링(10)은 탄소강재의 일체로 제조된 링형태이며, 주조공정 및 추가적인 기계가공을 통하여 제조될 수 있다. 높은 수준의 경도와 내마모도가 요구되는 탄소강재 내마모링(10)의 접동부에는 내구성이 우수한 초경합금 분말을 클래딩재로 사용하여 레이저 클래딩 육성용접피막을 형성함으로써 내마모성을 부여한다.

레이저 클래딩 육성용접 공정 중에, 클래드재인 초경합금 분말은 노즐에 의하여 클래딩 대상이 되는 모재 표면에 분사되고 동시에 레이저 빔이 초경합금 분말을 모재에 용융결합시킨다. 레이저 클래딩 육성용접은 CAD/CAM과 접목하여 쾌속공정이 가능하고, 열영향부의 정밀제어가 가능하며, 공정 중 모니터링 및 최적화작업이 가능하여 용접 품질에 대한 신뢰도가 우수하다. 레이저 클래딩은 또한 아크용접이나 고온용사와 같은 다른 표면개질방법에 비하여 더욱 우수한 내마모성 및 강한 금속접착력을 제공하므로 내마모재의 가공에 더욱 적합하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 형태를 더욱 상세히 설명한다.

도 3에 육성용접피막을 형성하기 전의 일체로 된 링형태의 내마모링(10)을 나타내었다. 탄소강재를 주조하여 일체로 된 내마모링(10)을 제조하였으며, 주조 후 추가적인 기계가공을 실시할 수 있다. 내마모링(10)은 마모판(5)과의 면접촉이 이루어지는 접동면(11a)과 이에 인접하는 원주면(11b)을 포함하는 접동부(11) 및; S밸브(7)의 입구측에 결합되는 결합부(12)로 이루어진다.

접동부(11)에는 내마모도를 부여하기 위하여 내마모 재질의 육성용접피막을 형성한다. 도 4a는 제 1 육성용접피막(13) 및 제 2 육성용접피막(14)이 형성된 내마모링(10)을 나타내고, 도 4b는 도 4a의 A-A' 단면을 나타낸다. 레이저 클래딩 육성용접을 통하여 접동면(11a)에 제 1 육성용접피막(13)을 형성하였다. 레이저 클래딩 육성용접의 클래딩재로는 12 중량%의 Co 분말을 포함하는 WC-Co계 초경합금 분말을 사용하였으며, 목표 두께의 용접피막이 형성될 때까지 용접공정을 수 회 반복하여 제 1 육성용접피막(13)을 완성하였다.

접동부(11)의 외주면(12) 상에도 제 1 육성용접피막(13)을 형성할 때와 같은 조성의 클래딩재를 사용하여 동일한 방법으로 제 2 육성용접피막(14)을 형성하였다. 단, 접동부(11)의 외주면(12)은 접동면(11)에 비하여 요구되는 내마모도 수준이 낮으므로, 제 2 육성용접피막(14)의 두께를 제 1 육성용접피막(13)의 두께보다 얇게 형성하였다.

클래드재로는 요구되는 내구도 및 물성에 따라서 WC-Co계, WC-Ni-Cr계, WC-TiC-TaC-Co계, WC-TiC-Co계 초경합금 분말 중에서 선택할 수 있다.

본 실시례와 같은 WC-Co계 분말을 사용하는 경우, 그 조성으로 결합제 역할을 하는 Co 분말을 10 내지 12 중량% 포함하고 잔부 WC분말 및 불가피 불순물로 이루어지는 경우에 생성되는 용접피막의 경도가 우수하다.

레이저 클래딩 육성용접을 통하여 내마모 용접피막을 형성할 때, 목표로 하는 용접피막의 두께를 형성하기 위하여, 모재의 대상면에 1회 이상 수 회의 레이저 클래딩 용접공정을 반복하여 실시한다. 충분한 내마모수명을 획득하기 위하여, 형성되는 용접피막의 두께는 최소 2.5㎜ 이상이 바람직하다. 용접피막의 최대두께는 목표 두께를 달성하기 위해 요구되는 용접공정의 횟 수에 따라 달라질 수 있으며, 경제적 비용와 용접피막의 내구도 및 용접공정의 용이함을 고려할 때 용접피막의 최대두께는 6㎜로 제한하는 것이 바람직하다.

용접피막을 형성한 후, 접동면의 평활화 및 치수정도를 위하여 추가적인 연삭과정을 진행할 수 있다. 완성된 내마모링(10)은 몸체의 결합부(12)를 S밸브(7)의 입구쪽에 결합한다. 본 발명에 따르는 내마모링(10)은 결합부(12)가 탄소강 재질로 이루어지기 때문에 용접방식에 의하여 내마모링(10)을 S밸브(7)에 결합하는 경우에도, 은납방식에 의한 종래기술 보다 유리하다.

이상에서 본 발명에 따른 실시 형태를 설명하였듯이, 본 발명에 따른 내마모링은 제조공정이 단순하고, 자동화가 용이하며, 내마모수명이 우수하다.

1, 2: 콘크리트 실린더
3, 4: 콘크리트 피스톤
5: 마모판
7: S밸브
8: 호퍼
9: 이송관
10: 내마모링

Claims (7)

1. S밸브(7)의 일측에 고정되어 마모판(5)과 접동하는 콘크리트 펌프용 내마모링(10)에 있어서,
   상기 마모판(5)과 접동하는 접동부(11)와 상기 S밸브(7)에 결합되는 결합부(12)로 구분되는 탄소강재의 일체로 된 링형태이고,
   상기 접동부(11)의 접동면(11a)에 제 1 육성용접피막(13)이 형성되고, 상기 접동부(11)의 외주면(11b) 둘레에 제 2 육성용접피막(14)이 형성되며,
   상기 제 1 육성용접피막(13)과 상기 제 2 육성용접피막(14)은 초경합금 분말을 클래드재로 사용하여 레이저 클래딩 용접으로 형성된 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 내마모링.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 초경합금 분말은 WC-Co계, WC-Ni-Cr계, WC-TiC-TaC-Co계, WC-TiC-Co계 중에서 선택되는 초경합금 분말인 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 내마모링.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 초경합금 분말은 10 내지 12 중량%의 코발트 분말을 포함하고;
   잔부는 탄화텅스텐 분말 및 불가피 불순물로 이루어진 초경합금 분말인 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 내마모링.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 1 육성용접피막(13)과 상기 제 2 육성용접피막(14)의 두께는 2.5㎜ 이상 6㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 내마모링.
5. S밸브(7)의 일측에 고정되어 마모판(5)과 접동하는 콘크리트 펌프용 내마모링(10)의 제조방법에 있어서,
   상기 마모판(5)과 접동하는 접동부(11)와 상기 S밸브에 결합되는 결합부(12)로 구분되는 탄소강재의 일체로 된 링형태를 제조하는 단계;
   상기 접동부(11)의 접동면(11a)에 제 1 육성용접피막(13)을 형성하는 단계; 및
   상기 접동부(11)의 외주면(11b) 둘레에 제 2 육성용접피막(14)을 형성하는 단계를 포함하며,
   상기 제 1 육성용접피막(13)을 형성하는 단계와 상기 제 2 육성용접피막(14)을 형성하는 단계는 초경합금 분말을 클래드재로 사용하여 레이저 클래딩 용접으로 진행되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 내마모링의 제조방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제 1 육성용접피막(13)을 형성하는 단계와 상기 제 2 육성용접피막(14)을 형성하는 단계는 원하는 피막 두께가 형성되도록 1회 이상 반복적으로 용접 공정을 진행하여 형성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 내마모링의 제조방법.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 제 1 육성용접피막(13)을 형성하는 단계 및 제 2 육성용접피막(14)을 형성하는 단계 이후에, 제 1 육성용접피막(13)과 제 2 육성용접피막(14)을 기계적으로 연마하는 단계를 추가적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 내마모링의 제조방법.
   

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