콘 크러셔 헤드

콘 크러셔 헤드 구성품에 대한 자세한 소개

1. 콘 크러셔 헤드의 기능 및 역할

2. 콘 크러셔 헤드의 구성 및 구조

• 머리 몸통(코어 구조): 고강도 주강(예: ZG35CrMo) 또는 연성 주철(QT600-3)로 제작된 원뿔대 또는 절두원뿔대 주물입니다. 마모 라이너의 구조적 지지대 역할을 하며 중앙 보어를 통해 편심 축에 연결됩니다. 본체 내부 캐비티는 편심 부싱에 맞도록 설계되었으며, 키홈 또는 볼트를 사용하여 연결부를 고정하고 토크를 전달합니다.
• 웨어 라이너(맨틀): 고크롬 주철(크롬20-크르26) 또는 고경도(HRC 55-65) 합금강으로 제작된 교체 가능한 외층입니다. 볼트, 도브테일 홈 또는 웨지 블록을 통해 헤드 본체에 부착되어 파쇄 중 움직임을 방지하며 단단히 고정됩니다. 라이너 표면은 재료 파지 및 파쇄 효율을 최적화하기 위해 오목 또는 볼록 형상(예: 표준, 거친 또는 미세 파쇄 형상)으로 설계되는 경우가 많습니다.
• 베어링 보어: 헤드 본체에 있는 중앙 원통형 또는 테이퍼형 구멍으로, 편심축 상단을 수용합니다. 이 구멍은 샤프트와의 안정적인 체결을 위해 정밀 가공되었으며, 접촉면에 오일을 공급하는 윤활 채널이 뚫려 있어 마찰과 마모를 줄입니다.
• 장착 플랜지 또는 볼트 구멍: 헤드 본체 바닥에 위치한 이 기능은 마모 라이너를 본체에 고정합니다. 라이너 안쪽 표면의 도브테일 홈은 헤드 본체의 돌출부와 맞물려 충격 하중 시 연결 강도를 향상시킵니다.
• 환기 및 체중 감량 공동: 일부 대형 헤드는 무게를 줄이고, 열 방출을 개선하며, 진동 중 과도한 관성을 방지하기 위해 내부에 중공 구조를 가지고 있습니다. 이러한 중공 구조는 신체의 구조적 무결성을 손상시키지 않도록 설계되었습니다.

3. 헤드 바디 주조 공정

1. 재료 선택:

• 주강(ZG35CrMo)은 인장 강도(≥785 엠파)와 충격 인성이 높아 대형 분쇄기에 적합하므로 대형 분쇄에 적합합니다.

• 연성 주철(QT600-3)은 중간 크기의 헤드에 사용되며, 충분한 강도를 유지하면서도 주조성과 비용 효율성이 뛰어납니다.

2. 패턴 만들기:

• 나무, 폼 또는 3D 프린팅 소재를 사용하여 머리의 외부 형태, 내부 공간, 그리고 장착 부분을 재현하는 실물 크기 패턴이 제작됩니다. 로스트 폼 캐스팅의 경우, 폼 패턴에는 통합 러너와 라이저가 포함됩니다.

• 주조 후 수축을 보상하고 패턴 제거를 용이하게 하기 위해 수축 허용치(주조강의 경우 2~3%)와 드래프트 각도(3~5°)가 추가됩니다.

3. 조형:

• 모래 주조: 레진 본드 모래를 패턴 주위에 채워 금형 캐비티를 형성하고, 모래 코어를 삽입하여 중앙 보어와 내부 캐비티를 형성합니다. 금형은 경화되어 경도와 치수 안정성을 보장합니다.

• 로스트 폼 주조의 경우: 폼 패턴을 내화 슬러리(세라믹 또는 지르코늄 기반)로 코팅하여 3~5mm 두께의 껍질을 형성한 다음 건조한 모래에 묻습니다.

4. 녹이고 붓기:

• 주강은 1500~1600°C의 전기 아크로에서 용융되며, 필요한 화학 조성을 얻기 위해 합금 원소(크, 모)를 첨가합니다. 용융 금속은 탈산 및 탈황 과정을 거쳐 불순물을 제거합니다.

• 난류를 방지하고 금형에 완전히 충전되도록 주입 속도는 제어된 속도(대형 헤드의 경우 50~100kg/s)로 수행됩니다. 로스트 폼 주조의 경우, 용융 금속이 폼 패턴을 기화시켜 금형 캐비티에서 폼 패턴을 대체합니다.

5. 냉각 및 청소:

• 열 균열을 방지하기 위해 주물을 천천히(24~48시간 이상) 냉각한 후 주형에서 꺼냅니다. 모래나 내화 재료는 숏 블라스팅이나 워터젯으로 세척합니다.

• 라이저와 게이팅 시스템을 잘라내고, 거친 가장자리를 갈아서 기계 가공을 준비합니다.

6. 열처리:

• 주조강 헤드는 결정립 구조를 미세화하기 위해 정규화(850~900°C, 공랭)를 거친 후, 담금질과 템퍼링(600~650°C)을 거쳐 220~260 HBW의 경도를 달성하여 강도와 가공성의 균형을 이룹니다.

• 연성 주철 헤드는 탄화물을 제거하고 인성을 향상시키기 위해 어닐링(900~950°C)을 거칩니다.

7. 주조 검사:

• 표면 결함(균열, 기공, 수축)은 시각 검사와 염료 침투 시험(디피티)을 통해 검사합니다.

• 내부 결함은 엄격한 기준(중요 하중 지지 영역에 φ3 mm보다 큰 결함 없음)을 적용하여 초음파 검사(유타)와 자기 입자 검사(엠피티)를 통해 감지합니다.

4. 가공 및 제조 공정

1. 헤드 바디 가공:

• 거친 가공: CNC 선반이나 보링 머신을 사용하여 외면, 베이스 플랜지, 중앙 보어를 2~3mm의 여유를 두고 황삭합니다. 키홈과 볼트 구멍은 미리 드릴링하고 나사산을 가공합니다.

• 열처리: 응력 제거 어닐링(550~600°C)은 주조 및 초기 절삭에서 발생하는 잔류 응력을 제거하기 위해 거친 가공 후에 수행됩니다.

• 마무리 가공: 중앙 보어는 IT7 공차로 정밀 연삭되었으며, 표면 조도는 라1.6-3.2μm로 편심축과의 밀착성을 보장합니다. 베이스 플랜지와 장착면은 평탄도(≤0.1mm/m)를 확보하기 위해 밀링 가공되어 라이너의 안정적인 부착을 보장합니다.

2. 웨어 라이너 제조:

• 주조: 고크롬 주철 라이너는 경도와 내마모성을 향상시키기 위해 합금 원소(크, 모, 니)를 첨가하여 모래주조됩니다. HRC 55-65를 달성하기 위해 담금질 및 템퍼링 과정을 거칩니다.

• 가공: 라이너의 내부 표면(헤드 본체와 맞물리는 부분)은 도브테일 홈이나 볼트 구멍에 맞춰 가공되어 단단히 고정됩니다. 외부 크러싱 표면은 주조 버를 제거하고 설계된 형상을 얻기 위해 연삭 또는 연마됩니다.

3. 집회:

• 마모 라이너는 고강도 볼트(등급 8.8 또는 10.9)나 쐐기 블록을 사용하여 헤드 바디에 장착되며, 토크는 균일하게(크기에 따라 200~500 N·m) 적용되어 느슨해지는 것을 방지합니다.

• 라이너와 차체 사이에 개스킷이나 실런트를 적용하여 두 구성 요소 사이에 마모를 일으킬 수 있는 물질이 침투하는 것을 방지합니다.

5. 품질 관리 프로세스

1. 재료 테스트:

• 화학 성분 분석(분광법을 통한)을 통해 주강/철이 합금 표준(예: ZG35CrMo: C 0.32-0.40%, 크 0.8-1.1%, 모 0.15-0.25%)을 충족하는지 확인합니다.

• 각 주조 배치의 테스트 쿠폰에 대해 기계적 특성 테스트(인장 강도, 충격 인성, 경도)를 실시합니다.

2. 치수 정확도 검사:

• 좌표측정기(CMM)는 헤드 본체의 외경, 보어 크기, 라이너 프로파일을 검증하여 설계 도면과의 준수 여부를 확인합니다(주요 치수의 허용 오차는 ±0.5mm).

• 헤드 본체의 외부 표면과 중앙 보어 사이의 동심원을 측정하는데, 진동 중 불균형을 피하기 위해 ≤0.05 mm/m가 필요합니다.

3. 내마모성 테스트:

• 마모 라이너 샘플은 표준화된 조건에서 중량 감소를 측정하기 위해 연마 마모 테스트(예: ASTM G65)를 거쳐 정격 하중에서 마모율 ≤0.1g/h를 보장합니다.

• HRC 55-65를 확인하기 위해 라이너 표면에서 경도 테스트(록웰 C 척도)를 수행하며, 부드러운 부분(≤HRC 50)은 허용되지 않습니다.

4. 조립 및 성능 테스트:

• 라이너 장착 테스트에서는 라이너와 헤드 바디 사이에 틈이 없는지 확인합니다(최대 틈 ≤0.1mm인 촉침 게이지를 통해 확인).

• 조립된 헤드에 대한 동적 평형 테스트를 실시하여 작동 속도에서 진동 진폭이 ≤0.1 mm/s인지 확인하고 편심축의 응력을 줄입니다.

5. 비파괴 검사(비파괴검사):

• 가공 후 헤드 바디를 UT와 MPT로 다시 검사하여 가공 중에 생긴 균열을 감지합니다.

• 라이너 표면은 시각적 검사와 DPT를 통해 주조 결함(기공, 균열)이 있는지 검사하고, 결함이 있는 라이너는 거부하거나 수리합니다.