KR20010069588A

KR20010069588A - 철도차량용 핀 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20010069588A
Application number: KR1020010020983A
Authority: KR
Inventors: 서광식
Original assignee: 서광식; (주)삼호정밀
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2001-07-25

Abstract

본 발명은 내구성, 외마모성이 우수하고, 철도차량의 유지관리가 편리한 핀의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 모든 철도차량의 구동 및 제동에 관한 고정 및 회전운동에 조립장착 사용되어지는 철도차량용 핀으로 기계구조용 탄소강 압연환봉의 재질을 사용하여, 절단 공정을 거쳐 내구성, 외마모성과 유지보수가 우수한 철도차량용 핀의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 국내에서는 한국공업규격(KS: SM40C~SM45C)(기타국가: JIS규격 S40C~S45C, AISI규격 1039~1046, BS규격 060A40~080M46, DIN규격 CK45~C45)에 의해 제조와 판매되는 화학적 성분 비율이 탄소(C): 0.42~0.48, 규소(SI): 0.15~0.35, 망간(Mn): 0.60~0.90, 인(P): 0.030이하, 황(S): 0.035이하, 니켈(Ni): 0.2이하, 크롬(Cr): 0.20이하 나머지 철(Fe)을 함유하는 기계구조용 탄소강 압연봉강(SM45C)을 소정의 크기로 절단하여, 잔류응력제거를 위해 담금질과 뜨임의 열처리 공정을 거치는 제조방법에 의해 제조함으로서 내구성과 외마모성을 월등히 높일 수 있고, 일반적인 생산방식보다 원자재비 및 생산공정의 절감과 대량생산을 할 수 있으며, 저비용으로 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Description

철도차량용 핀 및 그 제조방법{pin for a railway vehicle and how to make this}

본 발명은 내구성, 외마모성이 우수하고 유지관리가 용이한 철도차량용 핀의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모든 철도차량의 하부 프레임의 각 연결부와 철도차량의 보기(BOGIE)의 각 고정 및 회전부 구동, 제동의 각 연결부에 장착 사용되는 철도차량용 핀으로서 그 재질은 기계구조용 탄소강 압연환봉으로 사용하여 1차적으로 핀 전체 형상의 체적비율에 맞도록 절단, 담금질 및 뜨임의 열처리 공정을 거친 후 자동인입장치를 사용 고주파 열처리를 용이하게 할 수 있도록 1차적인 공정을 거친 핀 소재를 양쪽끝단 모서리 부위를 자동적으로 개선 가공하여 철도차량용 핀의 횡단방향으로 힘을받는 몸체부위 설정거리 구간만큼 고주파 열처리를 한다.

이때 봉상태의 외경 고주파 열처리가 완료된 소재는 제 3단계인 핀의 머리 부위를 가열하여 유지관리가 용이 할 수 있는 형상의 금형에 장착, 머리 부위를 자동적으로 조형하고 조형이 완성된 핀은 몸체 외경 공차 한계인 최대최소 허용사이의 치수를 자동적으로 가공 완료하며, 핀 하단부 측면에 조립용 홀(HOLE)을 설정하는 치수대로 드릴링하고 이때 발생되는 슬래그(SLAG)는 자동장치를 사용 제거하며, 핀의 몸체부에 직경의 소재에 사용하는 모든 공정을 연결 자동적으로 생산하는 핀을 완성 제조하는 방법이다.

종래의 철도차량용 핀은 국내외에서 생산되는 기계구조 탄소 압연강으로 제조되는 화학성분 비율이 탄소: 0.37~0.48, 규소: 0.15~0.35, 망간: 0.60~0.90, 인: 0.030이하, 황: 0.035이하, 니켈; 0.20이하, 크롬: 0.20이하, 나머지 철을 함유하는 기계구조용 탄소강 압연봉(SM40C~SM45C ⇒ KS규격),(S40C~S45C ⇒ JIS규격),(1039~1046 ⇒ AISI규격),(060A40~080M46 ⇒ BS규격),(CK45~C45 ⇒ DIN규격)을 도 4에 도시된 바와 같이 먼저 소정의 크기로 절단하여 범용선반 및 NC선반을 이용하여 핀의 머리부와 몸체 부위를 설정된 치수대로 회전 절삭하여 가공한 후 핀의 하단 조립부 홀(HOLE)을 정해진 치수대로 드릴링 머신을 이용하여 가공완료 후 핀의 몸체 부위를 외경 고주파 열처리하는 방법으로 진행되어지고 있다.

이 방법은 내구성 및 외마모성이 떨어지며, 소재비용의 과다 및 가공시간이 많이 소요되며, 각기 제작공정이 많이 소요되어 제조원가 비용이 매우 많이 드는것이 문제점이다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위해, 국내외 규정되어 있는 한국공업규격 및 각국의 규격을 보면 JIS규격 S40C~S45C, AISI규격 1039~1046, BS규격 060A40~080M46, DIN규격 CK45~C45에 의해 제조하여 판매되는 화학적 성분 비율이 탄소: 0.37~0.48, 규소: 0.15~0.35, 망간: 0.60~0.90, 인: 0.030이하, 황: 0.035이하, 니켈: 0.20이하, 크롬: 0.20이하, 나머지 철을 함유하는 기계구조용 탄소압연봉을 사용 핀의 몸체부 직경을 적용하여 1차 담금질(QUENCHING) 및 뜨임(TEMPERING) 공정을 거친 후 자동연결 및 이송 장치를 사용하여 핀의 몸체의 외경 고주파와 유지관리가 용이한 머리부의 형상과 몸체부의 허용공차 한계 치수가공, 조립부 드릴가공 및 슬래그(SLAG)를 제거하여 완제품을 만드는 방식이다.

많은 비용이 드는 종래의 방식은 핀의 전체길이를 핀의 머리부 직경의 소재를 사용하여 선삭 기계를 사용 가공하는 방식으로 소재비의 과다, 가공시간의 과다로 인한 공정이 많이 소요된다.

종래의 생산 방식은 원자재 비용이 많이 소요되고 가공 공정시간의 과다와 유지관리의 불편함을 들수 있다. 이 모든 부분을 해소하기 위한 것으로 철도차량용 핀의 제조시 제조단가의 저비용으로 제조원가를 절감하는 것과 철도차량에 탈, 부착 작업하는 유지 관리가 용이할 수 있도록 제작하는 것을 기술적 과제로 한다.

도 1은 본 발명의 제조방법에 의한 핀의 대표도

도 2는 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 핀의 절개단면도

도 3은 본 발명에 의한 핀의 제조공정도

도 4는 종래의 철도차량용 핀의 제조공정도

본 발명은 상기의 기술적 과제를 해결하기 위해 이하 첨부된 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제조방법에 의한 핀의 대표도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 핀의 절개단면도를 나타낸 것이고, 도 3은 발명에 의한 핀의 제조공정도를 나타낸 것이다.

기계구조용 탄소강은 이미 한국공업규격에서 탄소의 함량에 의하여 세분화되어 SM10C에서 SM58C의 범위의 일반용 20강종(탄소강 기호의 중간에 나타난 숫자는 탄소 함유량을 나타낸 것이다)이 서로 다른 성분의 구성비율을 포함하여 규정되어져 생산 되어지고 있으며, 탄소강의 기계적 성질은 주로 탄소의 함량과 열처리에 의존하는데, 탄소 함유량이 0.25%이하의 저탄소강은 담금질성이 나쁘기 때문에 열간가공을 한 후 그대로 사용하거나 또는 노멀라이징(풀림처리) 상태로 그다지 강도를 필요로 하지 않는 볼트, 너트, 소형핀, 작은 축류등에 사용되고, 탄소함유량이 0.25~0.5%의 중탄소강은 저탄소강보다 담금질성이 양호하고 탄소함유량이 0.6%이상의 고탄소강에 비하여 담금질 균열의 우려가 적고 설계나 열처리에 있어서 취급이 용이하며, 특히 기계구조용 탄소강 압연봉강(SM45C)의 사용량이 많고 국내에서 제조되므로 가격이 저렴할 뿐만 아니라 구입이 용이하다.

본 발명은 재질로서 국내에서 한국공업규격에 의해 제조하여 판매되는 상기의 화학적 성분 비율이 탄소: 0.42~0.48, 규소: 0.15~0.35, 망간: 0.60~0.90, 인: 0.030이하, 황: 0.035이하, 니켈: 0.02이하, 크롬: 0.20이하 나머지 철을 함유하는 기계구조용 탄소강 압연봉강(SM45C)를 사용한다.

본 발명은 내구성, 외마모성이 우수하고 철도차량의 유지보수관리가 편리한 핀을 상기의 기계구조용 탄소강 압연봉강을 소정의 크기로 절단하여 경화 상승 시간을 60~90분으로 하고 경화온도를 500~600℃로 하여 담금질하는 담금질 단계와 담금질 단계를 거친 후 우수한 인성을 부여하기 위하여 뜨임상승시간을 60~90분으로 하고 뜨임온도를 550~650℃로 고온 뜨임하는 단계로 진행한다.

원소재의 가공 공정은 다음과 같다.

핀 소재는 자동인입장치를 사용 인입이 용이할 수 있도록 양쪽끝단 모서리를 자동가공하고 연속적으로 핀의 몸체부분의 고주파 설정구간만큼 자동제어 장치를 사용 외경고주파 열처리를 수행하며 이때 내마모성 표면처리를 위하여 정격출력 148,000~152,000V/T로 하며, 처리속도는 2~3mm/sec로 제조되고, 이어서 머리부의 단조성형 단계로 연속되며 핀의 머리부의 체적비율을 설정한 구간만큼 자동 열처리하여 형상을 단조성형하고 이송 연결장치를 이용하여 몸체부의 표면과 머리부 하단부에 공차한계치수를 0.1~0.3mm를 가공하여 몸체부와 머리부의 직각이 나올 수 있도록 자동가공 처리하며, 몸체의 하단 조립부 홀(HOLE)은 거리설정 및 크기를 설정장치를 이용하여 드릴링을 완료하고 완제품을 완성하는 것이다.

상기 핀의 머리부는 양쪽이 깍여진 모양으로 형성되므로 조립후에 드라이버나 기타 공구등으로 쉽게 빼낼 수 있어서 핀의 유지 및 보수가 편리하고 철도차량의 각 구동부 및 제어부의 관리가 손쉬워진다.

이상에서와 같이 본 발명에 의한 핀 제조방법은 재료가 깎이는 양이 적어지므로 제작시간과 제작비용과 재료비를 절감할 수 있고, 핀 헤드부의 양쪽모서리가 깎여있는 모양이어서 쉽게 빼낼수 있어서 핀 자체의 유지보수 및 철도차량의 구동부와 제어부의 유지보수 또한 편리하게 된다. 또한 담금질과 뜨임을 이중으로 함으로써 핀의 내구성과 마모성이 우수하게 된다.

Claims

기계구조용 탄소강 압연환봉(한국공업규격: SM40~SM45C)을 사용하여 핀을 제조함에 있어서, 압연봉을 절단하는 단계(1)와, 담금질과 뜨임처리를 하는 단계(2

)와, 몸체부를 고주파 열처리하는 단계(3)와, 머리부 가열단계(4)와, 가열된 머리부를 프레스를 이용해 단조 성형하는 단계(5)와, 슬래그 제거 단계(6)와, 몸체부 정삭가공 단계(7)와, 몸체 드릴가공 단계(8)와, 뜨임단계(9)로 구성된 철도차량용 핀 및 그 제조방법
제 1항에 있어서, 상기 핀은 머리부의 모양이 양쪽으로 깍여져 있어 핀을 손쉽게 빼낼 수 있어 핀 및 철도차량의 구동부와 제어부의 편리함을 특징으로 하는 철도차량용 핀