KR20010000318A - 다이아몬드 세그먼트 소결용 혼합금속분말 입자체 성형방법 및 그 성형기 - Google Patents

Abstract

1. 본 발명이 속하는 기술 분야

본 발명은 혼합금속분말 입자체 성형 방법 및 그 성형기에 관한 것으로, 더 상세하게는 다이아몬드 세그먼트 성형용 소결체인 미세한 혼합금속분말(混合金屬粉末, mixture of metal powder)을 롤(Roll) 압력에 의하여 결합시켜, 다이아몬드 세그먼트의 몰드성형시 충진이 용이한 크기의 입자체(粒子體 ,granule)로 성형하는 방법 및 그 성형기에 관한 것이다.

2. 해결하고자 하는 기술적 과제

본 발명은 종래 사용되어온 혼합금속분말 입자체 성형 방법의 문제점인 조성 금속 성분의 불균일성, 입자체의 크기의 선별적 생산 불가능, 저조한 회수율, 대량생산의 곤란성등을 해결하고자 한다.

3. 과제의 해결 수단

본 발명에 따른 다이아몬드 세그먼트 소결용 혼합금속분말 입자체 성형 방법은 조성 금속분말을 믹싱하고 여기에 다시 결합제를 믹싱하여 혼합금속분말을 만드는 혼합금속분말 믹싱 단계와;상기 혼합금속분말 믹싱 단계에서 만들어진 혼합금속분말을 롤(Roll) 압력에 의하여 압착시켜 판형의 혼합금속분말 덩어리로 만드는 압착단계와; 상기 압착단계에서 만들어진 판형의 혼합금속분말 덩어리를 분쇄하여 입자체로 만드는 분쇄단계와;상기 분쇄단계에서 만들어진 입자체를 롤링시키면서 체질하여 크기별로 분류하는 선별단계를 포함하여 구성된다.

Description

다이아몬드 세그먼트 소결용 혼합금속분말 입자체 성형 방법 및 그 성형기 {METHOD FOR FORMING GRANULES OF MIXED METAL POWDER AND MACHINE THEREOF}

본 발명은 혼합금속분말 입자체 성형 방법 및 그 성형기에 관한 것으로, 더 상세하게는 다이아몬드 세그먼트 성형용 소결체인 미세한 혼합금속분말(混合金屬粉末, mixture of metal powder)을 롤(Roll) 압력에 의하여 결합시켜, 다이아몬드 세그먼트의 몰드성형시 충진이 용이한 크기의 입자체(粒子體 ,granule)로 성형하는 방법 및 그 성형기에 관한 것이다.

일반적으로 다이아몬드 분말(powder)을 소결하여, 다이아몬드 공구용 세그먼트 (segment)를 만드는 경우, 그 소결체로는 Fe, W, Co, Cu, Ni, Sn, CuSn, Zn, CuZn, Ag등의 금속분말을 혼합한 것이 사용된다. 그러나 이러한 금속분말은 그 크기가 매우 미세하여 분말 형태로 직접 소결하는 것보다는 입자체로 성형하여 소결하는 것이 금형에 충진하기 쉽고, 충진 밀도를 균일하게 할 수 있으며, 비산을 방지할 수 있어 바람직한데, 실제 당업계에서도 분말 형태를 직접 사용하지 않고 이를 입자체로 성형하여 사용하고 있는 실정이다.

본 발명은 이러한 입자체의 성형 장치에 관한 것이다. 즉,본 발명은 금속분말 파우더를 일정한 크기의 입자체로 성형하는 방법 및 그 성형기에 관한것이다.

혼합금속분말의 입자체는 다시 다이아몬드 분말과 혼합된 후, 소결 성형됨으로써 다이아몬드 세그먼트로 만들어 지고, 이러한 다이아몬드 세그먼트는 모재에 용접등의 방법으로 붙여져 다이아몬드 공구가 되는 것이다.

종래, 상술한 목적의 입자체는 소결용 혼합 분말을, 회전체로 비산시키거나, 하부에 공기 브로워 (air blower)가 설치된 호퍼에 채운 후 호퍼 아래로 부터 위로 공기를 불어 넣으면서, 혼합분말에 이소프로필렌에탄올 및 오리콕스 (Olycokes)등의 결합제(binder)를 뿌린 후 건조시키는 방법으로 만들어 졌다.

그러나, 이러한 종래의 입자체 성형방법은 혼합분말의 종류에 따라서는 입자체로 성형하는 자체가 곤란할 뿐만아니라, 혼합금속분말의 조성 금속간에 비중이 다르다는 점에서 다음과 같은 문제점을 야기한다.

첫째, 종래의 입자체 성형방법은 회전체로 비산시키거나, 공기 브로워로 공기를 불어줄 경우 가벼운 원소의 분말은 높게 뜨고, 무거운 원소의 분말은 낮게 가라 앉게 되는데, 여기에 상술한 결합제를 분사할 경우 상부에는 가벼운 원소들의 분말이 주가 된 입자체가 형성되고, 하부에는 무거운 원소들의 분말이 주가 된 입자체가 형성된다. 균일한 조성의 입자체를 얻는 것이 필수적임에도 불구하고, 종래 방법에 의할 경우 이처럼 불균일한 입자체를 얻을 수 밖에 없어, 여러가지 분말을 혼합하는 의미가 소멸되는 문제점이 있다.

둘째, 당업계에서 다이아몬드 소결체를 만들기 위한 입자체의 용적(이하,'메쉬(Mesh)' 또는 '크기'라고 함)은 용도 및 상황에 따라 다양하게 요구된다. 즉, 특정한 목적을 위하여 일정한 크기의 입자체가 요구되는 것이다. 이에 부응하기 위해서는 요구되는 크기의 입자체를 형성하여 공급할 수 있어야 한다. 그러나, 상술한 종래의 입자체 성형방법은 형성되는 입자크기를 조절하는 것이 곤란하다는 문제점이 있다.

셋째, 입자체를 성형한 후에는 어느정도의 미성형분말이 남게된다. 이를 회수하여 그대로 다시 입자체 성형에 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 상술한 종래 방법에 따를 경우, 주로 비중이 무거운 원소의 분말이 바닦에 가라앉아 입자체를 형성하지 못하고 미성형분말로 남게 된다. 이러한 미성형분말은 균일한 혼합분말에 의한 입자체를 형성하기에는 부적합한 것으로, 이를 재사용하여 입자체를 성형하는데 사용할 수 없는 문제점이 있다. 따라서 종래의 입자체 성형 방법에 따를 경우 입자체 회수율이 떨어질 수 밖에 없는 것이다.

넷째, 종래의 혼합금속분말 입자체 성형방법은 근본적으로 대량 생산이 불가능하다는 문제점이 있다.

상기의 문제점을 고려한 본 발명의 목적은 균일한 조성의 입자체를 얻을 수 있는 다이아몬드 세그먼트 소결용 혼합금속분말 입자체 성형 방법 및 그 성형기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 요구되는 크기의 입자체를 용이하게 형성하여 공급할 수 있는 다이아몬드 세그먼트 소결용 혼합금속분말 입자체 성형 방법 및 그 성형기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 미성형분말을 그대로 재사용하여 입자체를 성형할 수 있는 다이아몬드 세그먼트 소결용 혼합금속분말 입자체 성형 방법 및 그 성형기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 입자체의 대량생산이 가능한 다이아몬드 세그먼트 소결용 혼합금속분말 입자체 성형 방법 및 그 성형기를 제공하는데 있다.

도1은 본 발명에 따른 다이아몬드 세그먼트 소결용 혼합금속분말 입자체 성형 방법을 단계별로 도시한 흐름도이다.

도2는 본 발명에 따른 다이아몬드 세그먼트 소결용 혼합금속분말 입자체 성형기의 구성도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1:호퍼 2:분말정지날개 3:압착장치

4:분쇄장치 5:선별장치 6:미성형분말회수용기

7,8:롤러간 거리 조절부 9,10:진동기

본 발명에 따른 다이아몬드 세그먼트 성형용 혼합금속분말 입자체 성형 방법은 조성 금속분말을 믹싱하고 여기에 다시 결합제를 믹싱하여 혼합금속분말을 만드는 혼합금속분말 믹싱 단계와; 상기 혼합금속분말 믹싱 단계에서 만들어진 혼합금속분말을 롤(Roll) 압력에 의하여 압착시켜 판형의 혼합금속분말 덩어리로 만드는 압착단계와; 상기 압착단계에서 만들어진 판형의 혼합금속분말 덩어리를 분쇄하여 입자체로 만드는 분쇄단계와; 상기 분쇄단계에서 만들어진 입자체를 롤링시키면서 체질하여 크기별로 분류하는 선별단계를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 다이아몬드 세그먼트 소결용 혼합금속분말 입자체 성형 방법을 실시할 수 있는 성형기는 결합제가 첨가된 혼합금속분말을 수용하여 아래로 일정하게 흘려줄 수 있는 호퍼와; 상기 호퍼의 하부에 형성되어 상기 호퍼로 부터 공급되는 결합제가 첨가된 혼합금속분말을 압착하여 판형의 혼합금속분말 덩어리를 형성할 수 있도록, 2개의 롤러를 구비하고 롤러의 회전속도 및 롤러간의 간격과 압력이 조절 가능한 압착장치와; 상기 압착장치에 의하여 압착 성형된 판형의 혼합금속분말 덩어리를 분쇄할 수 있도록, 2개의 롤러를 구비하고 롤러간의 간격이 조절 가능한 분쇄장치와; 상기 분쇄장치에서 분쇄된 다양한 크기의 분쇄물을 롤링(rolling)하면서 필요한 크기별로 분류 수거하기 위한 선별장치를 포함하여 구성된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다이아몬드 세그먼트 소결용 혼합금속분말 입자체 성형 방법 및 그 성형기를 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 다이아몬드 세그먼트 소결용 혼합금속분말 입자체 성형 방법을 단계별로 도시한 흐름도를, 도2는 본 발명에 따른 다이아몬드 세그먼트 소결용 혼합금속분말 입자체 성형기의 구성도를 나타낸다.

본 발명에 따른 다이아몬드 세그먼트 소결용 혼합금속분말 입자체 성형 방법은 수십 ㎛ 이내의 미세 금속분말(Metal Powder:Fe, W, Co, Cu, Ni, Sn, CuSn, Zn, CuZn, Ag등)을 일정한 성분비율로 믹싱(Mixing)하고, 여기에 금속분말의 비산을 막고 점성을 높이기 위하여 결합제를 균일하게 첨가한 후 재 믹싱하는 단계(100)를 포함한다. 상기 결합제로는 액상 파라핀이 바람직하나 반드시 이에 한정되지는 않는다.액상 파라핀은 혼합금속분말 1Kg에 대하여 0.5g 내지 20g정도를 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 혼합금속분말 믹싱 단계(100)는 입자체 성형 전에 믹서(도면미표시)에 의하여 이루어진다. 이렇게 만들어진 혼합금속분말은 도2에 도시된 호퍼(1)에 주입된다.

상기 압착단계(200)는 혼합금속분말이 강한 롤(Roll)의 힘으로 눌릴 때 개개 금속분말의 형상에 변형이 생기거나 상호 맞물림이 일어나 서로 결합되는 성질을 이용한 것이다. 이러한 성질은 상술한 결합제를 첨가함으로써 더욱 강화된다. 상기 혼합금속분말 믹싱 단계(100)에서 만들어진 혼합금속분말을 롤(Roll) 압력에 의하여 압착시키면 판형의 혼합금속분말 덩어리가 만들어 진다. 이러한 압착은 토오크가 큰 모터에 의하여 구동되는 2개의 롤러(3a,3b)에 혼합금속분말을 통과시키면서 이루어진다.

상기 분쇄단계(300)는 상기 압착단계(200)에서 만들어진 판형의 혼합금속분말 덩어리를 2개의 분쇄장치용롤러(4a,4b)에 의하여 분쇄하는 공정이다.

상기 선별단계(400)는 다수개의 망체(50)를 이용하여 망체에 진동을 주면서, 분쇄된 입자체의 모서리를 둥글게 하면서, 필요한 크기별로 수거하는 단계이다.

도2에 도시된 바와 같이 상기 호퍼 내면에는 혼합금속분말이 누적되어 쌓이지 않고 원활하게 흘러 내릴 수 있도록 분말정지날개(2)를 적어도 하나 이상 구비하는 것이 바람직하다. 분말이 호퍼 하부로 부터 상부까지 연속적으로 쌓일 경우 자체 하중에 의하여 분말의 흐름을 방해할 수 있기 때문에 이러한 분말정지날개(2)가 필요한 것이다.

도2에 도시된 바와 같이 상기 호퍼 외면에는 혼합분말이 누적되어 쌓이지 않고 원활하게 흘러 내릴 수 있도록 진동기(9)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 진동기(9)는 시중에서 용이하게 구매할 수 있다.

상기 압착장치(3)는 2개의 압착장치용롤러(3a,3b)와, 상기 압착장치용롤러를 구동하기 위한 모터(도면미표시)와, 모터의 토크와 속도를 조절하기 위한 모터제어부(도면미표시)와, 입자체의 경도 및 메쉬를 달리할 수 있도록 롤러간의 거리를 조절하기 위한 롤러간 거리 조절부(3c)를 포함하여 구성된다. 도2에 도시된 바와 같이 상기 압착장치용롤러(3a,3b)는 롤러간 거리 조절부를 통하여 롤러간의 간격조절이 가능하게 되는데, 이것은 다양한 경도 및 크기의 입자체를 형성하는데 필요하다. 롤러를 구동하기 위한 모터(도면미표시), 모터의 토크 및 회전속도를 조절하기 위한 모터제어부(도면미표시), 롤러간 거리 조절부(3c)의 구성은 롤러장비업계의 공지기술로서 용이하게 구현할 수 있다.

상기 압착장치용롤러(3a,3b)의 표면에는 작은 홈을 다수 형성하여, 상기 판형의 혼합금속분말 덩어리의 양면에 입자체의 형상에 가까운 돌기가 다수 형성되도록 할 수 있다. 이렇게 할 경우 상기 분쇄단계(300)에서 용이하게 분쇄되는 장점이 있다.

상기 분쇄장치(4)는 2개의 분쇄장치용롤러(4a,4b)와, 상기 분쇄장치용롤러를 구동하기 위한 모터(도면미표시)와, 입자체의 메쉬를 달리할 수 있도록 상기 분쇄장치용롤러간 거리를 조절할 수 있는 롤러간 거리 조절부(4c)를 포함하여 구성된다. 상기 압착장치용롤러(3a,3b)에서 압착되어 배출된 분말덩어리는 도2에 도시된 바와 같이 그 아래 설치되는 상기 분쇄장치(4)에 의하여 분쇄되어 입자체로 바뀌게 된다. 분쇄를 용이하게 하기 위하여 상기 분쇄장치용롤러(4a,4b)의 표면에는 롤러의 축방향으로 연장되되, 그 단면이 삼각형이나 반원등의 형태를 갖는 돌출부를 다수 형성 할 수 있다. 분쇄를 용이하게 하기 위하여, 2개의 롤러 중 적어도 어느 하나를 다각기둥의 형상으로 가공하여 그 표면에 롤러 축방향의 모서리를 갖도록 할 수도 있다.

상기 선별장치(5)는 상기 분쇄장치(4)에 의하여 분쇄된 입자체를 원하는 메쉬별로 수거하기 위한 다수개의 망체(5a,5b,5c)와, 상기 망체에 진동을 주기 위한 진동기(10)를 포함하여 구성된다. 다양한 크기의 입자체를 수거하고자 하는 경우에는 해당 크기에 해당하는 메쉬의 망체를 다수 사용하여야 한다. 도2에 도시된 바와 같이 상기 분쇄용롤러(4a,4b)에 의하여 분쇄되어 형성된 입자체는 소정의 메쉬를 갖는 망체(5a, 5b, 5c)를 이용하여 크기 별로 분류된다. 망체의 갯수와 각 망체의 메쉬는 필요에 따라 얼마든지 변경할 수 있다. 망체에는 진동기(10)가 설치되는데, 진동기의 진동에 의하여 입자체는 그 모서리가 둥글게 마모되고, 망체 메쉬보다 그 크기가 적어진 것은 망체를 통과하게 된다.

상기 망체(5a,5b,5c)중 최하위에 위치한 망체(5c)에서 걸러진 분쇄물은 미성형분말인데, 이러한 미성형분말을 모아 재사용할 수 있도록 상기 최하위 망체 아래에는 미성형분말회수용기(6)를 더 구비함이 바람직하다. 이를 통해 입자체 회수율을 높일 수 있는 것이다.

본 발명에 따를 경우 적은 비용으로 다양한 크기의 입자체를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 구성 분말이 균일하게 혼합된 입자체를 얻을 수 있고, 필요한 크기 보다 크거나 작은 입자체 혹은 미성형분말을 용이하게 회수하여 재사용할 수 있으며, 단시간에 대량의 입자체를 얻을 수 있는 장점이 있다.

Claims (9)

1. 다이아몬드 세그먼트 성형용 혼합금속분말을 입자체로 성형하는 방법에 있어서, 상기 성형 방법은 조성 금속분말을 믹싱하고 여기에 다시 결합제를 믹싱하여 혼합금속분말을 만드는 혼합금속분말 믹싱 단계와; 상기 혼합금속분말 믹싱 단계에서 만들어진 혼합금속분말을 롤(Roll) 압력에 의하여 압착시켜 판형의 혼합금속분말 덩어리로 만드는 압착단계와; 상기 압착단계에서 만들어진 판형의 혼합금속분말 덩어리를 분쇄하여 입자체로 만드는 분쇄단계와; 상기 분쇄단계에서 만들어진 입자체를 롤링시키면서 체질하여 크기별로 분류하는 선별단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 세그먼트 성형용 혼합금속분말 입자체 성형 방법.
2. 다이아몬드 세그먼트 성형용 혼합금속분말을 입자체로 성형하는 성형기에 있어서, 상기 성형기는 결합제가 첨가된 혼합금속분말을 수용하여 아래로 일정하게 흘려줄 수 있는 호퍼와; 상기 호퍼의 하부에 형성되어 상기 호퍼로 부터 공급되는 결합제가 첨가된 혼합금속분말을 압착하여 판형의 혼합금속분말 덩어리를 형성할 수 있도록, 2개의 롤러를 구비하고 롤러의 회전속도 및 롤러간의 간격과 압력이 조절 가능한 압착장치와; 상기 압착장치에 의하여 압착 성형된 판형의 혼합금속분말 덩어리를 분쇄할 수 있도록, 2개의 롤러를 구비하고 롤러간의 간격이 조절 가능한 분쇄장치와; 상기 분쇄장치에서 분쇄된 다양한 크기의 분쇄물을 롤링(rolling)하면서 필요한 크기별로 분류 수거하기 위한 선별장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 세그먼트 성형용 혼합금속분말 입자체 성형기.
3. 제2항에 있어서, 상기 호퍼 내면에는 혼합분말이 누적되어 쌓이지 않고 원활하게 흘러 내릴 수 있도록 분말정지날개(Powder Breaking Wing)를 적어도 하나 이상 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 세그먼트 성형용 혼합금속분말 입자체 성형기.
4. 제2항에 있어서, 상기 호퍼 외면에는 혼합분말이 누적되어 쌓이지 않고 원활하게 흘러 내릴 수 있도록 진동기(vibrator)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 세그먼트 성형용 혼합금속분말 입자체 성형기.
5. 제2항에 있어서, 상기 압착장치는 2개의 압착장치용롤러와, 상기 압착장치용롤러를 구동하기 위한 모터와, 모터의 토크와 속도를 조절하기 위한 모터제어부와, 입자체의 경도 및 메쉬를 달리할 수 있도록 롤러간의 거리를 조절하기 위한 롤러간 거리 조절부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 세그먼트 성형용 혼합금속분말 입자체 성형기.
6. 제5항에 있어서, 상기 압착장치용롤러(3a,3b)의 표면에는, 압착시 상기 판형의 혼합금속분말 덩어리의 양면에 입자체의 형상에 가까운 돌기가 다수 형성될 수 있도록, 다수의 작은 홈을 형성한 것을 특징으로 하는 다이아몬드 세그먼트 성형용 혼합금속분말 입자체 성형기.
7. 제2항에 있어서, 상기 분쇄장치는 2개의 분쇄장치용롤러와, 상기 분쇄장치용롤러를 구동하기 위한 모터와, 입자체의 메쉬를 달리할 수 있도록 상기 분쇄장치용롤러간 거리를 조절할 수 있는 롤러간 거리 조절부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 세그먼트 성형용 혼합금속분말 입자체 성형기.
8. 제7항에 있어서, 상기 분쇄장치용롤러의 표면에는 분쇄를 용이하게 하기 위하여 롤러의 축방향으로 연장되되, 그 단면이 삼각형이나 반원등의 형태를 갖는 돌출부를 다수 형성하거나, 상기 2개의 분쇄장치용롤러 중 적어도 어느 하나를 다각기둥의 형상으로 가공하여 그 표면에 롤러 축방향의 모서리를 갖도록 한 것을 특징으로 하는 다이아몬드 세그먼트 성형용 혼합금속분말 입자체 성형기.
9. 제2항에 있어서, 상기 선별장치는 상기 분쇄장치에 의하여 분쇄된 입자체를 원하는 메쉬별로 수거하기 위한 다수개의 망체와, 상기 망체에 진동을 주기 위한 진동기(10)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 세그먼트 성형용 혼합금속분말 입자체 성형기.