굴삭기 붐 암은 무거운 하중과 동적 힘을 견디는 핵심 구조 부품으로, 내구성과 정밀성, 안전성을 보장하기 위해 엄격하고 다단계의 공정을 거칩니다. 다음은 작업 흐름, 주요 작업 및 품질 관리에 대한 자세한 설명입니다.
이 단계는 붐 암의 성능의 기반을 마련하며, 구조적 완전성과 작동 효율성에 중점을 둡니다.
- 핵심 작업:
- CAD 소프트웨어를 사용하여 붐 암의 3D 모델을 생성합니다 (주요 판, 보강 리브 및 힌지 인터페이스 포함).
- CAE 도구를 통해 FE 시뮬레이션을 수행하여 극한 작업 조건 (예: 무거운 자재 들어 올리기, 단단한 토양 파기)에서 응력 분포, 피로 수명 및 변형을 분석합니다.
- 설계 최적화: 하중 지지 능력을 유지하면서 무게를 줄이기 위해 판 두께를 조정하고, 리브를 추가/보강하거나, 힌지 위치를 수정합니다.
- 주요 도구: CAD (SolidWorks, Creo), CAE (ANSYS, Abaqus), FE 분석 소프트웨어.
- 품질 요구 사항: 피로 강도 및 정적 하중 저항에 대한 산업 표준 (예: ISO 10265)을 충족하는 설계를 보장합니다. 설치 인터페이스 (예: 힌지 구멍)는 굴삭기의 암 실린더 및 버킷과 정렬되어야 합니다.
붐 암은 가혹한 작업 환경을 견디기 위해 고강도, 내마모성 재료에 의존합니다.
- 일반적인 재료: 주요 응력 영역에 고강도 저합금 (HSLA) 강 (예: Q345B/C, S355JR) 또는 내마모성 강 (예: NM450). 이러한 재료는 인장 강도 (≥345 MPa)와 인성을 균형 있게 유지하여 취성 파괴를 방지합니다.
- 재료 준비: 초음파 검사를 통해 원자재 강판의 결함 (예: 균열, 개재물)을 검사합니다. 후속 처리를 위해 판을 표준 크기로 절단합니다.
원자재 강판은 3D 모델에서 2D 전개 도면을 기반으로 특정 모양 (예: 주요 붐 판, 리브 판)으로 절단됩니다.
- 핵심 작업: 치수 정확도를 보장하기 위한 CNC (Computer Numerical Control) 절단.
- 주요 도구:
- 갠트리형 CNC 플라즈마 절단기 (얇은 판에서 중간 판까지, ≤20mm; 빠르고, 낮은 열 변형).
- CNC 화염 절단기 (두꺼운 판, >20mm; HSLA 강에 적합).
- 품질 요구 사항: 치수 편차 ≤ ±1mm; 절단 가장자리에 버 또는 슬래그 없음 (용접 결함 방지); 예열 또는 절단 후 냉각을 통해 열 변형 제어.
평평한 강판은 붐 암의 박스형 구조 (높은 강성)와 곡선 부분 (하중 분산을 위해)을 만들기 위해 구부리거나 굴립니다.
- 핵심 작업:
- 굽힘: 유압 프레스 브레이크를 사용하여 판을 각도 (예: 박스형 단면 벽의 경우 90°) 또는 U자형 홈으로 접습니다.
- 롤링: 판 롤링 기계를 사용하여 곡면 (예: 붐의 아치형 상단/하단 판)을 형성하여 응력 분산을 개선합니다.
- 가장자리 준비: 판의 가장자리를 베벨 절단 (예: 30°–45° 베벨)하여 용접 시 완전 관통을 보장합니다.
- 주요 도구: 유압 프레스 브레이크, 4 롤 판 롤링 머신, 베벨링 머신.
- 품질 요구 사항: 각도 편차 ≤ ±0.5°; 곡면은 균일한 반경을 가짐 (주름 또는 균열 없음); 베벨 치수는 용접 사양과 일치.
용접은 모든 성형 부품을 최종 붐 암 구조로 조립합니다. 이는 구조적 강도에 가장 중요한 단계입니다.
- 핵심 작업:
- 태킹 용접: 정렬을 유지하기 위해 작은 용접으로 부품 (예: 주요 판 + 보강 리브)을 임시로 고정합니다.
- 주 용접: 다양한 조인트에 고효율, 저결함 용접 방법을 사용합니다:
- 서브머지드 아크 용접 (SAW): 길고 직선적인 조인트 (예: 주요 판 이음새)의 경우; 높은 증착률과 매끄러운 용접.
- CO₂ 가스 금속 아크 용접 (GMAW): 복잡한 조인트 (예: 리브-주요 판 연결)의 경우; 유연하고 현장 조정에 적합.
- 로봇 용접: 고정밀 조인트 (예: 힌지 인터페이스)의 경우; 인적 오류를 줄이고 일관된 용접 품질을 보장합니다.
- 용접 후 열처리: 붐 암을 600–650°C (응력 완화 어닐링)로 가열하여 잔류 용접 응력을 제거합니다 (사용 중 균열 방지).
- 주요 도구: SAW 머신, CO₂ GMAW 용접 토치, 로봇 용접 워크스테이션, 열처리로.
- 품질 요구 사항: 용접 결함 없음 (기공, 균열, 불완전 융착); 용접 높이 ≥ 얇은 판 두께의 70%; 열처리 후 잔류 응력 ≤ 150 MPa.
가공은 굴삭기의 유압 실린더 및 버킷과의 원활한 조립을 보장하기 위해 중요한 인터페이스 (예: 힌지 구멍)를 개선합니다.
- 핵심 작업:
- 고정 장치 클램핑: 용접된 붐 암을 전용 고정 장치에 고정합니다 (가공 중 변형 방지).
- 보링: CNC 보링 밀을 사용하여 힌지 구멍 (핀 샤프트용)을 정밀한 치수로 가공합니다.
- 밀링: 힌지 보스의 끝면을 밀링하여 구멍 축과 수직을 보장합니다.
- 드릴링/태핑: 유압 파이프라인 브래킷 또는 볼트 연결용 구멍을 드릴링합니다. 필요한 경우 내부 나사를 탭합니다.
- 주요 도구: 대형 CNC 보링 및 밀링 머신, 다축 가공 센터, 태핑 머신.
- 품질 요구 사항: 구멍 직경 편차 ±0.05mm; 힌지 구멍의 평행도/동축도 ≤ 0.5mm (원활한 핀 샤프트 움직임 보장); 구멍의 표면 거칠기 Ra ≤ 1.6μm.
이 단계는 부식 저항성을 향상시키고 코팅 접착력을 개선하며, 습하고 먼지가 많은 환경에서 붐 암의 수명에 중요합니다.
- 핵심 작업:
- 쇼트 블라스팅: 고속 강철 쇼트 (0.8–1.2mm)를 사용하여 붐 암 표면을 블라스팅하여 녹, 스케일 및 용접 슬래그를 제거합니다.
- 인산염 처리: 붐 암을 인산염 처리 욕조 (아연 인산염 용액)에 담가 5–10μm 인산염 필름을 형성합니다 (프라이머 접착력 개선).
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