KR20200059261A - 절단 피스의 처리 방법 및 관련 장비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절단 피스 (2) 의 처리 방법에 관한 것이다. 이 방법은 절단 피스 (2) 의 절단 표면 (5) 에 초음파 숏 피닝 장치 (10) 에 의해 가해진 숏들을 부여하여, 숏 임팩트들을 갖는 절단 표면 (5) 이 되게 하는 제 1 단계, 및 숏 임팩트들을 갖는 절단 표면 (5) 을 선택된 두께에 걸쳐 연삭하여, 처리된 절단 표면 (5) 이 되게 하는 제 2 단계를 포함한다.

Description

절단 피스의 처리 방법 및 관련 장비
본 발명은 절단 피스의 처리 방법 및 관련 장비에 관한 것이다.
본 발명은 적어도 하나의 절단 에지를 포함하는 임의의 유형의 산업용 절단 피스에 관한 것임을 주목하는 것이 중요하다. 보다 구체적으로 본 발명은 2 개의 절단 에지들을 규정하는 것을 가능하게 하는 폭을 갖는 대향 측부들을 바인딩하는 면을 포함하는지의 여부에 따라 1 개 또는 2 개의 절단 에지, 및 2 개의 대향 측부들을 갖는 절단 표면을 포함하는 로터리 나이프들 또는 휠들과 같은 절단 피스에 적용된다.
로터리 나이프들 또는 휠들은 특히 금속 스트립의 적어도 하나의 종방향 측부를 트리밍하기 위한 측부 트리밍 장비에 사용된다. 이러한 측부 트리밍 장비 (1) 의 일 예가 도 1 에 개략적으로 도시되어 있다. 도 1 에 도시된 비제한적인 예에서, 측부 트리밍 장비 (1) 는 금속 스트립 (4) 의 2 개의 종방향 측부들 (3) 을 동시에 트리밍하기 위한 2 쌍의 로터리 나이프들 (2) 을 포함한다. 예를 들어, 스트립 (4) 은 강으로 만들어질 수 있다. 금속 스트립 (4) 의 각각의 종방향 측부 (3) 는 그의 일부가 양호한 품질의 에지 및 고정된 폭을 보장하기 위하여 전단되도록 상응하는 쌍의 2 개의 로터리 나이프들 (2) 사이를 연속적으로 통과한다. 예를 들어, 이러한 측부 트리밍 장비 (1) 는 냉간 압연 공정에서 산세 라인 또는 스트리핑 라인의 일부일 수 있다.
전술한 쌍들 중의 하나의 쌍의 일부일 수 있는 로터리 나이프 (2) 의 일 예가 도 2 에 개략적으로 도시되어 있다. 이는, 2 개의 평행한 절단 에지들 (7) 사이에서 연장되고 절단 피스 (2) 의 둘레를 규정하는 일정한 폭을 갖는 바인딩 면 (8) 에 의해 분리된 2 개의 대향 측부들 (6) 을 갖는 절단 표면 (5) 을 포함한다.
금속 스트립의 길이 또는 금속 스트립 커트의 코일 수로서 표현될 수 있는 이들 로터리 나이프 (2) 의 수명은 그 자체로 나이프들의 표면의 경도와 지형에 따라 좌우되는 마모 상태에 따라 좌우된다.
절단 피스, 특히 로터리 나이프의 경도를 증가시키기 위한 몇 가지 처리 방법이 제안되어 왔다.
간행물 "초음파 냉간 단조 기술에 의한 나노구조 공구 강의 피로 및 기계적 특성" Chang-Min Suh 등 - 재료 과학 및 엔지니어링 A 443 (2007) p 101-106 은, 초음파 진동 에너지를 소스로서 사용하고 초당 수십만 회의 타격이 일정한 압력으로 재료 표면에 적용되는 초음파 냉간 단조 기술 (UCFT) 로 명명된 처리 방법을 개시하고 있다. 이 기사에서 이 기술은 냉간 압연 공정에서의 트리밍 나이프들에 적용된다. 이 간행물에 따르면, 초음파 냉간 단조 기술은 경도 특성을 향상시킬 수 있는 나노구조화된 표면 개질 기술이다. 그러나, 이 기사에서 언급한 바와 같이, 이러한 기술은 UCFT 기술에 의해 이전에 처리된 트리밍 나이프들에 의해 절단될 수 있는 코일 수를 오직 두 배로 할 수 있지만, 이는 충분하지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 실질적으로 그들의 수명을 향상시킬 수 있는 산업용 절단 피스들의 처리 방법을 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 절단 피스의 처리 방법에 관한 것으로, 이 방법은, 절단 피스의 절단 표면에 초음파 숏 피닝 (ultrasonic shot peening) 장치에 의해 숏들 (shots) 을 부여하여, 숏 임팩트들 (shot impacts) 을 갖는 절단 표면이 되게 하는 제 1 단계, 및 숏 임팩트들을 갖는 절단 표면을 선택된 두께에 걸쳐 연삭하여, 처리된 절단 표면이 되게 하는 제 2 단계를 포함한다.
본 발명의 방법은 또한 개별적으로 또는 모든 가능한 기술적 조합에 따라 고려되는 다음의 선택적 특징들을 포함할 수 있다:
- 상기 절단 피스는 형상이 원형이며, 또한 상기 절단 피스는, 두 개의 절단 에지들사이에서 연장되고 상기 절단 피스의 원주를 규정하는 바인딩 면에 의해 분리된 두 개의 대향 측부들을 포함하고, 적어도 상기 절단 에지들은 상기 제 1 단계 중에 마스킹된다.
- 제 1 실시형태에서, 상기 제 1 단계는
ㅇ 상기 절단 표면의 상기 바인딩 면이 상기 초음파 숏 피닝 장치에 의해 가해진 숏들을 부여받는 한편, 상기 절단 표면의 상기 대향 측부들이 상기 절단 에지들을 포함하여 상기 절단 에지들까지 적어도 부분적으로 마스킹되는 제 1 하위 단계, 및
ㅇ 상기 대향 측부들이 상기 초음파 숏 피닝 장치에 의해 가해진 숏들을 부여받는 한편, 숏 임팩트들을 갖는 상기 바인딩 면이 상기 절단 에지들을 포함하여 상기 절단 에지들까지 적어도 부분적으로 마스킹되는 제 2 하위 단계
를 포함할 수 있다.
- 제 2 실시형태에서, 상기 제 1 단계는
ㅇ 상기 절단 표면의 대향 측부들이 상기 초음파 숏 피닝 장치에 의해 가해진 숏들을 부여받는 한편, 상기 바인딩 면이 상기 절단 에지들을 포함하여 상기 절단 에지들까지 적어도 부분적으로 마스킹되는 제 1 하위 단계, 및
ㅇ 상기 바인딩 면이 상기 초음파 숏 피닝 장치에 의해 가해진 숏들을 부여받는 한편, 숏 임팩트들을 갖는 상기 대향 측부들이 상기 절단 에지들을 포함하여 상기 절단 에지들까지 적어도 부분적으로 마스킹되는 제 2 하위 단계
를 포함할 수 있다.
- 이들 실시형태의 상기 제 1 단계에서, 상기 절단 표면의 상기 대향 측부들은 1 mm 내지 50 mm, 바람직하게는 4 mm 내지 10 mm 에 포함된 상기 절단 에지들로부터 취해진 높이에서 마스킹된다.
- 상기 제 1 단계에서, 상기 절단 표면은, 그 자체의 전체 표면의 70 % 내지 상기 전체 표면의 1000 %, 바람직하게는 100 % 내지 200 % 의 선택된 표면에서 숏 임팩트들에 의해 커버링될 때까지 숏을 부여받는다.
- 상기 제 2 단계에서, 상기 두께는 0.02 mm 내지 1.5 mm, 바람직하게는 0.05 mm 내지 0.2 mm 에서 선택된다.
- 숏들은 0.5 mm 내지 5 mm 에 포함된 직경을 갖는 구형 볼들이다.
- 상기 제 1 단계에서, 숏들의 총 중량은 0.1 그램 내지 500 그램, 바람직하게는 1 그램 내지 50 그램에 포함된다.
본 발명은 또한 절단 피스를 처리하기 위한 장비에 관한 것으로, 이 장비는 절단 피스의 절단 표면 상에 숏을 발생시키도록 배치되어, 숏 임팩트들을 갖는 절단 표면이 되게 하는 초음파 숏 피닝 장치, 및 숏 임팩트들을 갖는 절단 표면을 연삭하도록 배치되어, 처리된 절단 표면이 되게 하는 연삭 장치를 포함한다.
본 발명의 장비는 또한 개별적으로 또는 모든 가능한 기술적 조합에 따라 고려되는 다음의 선택적 특징들을 포함할 수 있다:
- 상기 연삭 장치는 0.02 mm 내지 1.5 mm, 바람직하게는 0.05 mm 내지 0.2 mm 에서 선택된 두께에 대해 숏 임팩트들을 갖는 상기 절단 표면을 연삭하도록 배치될 수 있다.
- 상기 초음파 숏 피닝 장치는 상기 절단 표면이 그 자체의 전체 표면의 70 % 내지 상기 전체 표면의 1000 %, 바람직하게는 100 % 내지 200 % 의 선택된 표면에서 숏 임팩트들에 의해 커버링될 때까지 상기 절단 표면 상에 숏들을 발생시키도록 배치될 수 있다.
- 상기 초음파 숏 피닝 장치는 0.5 mm 내지 5 mm 에 포함된 직경을 갖는 숏들을 발생시키도록 배치될 수 있다.
- 상기 초음파 숏 피닝 장치는 0.1 그램 내지 500 그램, 바람직하게는 1 그램 내지 50 그램에 포함된 총 중량을 갖는 숏들을 발생시키도록 배치될 수 있다.
- 상기 장비는 상기 초음파 숏 피닝 장치의 진동 표면 상에 설치된 전용 지지부를 포함할 수 있고, 상기 지지부는 상기 절단 피스를 적어도 부분적으로 지지하고, 상기 절단 에지들까지 상기 절단 피스의 터미널 면을 마스킹하도록 배치된다. 예를 들어, 상기 지지부는 적어도 두 개의 이동가능한 피스들을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 첨부된 도면을 참조하여, 예로서 설명되고 제한적이지 않은 설명으로부터 명확하게 나타날 것이다.
도 1 은 강 스트립의 2 개의 종방향 측부들을 동시에 트리밍하기 위한 2 쌍의 로터리 나이프들을 포함하는 측부 트리밍 장비의 예를 사시도로 개략적으로 도시한다.
도 2 는 본 발명에 따른 방법이 적용될 수 있고 도 1 에 도시된 것과 같은 장비에 사용될 수 있는 나이프의 예를 사시도로 개략적으로 도시한다.
도 3 은 본 발명에 따른 처리 방법의 예를 개략적으로 도시한다.
도 4 는 본 발명에 따른 장비의 예를 개략적으로 그리고 기능적으로 도시한다.
도 5 는 본 발명에 따른 방법의 제 1 단계의 제 1 예의 제 1 하위 단계 동안, 본 발명에 따른 장비의 초음파 숏 피닝 장치의 일부를 단면도로 개략적으로 도시한다.
도 6 은 본 발명에 따른 방법의 제 1 단계의 제 1 예의 제 2 하위 단계 동안, 도 5 에 도시된 초음파 숏 피닝 장치의 일부를 단면도로 개략적으로 도시한다.
도 7 은 본 발명에 따른 방법의 제 1 단계의 제 1 예의 제 2 하위 단계 동안, 도 5 에 도시된 초음파 숏 피닝 장치의 일부의 변형 실시형태를 단면도로 개략적으로 도시한다.
도 8 은 본 발명에 따른 방법의 제 1 단계의 제 2 예 동안, 본 발명에 따른 장비의 초음파 숏 피닝 장치의 일부를 단면도로 개략적으로 도시한다.
도 9 는, 깊이의 함수로서, 3 개의 상이한 세트의 파라미터 값들을 각각 갖는 본 발명에 따른 처리 방법을 받은 3 개의 나이프들, 및 본 발명에 따른 처리 방법이 없는 나이프의 경도의 진화를 다이어그램으로 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명은, 특히, 그 경도를 증가시키고 그 수명을 실질적으로 증가시키기 위해 절단 피스를 처리하기 위한 처리 방법 및 그 관련 장비를 제안하는 것을 목적으로 한다.
이하의 설명에서, 이는 절단 피스 (2) 가 도 2 에 도시된 것과 같은 로터리 나이프 또는 휠이고, 예를 들어 도 1 에 도시된 것 (1) 과 같은 그리고 산세 라인 또는 스트리핑 라인에서 이전에 설명된 측부 트리밍 장비에서 사용될 수 있는 예인 것으로 간주될 것이다. 그러나 본 발명은 이 응용에 한정되지 않는다. 실제로, 본 발명은 바인딩 면 (8) 을 더 포함하는지의 여부에 따라 하나 또는 두 개의 절단 에지 (7) 에 의해 분리된 두 개의 대향 측부들 (6) 을 갖는 절단 표면 (5) 을 포함하는 한은 임의의 유형의 절단 피스 (2) 에 관한 것이다. 따라서, 처리할 피스 (2) 는 예를 들어 나이프, 가위, 시어, 낫 또는 칼날일 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 절단 피스 (2) (여기서는 도 2 에 도시된 로터리 나이프) 를 처리하기 위한 처리 방법을 제안한다. 이러한 처리 방법은 도 4 에 도시된 바와 같이 적어도 초음파 숏 피닝 장치 (10) 및 연삭 장치 (1) 를 포함하는 본 발명에 따른 장비 (9) 에 의해 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 처리 방법은 도 3 에 개략적으로 도시된 알고리즘의 예를 참조하여 아래에 설명된다. 이는 두 단계를 포함한다.
제 1 단계에서, 절단 피스 (2) 의 절단 표면 (5) 은 초음파 숏 피닝 장치 (10) 에 의해 가해진 숏들 (12) 을 부여받아, 숏 임팩트들을 갖는 절단 표면 (5) 이 된다.
이 제 1 단계는 도 3 에서 하위 단계들 (100 및 110) 로 표현된다.
예를 들어 그리고 도 4 에 개략적으로 그리고 기능적으로 도시된 바와 같이, 초음파 숏 피닝 장치 (10) 는 적어도 제너레이터 (13), 압전 변환기 (14), 소노트로드 (sonotrode: 19) 및 피닝 고정구라고도 불리는 터미널 부분 (17) 을 포함할 수 있다. 선택적으로, 도면에 도시된 바와 같이, 프리-부스터 (pre-booster: 15), 부스터 (16) 가 추가될 수 있다.
제너레이터 (13) 는 압전 변환기 (14) 를 여기시키기 위한 정현파 전기장을 전달하도록 배치된다. 압전 변환기 (14) 는 정현파 전기장의 전기 에너지를 초음파 진동으로 변환하도록 배치되며, 이의 주파수는 예를 들어 10 내지 60 kHz, 바람직하게는 15 내지 25 kHz, 더욱 바람직하게는 20 kHz 이다. 프리-부스터 (15) 및 부스터 (16) 는 압전 변환기 (14) 에 의해 전달되는 초음파 진동의 진폭을 증가시키도록 배치된다. 최종 진동 성분으로서의 소노트로드 (19) 는 절단 피스 (2) 에 대해 숏 (12) 을 발생시키는데 사용된다. 터미널 부분 (17) 은 절단 피스 (2) 의 절단 표면 (5) 이 일시적으로 숏 (12) 과 함께 위치되는 처리 챔버를 갖는 하우징을 포함한다. 소노트로드 (19) 에 의해 제공된 초음파 진동은 종방향 진동을 유도하며, 이는, 도 5 내지 도 8 에 도시된 바와 같이, 처리 챔버 및 그에 따라 처리 챔버 내부에 있고 마스킹되지 않은 절단 표면 (5) 의 표면에 숏 (12) 을 임의로 발생시킨다. 따라서, 절단 표면 (5) 의 전체 표면은 점진적으로 처리되고, 이는 표면 뿐만 아니라 깊이 (또는 표면아래 볼륨) 에서 그 경도를 균일하게 증가시킨다.
절단 표면 (5) 의 전체 표면이 처리 챔버 내로 위치될 수 없을 때에는, 절단 피스 (2) 가 터미널 부분 (17) 에 대해 이동된다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 이는 연속적인 방식으로 또는 순차적으로 이동될 수 있다 (즉, 매번 처리 챔버 내의 절단 표면 (5) 의 일부는 숏 임팩트를 충분히 부여받은 것으로 간주됨). 따라서, 절단 피스 (2) 가 로터리 나이프인 경우, 이는 예를 들어 전용 전기 모터의 축선에 의해 회전 구동될 수 있다. 이 마지막 실시형태에서, 숏 임팩트들을 균질화하기 위해 절단 피스 (2) 의 15 내지 25 회전이 수행될 수 있다. 예를 들어, 회전 속도는 10 rpm 미만일 수 있다. 예를 들어, 이 회전 속도는 바람직하게는 4 또는 5 rpm 이다.
예를 들어, 제 1 단계에서, 절단 표면 (5) 의 각각의 부분은 그 자체의 전체 표면의 70 % 내지 이 전체 표면의 1000 % 사이, 바람직하게는 그 자체의 전체 표면의 100 % 내지 이 전체 표면의 200 % 사이에서 선택된 표면에서 숏 임팩트들에 의해 커버링될 때까지 숏 (12) 을 부여받을 수 있다. 100 % 는 표면의 100 % 가 숏 임팩트들로 커버링될 때까지 표면의 숏이 시간 T 동안 수행됨을 의미한다. 200 % 는 표면의 숏이 시간 2T 동안 수행됨을 의미한다. 70 % 는 숏 임팩트들 (12) 이 전체 표면을 완전히 커버링하지 않음을 의미하지만, 이것이 블레이드의 70 % 만이 처리된다는 것을 의미하지는 않으며, 실제로는 숏들의 직경이 처리된 표면의 직경이 아니고 더 클 수도 있다. 예를 들어, 절단 표면 (5) 의 각각의 부분은 그 자체의 전체 표면의 125 % (노출 시간 1.25T) 와 동일한 표면에서 숏 임팩트들에 의해 커버링될 때까지 숏 (12) 을 부여받을 수 있다.
숏들은 특히 구형에서 ± 60 마이크로미터 ([mu]m) 의 최대 허용오차를 갖는 볼들과 같이 바람직하게는 실질적으로 구형이다. 숏은 바람직하게는 그 표면에 적어도 하나의 비철 재료, 유리하게는 텅스텐 카바이드 (WC) 를 포함한다. 숏은 완전히 텅스텐 카바이드로 만들어질 수도 있지만, 강, 스테인리스 스틸, 세라믹, 유리, 니켈 베이스 합금 및 티타늄 합금으로 만들어질 수도 있다. 숏들 (12) 은 바람직하게는 0.5 mm 내지 5 mm 의 직경을 갖는다.
또한, 예를 들어, 제 1 단계에서, 0.1 그램 내지 500 그램, 바람직하게는 1 그램 내지 50 그램의 총 중량을 갖는 숏들 (12) 을 처리 챔버에 제공할 수 있다. 당업자는 처리 챔버의 부피에 따라 숏들 (12) 의 총 중량을 조정할 것이다.
처리 방법의 제 2 단계에서, 숏 임팩트들을 갖는 절단 표면 (5) 은 선택된 두께에 대해 연삭되어, 처리된 절단 표면 (5) 이 된다. 이 제 2 단계는 도 3 에서 단계 120 에 의해 도시된다.
이 선택된 재료 제거 두께는 장비 (9) 의 연삭 장치 (11) 에 의해 수행된다.
예를 들어, 이 연삭은 그라인드스톤 또는 밀스톤을 사용하는 제어된 연삭으로 이루어질 수 있다.
또한, 예를 들어, 제 2 단계에서, 두께는 0.02 mm 내지 1.5 mm, 바람직하게는 0.05 mm 내지 0.2 mm 에서 선택될 수 있다.
제 1 단계의 적어도 3 개의 상이한 구현예들이 예상될 수 있다.
제 1 구현예에서, 제 1 단계는 도 3 의 비제한적인 예에 도시된 바와 같이 제 1 하위 단계 (100) 및 제 2 하위 단계 (110) 를 포함할 수 있다.
도 5 에 도시된 제 1 하위 단계 (100) 에서, 바인딩 면 (8) 은 초음파 숏 피닝 장치 (10) 에 의해 가해진 숏들 (12) 을 부여받는 한편, 절단 표면 (5) 의 대향 측부들 (6) 은 바인딩 면 (8) 으로부터 각각 이들을 분리하는 그의 절단 에지들 (7) 까지 마스킹된다. 절단 에지들 (7) 까지의 이 마스킹은 이들을 손상시키지 않는다. 이는, 그 대향 측부들 (6) 이 상부 에지들에 의해 완전히 마스킹되도록 절단 피스 (2) 를 소노트로드 (19) 의 진동 표면 위에 매달은 후에 초음파 숏 피닝 장치 (10) 의 터미널 부분 (17) 의 하우징의 상부 에지들에 의해 실현될 수 있다. 변형예에서 전체적으로 마스킹하기 위해 대향 측부들 (6) 에 전용 마스크를 붙이는 것이 가능하다.
도 6 및 도 7 에 도시된 제 2 하위 단계 (110) 에서, 대향 측부들 (6) 은 초음파 숏 피닝 장치 (10) 에 의해 가해진 숏들 (12) 을 부여받는 한편, 이미 숏 임팩트들을 부여받은 바인딩 면 (8) 은 절단 에지들 (7) 까지 마스킹된다. 절단 에지들 (7) 까지의 이 마스킹은 또한 이들을 손상시키지 않도록 의도된다. 이는, 처리 챔버의 진동 표면 상에 설정되고 절단 피스 (2) 를 (적어도 부분적으로) 지지하는 전용 지지부 또는 연장부 (18) 의 상부 면에 의해 실현될 수 있다. 이러한 전용 지지부 또는 연장부 (18) 는 도 6 에 도시된 바와 같이 하나의 피스를 포함할 수 있거나, 도 7 에 도시된 바와 같이 더 두꺼운 절단 피스 (2) 를 지지하기 위해 필요한 경우에 이동될 수 있는 수 개의 피스들을 포함할 수 있다. 따라서 이는 상이한 크기의 절단 피스들 (2) 에 적합하기 위해 도 6 에 도시된 바와 같이 일체형일 수 있거나 도 7 에 도시된 바와 같이 그렇지 않을 수 있다. 또 다른 변형예에서, 바인딩 면 (8) 에 전용 마스크를 부착하여 이를 완전히 마스킹할 수 있다.
제 2 구현예에서, 제 1 구현예의 제 1 하위 단계 (100) 및 제 2 하위 단계 (110) 가 역전된다. 따라서, 제 1 하위 단계에서, 대향 측부들 (6) 은 초음파 숏 피닝 장치 (10) 에 의해 가해진 숏들 (12) 을 부여받는 한편, 절단 표면 (5) 의 바인딩 면 (8) 은 절단 에지들 (7) 까지 마스킹되고, 제 2 하위 단계에서, 바인딩 면 (8) 은 초음파 숏 피닝 장치 (10) 에 의해 가해진 숏들 (12) 을 부여받는 한편, 숏 임팩트들을 갖는 대향 측부들 (6) 은 절단 에지들 (7) 까지 마스킹된다.
본 발명에 따르면, 적어도 절단 에지들 (7) 은 그들의 표면 상에서 임의의 손상을 회피하도록 마스킹된다. 예를 들어, 제 1 또는 제 2 구현예에서, 절단 표면 (5) 의 대향 측부들 (6) 은 1 mm 내지 50 mm 사이, 바람직하게는 1 mm 내지 10 mm 사이, 보다 바람직하게는 4 mm 내지 10 mm 사이의 높이에서 절단 에지들 (7) 로부터 마스킹될 수 있다.
제 3 구현예에서는, 오직 대향 측부들 (6) 이 제 1 구현예의 제 2 하위 단계 및 제 2 구현예의 제 1 하위 단계와 동일한 작동 조건 하에서 초음파 숏 피닝 장치 (10) 에 의해 가해진 숏들 (12) 을 부여받는다. 이 제 3 구현예는, 대향 측부들 (6) 이 바인딩 면 (8) 보다 더 빨리 마모되기 때문에 절단 표면 (5) 이 제 1 구현예 또는 제 2 구현예에 의해 사전에 처리되었을 때에 수행된다.
초음파 니들 피닝 방법 (또는 UNP, 전술한 초음파 냉간 단조 기술과 동등함) 및 초음파 니들 스트레이트닝 방법 (또는 UNS) 이라고 명명된 두 가지 처리 방법들은 레퍼런스들 STRESSVOYAGER UNP (NOMAD 라고도 함) 및 STRESSVOYAGER UNS 하에 SONATS 에 의해 제조된 것과 같은 장치에 의해 수행되었다. 이들 방법에서, 니들은 피닝 헤드의 말단에서 엔드-피스 상에서 안내된다. 초음파 진동으로 인해, 니들 (또는 임팩터) 은 처리될 표면 영역에 대해 가해져서 높은 프리퀀시 전후 운동을 갖는다.
초음파 숏 피닝 (또는 USP) 방법으로 명명된 또 다른 방법이 테스트되었다. 이 방법은 레퍼런스 STRESSVOYAGER USP 하에 SONATS 에 의해 제조된 것과 같은 장치에 의해 수행될 수 있다. 이는 경도를 향상시키기 위해 절단 피스의 절단 표면에 숏들을 가하여 표면 처리를 수행한다. 숏들은 초음파 주파수로 진동하는 "음향 블록" 을 형성하는 금속 요소들에 의해 추진된다. 제너레이터는 이 전기 에너지를 초음파 진동으로 변환하기 위해 압전 변환기를 자극하는 정현파 전기장을 전달한다. 압전 변환기가 전달하는 진동이 숏들을 가하기에는 너무 작으며, 이는 "소노트로드" 라는 음향 블록의 터미널 부분에 대해 충분히 효율적인 값에 도달하도록 일련의 프리-부스터 및 부스터에 의해 증가된다. 이 터니널 부분은 피닝 고정구로 덮여 있으며, 로터리 나이프의 절단 표면이 숏들과 함께 일시적으로 위치되는 처리 챔버를 갖춘 하우징을 포함한다. 소노트로드 표면의 종방향 진동은 처리 챔버 내로 숏들을 무작위로 가한다. 따라서, 처리는 인클로저의 모든 표면에서 그리고 결과적으로 처리할 절단 표면에서 균질하다.
절단 피스 (2) 가 로터리 나이프인 경우에 임의의 표면 처리를 갖지 않고 본 발명에 따른 처리를 갖는 비교 결과가 도 9 의 다이어그램에 도시되어 있다.
제 1 곡선 (c1) 은 제 1 미처리 로터리 나이프 (2) 의 마이크로 경도의 진화를 깊이 (㎛) 의 함수로서 도시한다. 제 2 곡선 (c2) 은 1.5 mm 의 제 1 직경, 4 그램의 숏들 (12) 의 제 1 총 중량, 및 125 % 의 숏 임팩트들에 의한 절단 표면 (5) 의 제 1 커버리지를 갖는 숏들 (12) 로 본 발명에 따라 처리된 제 2 로터리 나이프 (2) 의 마이크로 경도의 진화를 깊이의 함수로서 도시한다. 제 3 곡선 (c3) 은 제 1 직경, 숏들 (12) 의 제 1 총 중량, 및 3000 % 의 숏 임팩트들에 의한 절단 표면 (5) 의 제 2 커버리지를 갖는 숏들 (12) 로 본 발명에 따라 처리된 제 3 로터리 나이프 (2) 의 경도의 진화를 깊이의 함수로서 도시한다. 제 4 곡선 (c4) 은 4 mm 의 제 2 직경, 10 그램의 숏들 (12) 의 제 2 총 중량, 및 125 % 의 숏 임팩트들에 의한 절단 표면 (5) 의 제 1 커버리지를 갖는 숏들 (12) 로 본 발명에 따라 처리된 제 4 로터리 나이프 (2) 의 경도의 진화를 깊이의 함수로서 도시한다.
제 2 곡선 (c2), 제 3 곡선 (c3) 및 제 4 곡선 (c4) 은, 표면뿐만 아니라 깊이 (또는 벌키) 에서 그리고 특히 1 mm 의 깊이에서, 제 1 곡선 (c1) (처리없음) 과 비교하여 경도의 증가를 나타낸다. 제 4 곡선 (c4) 은 깊이에서 최상의 결과를 보여주며, 따라서 파라미터들의 대응 세트는 고려된 로터리 나이프에 대해 최적인 것으로 실제로 간주될 수 있다.
본 발명 덕분에, 절단 피스 수명의 중대한 증가가 얻어진다. 예를 들어, 동일한 로터리 나이프로 12270 톤 이상의 금속 스트립이 절단될 수 있으며, 이는 동일한 로터리 나이프로 약 380 km 의 금속 스트립이 임의의 결함없이 절단될 수 있는 것에 상당하는 반면에, 기존의 로터리 나이프로는 75 km 만이 얻어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법 및 장비에 따르면, 동일한 나이프들로 절단되는 금속 스트립의 길이는 5 를 곱할 수 있다.

Claims (16)

  1. 절단 피스 (2) 의 처리 방법으로서,
    상기 방법은, 상기 절단 피스 (2) 의 절단 표면 (5) 에 초음파 숏 피닝 (ultrasonic shot peening) 장치 (10) 에 의해 숏들 (shots: 12) 을 부여하여, 숏 임팩트들 (shot impacts) 을 갖는 절단 표면 (5) 이 되게 하는 제 1 단계, 및 숏 임팩트들을 갖는 상기 절단 표면 (5) 을 선택된 두께에 걸쳐 연삭하여, 처리된 절단 표면 (5) 이 되게 하는 제 2 단계를 포함하는, 절단 피스 (2) 의 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절단 피스 (2) 는 형상이 전체적으로 원형이며, 또한 상기 절단 피스는, 두 개의 절단 에지들 (7) 사이에서 연장되고 상기 절단 피스 (2) 의 원주를 규정하는 바인딩 면 (8) 에 의해 분리된 두 개의 대향 측부들 (6) 을 포함하고, 적어도 상기 절단 에지들 (7) 은 상기 제 1 단계 중에 마스킹되는 것을 특징으로 하는 절단 피스 (2) 의 처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는
    i) 상기 절단 표면 (5) 의 상기 바인딩 면 (8) 이 상기 초음파 숏 피닝 장치 (10) 에 의해 가해진 숏들 (12) 을 부여받는 한편, 상기 절단 표면 (5) 의 상기 대향 측부들 (6) 이 상기 절단 에지들 (7) 을 포함하여 상기 절단 에지들까지 적어도 부분적으로 마스킹되는 제 1 하위 단계, 및
    ii) 상기 대향 측부들 (6) 이 상기 초음파 숏 피닝 장치 (10) 에 의해 가해진 숏들 (12) 을 부여받는 한편, 숏 임팩트들을 갖는 상기 바인딩 면 (8) 이 상기 절단 에지들 (7) 을 포함하여 상기 절단 에지들까지 적어도 부분적으로 마스킹되는 제 2 하위 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 절단 피스 (2) 의 처리 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는
    i) 상기 절단 표면 (5) 의 대향 측부들 (6) 이 상기 초음파 숏 피닝 장치 (10) 에 의해 가해진 숏들 (12) 을 부여받는 한편, 상기 바인딩 면 (8) 이 상기 절단 에지들 (7) 을 포함하여 상기 절단 에지들까지 적어도 부분적으로 마스킹되는 제 1 하위 단계, 및
    ii) 상기 바인딩 면 (8) 이 상기 초음파 숏 피닝 장치 (10) 에 의해 가해진 숏들 (12) 을 부여받는 한편, 숏 임팩트들을 갖는 상기 대향 측부들 (6) 이 상기 절단 에지들 (7) 을 포함하여 상기 절단 에지들까지 적어도 부분적으로 마스킹되는 제 2 하위 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 절단 피스 (2) 의 처리 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 단계에서, 상기 절단 표면 (5) 의 상기 대향 측부들 (6) 은 1 mm 내지 50 mm, 바람직하게는 4 mm 내지 10 mm 에 포함된 상기 절단 에지들 (7) 로부터 취해진 높이에서 마스킹되는 것을 특징으로 하는 절단 피스 (2) 의 처리 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 단계에서, 상기 절단 표면 (5) 은, 그 자체의 전체 표면의 70 % 내지 상기 전체 표면의 1000 %, 바람직하게는 100 % 내지 200 % 의 선택된 표면에서 숏 임팩트들에 의해 커버링될 때까지 숏 (12) 을 부여받는 것을 특징으로 하는 절단 피스 (2) 의 처리 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 단계에서, 상기 두께는 0.02 mm 내지 1.5 mm, 바람직하게는 0.05 mm 내지 0.2 mm 에서 선택되는 것을 특징으로 하는 절단 피스 (2) 의 처리 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    숏들 (12) 은 0.5 mm 내지 5 mm 에 포함된 직경을 갖는 구형 볼들인 것을 특징으로 하는 절단 피스 (2) 의 처리 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 단계에서, 숏들 (12) 의 총 중량은 0.1 그램 내지 500 그램, 바람직하게는 1 그램 내지 50 그램에 포함되는 것을 특징으로 하는 절단 피스 (2) 의 처리 방법.
  10. 절단 피스 (2) 를 처리하기 위한 장비 (9) 로서,
    상기 장비 (9) 는
    - 상기 절단 피스 (2) 의 절단 표면 (5) 상에 숏 (12) 을 발생시키도록 배치되어, 숏 임팩트들을 갖는 절단 표면 (5) 이 되게 하는 초음파 숏 피닝 장치 (10),
    - 숏 임팩트들을 갖는 상기 절단 표면 (5) 을 연삭하도록 배치되어, 처리된 절단 표면 (5) 이 되게 하는 연삭 장치 (11)
    를 포함하는, 절단 피스 (2) 를 처리하기 위한 장비 (9).
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 연삭 장치 (11) 는 0.02 mm 내지 1.5 mm, 바람직하게는 0.05 mm 내지 0.2 mm 에서 선택된 두께에 대해 숏 임팩트들을 갖는 상기 절단 표면 (5) 을 연삭하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 절단 피스 (2) 를 처리하기 위한 장비 (9).
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 초음파 숏 피닝 장치 (10) 는 상기 절단 표면이 그 자체의 전체 표면의 70 % 내지 상기 전체 표면의 1000 %, 바람직하게는 100 % 내지 200 % 의 선택된 표면에서 숏 임팩트들에 의해 커버링될 때까지 상기 절단 표면 (5) 상에 숏들 (12) 을 발생시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 절단 피스 (2) 를 처리하기 위한 장비 (9).
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초음파 숏 피닝 장치 (10) 는 0.5 mm 내지 5 mm 에 포함된 직경을 갖는 구형 볼인 숏들 (12) 을 발생시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 절단 피스 (2) 를 처리하기 위한 장비 (9).
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초음파 숏 피닝 장치 (10) 는 0.1 그램 내지 500 그램, 바람직하게는 1 그램 내지 50 그램에 포함된 총 중량을 갖는 숏들 (12) 을 발생시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 절단 피스 (2) 를 처리하기 위한 장비 (9).
  15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초음파 숏 피닝 장치 (10) 의 진동 표면 상에 설치된 전용 지지부 (18) 를 포함하고, 상기 지지부 (18) 는 상기 절단 피스 (2) 를 적어도 부분적으로 지지하고, 절단 에지들 (7) 을 포함하여 상기 절단 에지들까지 상기 절단 피스 (2) 의 바인딩 면 (8) 을 마스킹하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 절단 피스 (2) 를 처리하기 위한 장비 (9).
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전용 지지부 (18) 는 적어도 두 개의 이동가능한 피스들을 포함하는 것을 특징으로 하는 절단 피스 (2) 를 처리하기 위한 장비 (9).
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