KR101779394B1 - 탄성 레일 클립 제조 방법 - Google Patents

Abstract

탄성 레일 클립의 제조 방법은 공지된 경도 값 범위 내에 있는 경도 값을 갖는 금속으로 형성된 봉을 예정된 형상으로 구부리는 단계, 및 그 후 굽혀진 봉에서 예정된 영구 변형량(S)을 유도하도록 상기 굽혀진 봉을 냉간 변형시키는 단계를 포함한다. 상기 냉간 변형시키는 단계는 상기 굽혀진 봉의 부분에 대한 제 1 편향 양이 유발되도록 상기 굽혀진 봉의 부분에 제 1 하중(F_O)을 가하는 단계로서, 상기 제 1 하중(F_O)이 상기 경도 값 범위 내에서 가장 높은 경도 값을 갖는 금속의 항복점에 도달하는데 필요한 값과 같거나 그 값을 초과하는 값을 갖는 예정된 하중인, 굽혀진 봉의 부분에 제 1 하중을 가하는 단계와, 예정된 상기 제 1 하중(F_O)을 가함으로써 달성된 상기 굽혀진 봉의 부분에 대한 제 1 편향량(d_X)을 측정하는 단계와, (ⅰ) 상기 굽혀진 봉의 부분에 하중을 가할 때, 상기 굽혀진 봉이 예정된 영구 변형량(S)을 얻을 수 있게 하는 제 2 하중(F_O +△F_X), 또는 (ⅱ) 상기 굽혀진 봉의 부분에서 예정된 영구 변형량(S)을 유발하는데 요구되는 상기 굽혀진 봉의 부분에 대한 제 2 편향량(d_X +△d_X)을 측정된 상기 편향량에 기초하여 결정하는 단계, 및 상기 굽혀진 봉의 부분에 결정된 상기 제 2 하중(F_O +△F_X)을 가하거나, 또는 결정된 상기 제 2 편향량(d_X +△d_X)만큼 상기 굽혀진 봉의 부분을 편향시키는 단계를 포함한다. 대안의 상기 냉간 변형시키는 단계는 상기 경도 값 범위 내에서 가장 높은 경도 값을 갖는 제 1 하중(F_X)을 가함으로써 예정된 제 1 양(d_O)만큼 상기 굽혀진 부분을 편향시키는 단계와, 예정된 상기 제 1 편향량(d_O)을 달성하는데 요구되는 상기 제 1 하중 양(F_X)을 측정하는 단계와, (ⅰ) 상기 굽혀진 봉의 부분에서 예정된 영구 변형량(S)을 유발하는데 요구되는 상기 굽혀진 봉의 부분에 대한 제 2 편향량(d_O + △d_X), 또는 (ⅱ) 상기 굽혀진 부분에 하중이 가해질 때 상기 굽혀진 봉이 예정된 영구 변형량(S)을 얻을 수 있게 하는 제 2 하중(F_X + △F_X)을 측정된 상기 제 1 하중에 기초하여 결정하는 단계, 및 결정된 상기 제 2 편향량(d_O + △d_X)만큼 상기 굽혀진 봉의 부분을 편향시키거나, 또는 상기 굽혀진 봉의 부분에 결정된 상기 제 2 하중(F_X + △F_X)을 가하는 단계를 포함한다.

Description

탄성 레일 클립 제조 방법 {METHODS OF MANUFACTURING A RESILIENT RAIL CLIP}

본 발명은 탄성 레일 클립을 제조하는 방법에 관한 것이다.

예를 들어, GB 1510224A 및 EP 0619852B에 도시되고 설명된 바와 같이 다양한 형태의 탄성 레일 클립들이 공지되어 있다. 탄성 레일 클립을 제조하는 공지의 방법은 (보통 스틸로 형성된)금속 봉을 예정 형상으로 굽히고나서 최종 형태의 클립을 달성하기 위해 굽혀진 봉에 냉간 변형 공정(cold setting process)을 수행하는 단계들을 포함한다.

그와 같은 봉들은 굽혀진 봉이 형성되는 금속의 탄성 한도까지 일반적인 경사(클립 강도)를 갖는 일반적인 하중-편향(load-deflection) 특징을 가진다. 냉간 변형은 굽혀진 봉이 탄성 한도를 초과하게 함으로써 최종 클립으로의 영구 편향(변형)을 유도하여, 하중이 제거되고 재차 하중 편향 특징을 취하는 경우에 하중 편향 특징은 훨씬 더 큰 하중까지, 즉 새로운 하중 편향 특징이 본래 봉에 대한 하중 편향 특징을 대체하는 하중까지 선형일 것이다. 냉간 변형에 있어서 핵심적인 문제들 중의 하나는 클립을 형성하는 금속 봉들의 경도가 통상적으로 44 내지 48 로크웰 경도 범위에서 스스로 변한다는 점이다. 더 연질의 금속으로 형성된 금속 봉들의 탄성 한도가 더 경질의 금속으로 형성된 금속 봉들의 탄성 한도보다 더 낮기 때문에, 모든 금속 봉들이 일정하게 편향된다면 금속 봉들은 조금 상이한 평행선들 아래로 모두 하중이 떨어져 상이하고 가변적인 변형량을 취할 것이다. 더 연질의 봉들은 더 많이 변형되며, 더 경질의 봉들은 더 적게 변형될 것이다. 이는 연질 클립 및 경질 클립의 하중 편향 특징 및 냉간 변형 후의 이들의 변형량 차이(△s)를 나타내는 첨부 도면의 도 1a에 예시되어 있다. 이러한 변형량 차이는 (제조시 이미 본래의 편차를 넘어 초과하는)상이한 형상을 갖는 클립을 초래하며, 여기서 형상은 경도에 의존한다. 따라서, 이들 냉간 변형 클립들이 모두 동일한 강도를 갖더라도, 경도와 무관하게 동일한 양만큼 클립 모두를 편향시킨 일정한 조립체로의 이러한 클립의 변형은 철도 레일에 지지된 클립의 부분["토(toe)"]에서 조금 상이한 하중을 생성하는 클립을 초래할 것이다. 냉간 변형 공정의 시작 직전에 냉간 변형될 각각의 클립의 경도를 측정하는 것은 비실용적이다. 또한, 첨부 도면의 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 냉간 변형 중에 가해진 일정한 편향량을 변경함으로써(도 1b), 또는 일정한 편향 대신에 일정한 힘을 가함으로써(도 1c) 단순히 해결되지 않는데, 이는 근본적인 문제점을 다루지 않았기 때문이다. 과거에, 이러한 문제점을 다루기 위한 시도로써, 봉이 다수 회 반복적으로 냉간-변형(cold-set)되었지만 이는 충분히 효과적이지 않다.

본 발명의 제 1 양태의 실시예에 따라, 공지된 경도 값 범위 내에 있는 경도 값을 갖는 금속으로 형성된 봉을 예정된 형상으로 구부리는 단계, 및 그 후 굽혀진 봉에서 예정된 영구 변형량을 유도하도록 상기 굽혀진 봉을 냉간 변형시키는 단계를 포함하는 탄성 레일 클립의 제조 방법이 제공되며, 여기서 상기 냉간 변형시키는 단계는 상기 굽혀진 봉의 봉의 부분에 대한 제 1 편향 양이 유발되도록 상기 굽혀진 봉의 부분에 제 1 하중을 가하는 단계로서, 상기 제 1 하중이 상기 경도 값 범위 내에서 가장 높은 경도 값을 갖는 금속의 항복점에 도달하는데 필요한 값과 같거나 그 값을 초과하는 값을 갖는 예정된 하중인, 단계와, 예정된 상기 제 1 하중을 가함으로써 달성된 상기 굽혀진 봉의 부분에 대한 제 1 편향량을 측정하는 단계와, (ⅰ) 상기 굽혀진 봉의 부분에 하중을 가할 때, 상기 굽혀진 봉이 예정된 영구 변형량을 얻을 수 있게 하는 제 2 하중, 또는 (ⅱ) 상기 굽혀진 봉의 부분에서 예정된 영구 변형량을 유발하는데 요구되는 상기 굽혀진 봉의 부분에 대한 제 2 편향량을 측정된 상기 편향량에 기초하여 결정하는 단계, 및 상기 굽혀진 봉의 부분에 결정된 상기 제 2 하중을 가하거나, 또는 결정된 상기 제 2 편향량만큼 상기 굽혀진 봉의 부분을 편향시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 제 2 양태의 실시예에 따라, 공지된 경도 값 범위 내에 있는 경도 값을 갖는 금속으로 형성된 봉을 예정된 형상으로 구부리는 단계, 및 그 후 굽혀진 봉에서 예정된 변형량을 유도하도록 상기 굽혀진 봉을 냉간 변형시키는 단계를 포함하는 탄성 레일 클립의 제조 방법이 제공되며, 여기서 상기 냉간 변형시키는 단계는 상기 경도 값 범위 내에서 가장 높은 경도 값을 갖는 금속의 항복점에 도달하는데 필요한 값과 같거나 그 값을 초과하는 값을 갖는 제 1 하중을 가함으로써 예정된 제 1 양만큼 상기 굽혀진 부분을 편향시키는 단계와, 예정된 상기 제 1 편향량을 달성하는데 요구되는 상기 제 1 하중 양을 측정하는 단계와, (ⅰ) 상기 굽혀진 봉의 부분에서 예정된 영구 변형량을 유발하는데 요구되는 제 2 편향량, 또는 (ⅱ) 상기 굽혀진 봉의 부분에 하중이 가해질 때 상기 굽혀진 봉이 예정된 영구 변형량을 얻을 수 있게 하는 제 2 하중을 측정된 상기 제 1 하중에 기초하여 결정하는 단계, 및 결정된 상기 제 2 편향량만큼 상기 굽혀진 봉의 부분을 편향시키거나, 또는 상기 굽혀진 봉의 부분에 결정된 상기 제 2 하중을 가하는 단계를 포함한다.

이후, 예로서 첨부 도면들이 참조될 것이다.

도 1a 내지 도 1c(위에서 설명됨)는 이전에 제안된 방법에 따라 냉간 변형된 각각 상이한 경도를 갖는 두 개의 레일 클립들에 대한 하중-편향 특징들을 나타내는 도면이며,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예들에 사용된 두 개의 상이한 냉간 변형 공정을 각각 나타내는 흐름도이며,
도 3a는 본 발명의 실시예에 사용된 냉간 변형 공정이 수행된 레일 클립 부분을 도시하는 도면이며,
도 3b는 냉간 변형 공정에 의해 유발된 부분을 갖는, 냉간 변형 이후의 동일한 레일 클립을 도시하는 도면이며,
도 4a 및 도 4b는 각각 상이한 경도를 갖는 두 개의 레일 클립에 대한 하중-편향 특징들을 각각 도시하는 도면으로서, 두꺼운 선은 본 발명을 구현한 방법에 따라 클립이 냉간 변형된 이후의 특징들을 나타내며, 얇은 선은 냉간 변형 이전의 클립의 특징들을 나타내며, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 1 양태 및 제 2 양태를 구현한 방법에 각각 대응한다.

본 발명의 실시예에 따라 공지된 경도값 범위 내에 있는 경도 값을 갖는 금속 봉(rod)이 예정된 클립 형상(도 3a 참조)으로 굽혀지고 난 후에 도 2a 또는 도 2b의 흐름도에 나타낸 바와 같은 2단계 냉간 변형 공정이 수행된다. 먼저, 금속 봉이 경도 값 범위의 상부에 있는 경도값을 갖는 금속 봉의 항복점과 동일하거나 초과하는 레벨로 로딩된다(단계 1). 그 후, 사용된 방법에 따라, 얼마나 많은 편향(d_X)이 가해진 일정한 힘(F_O)으로부터 단계 1에서 초래되는지(단계 2, 도 2a), 또는 일정한 편향(d_O)에 도달하는데 얼마나 많은 힘(F_X)이 단계 1에 요구되는지(단계 2, 도 2b)가 측정된다. 본 발명의 제 1 양태를 구현한 도 2a의 방법에 있어서, 보다 큰 힘 또는 편향이 금속 봉에 가해지는 동안에 상기 공정의 제 2 단계에서 예정된 영구 변형량(S)을 굽혀진 봉에서 유도하는데 요구되는 제 2 편향량(d_X +△d_X) 또는 힘의 양(F_O +△F_X)을 결정하기 위해서(단계 3, 도 2a 참조) 측정된 편향(d_X)이 사용된다. 유사하게, 본 발명의 제 2 양태를 구현한 도 2b의 방법에서, 보다 큰 편향 또는 힘이 금속 봉에 가해지는 동안에 상기 공정의 제 2 단계에서 예정된 영구 변형량(S)을 굽혀진 봉에서 유도하는데 요구되는 제 2 하중(F_X +△F_X) 또는 편향(d_O +△d_X)을 결정하기 위해서 측정된 힘(F_X)이 사용된다. 각각의 경우에 측정된 값들은 예를 들어, 미리 결정된 찾아보기 표를 참조하여 또는 계산에 의해 요구되는 추가 힘/편향을 알아내기 위해 장비(및/또는 사람)에 의해 사용된다. 제 2 처리 단계(단계 4)에서, 금속 봉은 이전 단계의 단계 3에서 결정된 힘 또는 편향이 가해지며, 그 양은 봉의 경도에 따라 변화됨으로써 결과적인 클립(도 3b 참조)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 본래 금속 봉의 최초 하중 편향 특징들에 평행한 선을 따라 놓이는 지점에서 항상 변형된다. 환언하면, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 하중이 제거되었을 때의 각각의 클립은 상기 선의 연장선을 따라 항상 되돌아가기 때문에, 이러한 방법을 사용하여 형성된 모든 클립들은 동일한 변형량을 가질 것이며, 따라서 금속 봉의 경도에 무관하게 서로 동일하게 마무리된 형상을 가질 것이다. 따라서, 본 발명을 구현한 방법을 사용하는 것은 냉간 변형 공정 이후의 클립 형상이 세밀하게 형성될 수 있게 하며, 특히 냉간 변형 공정 이전의 클립 형상보다 아주 정밀하게 형성될 수 있을 것이다.

도 4a는 클립에 일정한 힘(F_O)을 가함으로써 얼마나 많은 편향, 즉 d_H(경질 클립) 또는 d_S(연질 클립)이 유발되는 가를 측정하며, 그 후에 그 클립에 대해 측정된 편향(d_H/d_S)이 예정된 영구 변형량(S)을 달성하기 위해 요구되는, 힘의 양, 즉 F_O + △F_H(경질 클립) 또는 F_O + △F_S(연질 클립), 또는 편향 양, 즉 d_H + △d_H(경질 클립) 또는 d_S + △d_S(연질 클립)을 결정하는데 사용되는, 본 발명의 제 1 양태를 구현한 방법에 의해 냉간 변형 이전(얇은 선) 및 냉간 변형 이후(굵은 선)의 각각 상이한 경도를 갖는 클립들에 대한 하중-편향 특징들을 도시한다. 전체 경도 범위에 걸쳐서 이러한 방식으로 냉간 변형된 모든 클립은 동일한 변형량(S)을 가질 것이다. 유사하게, 도 4b는 클립에 대해 일정한 편향(d_O)을 달성하기 위해 얼마나 많은 힘, 즉 F_H(경질 클립) 또는 F_S(연질 클립)이 요구되는 가를 측정하며, 그 후에 그 클립에 대해 측정된 힘(F_H/F_S)이 예정된 영구 변형량(S)을 달성하기 위해 요구되는, 편향의 양, 즉 d_O + △d_H(경질 클립) 또는 d_O + △d_S(연질 클립), 또는 힘의 양, 즉 F_{H +} △F_H(경질 클립) 또는 F_S + △F_S(연질 클립)을 결정하는데 사용되는, 본 발명의 제 2 양태를 구현한 방법에 의해 냉간 변형 이전(굵은 선) 및 냉간 변형 이후(얇은 선)의 각각 상이한 경도를 갖는 클립들에 대한 하중-편향 특징들을 도시한다. 전체 경도 범위에 걸쳐서 이러한 방식으로 냉간 변형된 모든 클립은 동일한 변형량(S)을 가질 것이다.

이들 방법들은 힘 또는 편향 제어기를 갖는 형태의 유압 설비를 사용할 때 특히 유리하며, 따라서 냉간 변형 공정에서 공정의 정지가 거의 없도록 순간적이고 유효하게 결정이 이루어질 수 있게 한다.

Claims (2)

1. 공지된 경도 값 범위 내에 있는 경도 값을 갖는 금속으로 형성된 봉을 예정된 형상으로 구부리는 단계, 및 그 후 굽혀진 봉에서 예정된 영구 변형량(amount of permanent set)을 유도하도록 상기 굽혀진 봉을 냉간 변형시키는 단계를 포함하는 탄성 레일 클립(resilient rail clip)의 제조 방법으로서,
   상기 냉간 변형시키는 단계는,
   상기 굽혀진 봉의 부분에 대한 제 1 편향 양(amount of deflection)이 유발되도록 상기 굽혀진 봉의 상기 부분에 제 1 하중을 가하는 단계로서, 상기 제 1 하중이 상기 경도 값 범위 내에서 가장 높은 경도 값을 갖는 금속의 항복점(yield point)에 도달하는데 필요한 값과 같거나 그 값을 초과하는 값을 갖는 예정된 하중인, 제 1 하중을 가하는 단계와,
   예정된 상기 제 1 하중을 가함으로써 달성된 상기 굽혀진 봉의 상기 부분에 대한 제 1 편향량을 측정하는 단계와,
   (ⅰ) 상기 굽혀진 봉의 상기 부분에 하중을 가할 때, 상기 굽혀진 봉이 예정된 영구 변형량을 얻을 수 있게 하는 제 2 하중, 또는 (ⅱ) 상기 굽혀진 봉의 상기 부분에서 예정된 영구 변형량을 유발하는데 필요한 상기 굽혀진 봉의 상기 부분에 대한 제 2 편향량을, 측정된 상기 편향량에 기초하여 결정하는 단계, 및
   상기 굽혀진 봉의 상기 부분에 결정된 상기 제 2 하중을 가하거나, 또는 결정된 상기 제 2 편향량만큼 상기 굽혀진 봉의 상기 부분을 편향시키는 단계를 포함하는,
   탄성 레일 클립의 제조 방법.
   
2. 공지된 경도 값 범위 내에 있는 경도 값을 갖는 금속으로 형성된 봉을 예정된 형상으로 구부리는 단계, 및 그 후 굽혀진 봉에서 예정된 영구 변형량을 유도하도록 상기 굽혀진 봉을 냉간 변형시키는 단계를 포함하는 탄성 레일 클립의 제조 방법으로서,
   상기 냉간 변형시키는 단계는,
   상기 경도 값 범위 내에서 가장 높은 경도 값을 갖는 금속의 항복점에 도달하는데 필요한 값과 같거나 그 값을 초과하는 값을 갖는 제 1 하중을 가함으로써 예정된 제 1 양만큼 상기 굽혀진 봉의 부분을 편향시키는 단계와,
   예정된 제 1 편향량을 달성하는데 필요한 상기 제 1 하중 양을 측정하는 단계와,
   (ⅰ) 상기 굽혀진 봉에서 예정된 영구 변형량을 유발하는데 필요한 제 2 편향량, 또는 (ⅱ) 상기 굽혀진 봉의 상기 부분에 하중이 가해질 때 상기 굽혀진 봉이 예정된 영구 변형량을 얻을 수 있게 하는 제 2 하중을, 측정된 상기 제 1 하중에 기초하여 결정하는 단계, 및
   결정된 상기 제 2 편향량만큼 상기 굽혀진 봉의 상기 부분을 편향시키거나, 또는 상기 굽혀진 봉의 상기 부분에 결정된 상기 제 2 하중을 가하는 단계를 포함하는,
   탄성 레일 클립의 제조 방법.

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