KR850000296B1 - 철도 차량용 차축의 제조방법 - Google Patents

철도 차량용 차축의 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

철도 차량용 차축의 제조방법
제1도는 차축 A의 종 단면도.
제2도는 차축 B의 종 단면도.
제3도는 고정시키기 위한 4개의 베어링 표면을 지니는 차축 C의 종 단면도.
제4도 및 제5도는 차축 C의 2개의 분할부의 각각에 대한 단계진 다른 열온도 곡선을 도시하는 도면.
제6도, 제7도 및 제8도는 차축 A의 압출 인발에 의해서 단조 가공되는 개략도로서, 제6도는 압출인발에 의해서 단조 가공되기전에 블랭크, 프레스 및 이동 스핀들링을 도시하는 도면이고, 제7도는 압출 인발에 의해서 단조가공 끝의 전체를 도시하는 도면이며, 제8도는 압출 인발에 의한 단조가공이 끝난후, 즉 프레스의 상부 요소부가 제거된 후에 이동 스핀들링이 철회된 전체를 도시하는 도면이다.
제9도, 제10도 및 제11도는 차축 B의 압출 인발에 의한 단조가공을 도시하는 도면으로서, 제9도는 압출 인발에 의한 단조가공전의 도면이고, 제10도는 압출 인발에 의한 단조가공전의 끝에서의 도면이며, 제11도는 압출 인발에 의한 단조가공이 끝난뒤의 도면이다.
제12도, 제13도 및 제14도는 차축 C의 압출 인발에 의한 단조가공을 개략적으로 도시하는 도면으로서, 제12도는 압출 인발전의 도면이고, 제13도는 압출 인발의 끝에서의 전체를 도시하는 도면이며, 제14도는 압출 인발후의 전체를 도시하는 도면이다.
본 발명은 차축 및 차축과 유사한 형태의 다른 금속축을 제조하는데 관한 것이며 이러한 차축이나 축은 2개의 단부 각각에 스핀들로서 알려진 원통형이나 원추형 부분을 지니며 스핀들의 평균직경은 차축 또는 축의 가장 큰 직경보다 적다.
본 발명은 특히 철도 차량을 위한 차축 제조에 관한 것이다. 이러한 형태의 차축은 한단부에서 다른 단부로 하기와 같이 구성된다.
제1의 스핀들 f1이 평균직경 d(f)의 시린더 또는 원추로 이루어지며 디플렉터 구멍 표면과 연결되는 둥근견부속에서 종료된다. 이러한 스핀들은 베어링 또는 로울링 베어링 장치에 의해서 차량의 지지부로서 사용된다.
제1의 디플렉터 구멍 pd1이 짧은 길이로 이루어지며 종종 "윤활안내부"로 불리우며 그 형상은 둥글고 스핀들의 직경 d(f)보다 큰 평균직경 d(pd)로 이루어진다. 제1의 베어링 표면이 디플렉터 베어링 표면의 평균 직경 d(pd)과 스핀들의 직경 d(f)보다 큰 직경 d(pc)의 pc1을 고정시킨다.
차량의 바퀴가 고정을 위해 이러한 베어링 표면위에 고정된다. 원통형인 몸체 c가 제1도에 따라 도시된것 같은 일정한 형태의 차축으로 직경 d로 이루어지거나 제2도에 따라 도시된 것 같은 일정한 다름 형태로 원통형-쌍원추형형으로 이루어진다(즉, 후자의 경우에는 d(c)가 최소직경이다). 몸체의 직경 d(c)가 고정시키기 위해서 베어링 표면의 직경 d(pc)보다 항상 적고 스핀들의 직경 d(f)보다 일반적으로 크다.
제2의 베어링 표면이 제1의 베어링 표면과 같은 pc2를 고정시키며 그 목적은 차량의 다른 바퀴를 수용하는 것이다. 제2의 디플렉터 베어링 표면 pd2는 제1의 디플랙터 베어링 표면과 같다.
마지막으로, 제2의 스핀들 f2는 제1의 스핀들과 같고 베어링에 의해서 차량에 대한 지지부로서 사용된다.
또한, 차축은 다음과 같이 구성된다. 기어 베어링 표면 pe의 직경 d(pe)가 몸체 d(c)의 직경보다 크고 고정부 d(pc)를 위해서 베어링 표면의 직경보다 크거나 2개의 부가적인 베어링 표면 pdisc 1과 pdisc 2의 목적이 승용차, 웨근 또는 기차의 제동원반을 수용하는 것이다. 이들 직경 d(disc)는 일반적으로 몸체d(c)의 직경보다 크며 고정부 d(pc)를 위해서 베어링표면의 직경보다 크다. 중간 몸체 c1과 c2가 d(c)와 근사한 직경으로 이루어진다.
종래의 차축을 제조하는 열간 단조 가공의 요약이 하기에 명백하게 정의되며, 이것은 블랭크를 인발시켜서 이루어진다. 이들은 3개의 분리된 범주로 나누어질 수 있다.
1. 다이 또는 "평판 히프"속의 자유 수직 단조 또는 하강 단조가 수직의 유압프레스 또는 단조 프레스에 의해서 이루어진다.
2. 자유 수평 단조가 다수의 해머를 지닌 수평 단조기에 의해서 이루어진다.
3. 이음매 없는 강관을 압연시키는 로울러를 설치한 특수한 로울링밀 위에서 압연이 이루어진다.
이러한 공정이 다음과 같은 결점을 지닌다.
a) 첫재로, 단조(1)과 (2)에 의한 공정이 매우 많은 수의 프레스의 패스를 요구한다. 공정(1)을 위해서 100내지 130 그리고 공정(2)를 위해서 400 내지 500정도이며 생산 리듬이 낮아진다.
b) 모든 공지의 공정에서 얻어진 생산품의 품질이 프레스, 단조기 또는 압연기의 제어의 신뢰성에 의존되고 이러한 신뢰성은 이행되는 기초적인 연속작업의 많은 공정과 복잡성 때문에 보장되기 어렵다.
c) 더우기, 과잉 두께가 공정(1)에서 크며 공정(2)에서는 더욱 크고 제거되는 금속(블랭크 무게와 기계 가공된 후의 다듬질된 차축의 무게의 비)이 많아지게 되어 공정(1)에서는 1.300이고 공정(2)에서는 1.250이 된다.
d) 공정(1)에 따라 제조되는 차축의 내부의 품질이 우수하나 단조에 의해서 얻어지는 과잉 두께가 크다. 한편으로는, 공정(2)에 따라 제조되는 차축의 내부품질이 표면위에서 기초적으로 이행되는 변형때문에 조심스러우나 과잉 두께는 공정(1)에서 보다 적다.
e) 공정(1)에서, 직진도가 매우 부정확하고 중간 트리밍 작업을 요구한다. 다른 공지된 방법에서, 일정한 차축이 압연된 둥근 블랭크로 부터 단조 가공 없이 제조되고 어닐링 열처리후에 트리밍되고 기계 가공된다. 이러한 방법의 2개의 결점은 압연된 금속의 일정한 조직을 기계절삭하여 차축의 기계적인 저항을 낮추고 제거되는 금속의 양, 즉 블랭크의 무게와 다듬질 된 차축의 무게 사이의 비가 크다는 것이다.
본 발명의 목적은 압출-열간 인발에 의해서 단조 공정을 사용하는 공지의 방법의 이러한 결점을 제거하고 인발에 의해서는 이루어지지않고 반대로 중간부분을 압출하고 가열된 블랭크의 단부를 동시에 인발하여 이러한 공정이 밀폐된 다이에서 블랭크를 압축시키는 하나의 작업으로 이루어지게 하는 것이다.
이렇게 하기 위해서, 본 발명의 목적은 가열된 고체 또는 관형 블랭크를 압출 인발시켜서 단조가공하는 차축 제조 방법을 제공하는 것이며, 블랭크의 직경이 제조되는 차축의 가장 큰 직경보다 적고 블랭크의 적어도 한 부분이 1100℃ 내지 1300℃의 온도로, 특히 1260℃로 가열되며 압출인발에 의해서 이러한 블랭크의 단조 가공이 중간 부분을 압출시키고 차축의 2개의 스핀들중 적어도 하나를 인발시키는 동시의 작업으로 이루어지며 이러한 작업은 하나의 패스의 프레스에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1의 실시예에 따라, 같은 차축을 위해 압출 인발의 단조 가공이 모든 요소부가 부착된 다이속에서 프레스의 2개의 연속적인 패스, 즉 차축의 2개의 횡단 분할부의 각각에 대한 프레스의 하나의 패스속에서 이루어지며 프레스의 2개의 패스는 중간 재가열 처리에 의해서 분리된다.
본 발명의 제2의 실시예에 따라, 완전한 차축의 압출 인발에 의한 단조가공이 하나의 패스의 프레스에서 이루어지며 차축의 몸체가 고정된 채로 유지되고 다이가 인발에 의해서 2개의 스핀들을 형성하는 2개의 이동스핀들링과 2개의 디플렉터 베어링 표면 및 동시의 압출에 의해서 고정되는 베어링 표면으로 구성된다.
본 발명의 특징에 따라, 블랭크는 전체가 1100℃ 내지 1300℃로, 특히 1260℃에 가까운 온도로 가열된다.
본 발명의 다른특징에 따라, 블랭크가 다른 단계의 가열을 받는다. 따라서 차축의 스핀들을 형성하는 블랭크의 일부분을 1100℃ 내지 1250℃, 특히 1180℃에 가까운 온도로 가열시킨다.
또한. 기어를 위한 바퀴 또는 제동원반을 수용하는 고정을 위한 중간 베어링 표면을 형성하는 블랭크의 일부분이 1200℃ 내지 1300℃, 특히 1260℃에 가까운 온도로 가열되어야 한다.
차축이 단조에 의해서 변형되지 않은 원통형 몸체를 지니는 경우에는, 차축의 몸체를 형성하는 블랭크의 일부분을 가열하지 않는다.
본 발명에 따른 공정으로 블랭크를 가열시키기 위하여, 단계의 다른 가열에 문제가 있다면, 유도가열을 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 블랭크는 가열전에 세척된 압연된 둥근바아로 이루어진다. 또한, 블랭크는 둥근 각을 지닌 사각형 바아 또는 마주보는 횡단면을 지닌 바아, 즉 가열전에 세척된 곡선 표면을 지닌 사각형 바아로 이루어진다.
본 발명에 따른 차축의 압출 인발에 의한 단조 공정이 수직 단조 프레스 또는 수평 단조 프레스위에서 이루어 질수 있다. 필요하면, 단조의 방향이 경사져 있으나 이것이 실제로 장점을 제공하지 않는다.
본 발명에 따른 공정에 있어서, 다이의 각각의 부분이 단조의 방향이 무엇이던지 각기 효과적으로 윤활된다. 알수 있듯이, 본 발명은 차축을 단조하거나 압연 하기위해 공지의 방법에 장점을 부여한다.
첫째로, 같은 차축에 대해 단지 2개, 또는 하나의 패스의 프레스가 종래의 공정의 100 내지 130 또는 400 내지 500 패스 대신에 요구되기 때문에 제조 리듬이 매우 높아진다.
얻어지는 생산품의 품질이 제어장치의 신뢰성에 무관한데 이것은 다이의 일부분의 기하학적 형상이 매우 정확하게 결정되기 때문이며 이것은 이러한 방법으로 제조되는 차축의 크기를 제공한다.
더우기, 블랭크는 준비과 정을 단순하게 하는 원통형일 수 있다. 이러한 사실에도 불구하고, 가공된 차축은 얻기 위하여 더욱 더 가공되어 제거되는 압출 인발에 의해 단조되어 얻어지는 차축의 과잉 두께가 종래의 방법에서 보다 현저히 적어진다. 따라서, 520kg의 차축을 얻기 위해서는 600kg미만의 블랭크로부터 시작해도 충분하나, 종래의 형태의 수직단조가 공되면 680kg의 블랭크가 필요하고 종래의 형태의 수평단조 가공되면 650kg의 블랭크가 필요하다. 블랭크의 무게와 가공된 차축의 무게의 비가 1.150보다 적다.
과잉 두께를 가공하기전에. 본 발명에 따르는 방법에 의해서 제조되는 차축은 어떠한 버어도 발생되지 않기 때문에 버어의 제거를 필요로 하지 않는다.
이러한 방법으로 얻어지는 차축의 내부 품질에 있어서, 이러한 방법이 내부 조식 인발을 달성해야 한다.
최종 가공에 있어서, 완전한 조직이 조직을 파괴하지 않고 기계 가공된다. 일반적으로 말해서, 본 발명에 따른 단조의 정확성이 모든 종래의 방법보다 매우 좋다. 블랭크의 가열에 있어서, 단계의 다른 가열을 사용하는 본 발명에 따른 방법, 예를들어 유도 가열 갖은 것이 블랭크의 완전한 가열에 대해서 에너지를 절약하게 해준다. 따라서, 본 발명은 많은 장점을 지닌다.
본 발명이 잘 이해되도록, 제한하는 실시예가 아닌 본 발명에 따른 철도 압연부에서의 차축을 제조하는 3가지 방법을 하기에 설명한다.
제1의 실시예는 원통형 몸체를 지니는 차축 A에 관한 것이다. 제2의 실시예는 원통형-쌍원추 몸체를 지니는 차축 B에 관한 것이다. 제3의 실시예는 원통형 몸체와 고정을 위한 4개의 베어링 표면을 지니는 차축 C에 관한 것이다.
도면에 도시된 3가지 형태의 차축, A, B, C 는 동일한 단조, 다이단조의 조건에서 본 발명에 따라 제조될 수 있고 단지 차이점은 형상이 다르며, 특히 몸체를 형성하는 부분과 고정시키기 위한 베어링 표면의 수가 다르다.
이들의 각각의 크기는 다음과 같다.
Figure kpo00001
만약 압출 인발에 의한 이들의 단조 가공이 2개의 연속적인 패스의 프레스에서 이루어지고 이들중 하나가 차축의 2개의 분할부의 각각에 대해서 위치되면, 제1의 단계의 다른 가열은 제4도의 온도곡선 2에 따른 차축의 제1의 분할부에 대하여 이루어진다. 이러한 도면에서, 1로서 도시된 블랭크가 차축 C를 위해 적당한 것이다. 이것은 길이가 2430mm이고 직경이 195mm 인 둥근 바아이다. 이러한 가열은 하기의 방법으로 유도 가열에 의해서 이루어진다.
길이가 335mm인 블랭크 1의 부분 4가 1260℃의 온도로 가열된다. 이것은 원반과 중간몸체의 고정을 위한 베어링 표면을 형성한다.
길이가 600mm인 블랭크 1의 부분 3이 1180℃의 온도로 가열된다. 이것은 바퀴, 디플렉터 베어링 표면 및 스핀들을 고정하기 위한 베어링 표면을 형성한다.
남은 부분인 블랭크 1의 부분 5는 가열되지 않으며 주위온도로 유지된다. 이후에 설명되듯이 이러한 제1의 분할부를 압출 인발하여 단조한 후에는, 제1의 단조된 분할부는 보호 하우징 6으로 둘러싼후에 블랭크 1의 제2의 분할부를 유도 가열시킨다. 가해지는 온도의 형상이 제5도의 도번 7로서 도시된다. 이것은 제4도의 형상과 대칭이다 이렇게 한후에, 제2의 패스의 프레스가 이행된다.
블랭크의 2개의 분할부가 동시에 가열되고 프레스가 이것을 이룰수 있다면 압출 인발에 의한 단조가공이 하나의 패스의 프레스에서 이루어질 수 있다. 원통형 몸체를 지닌 A형태의 차축을 압출 인발 시켜서 이루어지는 단조 가공이 제6도, 제7도 및 제8도에 도시된다.
제6도에는, 단조 가공전에 블랭크 8의 중간 부분이 다이의 2개의 반원통형의 분할부 9 및 10사이에 고정되며, 이들은 고정시키기 위한 2개의 베어링 표면을 위해서 얻어지는 크기에 적합한 직경의 2개의 요홈 11 및 12를 지닌다. 더우기, 적당한 형상의 이동가능한 스핀들 링 13과 14가 블랭크의 각각의 단부에 배치된다.
제6도와 제7도를 비교하면, 본 발명에 따른 압출 인발에 의해서 이루어지는 단조 가공이 2개의 연속적인 프레스 작업이나 하나의 작업으로 이동 가능한 스핀들 링 13과 14(제6도)를 13"(제7도)까지 밀어대고 2개의 스핀들이 인발에 의해서 얻어지며 고정을 위한 2개의 베어링 표면이 압출, 인발 및 동시에 이루어지는 압출에 의해서 얻어진다.
단조가공(제8도) 후에, 2개의 이동가능한 스핀들 링이 13"와 14"로 이동되며 분할 다이 9가 상승하여서 분할 다이 10위에 놓인 단조된 차축 15가 처리될 수 있다.
제9도, 제10도 및 제11도는 압출 인발에 의해서 형태 B의 원통형-쌍원추 차축을 지니는 차축을 단조하기 위한 같은 작업을 도식적으로 도시한다. 상기의 것과 다른 것은 다이의 2개의 분할부 16과 17이 그 중간 부분에 원통형이 아닌 원통형-쌍원추형을 지닌다는 것 뿐이다.
본 발명에 따른 압출인발에 의해서 이루어지는 단조가공의 근본적인 장점의 하나는 한차례의 기계가공에 의해서 제거되는 단조후에 남게되는 초과두께가 이경우에는 종래의 단조방법보다 적어진다는 것이다.
또한, 제12도, 제13도 및 제14도는 형태 C를 고정시키기 위한 4개의 베어링 표면을 지니는 차축을 압출인발에 의해서 단조가공하는 동일한 작업을 도식적으로 도시한다. 다른 점은 다이의 2개의 분할부 18과 19가 고정시키기 위한 2개의 부가의 베어링 표면으로 구성되며 이들은 원통형이나 원통형-쌍원추형태가 아니다.
따라서, A형태의 차축에 대한 하기의 표 1이 가공되기전의 종래의 단조방법에 따른 거칠게 단조된 차축과 기계 가공되기전에 본 발명에 따른 거칠게 단조된 차축과 완전히 가공된 차축의 길이와 직경을 도시한다.
표 2는 B형태의 차축에 대한 크기를 도시한다.
표 3은 C형태의 차축에 대한 크기를 도시한다.
[표 1]
A형태의 원통형 몸체를 지니는 차축(단위는 mm이다)
Figure kpo00002
[표 2]
B형태의 원통형-쌍원추형 몸체를 지니는 차축(단위는 mm이다)
Figure kpo00003
[표 3]
고정시키기 위한 4개의 베어링 표면을 지닌 C형태의 원통형 몸체를 지니는 차축(단위는 mm이다)
Figure kpo00004
이러한 결과는 본 발명에 따른 방법에 대한 장점에 관한 것이다.
보다 깊이 고찰하기 위해서, 연속적인 작업을 설명하는 하기의 표 4가 3가지 경우의 최초의 주괴와 가공된 차축사이에 제거된 금속을 도시한다.
제1의 경우 : 압연되고 기계가공되나 단조안된 A형태의 차축.
제2의 경우 : 종래의 방법에 따라 압연되고 단조되며 기계가공된 B형태의 차축.
제3의 경우 : 본 발명에 따라 압연되고 단조되며 기계 가공된 A형태 또는 B형태의 차축
[표 4]
연속공정과 최초의 주괴의 무게와 가공된 차축의 무게 사이의 비
Figure kpo00005
관형 차축의 경우에 있어서, 블랭크는 규소 또는 어떤 다른 가루의 내화물질로서 만들어진 적당한 직경을 지니는 코어로 구성되며, 규소 또는 내화물질의 차축 강철에 비해 팽창계수가 1260℃에서 블랭크에 대한 부착성이 과하지 않고 우수하며 주위온도에서 그 제거가 어렵지 않다.
본 발명을 벗어나지 않고 부분의 변경과 개선이 이루어질 수 있고 상응한 장치를 사용하는 것도 가능하다

Claims (1)

  1. 사각형 또는 관형의 가열된 블랭크를 압출 인발에 의해서 단조 가공하여 철도차량의 차축을 제조하는 방법에 있어서, 블랭크의 직경이 제조되는 차축의 가장 큰 직경보다 적고, 블랭크의 적어도 일부분이 1000℃ 내지 1300℃사이의 온도로 가열되고, 압출 인발에 의한 상기 블랭크의 단조가공이 중간보분(c), (pc1), (pc2)을 압출시키는 공정과, 차축의 2개의 스핀들 (f1) 및 (f2)중 적어도 하나 그리고 2개의 디플렉터 베어링 표면 (pd1), (pd2)중 적어도 하나를 인발시키는 공정의 동시 작업으로 이루어지며 이러한 작업은 프레스의 단일 패스에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 차축 제조방법.
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