WO2020076080A1 - 굴착기의 버킷용 투스 및 이의 제조방법 - Google Patents

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WO2020076080A1
WO2020076080A1 PCT/KR2019/013265 KR2019013265W WO2020076080A1 WO 2020076080 A1 WO2020076080 A1 WO 2020076080A1 KR 2019013265 W KR2019013265 W KR 2019013265W WO 2020076080 A1 WO2020076080 A1 WO 2020076080A1
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tooth
excavation
hard particles
excavator
bucket
Prior art date
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PCT/KR2019/013265
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김형창
김승수
송근철
곽병기
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성보공업주식회사
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    • E02F9/285—Teeth characterised by the material used
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    • E02F9/28—Small metalwork for digging elements, e.g. teeth scraper bits
    • E02F9/2883—Wear elements for buckets or implements in general

Definitions

  • the present invention relates to a bucket tooth for an excavator and a method for manufacturing the same, and more specifically, an impact resistance and abrasion resistance are improved, so that the bucket tooth for an excavator and its production can be maintained even when subjected to strong force and abrasion. It's about how.
  • Excavation devices such as excavators used in public works or mines, are used to dig up soil and stones, and to dig and pile up the soil or stones to another location or to a vehicle's loading box.
  • Such excavation devices generally have a bucket that is coupled to a mechanical arm and used to carry soil or stones.
  • the end of the bucket is equipped with a plurality of tooth points used to dig and crush soil or stones.
  • a plurality of tooth points are substantially connected to the tooth adapter.
  • Korean Patent Registration No. 10-1638365 melted the crushed particles of a cemented carbide molded body into a base material to form a cemented carbide layer by welding.
  • the welded part is easy to fall off, and the base material and the cemented carbide molded crushed particles are indiscriminately mixed in the melting step, thereby making it difficult to improve the wear resistance of the surface of the tooth point.
  • the present invention has been devised to solve the above-mentioned problems, and the problem to be solved by the present invention is to improve the wear resistance and impact resistance of the tooth through the hard facing of the tooth point where abrasion occurs and the tooth for the bucket of the excavator and its It is to provide a manufacturing method.
  • the present invention is composed of a tooth adapter coupled to a bucket of an excavator and a tooth point coupled to the tooth adapter to excavate an excavation surface, wherein the tooth point has a connection part and a drilling operation connected to the tooth adapter.
  • a tooth for a bucket of an excavator that includes an excavation portion that comes into contact with an excavation site
  • at least one surface of the excavation portion includes at least one hard particle to improve abrasion resistance, and at least a portion of the hard particle is excavated
  • a tooth for a bucket of an excavator embedded in a part is provided.
  • the hard particles may be completely embedded in the excavation portion and not exposed to the outside of the excavation portion.
  • the hard particles are completely embedded in the excavation portion, and at least a part of the surface of the hard particle may be exposed outside the excavation portion.
  • a portion of the volume of the hard particles may be embedded in the excavation portion, and some may protrude outside the excavation portion.
  • the hard particles are completely embedded in the excavation portion and are not exposed to the outside of the excavation portion, or the hard particles are completely embedded in the excavation portion, and at least a part of the surface of the hard particles is exposed outside the excavation portion.
  • the average particle diameter of the hard particles may be 4 mm or less.
  • the average particle diameter of the hard particles may exceed 4 mm.
  • the hard particles may be any one or more selected from the group consisting of particles of one or more carbides or nitrides of tungsten, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium and molybdenum. You can.
  • At least one surface of the excavation portion includes a plurality of hard particles, and the plurality of hard particles may have a multi-layer structure in the excavation portion.
  • the present invention is composed of a tooth adapter coupled to the bucket of the excavator and a tooth point coupled to the tooth adapter to excavate the excavation surface, wherein the tooth point is a connecting portion connected to the tooth adapter and an excavation site when the drilling operation is performed.
  • a method for manufacturing a tooth for a bucket of an excavator comprising an excavating part that comes into contact comprising: (1) manufacturing a tooth point manufacturing flask; (2) introducing at least one hard particle into the flask; (3) casting a tooth point by injecting a base material forming stream into the flask; And (4) obtaining a casting tooth point from the flask; provides a method for manufacturing a tooth for a bucket of an excavator comprising a.
  • hard particles may be disposed on one surface of the flask.
  • step (2) may be performed such that only a part of the volume of the hard particles is inserted by pressing hard particles into one surface of the flask.
  • the specific gravity of the hard particles is greater than the specific gravity of the base material, so that the casting point is formed with the hard particles sinking, and the stream for forming the base material is one side in the flask. And hard particles may not be injected.
  • the present invention provides a tooth for a bucket of an excavator and a method for manufacturing the same, wherein the wear resistance and impact resistance are improved through surface hardening by including hard particles in the excavation portion of the tooth point where wear occurs.
  • the present invention provides a tooth for a bucket of an excavator and a method for manufacturing the hard particle that can maintain a long life by not falling off even when the hard particle is subjected to strong force and abrasion action as the hard particle is integrally embedded with the tooth point.
  • FIG. 1 is a perspective view of a tooth for a bucket of an excavator according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of a tooth point 20 forming a tooth for a bucket of an excavator according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a partially enlarged view of a digging portion of a tooth point 20 forming a tooth for a bucket of an excavator according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a comparative side view of a bucket tooth of a conventional surface hardened excavator and a bucket tooth of an excavator of the present invention.
  • FIG 5 is an internal side view of a digging point of a tooth point according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a tooth manufacturing process for a bucket of an excavator according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an internal view of a flask for manufacturing a tooth for a bucket of an excavator according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a side view showing the manufacturing process of the bucket tooth for the excavator according to an embodiment of the present invention.
  • the tooth for the bucket of the existing excavator has low wear resistance and impact resistance of the tooth point, and the wear point of the tooth point frequently occurs when performing the excavation process, and accordingly, the replacement cycle is shortened and has to be frequently replaced.
  • the surface is cured through welding, there is a limitation in that the welded part falls off when subjected to strong force or abrasion.
  • the tooth adapter is coupled to the bucket of the excavator and the tooth point is coupled to the tooth adapter to excavate the excavation surface, and the tooth point is connected to the tooth adapter when the connection part and the drilling operation are made.
  • the bucket tooth of an excavator including an excavating portion that comes into contact at least one surface of the excavating portion includes at least one hard particle to improve abrasion resistance, and at least a part of the hard particle is embedded in the excavating portion We provide tooth for bucket.
  • FIG. 1 is a perspective view of a tooth for a bucket of an excavator according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the bucket tooth of the excavator of the present invention consists of a tooth adapter 10 and a tooth point 20 connected thereto.
  • the tooth point 20 includes a connecting portion 21 that is connected to the tooth adapter and a digging portion 22 that abuts the digging site.
  • the tooth point 20 is connected to the tooth adapter 10 through the connection portion 21 and may be connected to the bucket through the tooth adapter 10.
  • the tooth point 20 is for excavating an excavation site, and when an excavation operation is performed, the excavation unit 21 is in contact with the excavation site to perform excavation operations.
  • the hard particles are included in at least one surface of the excavation portion 21.
  • the at least one surface means at least one surface of the surface contacting the excavation site.
  • the excavation portion 21 of the tooth point 20 has a shape similar to a rectangular parallelepiped, and one surface 21a forming a large area thereof and a surface corresponding thereto contact the excavation site.
  • At least one hard particle is included on at least one surface of the both surfaces, and at least a part of the hard particle is embedded in the excavation.
  • the hard particles may be concentrated in the embossed surface of the tip portion of the excavation portion 21.
  • the tip portion means a surface portion of the tooth point 20 in the opposite direction to the tooth adapter 10.
  • Figure 2 is a partially enlarged view of the excavation portion and the hard particles of the tooth point 20 constituting the tooth for the bucket of the excavator according to an embodiment of the present invention.
  • one or more hard particles may be intensively included in the embossed surface of the distal end portion of the excavation portion 21.
  • the leading end portion of the excavation portion 21 is in direct contact with the excavation surface, and may be vulnerable to abrasion.
  • the embossed surface of the distal end portion is more directly in contact with the excavation surface, when hard particles having strong physical properties are embedded and included in the corresponding position, abrasion resistance and impact resistance are improved.
  • the hard particles are embedded in the excavation.
  • the bucket tooth of the excavator of the present invention can be hard particles are embedded in the excavation in various forms. This may vary depending on the method of inputting the hard particles as described below.
  • the hard particles may be completely embedded in the excavation portion and not exposed to the outside of the excavation portion.
  • the meaning that the hard particles are 'embedded completely in the excavation portion' means that the hard particles are completely inside the excavation portion so as not to be seen on the outer surface of the excavation portion.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view of a digging portion of a tooth point 20 forming a tooth for a bucket of an excavator according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the left image is a side view of the excavation portion including hard particles
  • the right image is a top view of the excavation portion.
  • one or more hard particles are included in the excavation portion, and the hard particles are completely embedded in the inside of the excavator, and thus are not exposed to the outside of the excavation portion.
  • the hard particles may be completely embedded in the excavation portion, and at least a portion of the surface of the hard particle may be exposed outside the excavation portion. That is, even when hard particles are completely embedded in the excavation, some surfaces can be observed when viewed from the outside of the excavation.
  • one or more hard particles are completely embedded in the excavation portion.
  • a part of the surface of the hard particle may be included in the excavation portion while abutting the surface of the excavation portion.
  • the top view of the excavation it can be seen that at least a portion of the surface of the hard particles is exposed outside the excavation.
  • the hard surface of the hard particles is integrated with the surface of the excavation portion, the wear resistance and resistance of the tooth for buckets of the excavator are improved.
  • the hard particle since only a part of the surface of the hard particle is exposed, most of the volume is buried in the excavation portion, and thus the hard particle does not easily fall off despite repeated excavation.
  • a part of the volume of hard particles may be embedded in the excavation part, and some may protrude outside the excavation part.
  • 'the part of the hard particle volume is buried in the excavation part' means that only a part of the hard particle is buried in the excavation part and not a part.
  • the hard particles may be buried or protruded to the extent that a part is buried in the excavation part, and a part is protruded to the outside so that the excavation operation can be repeatedly performed while being fixed to the excavation part.
  • 5 to 60% by volume of the hard particles may protrude out of the excavation, more preferably 5 to 50% by volume may protrude out of the excavation.
  • one or more hard particles may be partially embedded in the excavation portion and partially included in the excavation portion protruding out of the excavation portion. Referring to the top view of the excavation, it can be seen that the hard particles are exposed to the outside of the excavation in a wider range than the other forms described above.
  • various types of the above-described teeth for the bucket of the excavator of the present invention may be mixed.
  • some hard particles may be completely buried in the excavation portion and not exposed to the outside of the excavation portion, and some hard particles may be completely embedded in the excavation portion, and at least some of the surface of the hard particle may be It may be exposed to the outside of the excavation, some of the hard particles may be present in a state where a part of the volume is buried in the excavation and a part protrudes outside the excavation.
  • the three types of buried forms may be present in a mixture, any two types of buried forms among the three types of buried forms may be present in a mixture.
  • the degree of embedding and embedding of hard particles can be selected according to the properties and properties of the desired tooth point.
  • hard particles refer to sintered materials having high hardness, strength and wear resistance. That is, in order to harden the surface of the excavation portion 21 of the tooth point that performs a direct excavation operation in contact with the excavation site when performing excavation, hard particles excellent in strength and abrasion resistance in at least one surface of the excavation portion 21 To include.
  • the hard particles may be any one or more selected from the group consisting of carbide or nitride particles having a high melting point of at least one of titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, and tungsten, which are transition metals.
  • it may be a carbide of one of the transition metals, and more preferably, tungsten carbide (WC).
  • Tungsten carbide is very stable chemically and has a high melting point of 2870 ° C, which is excellent in heat resistance.
  • the wear resistance, compressive strength and hardness are large, so that the surface of the tooth point 20 can be effectively cured.
  • the average particle diameter of the hard particles is included on one surface of the excavation portion and can be used without limitation as long as it can express the surface hardening effect of the tooth point 20.
  • the average particle diameter of the hard particles may be 1 to 20 mm. More preferably, it may be 2 to 10 mm.
  • the hard particles may be buried in the excavation in various forms, and the average particle diameter and the buried shape of the hard particles may be related.
  • the hard particles having a relatively large average particle diameter may have a part of the volume buried within the excavation part and some protruding outside the excavation part.
  • hard particles having a relatively small average particle diameter may be completely embedded in the excavation portion and not exposed to the outside of the excavation portion, or at least a portion of the surface of the hard particle may be exposed outside the excavation portion.
  • the average particle diameter of the hard particles may be less than 4 mm. More preferably, it may be 1 to 4 mm, and more preferably 2 to 3 mm.
  • the hard particles can be completely embedded in the digging portion and integrated with the digging portion, thereby providing a tooth for a bucket of an excavator having a longer replacement cycle.
  • the average particle diameter of the hard particles may exceed 4 mm. More preferably, it may be more than 4 mm and less than 10 mm. When the average particle diameter of the hard particles satisfies the above range, the hard hard particles protrude to the outside, thereby effectively improving wear resistance and resistance.
  • the corresponding form may include hard particles satisfying the above-mentioned average average particle diameter. That is, the hard particles included in the bucket tooth of the excavator of the present invention, the average particle diameter may be present in a variety of mixed within the range that satisfies the above range.
  • the hard particles of the present invention may be formed integrally with the tooth point at least partially embedded in the excavation portion.
  • the meaning of being integrally formed with the tooth point 20 means that the hard particles are embedded and embedded in the surface of the excavation portion of the tooth point 20. That is, instead of forming a separate cemented carbide layer or a surface modification layer on the surface of the tooth point 20, at least a portion of the hard particles are embedded in the surface of the excavation portion of the tooth point 20 and buried with the naked eye. It means that it is formed so as to be integrally visible when.
  • FIG. 4 is a comparative side view of a bucket tooth of a conventional surface hardened excavator and a bucket tooth of an excavator of the present invention.
  • 4 (a) is a tooth point for a bucket of a conventional surface hardened excavator
  • FIG. 4 (b) is a tooth point 20 for a bucket of a surface hardened excavator according to an embodiment of the present invention.
  • a separate cemented carbide layer or surface modification layer is formed on the surface of the tooth point 20 through surface welding as shown in FIG. 3 (a).
  • Figure 4 (b) it can be seen that the hard particles are embedded in the excavation portion of the tooth point 20. That is, the tooth point for the bucket of the present invention is present in a state where the hard particles are buried and integrated with the excavation part.
  • the wear resistance is remarkably improved. Specifically, when a separate cemented carbide layer is formed through welding or the like, a defect in which the cemented carbide layer is dropped due to strong force and abrasion may occur. On the other hand, when the hard particles are buried in the excavation portion and are integrated with the excavation portion, there is an advantage in that defects such as dropping of the hard particles do not occur even under strong force and continuous wear. Accordingly, there is an effect of having a longer life and a longer replacement cycle.
  • the plurality of hard particles may form a multi-layer structure in the excavation portion. That is, the bucket tooth of the excavator of the present invention includes one or more hard particles on the surface of the excavator, and the hard particles are included with at least a portion embedded in the excavator. At this time, a plurality of hard particles may form a multi-layer structure in the excavation.
  • FIG. 5 is an internal side view of a digging point of a tooth point according to a preferred embodiment of the present invention.
  • a plurality of hard particles may be included so that it is completely embedded in the excavation portion and not exposed to the outside of the excavation portion.
  • the plurality of hard particles may be arranged spaced apart in a single layer, but may be included in multiple layers as shown in FIG. 5 (a).
  • at least a portion of the surface of the hard particle may be included to be exposed to the outside of the excavation portion.
  • a plurality of hard particles may be arranged spaced apart in a single layer, but may further include one or more layers that are completely buried and are not exposed to the outside of the excavation as shown in FIG. 5 (b).
  • a part of the plurality of hard particle volumes may be embedded in the excavation part and some may protrude outside the excavation part.
  • a plurality of hard particles may be arranged spaced apart as a single layer, but may further include one or more layers that are completely buried and are not exposed to the outside of the excavation, as shown in FIG. 5 (c).
  • the present invention is composed of a tooth adapter coupled to the bucket of the excavator and a tooth point coupled to the tooth adapter to excavate the excavation surface, wherein the tooth point is a connecting portion connected to the tooth adapter and an excavation site when the drilling operation is performed.
  • a method for manufacturing a tooth for a bucket of an excavator comprising an excavating part that comes into contact comprising: (1) manufacturing a tooth point manufacturing flask; (2) introducing at least one hard particle into the flask; (3) casting a tooth point by injecting a stream for forming a base material into the flask; and (4) obtaining a casting point from the flask; providing a method for manufacturing a tooth for a bucket of an excavator.
  • the surface of the tooth point 20 by including hard particles in the excavation portion of the tooth point 20 in which wear occurs when performing excavation in a simple and easy process.
  • one or more hard particles may be embedded in the excavation portion of the tooth point 20 to be integrally included, and thus the replacement cycle may be improved, and abrasion resistance and impact resistance may be significantly improved.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a tooth manufacturing process for a bucket of an excavator according to a preferred embodiment of the present invention.
  • a flask for manufacturing a tooth point of a tooth for a bucket of an excavator (2) is prepared, and (b) at least one hard particle is introduced into the flask 2 for a tooth point manufacturing, (c) Tooth point is cast by injecting a stream for molding the base material into the flask. Thereafter, (d) an additional process such as cutting may be performed to obtain (e) a tooth point in which at least a part of the hard particles are embedded in the excavation.
  • Flasks can be produced by a method commonly used in the art, but preferably can be produced using silica sand and resin powder to utilize a shell molding process.
  • the step (1) is (1-1) a step of manufacturing a tooth point mold and (1-2) adding a mixture of silica sand and a resin powder onto the mold and curing the flask. It may be performed, including the step of manufacturing.
  • the mold In the step of manufacturing the tooth point mold, the mold may be manufactured in the same shape as the tooth point to be manufactured through the present invention. In addition, it may be manufactured in a shape in which a stream is injected to prepare a casting in the future. In this regard, referring to (a) of FIG. 6, it can be confirmed that a mold 1 including the same shape as the tooth point but with an additional injection path of the stream can be used.
  • a mixture of silica sand and a resin powder may be introduced onto the mold and then cured to prepare a flask.
  • a mixture of silica sand and resin may be added to the heated mold.
  • the mixture of the silica sand and the resin can be maintained for a certain time after being sprinkled on the heated mold.
  • the flask can then be prepared by removing and curing the unbound mixture to impart strength.
  • Flasks manufactured in this way have excellent dimensions, can easily cast a complex-shaped casting, and have a smooth surface.
  • Hard particles can be prepared by grinding or crushing a hard alloy.
  • a tooth point casting including an excavation portion in which at least a portion of the hard particles are buried may be manufactured by introducing at least one hard particle into the flask.
  • the hard particles may be introduced at a position where an excavation portion is formed in a flask for manufacturing a tooth point. More preferably, the hard particles may be introduced on a position where an embossed surface of the distal end portion of the excavation portion 21 in the flask for manufacturing a tooth point is formed.
  • the tooth point 20 is that at least a portion of the hard particles may be embedded in at least one surface of the excavation portion 21.
  • FIG. 7 is an internal view of a flask for manufacturing a tooth for a bucket of an excavator according to a preferred embodiment of the present invention.
  • a plurality of hard particles are first introduced into a flask for manufacturing a tooth point, and then a stream for forming a base material may be injected.
  • a plurality of hard particles may be intensively disposed in the intaglio portion where the embossed surface of the distal end portion of the excavation portion 21 in the flask is formed. Through this, at least a portion of the hard particles may be embedded in the embossed surface of the distal end portion of the excavation portion 21 to be formed integrally with the excavation portion.
  • the step of introducing hard particles may be performed by placing hard particles on one surface of the flask. That is, the hard particles can be introduced by simply arranging them without applying external force such as separate pressing. Since the specific gravity of the hard particles is higher than that of the base material, even if the base material stream is injected later, the hard particles are present in a state close to the inner surface of the flask.
  • the tooth point may be manufactured in such a way that the hard particles are completely embedded in the excavation part and are not exposed to the outside of the excavation part, or at least a part of the surface of the hard particles is exposed outside the excavation part.
  • the step of injecting the hard particles may be performed by pressing and inserting the hard particles on one surface of the flask, and the insertion may be performed so that only a part of the volume of the hard particles is inserted. That is, the hard particles may be introduced into the flask, but preferably, the hard particles may be pressed so that only a part of the hard particle volume is inserted into the inner surface of the flask at the position where the excavation portion is formed.
  • the pressurization may be performed manually, or may be performed through a device capable of inserting the particles by pressing them. In this case, a part of the hard particle volume may be embedded in the excavation part, and a part of the protruding point out of the excavation part may be manufactured.
  • the step of injecting the hard particles into the flask as described above can be easily performed through a method of inserting only a part by placing or pressing the hard particles spaced apart in a simple manner. That is, the method for manufacturing the bucket tooth of the excavator of the present invention can be formed by integrating the excavation part and the hard particles through a simple process, and thus has an advantage of excellent efficiency and economic efficiency of the process.
  • the hard particles can be intensively injected into a part of the inner surface of the flask in which the excavation portion for embedding the desired hard particles is formed.
  • the meaning of being able to be intensively injected means that a plurality of hard particles can be arranged or inserted adjacent to each other within a specific position, and the plurality of hard particles can form a multilayer inside the excavation portion.
  • the hard particles may be placed or inserted spaced apart from each other. That is, when placing or inserting a plurality of hard particles of the present invention, it is preferable that each of the hard particles are adjacent to each other within a position where the hard particles are to be embedded, but are spaced apart or inserted.
  • the hard particles placed or inserted in the flask occupy a surface area of 0.02 to 0.2% (the surface area of the flask having a surface area of 100 to 0.05 to 0.2%) on the surface on which the tooth point 20 in the flask is manufactured. As much as hard particles are disposed), and preferably 0.05 to 0.15%. If the surface area occupied by the hard particles exceeds the above range, a problem may occur that the base material of the tooth point 20 is not properly formed, and if the surface area occupied by the hard particles is less than the above range, the hard particles are excessively sparse There may be a problem that is buried and loses properties as hard particles.
  • a step of casting a tooth point by injecting a base material forming stream into the flask Injecting a base material forming stream into a flask for manufacturing a tooth point in which at least one hard particle is disposed can obtain a tooth point 20 casting from the flask.
  • the base material forming stream means that the metal or alloy, which is the main material of the tooth for the bucket of the excavator, is melt-melted.
  • the base material has a lower specific gravity than the hard particles, and can be used without limitation as long as it is a material commonly used as a tooth for buckets of excavators.
  • the specific gravity of the hard particles is greater than the specific gravity of the base material, and at least a part of the hard particles are buried in one surface of the excavation part of the casting tooth point 20
  • Figure 8 is a side view showing the manufacturing process of the bucket tooth for the excavator according to an embodiment of the present invention.
  • a plurality of hard particles in the mold for manufacturing a tooth point may be intensively disposed in an intaglio portion in which an embossed surface of the distal end portion of the excavation portion 21 in the flask is formed.
  • a stream for forming the base material is injected into the flask. Referring to the side view of FIG. 8, it can be seen that when the stream for molding the base material is injected, the specific gravity of the hard particles is greater than that of the base material, and thus the hard particles are present on the lower surface of the mold while sinking.
  • the base material forming stream may not be injected between one surface in the flask and hard particles.
  • the hard particles settle on one surface in the flask and make contact with one surface of the hard particle and one surface of the flask. Accordingly, when a tooth point, which is a casting, is obtained later, a form in which at least a part of the surface of the hard particle is exposed on the outside of the excavation portion may be manufactured.
  • the base material forming stream may be injected between one surface in the flask and hard particles.
  • the hard particles are not settled on one side of the flask, and a casting tooth point is produced. Accordingly, a tooth point in a form in which hard particles are completely embedded in the excavation part and are not exposed outside the excavation part may be manufactured.
  • the base material forming stream is not injected between one surface in the flask and some hard particles, it may be injected between one surface in the flask and some hard particles.
  • a part of the plurality of hard particles may be completely embedded in the excavation part, such that a mixed type of tooth point may be manufactured in which at least a part of the surface may be exposed outside the excavation part. .
  • the present invention fills a flask for manufacturing a tooth point by injecting a stream for forming a base material. After solidification, the casting can be separated from the flask to obtain a tooth point (20). At least a part of the hard particles are embedded on the surface of the obtained tooth point 20.
  • a tooth point is cast by injecting a stream for forming a base material, and a configuration other than the target casting tooth drop can be removed through cutting or cutting. Thereafter, a shorting, finishing process, heat treatment, shorting, and painting processes may be additionally performed to produce the tooth point of the present invention.
  • the present invention can easily form a process such that the hard particles are embedded in the excavation portion of the tooth point and integrated using the difference in specific gravity of the hard particles and the base material in the process of manufacturing a casting without a separate welding or the like process.
  • the hard particles of the present invention are molded together with a base material in a flask for manufacturing a tooth point, at least part of the excavation portion of the tooth point is buried to form an integral body. Accordingly, even when subjected to a large force or abrasion, there is no fear of the hard particles falling off, and there is an effect of improving wear resistance and impact resistance.
  • the tooth for a bucket of the excavator of the present invention and a method for manufacturing the same have an effect of improving abrasion resistance and impact resistance through surface hardening by embedding at least a part of hard particles on the surface of the tooth point 20 where abrasion occurs.
  • the tooth for the bucket of the excavator of the present invention and a method for manufacturing the same can allow hard particles to be integrally included with the tooth point 20 by only a simple process, so that the tooth for the bucket of the excavator can maintain a long replacement cycle. .

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Abstract

본 발명은 마모 현상이 발생하는 투스 포인트의 굴착부 내에 경질입자를 포함하여 표면 경화를 통해 내마모성 및 내충격성이 향상된 굴착기의 버킷용 투스 및 이의 제조방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 경질입자가 투스 포인트와 일체로 매립됨에 따라 강한 힘과 마모작용을 받는 경우에도 경질입자가 탈락되지 않아 긴 수명을 유지할 수 있는 굴착기의 버킷용 투스 및 이의 제조방법을 제공한다.

Description

굴착기의 버킷용 투스 및 이의 제조방법
본 발명은 굴착기의 버킷용 투스 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내충격성 및 내마모성이 향상되어 강한 힘과 마모작용을 받는 경우에도 긴 수명을 유지할 수 있는 굴착기의 버킷용 투스 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
공공작업이나 광산에서 사용되는 굴착기 등의 굴착 장치는 흙과 돌을 파내고, 파낸 흙이나 돌을 다른 위치나 차량의 적재함 등으로 퍼 날라 쌓아 놓는데 사용된다. 이러한 굴착 장치는 일반적으로 기계적인 암(arm)에 결합되어 흙이나 돌을 퍼 나르는데 사용되는 버킷(bucket)을 구비한다.
버킷의 단부에는 흙이나 돌을 파내고 파쇄시키는데 사용되는 복수개의 투스 포인트(tooth point)가 장착되어 있다. 이때, 투스 포인트는 버킷과 연결되어 있는 투스 어댑터(tooth adaptor)를 통하여 버킷과 연결되므로, 실질적으로 복수 개의 투스 포인트는 투스 어댑터에 연결된다.
이러한 굴착 장치를 통한 굴착 동작이 이루어질 경우, 굴착지를 파고, 흙과 돌을 퍼내는 등과 같이 직접적인 굴착 동작은 투스 포인트에 의해 행해지므로 투스 포인트는 사용 시간이 경과함에 따라 마모 현상이 발생한다.
투스 포인트의 마모 정도가 설정 상태를 넘어서게 되면, 원활한 굴착 동작과 굴착기를 보호하기 위해 투스 포인트를 교체해야 한다. 한국등록특허 제10-0615524호에서는 소모품인 투스 포인트의 결합이 보다 용이하게 이루어지는 굴삭기의 버킷용 투스를 제공하여 마모 현상에 대한 대안책을 제시하였다. 그러나, 투스 포인트의 내마모성 및 내충격성이 낮아 굴착 공정 수행 시 투스 포인트의 마모 현상이 빈번하게 발생하고, 이에 따라 교체 주기가 짧아져 자주 교체하여야만 하는 한계점이 있었다.
이에 한국등록특허 제10-1638365호는 초경합금 성형체 파쇄 입자를 모재에 용융시켜 용접에 의해 초경합금층을 형성하였다. 그러나, 이 경우에도 용접된 부분이 떨어져 나가기가 쉽고, 용융 단계에서 모재와 초경합금 성형체 파쇄입자가 무분별하게 혼합되어 투스 포인트의 표면의 내마모성을 향상시키기 어려운 한계점이 있었다.
선행기술문헌
특허문헌
대한민국 등록특허공보 제10-0615524호
대한민국 등록특허공보 제10-1638365호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 마모 현상이 발생하는 투스 포인트의 표면 경화(hard facing)를 통해 내마모성 및 내충격성이 향상된 굴착기의 버킷용 투스 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 굴착기의 버킷에 결합되는 투스 어댑터 및 상기 투스 어댑터에 결합되어 굴착지면을 굴착하는 투스 포인트로 이루어지고, 상기 투스 포인트는 투스 어댑터에 연결되는 연결부 및 굴착 동작이 이루어지는 경우 굴착지와 맞닿게 되는 굴착부를 포함하는 굴착기의 버킷용 투스에 있어서, 상기 굴착부의 적어도 하나의 일면에는 내마모성을 향상시키기 위하여 적어도 하나의 경질입자를 포함하고, 상기 경질입자의 적어도 일부가 굴착부 내에 매립되어 있는 굴착기의 버킷용 투스를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 경질입자는 굴착부 내에 완전히 매립되어 굴착부의 외부로 노출되지 않을 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 경질입자는 굴착부 내에 완전히 매립되고, 경질입자의 표면 중 적어도 일부가 굴착부의 외부로 노출될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 경질입자 체적의 일부가 굴착부 내에 매립되고, 일부는 굴착부의 외부로 돌출되어 있을 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 경질입자가 굴착부 내에 완전히 매립되어 굴착부의 외부로 노출되지 않거나 상기 경질입자가 굴착부 내에 완전히 매립되고 경질입자의 표면 중 적어도 일부가 굴착부의 외부로 노출되는 경우에, 상기 경질입자의 평균입경은 4mm 이하일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 경질입자 체적의 일부가 굴착부 내에 매립되고, 일부는 굴착부의 외부로 돌출되어 있는 경우, 상기 경질입자의 평균입경은 4mm를 초과할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 경질입자는 텅스텐, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈륨, 크롬 및 몰리브덴 중 1종 이상의 카바이드 또는 니트라이드의 입자로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 굴착부의 적어도 하나의 일면에는 복수개의 경질입자가 포함되고, 상기 복수개의 경질입자는 굴착부 내에서 다층 구조를 이루고 있을 수 있다.
또한, 본 발명은 굴착기의 버킷에 결합되는 투스 어댑터 및 상기 투스 어댑터에 결합되어 굴착지면을 굴착하는 투스 포인트로 이루어지고, 상기 투스 포인트는 투스 어댑터에 연결되는 연결부 및 굴착 동작이 이루어지는 경우 굴착지와 맞닿게 되는 굴착부를 포함하는 굴착기의 버킷용 투스 제조방법에 있어서, (1) 투스 포인트 제조용 플라스크를 제조하는 단계; (2) 상기 플라스크 내에 적어도 하나의 경질입자를 투입하는 단계; (3) 상기 플라스크 내에 모재 성형용 스트림을 주입하여 투스 포인트를 주조하는 단계; 및 (4) 상기 플라스크로부터 주물인 투스 포인트를 수득하는 단계;를 포함하는 굴착기의 버킷용 투스 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (2) 단계는 상기 플라스크 내의 일면에 경질입자를 배치할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (2) 단계는 상기 플라스크 내의 일면에 경질입자를 가압하여 삽입하고, 상기 삽입은 경질입자 체적의 일부만이 삽입되도록 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (3) 단계에서 경질입자의 비중은 모재의 비중보다 커서 경질입자가 가라앉은 상태로 주물인 투스 포인트가 형성되고, 상기 모재 성형용 스트림은 플라스크 내의 일면과 경질입자 사이로 주입되지 않을 수 있다.
본 발명은 마모 현상이 발생하는 투스 포인트의 굴착부 내에 경질입자를 포함하여 표면 경화를 통해 내마모성 및 내충격성이 향상된 굴착기의 버킷용 투스 및 이의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 경질입자가 투스 포인트와 일체로 매립됨에 따라 강한 힘과 마모작용을 받는 경우에도 경질입자가 탈락되지 않아 긴 수명을 유지할 수 있는 굴착기의 버킷용 투스 및 이의 제조방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스를 이루는 투스 포인트(20)의 일부확대 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스를 이루는 투스 포인트(20)의 굴착부에 대한 일부 확대 도면이다.
도 4는 종래의 표면 경화된 굴착기의 버킷용 투스 및 본 발명의 굴착기의 버킷용 투스의 비교측면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투스 포인트의 굴착부 내부 측면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스 제조공정에 대한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스 제조를 위한 플라스크 내부도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스 제조과정을 도시한 측면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이 기존의 굴착기의 버킷용 투스는 투스 포인트의 내마모성 및 내충격성이 낮아 굴착 공정 수행 시 투스 포인트의 마모 현상이 빈번하게 발생하고, 이에 따라 교체 주기가 짧아져 자주 교체하여야만 하였다. 또한, 용접을 통해 표면 경화를 하는 경우에도 강한 힘 또는 마모작용을 받는 경우에는 용접부가 탈락되는 한계점이 있었다.
이에 본 발명에서는 굴착기의 버킷에 결합되는 투스 어댑터 및 상기 투스 어댑터에 결합되어 굴착지면을 굴착하는 투스 포인트로 이루어지고, 상기 투스 포인트는 투스 어댑터에 연결되는 연결부 및 굴착 동작이 이루어지는 경우 굴착지와 맞닿게 되는 굴착부를 포함하는 굴착기의 버킷용 투스에 있어서, 상기 굴착부의 적어도 하나의 일면에는 내마모성을 향상시키기 위하여 적어도 하나의 경질입자를 포함하고, 상기 경질입자의 적어도 일부가 굴착부 내에 매립되어 있는 굴착기의 버킷용 투스를 제공한다.
이를 통해 굴착 수행 시 마모 현상이 발생하는 투스 포인트의 굴착부 내에 경질입자를 포함하여 표면 경화(hard-facing)를 통해 내마모성 및 내충격성을 향상시킬 수 있다. 또한, 경질입자는 투스 포인트와 일체로 매립되므로, 강한 힘과 마모작용을 받는 경우에도 탈락되지 않아 긴 수명을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 굴착기의 버킷용 투스는 투스 어댑터(10) 및 이에 연결되는 투스 포인트(20)로 이루어진다. 투스 포인트(20)는 투스 어댑터에 연결되는 연결부(21) 및 굴착지와 맞닿는 굴착부(22)를 포함한다.
투스 포인트(20)는 연결부(21)를 통해 투스 어댑터(10)에 연결되어 있고, 투스 어댑터(10)를 통해 버킷에 연결될 수 있다. 투스 포인트(20)는 굴착지를 굴착하기 위한 것으로서, 굴착 동작이 이루어지는 경우 굴착부(21)가 굴착지와 맞닿아 굴착 동작이 이루어진다.
경질입자는 굴착부(21)의 적어도 하나의 일면에 포함된다.이 때, 적어도 하나의 일면이란 굴착지와 맞닿는 표면 중 적어도 하나의 일면을 의미한다. 도 1을 참조하면, 투스 포인트(20)의 굴착부(21)는 직육면체와 유사한 형상을 가지고, 그 중 넓은 면적을 형성하는 일면(21a)과 그에 대응하는 면이 굴착지와 맞닿는 표면이다. 상기 양면 중 적어도 일면에 적어도 하나의 경질입자가 포함되고, 경질입자의 적어도 일부가 굴착부 내에 매립된다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 경질입자는 굴착부(21) 중 선단부의 양각면에 집중되어 포함될 수 있다. 이 때, 선단부라 함은 투스 포인트(20)의 일면 중 투스 어댑터(10)와 반대 방향의 표면부를 의미한다. 이를 통해 마모현상이 발생하기 쉬운 굴착부(21) 중 선단부의 양각면의 내마모성 및 내충격성을 향상시킬 수 있어, 투스 포인트(20)가 긴 수명을 유지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스를 이루는 투스 포인트(20)의 굴착부 및 경질입자에 대한 일부확대 도면이다. 도 2를 참조하면, 굴착부(21)의 선단부의 양각면 내에 하나 이상의 경질입자가 집중적으로 포함될 수 있다. 굴착 동작을 수행하는 경우, 굴착부(21) 중 선단부가 굴착면과 가장 직접적으로 맞닿게 되어 마모 현상에 취약할 수 있다. 특히, 선단부의 양각면은 보다 직접적으로 굴착면에 맞닿는 부분이므로 해당 위치에 물성이 강한 경질입자를 매립하여 포함하는 경우 내마모성 및 내충격성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 경질입자의 적어도 일부가 굴착부 내에 매립된다. 본 발명의 굴착기의 버킷용 투스는 경질입자가 다양한 형태로 굴착부 내에 매립될 수 있다. 이는 후술하는 바와 같이 경질입자의 투입 방식에 따라 달라질 수 있다.
먼저 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 경질입자는 굴착부 내에 완전히 매립되어 굴착부의 외부로 노출되지 않을 수 있다. 이 때, 경질입자가 '굴착부 내에 완전히 매립'된다는 의미는 경질입자가 굴착부의 외부 표면에서는 보이지 않을 정도로 완전히 굴착부 내부에 존재한다는 의미이다.
이와 관련하여 도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스를 이루는 투스 포인트(20)의 굴착부에 대한 일부 확대 도면이다. 도 3의 (a)를 참조하면, 좌측 이미지는 경질입자를 포함하는 굴착부의 측면도이고, 우측 이미지는 굴착부의 상면도이다. 도 3을 참조하면, 하나 이상의 경질입자가 굴착부의 내부에 포함되어 있고, 상기 경질입자들은 굴착기의 내부에 완전히 매립된 상태로 포함되므로 굴착부의 외부에는 일절 노출되지 않는다.
이 경우 경질입자가 굴착부 내에 완전히 매립됨에 따라, 굴착기의 버킷용 투스를 사용하여 굴착 동작을 수행하는 경우에도 경질입자가 쉽게 탈락하지 않는 효과가 있다. 이에 따라 보다 수명이 길고, 내마모성이 강한 굴착기의 버킷용 투스를 제공할 수 있다.
또한, 경질입자는 굴착부 내에 완전히 매립되고, 경질입자의 표면 중 적어도 일부가 굴착부의 외부로 노출되어 있을 수 있다. 즉, 경질입자가 굴착부 내에 완전히 매립되면서도 일부 표면은 굴착부의 외부에서 보았을 때 관측될 수 있다.
구체적으로 도 3의 (b)를 참조하면, 하나 이상의 경질입자가 굴착부의 내부에 완전히 매립되어 있다. 그러나, 상술한 도 3의 (a)와 달리 경질입자의 표면 중 일부가 굴착부의 표면과 맞닿은 채로 굴착부에 포함될 수 있다. 이 경우, 굴착부의 상면도를 참조하면, 경질입자들의 표면 중 적어도 일부가 굴착부의 외부로 노출되어 있음을 알 수 있다.
이 경우 경질입자의 단단한 표면이 굴착부의 표면과 함께 일체화됨에 따라, 굴착기의 버킷용 투스의 내마모성 및 내저항성이 향상하게 된다. 또한, 경질입자는 일부 표면만이 노출되어 있을 뿐 체적의 대부분이 굴착부 내에 매립되어 있으므로, 굴착 동작의 반복 수행에도 불구하고 경질입자가 쉽게 탈락하지 않는 장점이 있다.
또한, 경질입자 체적의 일부가 굴착부 내에 매립되고, 일부는 굴착부의 외부로 돌출될 수도 있다. 이 때, '경질입자 체적의 일부가 굴착부 내에 매립'된다는 의미는 경질입자의 일부만이 굴착부 내에 매립되고 일부는 매립되지 않음을 의미한다.
경질입자는 굴착부 내에 일부가 매립되고, 일부가 외부로 돌출되어 굴착부에 고정된 채로 굴착 동작을 반복 수행할 수 있는 정도로 매립 또는 돌출될 수 있다. 바람직하게는, 경질입자의 5 ~ 60 부피%가 굴착부의 외부로 돌출될 수 있고, 보다 바람직하게는 5 ~ 50 부피%가 굴착부의 외부로 돌출될 수 있다.
구체적으로 도 3의 (c)를 참조하면, 하나 이상의 경질입자가 일부는 굴착부에 매립되고 일부는 굴착부의 외부로 돌출된 상태로 굴착부에 포함될 수 있다. 굴착부의 상면도를 참조하면, 상술한 다른 형태에 비하여 경질입자가 더 넓은 범위로 굴착부의 외부에 노출되어 있음을 알 수 있다.
이 경우, 단단한 경질입자가 외부에서 관측 가능함과 동시에 굴착부에 일체로 결합되어 있다. 따라서, 굴착 동작을 수행하는 경우에 내마모성 및 내저항성이 향상될 수 있음과 동시에 경질입자가 굴착 동작의 반복 수행 시에도 쉽게 탈락하지 않아 교체주기가 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 굴착기의 버킷용 투스는 상술한 다양한 형태들이 혼재될 수도 있다. 구체적으로, 도 3의 (d)를 참조하면 일부 경질입자는 굴착부 내에 완전히 매립되어 굴착부의 외부로 노출되지 않을 수 있고, 일부 경질입자는 굴착부 내에 완전히 매립되면서 경질입자의 표면 중 적어도 일부는 굴착부의 외부로 노출될 수 있으며, 일부 경질입자는 체적의 일부가 굴착부 내에 매립되고 일부는 굴착부의 외부로 돌출된 상태로 존재할 수 있는 것이다. 또한, 상기 3가지 매립 형태가 혼재되어 존재할 수도 있지만, 상기 3가지 매립 형태 중 임의의 2가지 매립 형태가 혼재되어 존재할 수도 있다. 즉, 목적하는 투스 포인트의 물성 및 특성에 따라 경질입자의 매립 정도 및 매립 형태를 선택할 수 있다.
한편, 경질입자는 높은 경도, 강도 및 내마모성을 갖는 소결재를 의미한다. 즉, 굴착 수행 시 굴착지와 맞닿아 직접적인 굴착 동작을 수행하는 투스 포인트의 굴착부(21)의 표면을 경화하기 위하여, 굴착부(21)의 적어도 하나의 일면 내에 강도 및 내마모성이 우수한 경질입자를 포함하도록 한 것이다.
경질입자는 전이금속인 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈륨, 크롬, 몰리브덴 및 텅스텐 중 1종 이상의 융점이 높은 카바이드 또는 니트라이드의 입자로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 바람직하게는 전이금속 중 하나의 카바이드일 수 있고, 보다 바람직하게는 텅스텐 카바이드(WC)일 수 있다. 텅스텐 카바이드는 화학적으로 대단히 안정하고, 녹는점이 2870℃로 높아 내열성이 우수하다. 또한, 내마모성, 압축강도 및 경도가 커서 효과적으로 투스 포인트(20)의 표면이 경화될 수 있다.
경질입자의 평균입경은 굴착부의 일면에 포함되어 투스 포인트(20)의 표면 경화 효과를 발현할 수 있는 정도의 것이면 제한없이 사용할 수 있다. 바람직하게는, 경질입자의 평균입경은 1 ~ 20mm일 수 있다. 보다 바람직하게는 2 ~ 10mm일 수 있다.
한편 상술한 바와 같이 경질입자는 다양한 형태로 굴착부 내에 매립될 수 있는데, 경질입자의 평균입경과 매립 형태는 관련이 있을 수 있다. 바람직하게는, 상대적으로 평균입경이 큰 경질입자는 체적의 일부가 굴착부 내에 매립되고 일부는 굴착부의 외부로 돌출될 수 있다. 또한, 상대적으로 평균입경이 작은 경질입자는 굴착부 내에 완전히 매립되어 굴착부의 외부로 노출되지 않거나, 경질입자의 표면 중 적어도 일부가 굴착부의 외부로 노출될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 굴착부 내에 완전히 매립되어 굴착부의 외부로 노출되지 않거나, 경질입자의 표면 중 적어도 일부가 굴착부의 외부로 노출되도록 경질입자가 매립되는 경우엔 경질입자의 평균입경이 4mm이하일 수 있다. 보다 바람직하게는 1 ~ 4mm일 수 있고, 더욱 바람직하게는 2 ~ 3mm일 수 있다. 경질입자의 평균입경이 상기 범위를 만족하는 경우에는 경질입자가 굴착부 내에 완전히 매립되어 굴착부와 일체화될 수 있어 보다 교체주기가 긴 굴착기의 버킷용 투스를 제공할 수 있다.
또한, 경질입자 체적의 일부가 굴착부 내에 매립되고 일부는 굴착부의 외부로 돌출되는 경우엔 경질입자의 평균입경이 4mm를 초과할 수 있다. 보다 바람직하게는 4mm 초과 10mm이하일 수 있다. 경질입자의 평균입경이 상기 범위를 만족하는 경우에는 단단한 경질입자가 외부로 돌출되어 내마모성 및 내저항성을 효율적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
만일 상술한 바와 같이 본 발명의 굴착기의 버킷용 투스에 경질입자들의 다양한 매립 형태들이 혼재되어 있는 경우에는, 해당 형태에는 상기의 바람직한 평균입경을 만족하는 경질입자가 포함될 수 있다. 즉, 본 발명의 굴착기의 버킷용 투스에 포함되는 경질입자들은, 평균입경이 상기 범위를 만족하는 범위 내에서 다양하게 혼재되어 존재할 수 있다.
한편, 본 발명의 경질입자는 굴착부의 내부에 적어도 일부가 매립되어 투스 포인트와 일체로 형성될 수 있다. 이 때, 투스 포인트(20)와 일체로 형성된다는 의미는 경질입자가 투스 포인트(20)의 굴착부의 표면 내에 매립되어 포함된다는 의미이다. 즉, 투스 포인트(20)의 표면 상에 별도의 초경층이나 표면 개질층을 형성하는 것이 아니라, 투스 포인트(20)의 굴착부 표면 내에 경질입자의 적어도 일부가 매립된 상태로 포함되어 육안으로 보았을 때 일체로 보이도록 형성되는 것을 의미하는 것이다.
이와 관련하여, 도 4는 종래의 표면 경화된 굴착기의 버킷용 투스 및 본 발명의 굴착기의 버킷용 투스의 비교측면도이다. 도 4(a)는 종래의 표면 경화된 굴착기의 버킷용 투스 포인트이고, 도 4(b)는 본 발명의 일실시예에 따라 표면 경화된 굴착기의 버킷용 투스 포인트(20)이다. 상기 도면을 살펴보면, 도 3(a)와 같이 표면용접 등을 통해 투스 포인트(20)의 표면 상에 별도의 초경층 또는 표면 개질층이 형성됨을 알 수 있다. 반면, 도 4(b)의 경우 투스 포인트(20)의 굴착부 내에 경질입자가 매립되어 포함됨을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 버킷용 투스 포인트는 경질입자가 매립되어 굴착부와 일체화된 상태로 존재한다.
이와 같이 경질입자가 투스 포인트(20)의 굴착부 내에 포함되어 일체화된 상태로 포함되는 경우, 내마모성이 현저히 향상되는 효과가 있다. 구체적으로, 용접 등을 통해 별도의 초경층이 형성되는 경우에는, 강한 힘과 마모작용에 의하여 초경층이 탈락되는 결함이 발생할 수 있다. 반면, 경질입자가 굴착부 내에 매립되어 굴착부와 일체화된 경우에는 강한 힘과 연속적인 마모작용을 받더라도 경질입자가 탈락되는 등의 결함이 발생하지 않는 장점이 있다. 이에 따라, 보다 긴 수명 및 긴 교체주기를 가지는 효과가 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 복수개의 경질입자는 굴착부 내에서 다층 구조를 이룰 수 있다. 즉, 본 발명의 굴착기의 버킷용 투스는 굴착부의 표면에 하나 이상의 경질입자를 포함하고, 상기 경질입자는 굴착부 내에 적어도 일부가 매립되어 포함된다. 이 때, 복수개의 경질입자들이 굴착부 내에서 다층 구조를 형성할 수도 있는 것이다.
구체적으로 도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투스 포인트의 굴착부 내부 측면도이다. 도 5의 (a)를 참조하면, 복수개의 경질입자가 굴착부 내에 완전히 매립되어 굴착부의 외부로 노출되지 않도록 포함될 수 있다. 이 때, 복수의 경질입자들은 단층으로 이격하여 배치될 수도 있으나, 도 5 (a)와 같이 다층으로 포함될 수도 있다. 또한, 도 5의 (b)를 참조하면, 복수개의 경질입자가 굴착부 내에 완전히 매립되면서, 경질입자의 표면 중 적어도 일부가 굴착부의 외부로 노출되도록 포함될 수 있다. 이 때, 복수의 경질입자들이 단층으로 이격하여 배치될 수도 있으나, 도 5 (b)와 같이 완전히 매립되어 굴착부의 외부로 노출되지 않는 층을 하나 이상 더 포함할 수도 있다. 또한, 도 5의 (c)를 참조하면, 복수개의 경질입자 체적의 일부는 굴착부 내에 매립되고 일부는 굴착부의 외부로 돌출될 수도 있다. 이 때, 복수의 경질입자들이 단층으로 이격하여 배치될 수도 있으나, 도 5 (c)와 같이 완전히 매립되어 굴착부의 외부로 노출되지 않는 층을 하나 이상 더 포함할 수도 있다.
이와 같이, 굴착부 내에서 복수의 경질입자가 다층 구조를 이루는 경우에는 투스포인트의 굴착부의 내마모성 및 내저항성 등의 물성을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 굴착 동작을 반복하여 수행함으로써 최외층에 존재하는 경질입자들이 탈락되거나 소실되는 경우에도, 내부에 매립되어 있는 다른 복수개의 경질입자들에 의하여 투스포인트의 표면이 경화되는 효과가 발현될 수 있다.
또한, 본 발명은 굴착기의 버킷에 결합되는 투스 어댑터 및 상기 투스 어댑터에 결합되어 굴착지면을 굴착하는 투스 포인트로 이루어지고, 상기 투스 포인트는 투스 어댑터에 연결되는 연결부 및 굴착 동작이 이루어지는 경우 굴착지와 맞닿게 되는 굴착부를 포함하는 굴착기의 버킷용 투스 제조방법에 있어서, (1) 투스 포인트 제조용 플라스크를 제조하는 단계; (2) 상기 플라스크 내에 적어도 하나의 경질입자를 투입하는 단계; (3) 상기 플라스크 내에 모재 성형용 스트림을 주입하여 투스 포인트를 주조하는 단계;및 (4) 상기 플라스크로부터 주물인 투스 포인트를 수득하는 단계;를 포함하는 굴착기의 버킷용 투스 제조방법을 제공한다.
이를 통해 간단하고 용이한 공정으로 굴착 수행 시 마모 현상이 발생하는 투스 포인트(20)의 굴착부 내에 경질입자가 포함되어 투스 포인트(20)의 표면을 경화할 수 있다. 또한, 하나 이상의 경질입자가 투스 포인트(20)의 굴착부 내에 매립되어 일체로 포함될 수 있어 교체 주기가 향상될 수 있고, 내마모성 및 내충격성이 현저히 향상되는 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스 제조공정에 대한 모식도이다. 도 6을 참조하면, (a) 굴착기의 버킷용 투스의 투스 포인트 제조용 플라스크(flask)(2)를 제조하고, (b) 투스 포인트 제조용 플라스크(2) 내에 적어도 하나의 경질입자를 투입한 후, (c) 플라스크 내에 모재 성형용 스트림을 주입하여 투스 포인트를 주조한다. 그 후 (d) 절삭 등의 추가 공정을 수행하여 (e) 경질입자의 적어도 일부가 굴착부 내에 매립되어 있는 투스 포인트를 수득할 수 있다.
(1) 투스 포인트 제조용 플라스크(flask)(2)를 제조하는 단계에 대해 설명한다. 플라스크는 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 방법을 통해 제조할 수 있으나, 바람직하게는 셸-몰드법(shell molding process)을 활용하기 위하여 규사와 수지 분말 등을 이용하여 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (1) 단계는 (1-1) 투스 포인트 금형을 제조하는 단계 및 (1-2) 상기 금형 상에 규사와 수지 분말의 혼합물을 가한 후 양생하여 플라스크를 제조하는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.
먼저, (1-1) 투스 포인트 금형을 제조하는 단계에서는 본 발명을 통해 제조하고자 하는 투스 포인트와 동일한 형상으로 금형을 제조할 수 있다. 또한, 추후 주물을 제조하기 위하여 스트림을 주입할 것을 고려한 형상으로 제조할 수도 있다. 이와 관련하여, 도 6의 (a)를 참조하면 투스 포인트와 동일한 형상을 포함하되 스트림의 주입로 등이 추가로 부착되어 있는 금형(1)을 이용할 수 있음을 확인할 수 있다.
다음으로, (1-2) 상기 금형 상에 규사와 수지 분말의 혼합물을 투입한 후 양생하여 플라스크를 제조하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 (1-1) 단계를 통해 제조한 금형을 가열한 후, 규사와 수지의 혼합물을 가열한 금형에 가할 수 있다. 바람직하게는, 규사와 수지의 혼합물을 가열한 금형에 뿌린 후 일정 시간 유지할 수 있다. 그 후, 미결합 혼합물을 제거하고 양생하여 강도를 부여함으로써 플라스크를 제조할 수 있다.
이와 같은 방법으로 제조한 플라스크는 치수의 정도가 우수하며, 복잡한 형상의 주물을 쉽게 주조할 수 있으며, 주조한 주물의 표면이 매끄러운 장점이 있다.
다음으로, (2) 상기 플라스크 내에 적어도 하나의 경질입자를 투입하는 단계에 대해 설명한다. 경질입자는 경질합금을 분쇄 또는 파쇄하여 준비할 수 있다. 도 6의 (b)를 참조하면 적어도 하나의 경질입자를 플라스크 내에 투입함으로써 경질입자의 적어도 일부가 매립된 굴착부를 포함하는 투스 포인트 주물을 제조할 수 있다.
바람직하게는, 경질입자는 투스 포인트 제조용 플라스크 내에 굴착부가 형성되는 위치에 투입될 수 있다. 보다 바람직하게는 경질입자는 투스 포인트 제조용 플라스크 내의 굴착부(21) 중 선단부의 양각면이 형성되는 위치 상에 투입될 수 있다. 이 경우, 경질입자는 모재에 비하여 비중이 높으므로 추후 주물을 형성하는 과정에서도 투입된 위치 또는 이와 인접한 위치를 유지할 수 있게 된다. 이에 따라 투스 포인트(20)는 굴착부(21)의 적어도 하나의 일면에 경질입자의 적어도 일부가 매립될 수 있는 것이다.
이와 관련하여, 도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스 제조를 위한 플라스크 내부도이다. 도 7을 참조하면, 투스 포인트 제조용 플라스크 내에 복수의 경질입자들이 먼저 투입되고, 이후 모재 성형용 스트림이 주입될 수 있다. 또한, 복수의 경질입자들이 플라스크 내 굴착부(21) 중 선단부의 양각면이 형성되는 음각부에 집중적으로 배치될 수 있다. 이를 통해 굴착부(21) 중 선단부의 양각면에 경질입자의 적어도 일부가 매립되어, 굴착부와 일체화되어 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 경질입자를 투입하는 단계는 상기 플라스크 내의 일면에 경질입자를 배치함으로써 수행될 수 있다. 즉, 경질입자를 별도의 가압 등의 외부의 힘을 가하거나 하지 않고도 단순히 배치하는 방식으로 투입할 수 있다. 경질입자의 비중은 모재에 비하여 높기 때문에, 추후 모재 스트림을 주입하더라도 경질입자들이 플라스크 내부 표면에 가까운 상태로 존재하게 된다. 이 경우, 상술한 바와 같이 경질입자가 굴착부 내에 완전히 매립되어 굴착부의 외부에 노출되지 않거나, 경질입자의 표면 중 적어도 일부만이 굴착부의 외부에 노출되는 형태로 투스 포인트가 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 경질입자를 투입하는 단계는 상기 플라스크 내의 일면에 경질입자를 가압하여 삽입하고, 상기 삽입은 경질입자 체적의 일부만이 삽입되도록 수행될 수 있다. 즉, 경질입자를 플라스크 내에 투입하되, 바람직하게는 굴착부가 형성되는 위치의 플라스크 내부 표면에 경질입자 체적의 일부만이 삽입되도록 경질입자를 가압할 수 있다. 상기 가압은 수작업을 통해 수행될 수도 있으며, 입자를 가압하여 삽입할 수 있는 장치를 통해 수행될 수도 있다. 이 경우, 경질입자 체적의 일부가 굴착부 내에 매립되고, 일부는 굴착부의 외부로 돌출된 상태의 투스 포인트가 제조될 수 있다.
이와 같이 경질입자를 플라스크 내에 투입하는 단계는 경질입자를 간단한 방식으로 이격하여 배치하거나 가압하여 일부만을 삽입하는 방법을 통해 용이하게 수행될 수 있다. 즉, 본 발명의 굴착기의 버킷용 투스 제조방법은 간단한 공정을 통해서 굴착부와 경질입자를 일체화하여 형성할 수 있으므로, 공정의 효율성 및 경제성이 우수한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 경질입자는 목적하는 경질입자를 매립하고자 하는 굴착부가 형성되는 플라스크 내부 표면의 일부에 집중적으로 투입할 수 있다. 이 때 집중적으로 투입할 수 있다는 의미는, 복수의 경질입자들이 특정 위치 내에서 서로가 인접하도록 배치 또는 삽입할 수 있고, 복수의 경질입자들이 굴착부 내부에서 다층을 형성할 수 있음을 의미한다. 또한, 바람직하게는 경질입자는 각각 이격하여 배치 또는 삽입될 수 있다. 즉, 본 발명의 경질입자를 복수 개 배치 또는 삽입하는 경우엔 경질입자를 매립하고자 하는 위치 내에서 서로가 인접하되, 각각 이격하여 배치 또는 삽입되도록 함이 바람직하다.
플라스크 내에 배치 또는 삽입되는 경질입자가 플라스크 내의 투스 포인트(20)가 제조되는 표면에 대해 차지하는 표면적은 0.02 ~ 0.2% (100의 표면적을 가지는 플라스크 내 투스 포인트가 제조되는 표면 상에 0.05 ~ 0.2의 표면적만큼 경질입자를 배치하였다는 의미)일 수 있고, 바람직하게는 0.05 ~ 0.15%일 수 있다. 만일 경질입자가 차지하는 표면적이 상기 범위를 초과하는 경우에는 투스 포인트(20)의 모재가 제대로 형성되지 않는 문제점이 발생할 수 있고, 만일 경질입자가 차지하는 표면적이 상기 범위 미만인 경우에는 경질입자들이 지나치게 성기게 매립되어 경질입자로서의 성질을 상실하게 되는 문제점이 발생할 수 있다.
다음으로, (3) 상기 플라스크 내에 모재 성형용 스트림을 주입하여 투스 포인트를 주조하는 단계에 대해 설명한다. 적어도 하나의 경질입자가 배치되어 있는 투스 포인트 제조용 플라스크 내로 모재 성형용 스트림을 주입하여, 상기 플라스크로부터 투스 포인트(20) 주물을 얻을 수 있다. 모재 성형용 스트림은 굴착기의 버킷용 투스의 주요 재질인 금속 또는 합금이 용융용해된 것을 의미한다. 모재는 경질입자보다 비중이 낮은 것으로, 굴착기의 버킷용 투스로 통상적으로 이용되는 재질이면 제한 없이 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 모재 성형용 스트림을 주입하는 경우에 경질입자의 비중은 모재의 비중보다 크고, 주물인 투스 포인트(20)의 굴착부의 일면 내에 경질입자의 적어도 일부가 매립될 수 있다. 즉, 모재 성형용 스트림이 주입되는 경우에도 비중이 큰 경질입자는 내열성이 우수하여 용해되지 않고, 가라앉은 상태로 플라스크의 표면 상에 위치하게 된다. 그 결과 제조되는 굴착기의 버킷용 투스 포인트(20)의 굴착부의 일면 내에 경질입자의 적어도 일부가 매립되어, 일체화될 수 있는 것이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 굴착기의 버킷용 투스 제조과정을 도시한 측면도이다. 도 8을 참조하면, 투스 포인트 제조용 금형 내에 복수의 경질입자들이 플라스크 내 굴착부(21) 중 선단부의 양각면이 형성되는 음각부에 집중적으로 배치될 수 있다. 그 후 모재 성형용 스트림이 상기 플라스크 내로 주입된다. 도 8의 측면도를 참조하면, 모재 성형용 스트림이 주입되는 경우에 모재보다 경질입자의 비중이 크고, 이에 따라 경질입자들이 가라앉은 채로 금형의 하부면에 존재하게 됨을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 상기 모재 성형용 스트림은 플라스크 내의 일면과 경질입자 사이로 주입되지 않을 수 있다. 이 경우, 경질입자들은 플라스크 내의 일면에 가라앉아 경질입자의 일면과 플라스크의 일면에 맞닿아 있다. 이에 따라 추후 주물인 투스 포인트를 수득하는 경우, 굴착부의 외부에 경질입자의 표면 중 적어도 일부가 노출된 형태가 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 상기 모재 성형용 스트림은 플라스크 내의 일면과 경질입자 사이로 주입될 수 있다. 이 경우, 경질입자들은 플라스크 내의 일면에 가라앉지 않은 상태로 주물인 투스 포인트가 제조된다. 이에 따라 굴착부 내에 경질입자들이 완전히 매립되어 굴착부 외부로 노출되지 않는 형태의 투스 포인트가 제조될 수 있다.
만일 모재 성형용 스트림이 플라스크 내의 일면과 일부 경질입자 사이로 주입되지 않으면서, 플라스크 내의 일면과 일부 경질입자 사이로는 주입될 수도 있다. 이 경우 복수개의 경질입자 중 일부는 굴착부 내에 완전히 매립되어 굴착부의 외부로는 노출되지 않고, 일부는 표면 중 적어도 일부만이 굴착부의 외부로 노출될 수도 있는 혼재된 형태의 투스 포인트가 제조될 수 있다.
그 후, (4) 상기 플라스크로부터 주물인 투스 포인트를 수득하는 단계를 수행한다. 상술한 바와 같이 본 발명은 모재 성형용 스트림을 주입하여 투스 포인트 제조용 플라스크를 충진시킨다. 이를 응고시킨 후 주물을 플라스크과 분리하여 투스 포인트(20)를 수득할 수 있다. 수득된 투스 포인트(20)의 표면에는 경질입자의 적어도 일부가 매립되어 있다.
또한, 도 6의 (d) 및 (e)를 참조하면, 모재 성형용 스트림을 주입한 후, 절삭 등의 추가 공정을 수행하여 주물인 투스 포인트를 수득할 수 있다. 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 모재 성형용 스트림을 주입하여 투스 포인트를 주조하고, 절삭 또는 절단을 통해 목적하는 주물인 투스 포이트 외의 구성은 제거할 수 있다. 그 후 쇼팅, 사상 공정, 열처리, 쇼팅, 도장 공정을 추가로 수행하여 본 발명의 투스 포인트를 제조할 수 있다.
즉, 본 발명은 별도의 용접 등의 공정 없이도 주물을 제조하는 과정에서 경질입자 및 모재의 비중 차를 이용하여 경질입자가 투스 포인트의 굴착부 내에 매립되어 일체화되도록 공정을 용이하게 형성할 수 있다. 뿐만 아니라 본 발명의 경질입자는 투스 포인트 제조용 플라스크 내에서 모재와 함께 성형되므로 투스 포인트의 굴착부에 적어도 일부가 매립되어 일체형으로 형성된다. 이에 따라 큰 힘이나 마모 작용을 받는 경우에도 경질입자가 탈락될 염려가 없어, 내마모성 및 내충격성이 향상되는 효과가 있다.
결국, 본 발명의 굴착기의 버킷용 투스 및 이의 제조방법은 마모 현상이 발생하는 투스 포인트(20)의 표면에 경질입자의 적어도 일부를 매립하는 표면 경화를 통해 내마모성 및 내충격성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 굴착기의 버킷용 투스 및 이의 제조방법은 간단한 공정만으로 경질입자가 투스 포인트(20)와 일체로 포함되도록 할 수 있어, 굴착기의 버킷용 투스가 긴 교체주기를 유지하도록 할 수 있다.

Claims (12)

  1. 굴착기의 버킷에 결합되는 투스 어댑터 및 상기 투스 어댑터에 결합되어 굴착지면을 굴착하는 투스 포인트로 이루어지고, 상기 투스 포인트는 투스 어댑터에 연결되는 연결부 및 굴착 동작이 이루어지는 경우 굴착지와 맞닿게 되는 굴착부를 포함하는 굴착기의 버킷용 투스에 있어서,
    상기 굴착부의 적어도 하나의 일면에는 내마모성을 향상시키기 위하여 적어도 하나의 경질입자를 포함하고,
    상기 경질입자의 적어도 일부가 굴착부 내에 매립되어 있는 굴착기의 버킷용 투스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경질입자는 굴착부 내에 완전히 매립되어 굴착부의 외부로 노출되지 않는 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경질입자는 굴착부 내에 완전히 매립되고, 경질입자의 표면 중 적어도 일부가 굴착부의 외부로 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 경질입자 체적의 일부가 굴착부 내에 매립되고, 일부는 굴착부의 외부로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 경질입자의 평균입경은 4mm 이하인 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 경질입자의 평균입경은 4mm를 초과하는 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 경질입자는 텅스텐, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈륨, 크롬 및 몰리브덴 중 1종 이상의 카바이드 또는 니트라이드의 입자로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 굴착부의 적어도 하나의 일면에는 복수개의 경질입자가 포함되고,
    상기 복수개의 경질입자는 굴착부 내에서 다층 구조를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스.
  9. 굴착기의 버킷에 결합되는 투스 어댑터 및 상기 투스 어댑터에 결합되어 굴착지면을 굴착하는 투스 포인트로 이루어지고, 상기 투스 포인트는 투스 어댑터에 연결되는 연결부 및 굴착 동작이 이루어지는 경우 굴착지와 맞닿게 되는 굴착부를 포함하는 굴착기의 버킷용 투스 제조방법에 있어서,
    (1) 투스 포인트 제조용 플라스크를 제조하는 단계;
    (2) 상기 플라스크 내에 적어도 하나의 경질입자를 투입하는 단계;
    (3) 상기 플라스크 내에 모재 성형용 스트림을 주입하여 투스 포인트를 주조하는 단계;및
    (4) 상기 플라스크로부터 주물인 투스 포인트를 수득하는 단계;를 포함하는 굴착기의 버킷용 투스 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (2) 단계는 상기 플라스크 내의 일면에 경질입자를 배치하는 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 (2) 단계는 상기 플라스크 내의 일면에 경질입자를 가압하여 삽입하고, 상기 삽입은 경질입자 체적의 일부만이 삽입되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 (3) 단계에서 경질입자의 비중은 모재의 비중보다 커서 경질입자가 가라앉은 상태로 주물인 투스 포인트가 형성되고, 상기 모재 성형용 스트림은 플라스크 내의 일면과 경질입자 사이로 주입되지 않는 것을 특징으로 하는 굴착기의 버킷용 투스 제조방법.
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