KR890002734B1 - 구조용 박판 및 그 성형방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

구조용 박판 및 그 성형방법

제1도는 일반적인 철도차량 구조체의 외관도.

제2도는 본 발명의 구조용 박판을 사용한 철도차량 구조체의 외관도.

제3도는 제2도의 A-A선에 따른 단면도.

제4도는 본 발명에 의한 박판외판의 정면도.

제5도는 제4도의 박판외판의 잔류 응력 분포도.

제6도, 제7도는 일반적으로 실제쓰여지고 있는 비이드 성형용의 니블링형(nibbling)의 정면도 및 측단면도.

제8도, 제9도는 본 발명의 비이드 성형법에 의한 비이드 성형상태를 나타낸 정면도 및 측단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 구조체(構造體) 2 : 박판외판(薄板外板)

3 : 비이드부(bead) 4 : 골조(骨組)

5 : 골조 6 : 골조

7, 11 : 윗틀 8, 13 : 펀치

9, 12 : 아래틀 10 : 스프링

14, 15 : 베드(bed) 16 : 실린더로드

17 : 펀치길이 18 : 비이드폭

본 발명은 구조용 박판 및 그 성형방법에 관한 것이며, 특히 좌굴 강도를 증대하기 위하여 외판(外板)에 장력을 부여하는 방법이 채용되어 있는 철도차량의 차체와 같은 장각(張殼)구조물의 박판외판에 적합한 것에 관한 것이다. 제1도에 있어서, 일반적인 철도차량의 구조체(1)는 차량을 경량화 하기 위해 부재의 두께를 얇게하고 필요 최소한의 부재배치로 하고 있다. 이때문에 소위 장각구조로 하고 박판외판이 중요한 강도부재로 되어 있다.

그런데 구조체(1)에 하중을 적재하면, 휨(h)이 발생하여 제1도에 나타낸 바와 같이 박판외판에 좌굴(δ)을 발생시킨다.

그래서 박판외판은 좌굴을 방지하기 위해 일반적으로 장력을 부여하고 있다. 이 장력을 부여하는 방법으로서 예를들어 구조체조립후에 박판외판을 점가열(點加熱)하여 급냉하는 방법이 행해지고 있다. 또 이 외에 골조에 박판외판을 붙일때, 박판 외판을 인장한다든가, 가열신장시켜 붙임으로써 장력을 부여하는 방법이 시도되고 있다. 그러나 점가열하여 급냉하는 방법은 그 완성된 외관이 나빠 뒤떨어짐과 동시에 작업공수가 많이 소요된다. 또 기타의 방법은 전용설비를 필요로하여 작업공수도 많이 소요되는 등의 결점이 있다.

본 발명의 목적은 상기의 박판외판과 같은 구조용 박판에 대한 장력부여를 용이하게 하고, 변형의 발생이 없으며, 만듦새가 양호한 구조용 박판을 제공코져 함에 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본원은 판재의 비이드성형부분의 양측을 비이드성형부 방향으로 교축되지 않도록 억압하면서 이 비이드성형 부분을 소성 가공에 의해 국부적으로 비이드부를 성형하고 이 국부적인 소성 가공을 비이드부 길이방향으로 순차적으로 반복하므로서 제조되고 이와같이 제조된 판재가 판재의 두께방향의 한방향으로 돌출되고 연속형성되어 이 판재의 평면내에 양종단부를 가지는 복수개의 비이드부와 이 비이드부의 주위에 연속되어 형성되는 평판부를 가진 구성의 구조용 박판을 제공하므로서 달성된다.

이하 본 발명의 구조용 박판의 1실시예를 제2도∼제5도에 의해 설명된다. 제2도에 나타낸 철도차량의 박판외판(2)은 구조체의 구조의 소성가공을 고려하여 분할한 패널이라고 한다. 박판외판(2)에 관하여 설명하면 박판외판(2)은 제3도에 나타낸 바와 같이 골조(4), (5), (6)에 스포트 용접에 의해 붙여지는 것으로서, 제4도에 나타낸 바와 같이 평판에 비이드가 나오게하여 비이드부(3)를 설치한 형상으로 소성가공한 것이다.

이와 같이한 박판외판(2)의 내부 응력상태는, 제5도에 나타낸 바와 같이 비이드부(3)와 그 근방에 압축응력이 발생되며, 평판부에 인장응력이 발생한다. 즉, 굽힘강성이 큰 부분에 압축력을 부여하고, 굽힘강성이 작은 부분에 인장력을 부여토록 된다.

이에 의해 박판외판(2)을 골조(4), (5), (6)에 스포트용접하여 구조체로 한 경우에, 평판부가 좌굴하여 요철되는 것을 방지할 수 있다. 박판외판(2)은 예를들어 평판을 프레스로 밀어 성형가공하는 방법등으로 제작하는 것으로서, 성형시에 재료의 항복점 또는 내력의 수배의 압축응력이 되도록 비이드부(3)를 강하게 가압하여, 성형후의 잔류응력이 압축응력이 되도록 한다.

프레스에 의해 성형하는 경우에는 전체를 한번에 성형할 수 있는 크기의 금형으로 성형하는 방법이 가장 일반적으로 행해지고 있다. 그러나 이와같은 대형 프레스가 없는 경우나, 소량생산으로 금형비를 절약하고 싶은 경우에는 짧은 성형틀을 이용하고, 국부성형을 순차 반복하여 소정 길이의 비이드를 성형하는 방법이 있으며, 제6도, 제7도에 나타낸 바와같은 성형틀을 이용하는 방법이 실제쓰여지고 있다. 도면에 있어서, 7은 윗틀, 8을 펀치, 9는 아래틀, 10은 스프링이다.

이 성형틀에 의해 박판외판(2)을 수 mm이하의 피치로 보내고 가압성형을 순차반복하여 소정길이의 비이드를 성형한다. 이 성형방법에서는 비이드를 내어 성형때에 비이드의 양측의 평판부분이 꼬여들어가 박판외판(2)에 변형이 발생하는 등의 결점이 있었다. 이 때문에 본 발명의 성형법에서는 윗틀과 아래틀에 의해 박판외판을 꼬여들어가지 않도록 구속하여 비이드를 내어 성형토록 한 것이다.

이하 그 1실시예를 제8도, 제9도에 의해 설명한다. 프레스의 베드(14), (15)에 각각 윗틀(11) 및 아래틀(12)이 부착되어 있다. 박판외판(2)을 윗틀(11)과 아래틀(12)의 상하에서끼워넣어 베드(14), (15)에 의해 가압구속한다. 이때의 가압력은 윗틀(11)과 박판외판(2)의 윗면의 마찰력과 아래틀(12)과 박판외판(2)의 아래면의 마찰력등에 의해 비이드를 내어 성형할때에 박판외판(2)이 꼬여들어가는 것을 완전하게 구속할 수 있는 크기로 한다. 즉, 박판외판(2)의 인장강도 이상의 마찰력으로 가압구속한다. 다음에 펀치(13)를 실린더로드(16)에 의해 도면과 같이 밀어올려 비이드를 내어 성형하는 한편 비이드부를 강하게 가압하여 성형후의 잔류응력이 압축응력이 되도록 한다. 비이드성형이 끝나면, 실린더로드(16)를 끌어내려 펀치(13)를 인입시켜 윗틀(11)의 가압력을 해제하고 윗틀(11)에 빼어 올린다. 그후 박판외판(2)을 비이드폭(18)의 2∼5배로 이송하고 다시 비이드 성형공정을 반복한다.

이와같이하여 박판외판(2)에 소정의 비이드길이가 얻어지도록 가공한다. 실험결과에서는 펀치길이(17)는 비이드폭(18)의 5배 이상으로 하면 비이드표면에 요철이 적은 미려한 외관의 것이 얻어진다. 또 프레스는 큰 압력의 것이 필요하므로 펀치길이(17)는 비이드폭(18)의 20배 이하로 하는 것이 실용적이다.

본 발명에 의하면 구조용 박판에 용이하게 소요의 장력을 부여할 수 있고, 좌굴의 발생이 없으며, 박판 와성면의 만듦새를 향상시킬 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (4)

1. 판재의 두께방향의 한쪽으로 돌출되고 연속적으로 형성되어 이 판재의 평면내에 종단부를 가진 복수조의 비이드를 가지며 이 비이드부의 주위에는 연속형성된 평판부로 구성되는 구조용 박판이며 상기 비이드부가 그에 평행인 방향으로 압축 잔류응력을 가지며 또 상기 평판부가 상기 비이드부에 평행인 방향의 압축잔류응력에 대하여 균형을 이루는 인장잔류응력을 가지는 구성으로 이루어짐을 특징으로하는 구조용 박판.
2. 판제의 비이드 성형부분의 양측을 비이드 성형부 방향으로 교축(絞縮)되지 않도록 누르면서 비이드성형부분을 소성가공에 의하여 국부적으로 비이드부를 성형하고 상기 비이드부의 국부적인 소성가공을 비이드부의 길이방향으로 순차 반복하여 행하는 것을 특징으로하는 구조용박판의 성형방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 비이드부의 국부적 소성가공은 매끄러운 곡면으로 비이드부의 종단을 형성한 금형을 가지고 행하는 것을 특징으로하는 구조용 박판의 성형방법.
4. 제3항에 있어서, 비이드부 성형시의 소성가공은 비이드부를 판두께 방향으로 판재의 항복점이나 내압의 배수를 가진 압축응력을 발생시키는 하중에 의해 가압하여 행하는것을 특징으로하는 구조용 박판의 성형방법.

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