활성 분쇄: 편심 회전을 통해 볼 라이너와 함께 재료(광석, 암석)에 압축 및 전단력을 가해 목표 입자 크기로 줄입니다.
마모 방지: 움직이는 콘의 금속 구조를 직접적인 마모와 충격으로부터 보호하여 콘 본체의 수명을 연장합니다.
물질 흐름 제어: 테이퍼형 프로필을 통해 좁아지는 분쇄 챔버를 통해 분쇄된 재료를 유도하여 점진적으로 크기를 줄입니다.
힘의 분포: 다양한 재료 경도에서 국부적인 마모를 최소화하고 안정적인 작동을 유지하기 위해 분쇄력을 표면 전체에 고르게 분산시킵니다.
맨틀 바디: 주요 내마모성 부분으로, 일반적으로 고크롬 주철(크롬20–크르26) 또는 니켈 경질 주철(니-딱딱한 4)로 제작되며, 두께는 50–150mm입니다. 내부 표면은 움직이는 콘에 맞춰 가공되었으며, 외부 표면은 정밀하게 설계된 마모 프로파일을 가지고 있습니다.
외부 마모 프로필: 분쇄 효율성과 마모 분포를 최적화하도록 설계되었습니다.
테이퍼형 기하학: 15°~30°의 원뿔 각도(볼 라이너의 테이퍼와 일치)로 점차 좁아지는 분쇄실을 만들어 점진적인 재료 감소를 용이하게 합니다.
늑골 또는 홈이 있는 표면: 특히 거친 광석의 미끄러짐을 방지하기 위해 재료의 그립력을 강화하고 균일한 마모를 촉진합니다.
부드러운 전환 구역: 상단 및 하단 가장자리의 응력 집중을 줄여 깨짐이나 균열을 방지합니다.
장착 특징:
원뿔형 내부 표면: 움직이는 원뿔의 바깥쪽 테이퍼와 맞물리는 테이퍼형 보어는 상대 회전을 방지하기 위해 간섭(0.1~0.3mm)을 통해 꼭 맞게 맞춰집니다.
보존 시스템:
볼트 플랜지: 회전 중에 축 방향 변위를 방지하고 맨틀을 움직이는 원뿔에 고정하기 위한 볼트 구멍이 있는 상단의 방사형 플랜지입니다.
잠금 너트 인터페이스: 잠금 너트와 맞물리는 상단의 나사산 부분으로, 움직이는 원뿔 위로 맨틀을 압축하여 안정성을 더해줍니다.
키 찾기: 움직이는 원뿔의 슬롯과 맞춰지는 내부 표면의 돌출부 또는 홈으로, 정밀한 방사형 위치 지정을 보장합니다.
보강 리브: 상부 플랜지 근처에 내부 방사형 리브(두께 10~20mm)를 설치하여 맨틀을 강화하고 높은 축 하중 하에서 변형을 줄입니다.
상단 및 하단 가장자리: 응력 집중을 최소화하고 재료 쌓임이나 끼임을 방지하기 위해 모서리를 모따기하거나 둥글게 처리했습니다.
재료 선택:
고크롬 주철(Cr20Mo3)은 경도가 높은 크롬 탄화물(M7C3) 상으로, 탁월한 내마모성을 제공하기 때문에 선호됩니다. 화학 조성은 경도와 인성의 균형을 위해 C 2.5~3.5%, 크 20~26%, 모 0.5~1.0%로 조절됩니다.
패턴 만들기:
맨틀의 외형, 내경, 플랜지, 리브를 재현하는 실물 크기 패턴(폼, 목재 또는 3D 프린팅 레진)을 제작합니다. 냉각 수축을 고려하여 두꺼운 벽 부분에 대한 수축 허용치(1.5~2.5%)를 더 크게 설정합니다.
조형:
패턴 주위에 레진 본딩된 모래 주형이 형성되고, 모래 코어를 사용하여 속이 빈 내부 보어를 형성합니다. 주형 캐비티는 표면 마감을 개선하고 주조물에 모래가 끼는 것을 방지하기 위해 내화성 워시(알루미나-실리카)로 코팅됩니다.
녹이고 붓기:
주철은 1450~1500°C의 유도로에서 용해되며, 수축 결함을 피하기 위해 탄소당량(세 ≤4.2%)을 엄격하게 관리합니다.
주형을 주입하는 작업은 1380~1420°C의 온도에서 주형틀에 일정한 흐름 속도로 주형을 채워 난류 없이 주형을 채우는 방식으로 진행됩니다. 이를 통해 치밀한 구조가 보장됩니다.
열처리:
솔루션 어닐링: 탄화물을 용해하기 위해 950~1050°C로 2~4시간 가열한 후, 공랭시켜 구조를 균질화합니다.
오스템퍼링: 250~350°C의 오일에 담금질한 후 200~250°C에서 템퍼링하여 기지를 마르텐사이트로 변환하고 충격 인성을 유지하면서 경도 HRC 60~65를 달성합니다.
거친 가공:
주조 맨틀은 CNC 수직 선반에 장착되어 내부 원뿔 표면, 상부 플랜지, 볼트 구멍 위치를 가공하며, 1~2mm의 마무리 여유를 남깁니다. 주요 치수(내부 테이퍼 각도, 플랜지 두께)는 ±0.1mm 이내로 관리됩니다.
내부 표면 정밀 가공:
내부 원뿔형 보어는 정삭 및 연삭 가공을 통해 라0.8μm의 표면 조도를 달성하여 이동 원뿔과 완벽한 간섭 맞춤을 보장합니다. 테이퍼 각도는 이동 원뿔과 일치하여(공차 ±0.05°) 하중 불균형을 방지합니다.
장착 특징 가공:
상부 플랜지의 볼트 구멍은 6H 등급 허용 오차로 뚫리고 나사로 고정되며, 맨틀 축을 기준으로 위치 정확도(±0.2mm)가 균일한 클램핑 힘을 보장합니다.
위치 결정 키웨이(해당되는 경우)는 깊이와 너비 허용 오차(±0.05mm)를 두고 내부 표면에 밀링 가공되어 이동 원뿔의 키와 정렬됩니다.
외부 프로필 마감:
외부 마모 표면의 주조 결함을 검사한 후, 설계된 마모 형상을 유지하면서 표면 불규칙성을 제거하기 위해 가볍게 연삭합니다. 볼 라이너와의 최적의 압착 간격을 유지하기 위해 과도한 재료는 제거하지 않습니다.
표면 처리:
내부 표면(이동 원뿔과 맞물리는 부분)은 열 수축을 통한 설치를 용이하게 하기 위해 압착 방지 화합물(이황화 몰리브덴)로 코팅되어 있습니다.
외부 표면은 압축 응력을 유도하여 피로 저항성을 높이고 균열 확산을 줄이기 위해 샷피닝을 거칠 수 있습니다.
재료 테스트:
화학 성분 분석(광학 방출 분광법을 통한)을 통해 합금이 사양(예: Cr20Mo3: 크 20–23%, C 2.8–3.2%)을 충족하는 것으로 확인되었습니다.
금속학적 분석은 마르텐사이트 기지에서 단단한 탄화물(부피 분율 ≥30%)의 분포를 검증하여 내마모성을 보장합니다.
기계적 성질 시험:
경도 시험(록웰 C)을 통해 외면의 경도가 HRC 60~65인지 확인하고, 내부 경도를 검사하여 균일한 열처리가 이루어졌는지 확인합니다(인성의 경우 ≤HRC 55).
충격 시험(샤르피 V노치)은 실온에서의 인성을 측정하는데, 강한 충격 하에서 파괴를 저항하려면 ≥12 J/센티미터²가 필요합니다.
치수 정확도 검사:
좌표 측정기(CMM)는 주요 치수(내부 테이퍼 각도, 다양한 높이에서의 외부 직경, 플랜지 평탄도)를 ±0.1mm의 허용 오차로 검사합니다.
레이저 스캐너는 외부 마모 프로필이 치사한 사람 모델과 일치하는지 확인하고, 설계된 분쇄 간격을 유지하기 위해 볼 라이너와 적절하게 정렬되었는지 확인합니다.
비파괴 검사(비파괴검사):
초음파 검사(유타)는 맨틀 본체의 내부 결함(수축 기공, 균열 등)을 감지하며, 결함 크기가 3mm 미만이면 불합격으로 처리합니다.
자기 입자 검사(엠피티)는 플랜지, 볼트 구멍, 가장자리의 표면 균열을 검사하며, 선형 결함은 0.2mm까지 거부합니다.
마모 성능 검증:
가속 마모 시험(ASTM G65)은 건조 모래/고무 휠 장비를 사용하여 중량 감소를 측정하며, 고크롬 맨틀은 ≤0.5g/1000 사이클이 필요합니다.
현장 시험에는 시험용 분쇄기에 맨틀을 설치하고 500시간 이상의 작동 시간 동안 마모율을 모니터링하여 균일한 마모와 조기 고장이 없는지 확인하는 작업이 포함됩니다.
