안녕하세요! TBM 디스크 절단기 공급업체로서 저는 TBM(터널 보링 기계)에 필수적인 도구를 만드는 데 사용되는 재료에 대해 자주 질문을 받습니다. 이 블로그에서는 TBM 디스크 절단기를 만드는 데 필요한 주요 재료를 분석하고 이것이 왜 그렇게 중요한지 설명하겠습니다.
커터바디용강
커터 바디는 TBM 디스크 커터의 주요 구조로, 터널링 시 높은 힘과 압력을 견딜 수 있도록 강하고 내구성이 있어야 합니다. 이것이 바로 고품질 강철이 커터 바디 소재로 선택되는 이유입니다.
합금강은 강도, 인성 및 내마모성의 훌륭한 조합을 제공하기 때문에 일반적으로 사용됩니다. 예를 들어, 일부 커터 바디는 크롬과 니켈 함량이 높은 강철로 만들어집니다. 크롬은 강철의 경도와 내식성을 높이는 데 도움이 되고, 니켈은 인성과 연성을 향상시킵니다.
이러한 합금강은 원하는 기계적 특성을 얻기 위해 열처리됩니다. 담금질 및 템퍼링과 같은 열처리 공정은 강철의 강도와 경도를 크게 향상시켜 터널에서 직면하게 될 충격과 마모력을 더 잘 처리할 수 있게 해줍니다. 커터 바디는 모양을 유지하고 TBM에 제대로 장착될 수 있도록 치수 안정성도 좋아야 합니다.
텅스텐 카바이드 인서트
TBM 디스크 커터의 가장 중요한 구성 요소 중 하나는 텅스텐 카바이드 인서트입니다. 텅스텐 카바이드는 매우 단단하고 내마모성이 뛰어나 단단한 암석을 절단하는 데 적합합니다.
텅스텐 카바이드는 텅스텐과 탄소로 구성된 화합물입니다. 어떤 경우에는 다이아몬드 다음으로 높은 융점과 우수한 경도를 가지고 있습니다. 인서트는 일반적으로 커터 본체에 납땜됩니다. 이 브레이징 공정은 인서트와 커터 본체 사이에 강력한 결합을 형성하여 절삭 작업 중에 인서트가 제자리에 유지되도록 합니다.
텅스텐 카바이드 인서트의 모양과 크기는 특정 용도에 따라 달라질 수 있습니다. 예를 들어, 더 부드러운 암석에서는 더 큰 표면적을 가진 인서트를 사용하여 더 많은 절단 영역을 제공할 수 있습니다. 단단한 암석에서는 더 작고 뾰족한 삽입물이 암석을 관통하는 데 더 효과적일 수 있습니다.
텅스텐 카바이드 인서트의 품질에 관해서는 카바이드 입자의 입자 크기와 같은 요소가 중요합니다. 입자 크기가 미세할수록 일반적으로 경도가 높아지고 내마모성이 향상되지만 부서지기 쉬울 수도 있습니다. 따라서 예상되는 암석 상태에 따라 균형을 맞춰야 합니다.
베어링 및 씰
TBM 디스크 절단기도 고성능 베어링과 씰을 사용합니다. 베어링을 사용하면 절단기가 암석을 절단할 때 부드럽게 회전할 수 있습니다. 터널링 중 높은 반경방향 및 축방향 하중은 물론 진동과 충격도 처리할 수 있어야 합니다.
TBM 디스크 커터에 사용되는 대부분의 베어링은 고급 강철 합금으로 만들어집니다. 이 합금은 높은 경도와 피로 저항을 보장하기 위해 열처리됩니다. 베어링의 디자인도 중요합니다. 복열 테이퍼 롤러 베어링은 방사형 및 축방향 하중을 효과적으로 처리할 수 있기 때문에 일반적으로 사용됩니다.
씰은 먼지, 물, 암석 입자가 베어링 어셈블리에 들어가는 것을 방지하므로 똑같이 중요합니다. 오염물질이 베어링에 들어가면 조기 마모 및 고장이 발생할 수 있습니다. 씰은 일반적으로 니트릴 고무 또는 폴리우레탄과 같은 탄성 재료로 만들어집니다. 이러한 소재는 유연하고 마모 및 화학물질에 강하며 고압에서도 우수한 밀봉 상태를 유지할 수 있습니다.
다양한 유형의 TBM 디스크 커터 및 해당 재료
이제 몇 가지 특정 유형의 TBM 디스크 절단기와 재료가 어떻게 사용되는지 이야기해 보겠습니다.
TBM 모노블록 커터 TCI
그만큼TBM 모노블록 커터 TCI커터 바디와 커팅 엣지가 하나의 유닛으로 통합된 디스크 커터의 일종입니다. 이 디자인은 차체에 고강도 강철을 사용하는 경우가 많으며 텅스텐 카바이드 인서트가 절삭날에 전략적으로 배치되어 있습니다. 모노블록 설계는 더 나은 구조적 무결성을 제공하며 고품질 재료를 사용하여 거친 터널링 조건에서도 오래 지속되는 성능을 보장합니다.
TBM 교체형 디스크 커터
그만큼TBM 교체형 디스크 커터커팅 부분이 마모되면 쉽게 교체할 수 있도록 설계되었습니다. 커터 본체는 일반적으로 강한 강철 합금으로 만들어지는 반면, 교체 가능한 절단 요소는 텅스텐 카바이드 기반 부품인 경우가 많습니다. 이 설계를 사용하면 전체 커터 대신 마모된 부품만 교체하면 되므로 비용 효율적인 유지 관리가 가능합니다.
20" 싱글 디스크 커터
그만큼20" 싱글 디스크 커터대규모 터널링 프로젝트에 자주 사용되는 대구경 커터입니다. 신체가 관련된 큰 힘을 처리하려면 고강도 강철이 필요합니다. 이 커터의 텅스텐 카바이드 인서트는 최대의 절단 효율성을 제공하도록 세심하게 설계 및 배치되었습니다. 이 커터의 베어링과 씰도 부드러운 회전과 긴 사용 수명을 보장하기 위해 최고 수준의 품질을 갖춰야 합니다.
재료 선택의 중요성
TBM 디스크 절단기에 적합한 재료를 선택하는 것은 터널링 프로젝트의 성공에 매우 중요합니다. 품질이 낮은 재료를 사용하면 절단기 고장이 자주 발생하여 가동 중지 시간이 많이 걸릴 수 있습니다. 예를 들어, 커터 본체의 강철이 충분히 강하지 않으면 높은 하중으로 인해 균열이 생기거나 변형되어 커터를 쓸모 없게 만들 수 있습니다.
반면, 고품질 소재를 사용하면 절단 효율을 높이고 마모율을 낮추며 절단기의 수명을 연장할 수 있습니다. 이는 터널링 프로젝트에 대한 커터 교체 횟수, 가동 중지 시간 및 전체 비용 절감을 의미합니다.
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참고자료
- Ove Arup & Partners의 "터널 보링 머신 기술: 실용 가이드".
- William D. Callister, Jr.와 David G. Rethwisch의 "재료 과학 및 공학: 소개".
