WO2017014481A1

WO2017014481A1 - 브레이커용 치즐 및 그 제조방법

Info

Publication number: WO2017014481A1
Application number: PCT/KR2016/007585
Authority: WO
Inventors: 유장호; 유병섭; 유다은; 최현정
Original assignee: 유장호
Priority date: 2015-07-17
Filing date: 2016-07-13
Publication date: 2017-01-26
Also published as: KR101638945B1

Abstract

브레이커용 치즐 및 그 제조방법을 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 브레이커용 치즐은 브레이커 본체에 장착되는 장착부와, 선단에 산형 타격부가 마련된 작업부를 구비하고, 작업부는 경화 열처리에 의해 상대적으로 경도가 높게 마련된 중심부와, 연질화 열처리에 의해 중심부보다 경도가 낮게 마련된 둘레부를 포함한다.

Description

브레이커용 치즐 및 그 제조방법

본 발명은 브레이커용 치즐에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용에 따른 마모에도 불구하고 작업부의 선단이 산형을 유지해 양호한 파쇄성능을 유지할 수 있는 브레이커용 치즐 및 그 제조방법에 관한 것이다.

브레이커(Breaker)는 건설장비인 굴착기 등에 장착되어 지반굴착, 암석 파쇄, 건물해체 작업 등을 수행하는 장치다.

도 1에 도시한 바와 같이, 브레이커는 굴삭기 등에 장착되며 유압식 타격장치를 내장한 본체(1)와, 본체(1)에 설치되며 유압식 타격장치의 에너지(충격력)를 전달받아 암석이나 콘크리트 등을 파쇄하는 치즐(2)을 포함한다.

치즐(2)은 마모되거나 파손될 때 교체할 수 있도록 브레이커 본체(1)에 분리와 결합 가능하게 장착된다. 도 2에 도시한 예처럼 치즐(2)은 브레이커 본체(1)에 장착되는 장착부(2a)와 파쇄작업을 수행하는 작업부(2b)로 구분할 수 있다. 또 작업부(2b) 선단(3)은 파쇄작업을 위해 뾰족한 산형으로 가공된다.

치즐(2)의 작업부(2b) 선단(3)은 작업 초기에 뾰족한 산형(3a)을 유지하지만, 파쇄작업을 위해 사용함에 따라 마모되어 뭉툭한 형태(3b)로 변하면서 파쇄효과가 감소한다. 즉 어느 정도 사용한 후에는 선단이 둥글게 변하기 때문에 파쇄력이 떨어진다. 따라서 통상적인 치즐(2)은 작업 중 빈번히 새로운 것으로 교체해야 하거나 작업부 선단(3)을 다시 산형으로 가공하여 장착해야 하는 번거로움이 있었다.

본 발명은 사용에 의해 마모되는 경우에도 작업부 선단이 산형을 유지하여 양호한 파쇄성능을 유지할 수 있도록 하는 브레이커용 치즐 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

또 본 발명은 내마모성과 내충격성이 우수한 브레이커용 치즐 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 브레이커 본체에 장착되는 장착부와, 선단에 산형 타격부가 마련된 작업부를 구비하며, 상기 작업부는 경화 열처리에 의해 상대적으로 경도가 높게 마련된 중심부와, 연질화 열처리에 의해 상기 중심부보다 경도가 낮게 마련된 둘레부를 포함하는 브레이커용 치즐이 제공될 수 있다.

상기 작업부는 상기 둘레부 표면으로부터 상기 중심부로 갈수록 경도가 점차 증가하도록 마련될 수 있다.

상기 장착부와 상기 작업부는 동일 소재로 마련되고, 상기 장착부와 상기 작업부의 중심부는 상기 경화 열처리에 의해 동일한 경도와 강도를 가지도록 마련될 수 있다.

상기 장착부와 상기 작업부의 중심부 경도는 HRC 47 ~ 52이고, 상기 작업부의 둘레부 경도는 HRC 30 ~ 36일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 브레이커 본체에 장착되는 장착부 및 선단에 산형 타격부가 마련된 작업부를 갖춘 치즐을 일체로 가공하는 가공공정; 상기 가공공정 후 상기 치즐 전체를 경화 열처리하여 설정한 경도를 가지도록 하는 경화 열처리공정; 및 상기 경화 열처리공정 후 상기 작업부의 둘레부를 국부적으로 연질화 열처리 하여 상기 작업부의 둘레부 경도가 상기 장착부 및 상기 작업부의 중심부 경도보다 낮아지도록 하는 연질화 열처리공정을 포함하는 브레이커용 치즐의 제조방법이 제공될 수 있다.

상기 경화 열처리공정은 상기 치즐을 가열실에서 850 ~ 900의 온도로 가열하는 가열단계, 상기 가열단계 후 상기 치즐을 냉각액에서 급속 냉각시키는 담금질 열처리단계, 상기 담금질 열처리단계 후 상기 치즐을 가열실에서 300~350의 온도로 150~170분 유지시키는 뜨임열처리단계를 포함할 수 있다.

상기 연질화 열처리공정은 고주파 유도가열방식으로 상기 작업부의 둘레부를 국부적으로 급속 가열한 후 서서히 냉각시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 브레이커용 치즐은 작업부의 둘레부 경도가 중심부의 경도보다 낮아 사용 시 둘레부가 중심부보다 먼저 마모되면서 작업부 선단이 계속 산형을 유지하기 때문에 장시간 사용하여도 양호한 파쇄성능을 유지할 수 있다.

또 본 발명의 실시 예에 따른 브레이커용 치즐은 경도가 높은 작업부의 중심부를 상대적으로 경도가 낮은 둘레부가 보호하는 형태이기 때문에 내마모성 및 내충격성이 우수하다.

도 1은 일반적인 브레이커의 본체와 이에 장착된 치즐을 나타낸다.

도 2는 일반적인 치즐의 구성 및 사용에 따른 작업부 선단의 마모형태를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이커용 치즐의 구성을 나타낸다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이커용 치즐의 제조방법을 나타낸다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이커용 치즐의 작업부 둘레부를 고주파 유도가열방식으로 연질화 열처리하는 예를 나타낸다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이커용 치즐의 작업부 둘레부를 국부 가열할 때 표면과 중심의 온도편차를 나타낸 그래프이다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이커용 치즐의 작업부 둘레부와 중심부의 경도를 나타낸 그래프이다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이커용 치즐의 사용에 따른 작업부 선단의 마모형태를 나타낸다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이커용 치즐의 작업부 둘레부를 단계적으로 국부가열하여 작업부의 중심부로부터 둘레부 쪽으로 갈수록 경도가 단계적으로 낮아지도록 하는 예를 나타낸다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 브레이커용 치즐(10)은 환봉이나 다각봉 형태일 수 있다. 치즐(10)은 브레이커에 장착되는 장착부(11)와, 브레이커(미도시)의 외측으로 노출된 상태에서 브레이커로부터 충격에너지를 전달받아 암석이나 콘크리트의 파쇄하는 작업부(12)를 구비한다.

장착부(11)는 브레이커 내에서 결속될 수 있도록 둘레를 따라 형성된 장착홈(11a)을 구비하고, 작업부(12)는 파쇄작업을 위해 선단에 뾰족한 산형으로 가공된 타격부(13)를 구비한다.

장착부(11)와 작업부(12)는 일체로 제작되므로 육안으로 구분하기 어렵다. 하지만, 도 3은 설명의 편의를 위해 장착부(11)와 작업부(12)를 구분하여 표시하였다. 작업부(12)도 가상의 파선(12c)으로 상대적으로 경도가 높게 마련되는 중심부(12a)와, 중심부(12a)의 둘레에 상대적으로 경도가 낮게 마련되는 둘레부(12b)를 구분하여 표시하였다.

본 실시 예에 따른 치즐(10)은 장착부(11)와 작업부(12)가 동일 소재에 의해 마련되지만, 브레이커에 장착되는 장착부(11)와 작업부(12)의 중심부(12a)[장착부로부터 타격부(13)에 이르는 중심부분]는 상대적으로 높은 경도와 강도를 유지하도록 경화 열처리되고, 작업부(12)의 둘레부(12b)는 상대적으로 낮은 경도를 가지도록 연질화 열처리되는 방식으로 제조된다.

따라서 본 실시 예에 따른 치즐(10)은 작업부(12) 중심부(12a)[타격부(13) 포함]의 경도와 강도가 작업부(12)의 둘레부(12b)보다 커서 치즐(10)의 사용에 따라 작업부(12) 선단(타격부)이 마모되는 경우에도, 도 8에 도시한 바와 같이, 작업부(12) 선단, 즉 타격부(13)가 산형을 유지하여 파쇄성능을 유지할 수 있다. 도 8에서 부호 13a는 타격부(13)의 사용 전 상태, 부호 13b는 타격부(13)의 사용 후 마모상태를 나타낸다.

다음은 본 발명의 실시 예에 따른 치즐(10)을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.

도 4를 참조하면, 본 실시 예에 따른 치즐의 제조방법은 치즐(10)의 형태를 가공하는 가공공정(21), 치즐(10) 전체를 경화(硬化) 열처리하는 경화 열처리공정(22), 작업부(12)의 둘레부(12b)를 국부적으로 연질화(軟質化) 열처리하는 연질화 열처리공정(13)을 포함할 수 있다.

가공공정(21)은 단조, 절삭 등의 방식으로 금속을 가공해 도 3의 예처럼 장착부(11)와 작업부(12)를 갖춘 치즐(10)을 만드는 공정이다. 치즐(10)의 소재로는 AISI4140M2 합금이 사용될 수 있으며, 그 성분비는 아래 표1과 같다. 이 소재는 열처리를 통해 치즐(10) 작업부(12)의 중심부(12a)까지 충분한 경도와 강도를 가지도록 할 수 있고, 몰리브덴(Mo)의 성분을 미세하게 나마 높이면(대략 0.05%) 조직의 강성을 더욱 강화시킬 수 있다.

종류	C	Si	Mn	P.S	Cr	Mo	Fe
성분비	0.38~0.43	0.15~0.35	0.60~0.90	0.030 이하	0.90~1.20	0.15~0.35	나머지 중량%

경화 열처리공정(22)은 가공공정 후 치즐(10) 전체를 열처리하여 상대적으로 높은 경도와 강도를 가지도록 처리하는 공정이다. 경화 열처리공정(21)은 치즐(10)을 가열실에 넣고 850 ~ 900의 온도로 가열하는 가열단계와, 가열단계에서 가열된 치즐(10)을 기름을 포함하는 상온의 냉각액에서 20분 정도 냉각시켜 경도를 높여주는 담금질 열처리단계와, 담금질 열처리단계 후 치즐(10)을 다시 가열실에 넣고 300 ~ 350의 온도로 150 ~ 170분 유지시켜 강인성을 부여하는 뜨임열처리단계를 포함할 수 있다.

경화 열처리공정(22)은 이와 같은 방식으로 치즐(10) 전체를 열처리하여 치즐(10)의 장착부(11)와 작업부(12)의 경도가 HRC 47 ~ 52 정도가 되도록 한다. 경화 열처리공정(22)까지 수행하면, 치즐(10)은 장착부(11)와 작업부(12) 모두 암석이나 콘크리트를 파쇄하기에 충분한 강성을 가지게 된다.

연질화 열처리공정(23)은 경화 열처리공정(22) 후 작업부(12)의 둘레부(12b)를 국부적으로 연질화 열처리 하여 작업부(12)의 둘레부(12b) 경도가 장착부(11) 및 작업부(12)의 중심부(12a) 경도보다 낮아지도록 하는 공정이다.

연질화 열처리공정(22)은 고주파 유도가열방식으로 작업부(12)의 둘레부(12b)를 국부적으로 급속 가열한 후 서서히 냉각시키는 풀림 열처리방식으로 경화 열처리공정(22)에서 경화된 둘레부(12b)를 연질화시킨다. 즉 도 5에 도시한 바와 같이, 코일형태의 유도가열장치(30)를 치즐(10)의 작업부(12) 둘레부(12b) 외측에 배치한 상태에서 둘레부(12b)의 표면 쪽을 급속 가열한 후 서서히 냉각시킨다. 이때 치즐(10) 작업부(12)는 도 6에 도시한 바와 같이, 표면 쪽이 급속가열되어 온도가 상승하고, 중심부(12a)는 실질적으로 가열되지 않는다.

연질화 열처리를 통한 작업부(12)의 둘레부(12b) 경도는 HRC 30 ~ 36 정도가 되도록 한다. 따라서 연질화 열처리공정(23)을 마친 치즐(10)은 장착부(11)와 작업부(12)의 중심부(12a) 경도가 HRC 47 ~ 52 이고, 작업부(12)의 둘레부(12b) 경도가 HRC 30 ~ 36 일 수 있다. 즉 작업부(12)의 경도는 도 7에 도시한 예처럼 둘레부(12b)의 표면으로부터 중심부(12a)로 갈수록 경도가 점차 증가하는 형태가 된다.

연질화 열처리공정(23)은 유도가열장치(30)의 출력, 공급전력 주파수, 가열시간 등을 제어하여 둘레부(12b)의 가열온도와 가열깊이 등을 조절할 수 있다. 또 연질화 열처리공정(23)은 이와 같은 방식으로 유도가열장치(30)의 출력 등을 단계적으로 제어하여 복수회 반복함으로써 도 9와 같이, 작업부(12) 중심부(12a)로부터 둘레부(12b) 표면까지 단계적으로 경도가 낮아지도록 할 수도 있다. 즉 경도는 A영역 > B영역 > C영역의 형태로 중심부(12a)로부터 둘레부(12b)로 가면서 단계적으로 낮아지도록 할 수도 있다.

이처럼 본 실시 예에 따른 브레이커용 치즐(10)은 장착부(11) 및 타격부(13)를 포함하는 작업부(12)의 중심부(12a)가 상대적으로 높은 경도와 강도를 유지하도록 경화 열처리되기 때문에 암석이나 콘크리트의 파쇄를 위한 강도와 내마모성을 유지할 수 있다. 또 작업부(12)의 둘레부(12b)가 상대적으로 낮은 경도로 연질화 열처리되어 작업부(12)의 중심부(12a)를 보호하면서 내충격성을 높이기 때문에 내구성을 높일 수 있다.

또 본 실시 예에 따른 브레이커용 치즐(10)은 작업부(12)의 둘레부(12b)의 경도가 중심부(12a)의 경도보다 낮아 사용 시 둘레부(12b)가 중심부(12a)보다 먼저 마모되기 때문에 사용에 의해 타격부(13)가 마모되는 경우에도 타격부(13)가 산형을 유지하여 장시간 사용하여도 양호한 파쇄성능을 유지할 수 있다.

또 본 실시 예에 따른 브레이커용 치즐(10)의 제조방법은 가공공정(21) 후 전술한 바와 같은 경화 열처리공정(22)과 연질화 열처리공정(23)을 수행하기 때문에 전체 제조공정이 단순하여 비용을 최소화할 수 있으면서도 파쇄성능, 내충격성, 내마모성이 양호한 치즐(10)을 제조할 수 있다.

Claims

브레이커 본체에 장착되는 장착부와, 선단에 산형 타격부가 마련된 작업부를 구비한 브레이커용 치즐에 있어서,

상기 작업부는 경화 열처리에 의해 상대적으로 경도가 높게 마련된 중심부와, 연질화 열처리에 의해 상기 중심부보다 경도가 낮게 마련된 둘레부를 포함하는 브레이커용 치즐.
제1항에 있어서,

상기 작업부는 상기 둘레부 표면으로부터 상기 중심부로 갈수록 경도가 점차 증가하는 브레이커용 치즐.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 장착부와 상기 작업부는 동일 소재로 마련되고,

상기 장착부와 상기 작업부의 중심부는 상기 경화 열처리에 의해 동일한 경도와 강도를 가지도록 마련되는 브레이커용 치즐.
제1항에 있어서,

상기 장착부와 상기 작업부의 중심부 경도는 HRC 47 ~ 52이고,

상기 작업부의 둘레부 경도는 HRC 30 ~ 36인 브레이커용 치즐.
브레이커 본체에 장착되는 장착부 및 선단에 산형 타격부가 마련된 작업부를 갖춘 치즐을 일체로 가공하는 가공공정;

상기 가공공정 후 상기 치즐 전체를 경화 열처리하여 설정한 경도를 가지도록 하는 경화 열처리공정; 및

상기 경화 열처리공정 후 상기 작업부의 둘레부를 국부적으로 연질화 열처리 하여 상기 작업부의 둘레부 경도가 상기 장착부 및 상기 작업부의 중심부 경도보다 낮아지도록 하는 연질화 열처리공정을 포함하는 브레이커용 치즐의 제조방법.
제5항에 있어서,

상기 경화 열처리공정은

상기 치즐을 가열실에서 850 ~ 900의 온도로 가열하는 가열단계,

상기 가열단계 후 상기 치즐을 냉각액에서 냉각시키는 담금질 열처리단계,

상기 담금질 열처리단계 후 상기 치즐을 가열실에서 300~350의 온도로 150 ~ 170분 유지시키는 뜨임열처리단계를 포함하는 브레이커용 치즐의 제조방법.
제5항 또는 제6항에 있어서,

상기 연질화 열처리공정은

고주파 유도가열방식으로 상기 작업부의 둘레부를 국부적으로 급속 가열한 후 서서히 냉각시키는 브레이커용 치즐의 제조방법.