구조적 지지: 볼 라이너(고정형 콘 라이너)를 수용하고 고정하여 작동 중에 발생하는 높은 압착력(최대 수천 킬로뉴턴)을 견딜 수 있는 안정적인 프레임워크를 제공합니다.
분쇄실 형성: 고정된 볼 라이너와 회전하는 맨틀 사이에서 재료가 압축되고 파쇄되는 고리 모양의 분쇄 공동을 형성하기 위해 맨틀과 함께 작동합니다.
하중 분포: 분쇄 과정에서 발생하는 축 방향 및 반경 방향 하중을 분쇄기의 기본 프레임으로 전달하여 주축 및 베어링과 같은 중요 구성품에 대한 응력 집중을 줄입니다.
물질 격리: 분쇄된 재료가 분쇄실 밖으로 흘러나오는 것을 방지하여 배출구를 통해 재료가 효율적으로 흐르도록 보장합니다.
볼 바디: 벽 두께가 80~200mm인 주요 구조 쉘은 주강(예: ZG35CrMo) 또는 용접 저합금강(예: Q355B)으로 제작됩니다. 외면에는 보강용 리브가 있을 수 있으며, 내면은 볼 라이너를 수용하도록 가공됩니다.
볼 라이너 장착 인터페이스:
더브테일 홈: 볼 라이너의 해당 돌출부와 맞물리는 내부 표면의 세로 또는 원주 방향 홈으로, 압착 중 회전력으로부터 볼 라이너를 고정합니다.
클램핑 플랜지: 볼 라이너를 고정하기 위한 볼트 구멍이 있는 볼 상단의 방사형 플랜지로, 충격 하중을 받아도 볼 라이너가 제자리에 고정되도록 합니다.
조정 메커니즘 인터페이스:
나사산이 있는 외부 표면: 많은 볼에는 조정 링과 맞물리는 외부 사다리꼴 나사산이 있어 볼을 수직으로 조정하여 압착 간격(따라서 제품 크기)을 수정할 수 있습니다.
가이드 슬롯: 틈새 조정 중 볼이 회전하는 것을 방지하기 위해 상부 프레임의 가이드 핀과 맞춰진 외부 표면의 선형 홈이 있습니다.
갈비뼈 강화: 강성을 높이기 위해 외부 표면에 분포된 방사형 또는 축형 리브(두께 20~50mm)는 최대 작동 압력에서 하중에 따른 처짐을 ≤0.5mm로 줄입니다.
배출구: 볼 바닥에 있는 원형 또는 직사각형 배출구로, 최대 제품 크기를 제어하고 재료가 배출 컨베이어로 흐르도록 크기가 조절됩니다.
윤활 및 검사 포트: 조정 나사 인터페이스에 윤활유를 공급하고 볼 라이너의 마모 상태를 시각적으로 검사하기 위한 작은 개구부 또는 채널입니다.
재료 선택:
고강도 주강(ZG35CrMo)은 인장 강도(≥700 엠파), 충격 인성(≥35 J/센티미터²) 및 용접성이 뛰어나서 중량 하중 적용에 적합합니다.
패턴 만들기:
폴리우레탄 폼이나 목재를 사용하여 실제 크기의 패턴을 제작하여 그릇의 외형, 내부 공간, 골, 나사산(단순화), 그리고 플랜지 디테일을 재현합니다. 수축률(1.5~2.5%)을 추가하며, 두꺼운 벽의 경우 더 큰 수축률을 적용합니다.
패턴에는 중공 캐비티와 장착 홈을 형성하는 내부 코어가 포함되어 있어 피처 간의 정확한 치수 관계를 보장합니다.
조형:
레진 본딩된 모래 주형을 준비하여, 패턴을 드래그(하부 주형 절반)에 배치하고 그 위에 코프(상부 주형 절반)를 형성합니다. 모래 코어를 삽입하여 내부 공동과 리브를 형성하고, 벽 두께 균일성(허용 오차 ±3mm)을 보장하기 위해 정밀하게 정렬합니다.
녹이고 붓기:
주조강은 1520~1560°C의 전기 아크로에서 용해되며, 강도와 인성의 균형을 맞추기 위해 화학 조성을 C 0.32~0.40%, 크 0.8~1.1%, 모 0.15~0.25%로 제어합니다.
주입은 바닥 주입 래들을 사용하여 수행되며, 흐름 속도가 제어되어(50~100kg/s) 난류 없이 금형 캐비티를 채우고, 기공을 최소화하며 얇은 늑골을 완전히 채웁니다.
냉각 및 열처리:
주물은 열응력을 줄이기 위해 주형 내에서 72~120시간 동안 냉각된 후, 셰이크아웃을 통해 꺼냅니다. 숏 블라스팅(G18 강재 입자)을 통해 모래 잔여물을 제거하여 라50~100μm의 표면 조도를 달성합니다.
표준화: 850~900°C에서 4~6시간 동안 가열한 후 공기 냉각하여 결정립 구조를 미세화합니다.
템퍼링: 600~650°C에서 3~5시간 동안 가열하여 경도를 180~230 HBW로 낮추고 강도를 유지하면서 가공성을 향상시킵니다.
거친 가공:
주조 볼은 CNC 수직 선반에 장착되어 외면, 상부 플랜지, 그리고 하부 배출구를 가공하며, 5~8mm의 마무리 여유를 남깁니다. 주요 치수(외경, 높이)는 ±1mm 이내로 관리됩니다.
나사산 및 가이드 피처 가공:
외부 사다리꼴 나사산(조정용)은 CNC 나사 밀링 머신을 사용하여 0.5~1mm의 마무리 여유를 두고 대략적으로 가공합니다. 나사산 매개변수(피치, 리드, 프로파일)를 검사하여 조정 링과의 호환성을 확인합니다.
가이드 슬롯은 CNC 밀링 머신을 사용하여 외부 표면에 밀링 가공되며, 깊이(10~20mm)와 너비(15~30mm) 허용 오차는 ±0.1mm로 상부 프레임의 가이드 핀과 정렬됩니다.
내부 표면 및 장착 인터페이스 가공:
내부 표면(볼 라이너와 맞물리는 부분)은 라3.2μm의 표면 거칠기와 ±0.1°의 테이퍼 각도 허용 오차를 달성하기 위해 마무리 선삭 가공되어 볼 라이너와의 적절한 맞춤을 보장합니다.
더브테일 홈은 CNC 브로칭 머신을 사용하여 내부 표면에 정밀 가공되며, 치수(깊이, 너비)는 라이너를 안전하게 고정하기 위해 ±0.05mm로 제어됩니다.
플랜지 및 볼트 구멍 가공:
상단 클램핑 플랜지는 CNC 연삭기를 사용하여 평탄도(≤0.05 mm/m)와 볼 축에 대한 수직도(≤0.1 mm/100 mm)로 최종 가공됩니다.
볼트 구멍은 플랜지 중심선을 기준으로 위치 정확도(±0.2mm)를 유지하며 6H 허용 오차 범위 내에서 드릴링 및 나사 가공되어 볼 라이너에 균일한 클램핑력이 가해지도록 보장합니다.
표면 처리:
외부 표면은 에폭시 프라이머와 폴리우레탄 탑코트(총 두께 100~150μm)로 코팅되어 혹독한 광산 환경에서도 부식을 방지합니다.
나사산 표면은 부착 방지 화합물로 처리되어 원활한 조정이 가능하고 긁힘을 방지합니다.
재료 테스트:
화학 성분 분석(광학 방출 분광법을 통한)을 통해 주조강이 사양(예: ZG35CrMo: C 0.32~0.40%, 크 0.8~1.1%)을 충족하는지 확인합니다.
주조 샘플에 대한 인장 시험을 통해 인장 강도 ≥700 엠파, 신장률 ≥15%가 확인되었습니다.
치수 정확도 검사:
좌표 측정기(CMM)는 중요한 치수를 검사합니다. 여기에는 외경(±0.5mm), 내부 테이퍼 각도(±0.1°), 나사산 매개변수, 플랜지 평탄도 등이 포함됩니다.
레이저 스캐너는 전체 프로필을 검증하여 3D 치사한 사람 모델과의 일치성을 보장합니다.
구조적 건전성 테스트:
볼 본체와 리브에 대한 초음파 검사(유타)를 수행하여 내부 결함을 감지합니다(예: 수축 기공 >φ5 mm는 거부됨).
자기 입자 검사(엠피티)는 고응력 영역(나사산 뿌리, 플랜지 가장자리)의 표면 균열을 검사하며, 1mm 이내의 선형 결함이 있으면 불합격으로 처리합니다.
기계적 성능 테스트:
경도 시험(브리넬 경도 시험)을 통해 그릇의 경도가 180~230 HBW인지 확인하고, 강도와 가공성이 균형을 이룹니다.
하중 테스트는 정격 압착력의 120%를 유압 프레스를 통해 가하는 방식으로 진행되며, 테스트 후 검사에서는 영구적인 변형이 나타나지 않습니다(처짐 ≤0.3mm).
조립 및 기능 테스트:
볼 라이너와 조정 링을 시험적으로 맞춰보면 정렬이 올바른지 확인할 수 있습니다. 라이너가 더브테일 홈에 단단히 끼워지고 조정 링이 걸리지 않고 부드럽게 회전합니다.
배출구가 설계 크기(허용오차 ±2mm)와 일치하는지 확인하기 위해 측정하여 적절한 재료 흐름을 검증합니다.
