KR101982343B1 - 세탁기 샤프트 및 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법 - Google Patents

세탁기 샤프트 및 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법 Download PDF

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Abstract

내식성 및 내구성이 향상된 세탁기 샤프트와, 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법이 개시된다. 개시된 세탁기 샤프트는, 스테인레스강 소재로 형성된 샤프트 본체, 및 샤프트 본체의 외주면의 적어도 일 부분에 적층된, 텅스텐(W)을 포함하는 금속으로 이루어진 텅스텐층을 구비하고, 텅스텐층의 표면 거칠기(surface roughness)는 0.003 내지 0.008mm 이다. 개시된 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법은, 스테인레스강 소재로 형성된 샤프트 본체의 외주면의 적어도 일 부분에 텅스텐(W)을 포함하는 금속을 용사하여 텅스텐층을 형성하는 텅스텐 용사 단계, 텅스텐층의 두께가 얇아지도록 텅스텐층을 연마하는 연마 단계, 및 연마된 텅스텐층의 표면을 0.003 내지 0.008mm의 표면 거칠기가 되도록 래핑하는 래핑 단계를 구비한다.

Description

세탁기 샤프트 및 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법{Surface treatment method of shaft in laundry machine}
본 발명은 세탁기에 구비된, 회전 동력을 전달하는 세탁기 샤프트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내식성 및 내구성이 향상된 세탁기 샤프트와, 상기 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법에 관한 것이다.
기계적 힘으로 의류를 세탁하는 장치인 세탁기는, 구조에 따라 드럼형(cylinder type), 교반형(agitator type), 및 와권형(pulsator type) 세탁기 등으로 구분된다. 상기 세탁기들은 드럼(drum), 애지테이터(agitator), 또는 펄세이터(pulsator)를 회전시키기 위하여 전동 모터(motor)의 회전 동력을 상기 드럼, 애지테이터, 또는 펄세이터에 전달하는 세탁기 샤프트를 구비한다. 상기 세탁기 샤프트의 외주면에는 상기 세탁기 샤프트로 세탁수가 유입되거나 이물질이 유입되지 못하도록 링(ring) 형상의 리테이너(retainer)가 개재된다.
상기 리테이너는 상기 세탁기 샤프트의 외주면에 탄성 접촉되어 세탁수 또는 이물질의 유입은 차단하나 세탁기 샤프트의 회전은 용인하는 고무 소재의 립(lip)을 구비한다. 그러나, 세탁기 운전시에 세탁기 샤프트의 진동이나 립의 마모로 인해 형성된 틈을 통해 세탁수 또는 이물질 유입이 확대되어 세탁기 샤프트 표면의 부식 및 리테이너의 립의 손상과 부식이 빠르게 진행되어, 결과적으로 세탁기 샤프트 및 리테이너의 내구성을 저하시키는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1249341호
본 발명은, 세탁기 샤프트 외주면의 내식성 및 내구성이 향상되고, 상기 외주면에 접촉되는 리테이너(retainer)의 손상 및 부식도 억제되는 세탁기 샤프트와, 상기 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법을 제공한다.
본 발명은, 수분과 이물질이 침투하는 환경에 설치되는 세탁기 샤프트로서, 스테인레스강(stainless steel) 소재로 형성된 샤프트 본체, 상기 샤프트 본체의 외주면에서 상기 수분과 이물질의 침투를 억제하는 리테이너(retainer)와 접촉되는 부분에 적층된, 텅스텐(W)을 포함하는 금속으로 이루어진 텅스텐층, 및 상기 텅스텐층이 상기 샤프트 본체의 외주면에서 벗겨지지 않고 밀착되도록 상기 샤프트 본체와 상기 텅스텐층 사이에 형성된 버퍼층(buffer layer)을 구비하고, 상기 텅스텐층의 표면 거칠기(surface roughness)는 0.003 내지 0.008mm 인 세탁기 샤프트를 제공한다.
상기 텅스텐층의 두께는 0.1 내지 0.3mm 일 수 있다.
삭제
상기 샤프트 본체 외주면의 적어도 일 부분은, 상기 세탁기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링(bearing)과 밀착되는 부분을 포함할 수 있다.
또한 본 발명은, 수분과 이물질이 침투하는 환경에 설치되는 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법으로서, 스테인레스강 소재로 형성된 샤프트 본체의 외주면에서 상기 수분과 이물질의 침투를 억제하는 리테이너와 접촉되는 부분에 텅스텐(W)을 포함하는 금속을 용사(溶射)하여 텅스텐층을 형성하는 텅스텐 용사 단계, 상기 텅스텐층의 두께가 얇아지도록 상기 텅스텐층을 연마(grinding)하는 연마 단계, 및 상기 연마된 텅스텐층의 표면을 0.003 내지 0.008mm의 표면 거칠기(surface roughness)가 되도록 래핑(lapping)하는 래핑 단계를 구비하고, 상기 텅스텐 용사 단계에 앞서서, 상기 샤프트 본체의 외주면에서 상기 리테이너와 접촉되는 부분에 상기 텅스텐층이 상기 샤프트 본체의 외주면에서 벗겨지지 않고 밀착되도록 버퍼층을 형성하는 버퍼층 형성 단계를 더 구비하며, 상기 버퍼층은 상기 샤프트 본체와 상기 텅스텐층 사이에 형성되는 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법을 제공한다.
상기 텅스텐 용사 단계는, 텅스텐을 포함하는 금속 분말을 플라즈마(plasma)에 실어 상기 샤프트 본체 외주면의 적어도 일 부분에 분사하는 텅스텐 플라즈마 용사 단계를 포함할 수 있다.
상기 텅스텐 용사 단계에서 적층되는 텅스텐층의 두께는 0.4 내지 0.8mm 이고, 상기 연마 단계 후에 얇아진 텅스텐층의 두께는 0.1 내지 0.3mm 일 수 있다.
삭제
상기 세탁기 샤프트는, 세탁물이 투입되는 드럼(drum)을 회전시키는 동력을 전달하기 위해 상기 드럼에 체결될 수 있다.
본 발명에 의하면, 수분이나 이물질의 침투에 불구하고 세탁기 샤프트 외주면의 내식성 및 내구성이 향상되고, 상기 외주면에 접촉되는 리테이너(retainer) 또는 베어링(bearing)의 손상 및 부식도 억제될 수 있다.
도 1은 세탁기 샤프트를 구비한 세탁기의 일 예를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 3은 도 2의 텅스텐 용사 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 세탁기 샤프트 표면 처리 방법이 적용된 세탁기 샤프트를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 세탁기 샤프트 및 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 세탁기 샤프트를 구비한 세탁기의 일 예를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법을 나타낸 플로우 차트이고, 도 3은 도 2의 텅스텐 용사 단계를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 도 2의 세탁기 샤프트 표면 처리 방법이 적용된 세탁기 샤프트를 도시한 단면도이다. 도 1에 개시된 세탁기는 소위 '드럼형 세탁기'이다. 도 1을 참조하면, 상기 세탁기(1)는 전면(前面)에 개폐 가능한 도어(door)(5)를 구비한 하우징(housing)(2), 상기 하우징(2) 내에 배치된 터브(tub)(7), 터브(7) 내부에 회전 가능하게 배치된, 세탁물(100)이 투입되는 드럼(drum)(10), 드럼(10)을 회전시키는 동력을 제공하는 모터(motor)(22), 터브(7) 내부로 세탁수가 공급되도록 하우징(2) 외부의 세탁수 공급원(미도시)에서 터브(7)까지 연장된 급수 튜브(tube)(15), 세탁수가 터브(7) 내부에서 하우징(2) 외부로 배출되도록 터브(7)에서 하우징(2) 외부까지 연장된 배수 튜브(18), 및 모터(22)의 회전 동력을 드럼(10)에 전달하며 드럼(10)을 에워싼 터브(7)에 장착되는 세탁기 샤프트 조립체(30)를 구비한다.
터브(7)와 드럼(10)은 원통 형상으로 전방에 도어(5)와 정렬되는 개구(開口)가 형성된다. 상기 도어(5)를 열고 상기 개구를 통해 세탁물(100)을 드럼(10) 내부로 투입하거나, 드럼(10) 외부로 취출할 수 있다. 드럼(10)의 외주면에는 세탁수가 유입 및 유출되도록 다수의 통공(11)이 형성되어 있다. 급수 튜브(15)에는 터브(7) 내부로 유입되는 세탁수의 양을 조절하는 급수 밸브(16)가 설치되고, 배수 튜브(15)에는 터브(7)에서 배출되는 세탁수의 양을 조절하는 배수 밸브(19)가 설치된다.
세탁기 샤프트 조립체(30)는 세탁기 샤프트(shaft)(31), 드럼 연결 블록(50), 베어링 지지 프레임(40), 전방 및 후방 베어링(60, 62), 전방 및 후방 리테이너(retainer)(64, 66, 68), 및 제1 및 제2 프레임 캡(frame cap)(46, 48)을 구비한다. 세탁기 샤프트(31)는 터브(7)의 원형 배면판부(7b)와 드럼(10)의 원형 배면판부(10b)의 중앙을 관통하며 Y축과 평행하게 연장된다.
도 1 및 도 4를 함께 참조하면, 세탁기 샤프트(31)의 전단부(32)는 드럼 연결 블록(50)을 매개로 드럼(10)의 원형 배면판부(10b)에 고정된다. 구체적으로, 드럼 연결 블록(50)의 중공(中孔)을 관통한 세탁기 샤프트(31)의 전단부(32)의 전단에 링(ring) 형상의 체결 와셔(washer)(55)를 개재하고 체결 볼트(52)로 상기 전단부(32)를 체결함으로써 드럼 연결 블록(50)과 세탁기 샤프트(31)가 고정 결합된다. 또한, 드럼 연결 블록(50)은 드럼(10)의 원형 배면판부(10b)에 밀착 고정된다.
세탁기 샤프트(31)의 후단부(38)는 모터(22)에 회전 동력 전달 가능하게 연결된다. 예를 들어, 상기 후단부(38)와 모터(22)는 풀리(pulley)와 타이밍 벨트(timing belt)에 의해 연결되거나, 복수의 기어(gear)에 의해 연결될 수 있다. 이에 따라, 모터(22)가 작동하면 상기 세탁기 샤프트(31)와 드럼(10)은 세탁기 샤프트(31)의 길이 방향으로 연장된 가상의 회전 축선(RC)을 중심으로 회전한다.
세탁기 샤프트(31)는 상기 전단부(32)와 후단부(38) 사이에, 일정한 직경으로 연장된 중간부(35)와, 상기 중간부(35)와 전단부(32) 사이에 전방 베어링 결합부(34)를 더 구비하고, 상기 중간부(35)와 후단부(38) 사이에 후방 베어링 결합부(36)를 더 구비한다. 상기 전방 베어링 결합부(34)의 외주면에 전방 베어링(60)의 내륜(inner race)(미도시)이 밀착 결합되고, 상기 후방 베어링 결합부(36)의 외주면에 후방 베어링(62)의 내륜(미도시)이 밀착 결합된다. 한편, 세탁기 샤프트(31)는 상기 전단부(32)와 전방 베어링 결합부(34) 사이에 전방 리테이너 접촉부(33)를 더 구비하고, 상기 후방 베어링 결합부(36)와 후단부(38) 사이에 후방 리테이너 접촉부(37)를 더 구비한다.
베어링 지지 프레임(40)은 세탁기 샤프트(31)가 관통하는 중공(41)이 형성된 부재로서, 터브(7)의 원형 배면판부(7b)에 고정 결합된다. 베어링 지지 프레임(40)의 전단부가 터브(7)의 원형 배면판부(7b)에 형성되는 베어링 지지 프레임 설치용 통공(미도시)에 끼워져서 베어링 지지 프레임(40)이 터브(7)에 설치된다. 터브(7) 및 상기 터브(7)에 고정 설치된 베어링 지지 프레임(40)은 세탁기 샤프트(31)가 회전하더라도 회전하지 않는다. 베어링 지지 프레임(40)이 끼워지는 중공(미도시)이 형성된 디스크(disk) 형태의 프레임 홀더(holder)(44)는 상기 베어링 지지 프레임(40)을 지지하며 터브(7)의 원형 베면판부(7b)에 고정 지지된다.
상기 베어링 지지 프레임(40)의 전단부 내주면에는 전방 베어링(60)의 외륜(outer race)(미도시)이 밀착 결합되고, 상기 후단부 내주면에는 후방 베어링(62)의 외륜(미도시)이 밀착 결합된다. 전방 및 후방 베어링(60, 62)은 베어링 지지 프레임(40)의 중공(41)의 내주면과, 세탁기 샤프트(31)의 외주면 사이에 개재되어 세탁기 샤프트(31)를 베어링 지지 프레임(40)에 대해 회전 가능하게 지지한다. 상기 베어링 지지 프레임 중공(41)을 한정하는 내주면 중에서 상기 전방 베어링(60)과 후방 베어링(62) 사이의 내주면은 세탁기 샤프트(31)의 중간부(35) 외주면과 접촉되지 않게 이격된다.
제1 프레임 캡(46)은 세탁기 샤프트(31)가 관통하도록 중공(미도시)이 형성된 디스크 형태의 부재로서, 드럼(10)의 배면판부(10b)와 터브(7)의 배면판부(7b) 사이에서 베어링 지지 프레임(40)의 전단부에 고정 결합된다. 제1 프레임 캡(46)은 베어링 지지 프레임(40)의 전방을 폐쇄하여 전방 베어링(60)이 베어링 지지 프레임(40)에서 전방으로 이탈되지 않게 가로막는다. 제1 및 제2 전방 리테이너(64, 66)는 제1 프레임 캡(46)의 중공(72)을 한정하는 내주면에 설치된다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 전방 리테이너(64, 66)는 링(ring) 형상의 금속 부재와, 상기 프레임에 접합된 고무 부재를 구비한 오일 씰(oil seal)일 수 있다. 상기 고무 부재의 립(lip)은 상기 세탁기 샤프트(31)의 전방 리테이너 접촉부(33) 외주면에 탄성 접촉된다.
상기 제1 전방 리테이너(64)는 터브(7) 내부의 세탁수가 전방 베어링(60) 측으로 유입되지 않도록 막는다. 상기 제2 전방 리테이너(66)는 전방 베어링(60) 내부에 주입된 윤활제가 터브(7)의 내부로 유출되지 않도록 막고, 제1 전방 리터이너(64)를 통과하여 제1 프레임 캡(46)의 중공으로 유입된 세탁수가 전방 베어링(60) 측으로 유입되지 않도록 막는다.
제2 프레임 캡(48)은 세탁기 샤프트(31)가 관통하도록 중공(미도시)이 형성된 디스크 형태의 부재로서, 베어링 지지 프레임(40)의 후단부에 고정 결합된다. 제2 프레임 캡(48)은 베어링 지지 프레임(40)의 후방을 폐쇄하여 후방 베어링(62)이 베어링 지지 프레임(40)에서 후방으로 이탈되지 않게 가로막는다. 후방 리테이너(68)는 제2 프레임 캡(48)의 중공을 한정하는 내주면에 설치된다. 전방 리테이너(64, 66)와 마찬가지로, 상기 후방 리테이너(68)는 링(ring) 형상의 금속 부재와, 상기 프레임에 접합된 고무 부재를 구비한 오일 씰(oil seal)일 수 있다. 상기 고무 부재의 립(lip)은 상기 세탁기 샤프트(31)의 후방 리테이너 접촉부(37) 외주면에 탄성 접촉된다.
상기 후방 리테이너(68)는 제2 프레임 캡(48)의 중공과 세탁기 샤프트(31)의 외주면 사이의 틈을 통해 세탁기 샤프트 조립체(30) 외부의 이물질이 후방 베어링(62) 측으로 유입되지 않도록 막고, 후방 베어링(62) 내부의 윤활제가 베어링 지지 프레임(40)의 후방으로 누출되지 않도록 막는다.
제1 프레임 캡(46)에는, 제1 전방 리테이너(64)와 제2 전방 리테이너(66) 사이의 중공 내주면에서 외주면까지 유체 이동 가능하게 연장된 배수로가 형성된다. 세탁기(1)는, 터브(7) 내부에서 제1 프레임 캡(71)으로 유입된 세탁수가 배수 튜브(18)로 배출되도록 상기 제1 프레임 캡(46)에 형성된 배수로의 말단과 상기 배수 튜브(18)를 유체 이동 가능하게 이어주는 보조 배수 튜브(70)를 구비한다. 부연하면, 상기 보조 배수 튜브(70)의 양 단 중에서 일 측 말단은 상기 제1 프레임 캡(46) 외주면에 마련된 배수로 말단의 개구에 연결되고, 타 측 말단은 배수 튜브(18)에 연결된다. 상기 보조 배수 튜브(70)는 터브(7)의 배면판부(7b)를 관통할 수 있다.
세탁기(1)가 작동할 때, 즉 세탁기 샤프트(31)와 드럼(10)이 회전할 때 상기 제1 및 제2 전방 리테이너(64, 66)가 있음에도 불구하고, 제1 프레임 캡(46)의 중공으로 세탁수가 유입될 수도 있는데, 이렇게 제1 프레임 캡(46)으로 유입된 세탁수는 원심력에 의해 가압되어 보조 배수 튜브(70) 및 배수 튜브(18)를 통해 하우징(2) 외부로 배출될 수 있다.
상기 제1 프레임 캡(46)의 배수로와 이에 연결된 보조 배수 튜브(70), 및 복수의 리테이너(64, 66, 68)에 불구하고, 세탁기 샤프트(31)의 외주면을 따라 세탁기 샤프트(31)의 전단부(32) 및 후단부(38)에서 중간부(35) 측으로 침투하는 수분 및 이물질이 완벽하게 차단되지는 않는다. 따라서, 세탁기 샤프트(31)는 수분과 이물질에 의한 부식에 강한 스테인레스강(stainless steel) 소재로 형성된 샤프트 본체(31B)를 구비한다. 그러나, 스테인레스강 소재로 형성된 샤프트 본체(31B)만으로는 부족하므로, 더 향상된 내식성 및 내구성을 얻기 위하여 이하에서 설명하는 것과 같은 표면 처리가 세탁기 샤프트(31)에 수행된다.
도 2 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법은, 텅스텐 용사 단계(S10), 연마(grinding) 단계(S20), 및 래핑(lapping) 단계(S30)를 구비한다. 상기 텅스텐 용사 단계(S10)는 스테인레스강 소재로 형성된 샤프트 본체(31B)의 외주면의 적어도 일 부분(33s)에 텅스텐(W)을 포함하는 금속을 용사(溶射)하여 텅스텐층(33c1)을 형성하는 단계이다.
도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 상기 텅스텐 용사 단계(S10)는, 텅스텐(W)을 포함하는 금속, 즉 순수 텅스텐(W) 또는 텅스텐 합금의 분말을 플라즈마(plasma)에 실어, 상기 금속의 분말을 녹이면서 상기 샤프트 본체(31B) 외주면의 적어도 일 부분(33s)에 분사하는 텅스텐 플라즈마 용사 단계를 포함할 수 있다. 상기 텅스텐 플라즈마 용사 단계는 플라즈마 용사 토치(torch)(80)를 이용하여 수행될 수 있다.
플라즈마 용사 토치(80)는 중앙부에 핀(pin) 형태로 돌출된 음극 전극(cathode)(81)과, 음극 전극(81) 주변을 감싸며 음극 전극(81)의 전방에 노즐(nozzle)(86)이 형성된 양극 전극(anode)(84)을 구비한다. 아르곤, 수소, 질소, 헬륨과 같은 불활성 가스가 음극 전극(81) 주변의 가스 공급부(91)를 통해 공급되어 음극 전극(81)과 양극 전극(84) 사이에서 플라즈마화되고, 노즐(86)을 통해 플라즈마 제트(plasma jet)(P)로 전방으로 분사된다. 한편, 노즐(86)을 비롯한 용사 토치(80)의 과열을 방지하기 위해 양극 전극(84)의 주변부로는 냉각수 공급부(92)를 통해 냉각수가 공급된다.
용사 토치(80) 전면의 분말 투입부(88)를 통해 텅스텐(W) 또는 텅스텐 합금의 분말이 투입되면 상기 플라즈마 제트(P)에 실려 샤프트 본체(31B) 외주면의 일 부분, 구체적으로 전방 리테이너 접촉부(33)의 표면(33s)에 용사되어 텅스텐층(33c1)이 형성된다. 플라즈마 용사는 플라즈마 제트(P)의 온도가 16,500℃ 의 초고온까지 상승 가능하여, 모든 종류의 금속성 분말을 이용하여 용사 코팅(coating)이 가능하고, 용사에 의해 형성된 피막의 접착력이 우수하고, 코팅 조직이 매우 치밀한 특성을 구비한다. 이상에서는 텅스텐 용사 단계(S10)를 텅스텐 플라즈마 용사 방법으로 한정하여 설명하였으나, 본 발명에서 텅스텐 용사 단계는 반드시 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 화염 분말 용사, 고속 용사 등 금속성 분말을 이용한 다른 용사 방법에 의해서도 형성될 수 있다.
도시되진 않았으나, 텅스텐 용사 단계(S10)에 앞서서, 샤프트 본체(31B)와 텅스텐층(33c1) 사이에 버퍼층(buffer layer)이 형성될 수도 있다. 상기 버퍼층은 스테인레스강 재질인 샤프트 본체(31B)와 텅스텐층(33c1) 사이의 열팽창율 차이로 인한 텅스텐층(33c1)의 벗겨짐이나 뒤틀림을 방지하고 텅스텐층(33c1)의 밀착력을 향상하기 위한 층으로서, 텅스텐 용사 단계(S10)와 마찬가지로 용사 방법에 의해 형성될 수 있다.
도 3 및 도 4에는 전방 리테이너(64, 66)에 접촉되는 전방 리테이너 접촉부(33)의 표면(33s)에 텅스텐 용사 단계(S10)를 통하여 텅스텐층(33s1)이 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 세탁기 샤프트(31)에서 텅스텐 용사에 의해 텅스텐층이 적층되는 부분이 이에 한정되지는 않으며, 후방 리테이너(68)에 접촉되는 후방 리테이너 접촉부(37)에도 텅스텐층이 적층될 수 있다. 또한, 세탁기 샤프트(31)를 회전 가능하게 지지하는 전방 및 후방 베어링(60, 62)의 내륜에 밀착되는 전방 베어링 결합부(34) 및 후방 베어링 결합부(36)에도 텅스텐층이 적층될 수 있다. 세탁기 샤프트(31)의 제조 원가에 대한 고려를 무시한다면 샤프트 본체(31B)의 전체 표면에 텅스텐 용사에 의해 텅스텐층을 적층할 수도 있다.
도 2 및 도 4를 함께 참조하면, 상기 연마 단계(S20)는 S10 단계에서 적층된 텅스텐층(33c1)의 두께(TH1)가 얇아지도록 상기 텅스텐층(33c1)을 연마하는 단계이다. 상기 텅스텐 용사 단계(S10)에서 적층되는 텅스텐층(33c1)은 경도(hardness)는 우수하나 두께가 균일하지 못하여 세탁기 샤프트(31)의 회전시 편심 진동을 유발하고, 이로 인해 세탁기 샤프트(31), 리테이너(64, 66, 68), 및 베어링(60. 62)의 내구성을 저하시킬 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여 텅스텐층(33c1)의 연마가 요구된다. 상기 텅스텐 용사 단계(S10)에서 적층된 텅스텐층(33c1)의 두께(TH1)는 0.4 내지 0.8mm 이고, 상기 연마 단계(S20) 이후에 잔존하는 텅스텐층(33c2)의 두께(TH2)는 0.1 내지 0.3mm 이다. 상기 텅스텐층(33c2)의 두께(TH2)가 0.1mm보다 작으면, 내식성 및 내구성을 향상시키기에 충분한 텅스텐층(33c2)의 경도가 확보되기 어렵고, 상기 텅스텐층(33c2)의 두께(TH2)가 0.3mm보다 크면 제조 원가와 생산성 측면에서 바람직하지 않다.
상기 래핑 단계(S30)는 상기 연마된 텅스텐층(33c2)의 표면을 0.003 내지 0.008mm의 표면 거칠기(surface roughness)가 되도록 래핑(lapping)하는 단계이다. 래핑은 랩(lap)과 피연마물, 즉 연마된 텅스텐층(33c2) 사이에 경질 분말인 랩제(lap agent)를 개재하고, 상기 랩을 상기 피연마물에 대해 문질러가 표면을 매끄럽게 하는 가공법이다. 상기 랩핑을 통하여 상기 전방 리테이너 접촉부(33)에 접촉되는 전방 리테이너(64, 66)(도 1 참조)의 마모와 부식이 지연되어 내구성이 향상될 수 있다. 한편, 텅스텐 용사 단계(S10)에서 언급한 바와 마찬가지로, 상기 연마 단계(S20)와 랩핑 단계(S30)도 상기 전방 리테이너 접촉부(33)의 표면에 적용되는 것에 한정되지 않으며, 세탁기 샤프트(31)에서 텅스텐 용사 단계(S10)가 적용된 부분에 함께 적용될 수 있다.
결과적으로, 상기한 텅스텐 용사 단계(S10), 연마 단계(S20), 및 래핑 단계(S30)를 통해 표면 처리된 세탁기 샤프트(31)는, 샤프트 본체(31B)와, 샤프트 본체(31B)의 외주면 적어도 일 부분(33s)에 적층된 텅스텐층(33c2)을 구비한다. 상기 텅스텐층(33c2)은 텅스텐(W)을 포함하는 금속으로 이루어지고, 표면 거칠기는 0.003 내지 0.008mm 이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법을 나타낸 플로우 차트이다. 도 4 및 도 5를 함께 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법은, 경질 크롬 도금 단계(S60)와, 연마 단계(S70)를 구비한다. 상기 경질 크롬 도금 단계(S60)는 스테인레스강 소재로 형성된 샤프트 본체(31B) 외주면의 적어도 일 부분을 경질 크롬 도금(plating) 처리하여 경질 크롬층을 형성하는 단계이다. 경질 크롬 도금은 소재의 내마모성을 높이기 위해 경도 700 내지 1000Hv, 두께 5 내지 100㎛ 의 경질 크롬층을 도금 적층하는 것이다.
상기 연마 단계(S70)는 상기 경질 크롬층의 두께가 얇아지도록 상기 경질 크롬층을 연마하는 단계이다. 상기 경질 크롬층의 두께가 균일하지 못하여 세탁기 샤프트(31)의 회전시 편심 진동을 유발하고, 이로 인해 세탁기 샤프트(31), 리테이너(64, 66, 68), 및 베어링(60. 62)의 내구성을 저하시킬 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여 상기 경질 크롬층의 연마가 요구된다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법의 경우와 마찬가지로, 상기 경질 크롬층 도금 단계(S60)와 연마 단계(S70)는 상기 전방 리테이너 접촉부(33)의 표면에 적용되는 것에 한정되지 않으며, 후방 리테이너 접촉부(37), 전방 베어링 결합부(34), 및 후방 베어링 결합부(36)에도 적용될 수 있고, 세탁기 샤프트(31)의 전체 표면에 적용될 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1: 세탁기 7: 터브
10: 드럼 31: 세탁기 샤프트
40: 베어링 지지 프레임 60, 62: 베어링
64, 66, 68: 리테이너 80: 플라즈마 토치

Claims (11)

  1. 수분과 이물질이 침투하는 환경에 설치되는 세탁기 샤프트로서,
    스테인레스강(stainless steel) 소재로 형성된 샤프트 본체;
    상기 샤프트 본체의 외주면에서 상기 수분과 이물질의 침투를 억제하는 리테이너(retainer)와 접촉되는 부분에 적층된, 텅스텐(W)을 포함하는 금속으로 이루어진 텅스텐층; 및,
    상기 텅스텐층이 상기 샤프트 본체의 외주면에서 벗겨지지 않고 밀착되도록 상기 샤프트 본체와 상기 텅스텐층 사이에 형성된 버퍼층(buffer layer);을 구비하고,
    상기 텅스텐층의 두께는 0.1 내지 0.3mm 이고, 상기 텅스텐층의 표면 거칠기(surface roughness)는 0.003 내지 0.008mm 인 것을 특징으로 하는 세탁기 샤프트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 샤프트 본체 외주면의 적어도 일 부분은, 상기 세탁기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링(bearing)과 밀착되는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기 샤프트.
  5. 수분과 이물질이 침투하는 환경에 설치되는 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법으로서,
    스테인레스강 소재로 형성된 샤프트 본체의 외주면에서 상기 수분과 이물질의 침투를 억제하는 리테이너와 접촉되는 부분에 텅스텐(W)을 포함하는 금속을 용사(溶射)하여 텅스텐층을 형성하는 텅스텐 용사 단계;
    상기 텅스텐층의 두께가 얇아지도록 상기 텅스텐층을 연마(grinding)하는 연마 단계; 및,
    상기 연마된 텅스텐층의 표면을 0.003 내지 0.008mm의 표면 거칠기(surface roughness)가 되도록 래핑(lapping)하는 래핑 단계;를 구비하고,
    상기 텅스텐 용사 단계에 앞서서, 상기 샤프트 본체의 외주면에서 상기 리테이너와 접촉되는 부분에 상기 텅스텐층이 상기 샤프트 본체의 외주면에서 벗겨지지 않고 밀착되도록 버퍼층을 형성하는 버퍼층 형성 단계;를 더 구비하며,
    상기 버퍼층은 상기 샤프트 본체와 상기 텅스텐층 사이에 형성되고,
    상기 텅스텐 용사 단계에서 적층되는 텅스텐층의 두께는 0.4 내지 0.8mm 이고, 상기 연마 단계 후에 얇아진 텅스텐층의 두께는 0.1 내지 0.3mm 인 것을 특징으로 하는 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 텅스텐 용사 단계는, 텅스텐을 포함하는 금속 분말을 플라즈마(plasma)에 실어 상기 샤프트 본체 외주면의 적어도 일 부분에 분사하는 텅스텐 플라즈마 용사 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제5 항에 있어서,
    상기 샤프트 본체 외주면의 적어도 일 부분은, 상기 세탁기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링(bearing)과 밀착되는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법.
  11. 제5 항에 있어서,
    상기 세탁기 샤프트는, 세탁물이 투입되는 드럼(drum)을 회전시키는 동력을 전달하기 위해 상기 드럼에 체결되는 것을 특징으로 하는 세탁기 샤프트의 표면 처리 방법.
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