WO2015133736A1 - 철도 차륜 재생용 용접부재 및 이를 이용한 철도 차륜의 재생방법 - Google Patents

철도 차륜 재생용 용접부재 및 이를 이용한 철도 차륜의 재생방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a welding member for reproducing a railway wheel and a method for reproducing a railway wheel using the same, and more particularly, to a reproducing method for a railway wheel for reproducing a railway wheel by welding it to a worn railway wheel.
  • wheels with a wear condition exceeding a certain range must be replaced.
  • the wear wheels are inspected and recycled wheels without internal cracks are recycled and reused by cutting to remove the wear condition. .
  • Korean Patent No. 10-1151732 discloses a flaw detection device for checking an internal crack of a railway vehicle wheel and a wheel regeneration device having the same.
  • the flaw detector 100 for inspecting the inner coupling of the wheel (1) to determine whether it is a renewable wheel (1); It consists of a cutting device (200) for regenerating the deformed wheel (1) by cutting the surface contacting the rail (4) in the state that the renewable wheel (1) is mounted, the flaw detection device (100) (4) a base 110 disposed on one side; A moving trolley (120) movably mounted on the base (110) in the width direction of the rail (4); A position variable part (130) mounted on the moving cart (120) and configured to be rotatable in the width direction of the rail (4) and to extend in the longitudinal direction of the rail (4);
  • the railroad is characterized in that it consists of a flaw detection portion 140 rotatably mounted to one end of the position variable portion 130 so as to detect the defective state of the wheel (1) in ultras
  • the apparatus has the advantage that the cutting process for the wheel wheel rolling inspection and the wheel regeneration of the railway vehicle is sequentially performed in a single working position, but still has the disadvantage of shortening the wheel life by performing the wheel regeneration by cutting. .
  • the inventors of the present invention while reproducing a wheel in which damage such as uneven wear occurs, while studying a regeneration method that can solve the reduction of life due to the regeneration, railway wheel By developing a method for regenerating the wheel by using a welding member suitable for the growth of the wheel exhibiting properties similar to the, and completed the present invention.
  • Another object of the present invention is
  • the present invention provides a regenerated railway wheel through the regeneration method.
  • a step of forming the surface hardening layer by welding the train wheels produced by the second welding member As a first welding member used in the regeneration method of the railway wheel comprising a system,
  • the first welding member is carbon 0.05-0. 15% by weight , 0.2-1.0% by weight of silicon , Manganese
  • a first welding member for railway wheel regeneration comprising 1.0-2.0 weight%, chromium 0.6-1.2 weight% unavoidable impurities and residual iron.
  • the second welding member used in the regeneration method of the railway wheel including the step of: forming the surface hardening layer by welding the raised railway wheel with a second welding member
  • the second welding member is made of carbon 0.1-0.25 weight 3 ⁇ 4, silicon 0.2-1.0 weight manganese.
  • a second welding member for railway wheel regeneration comprising 1.0-2.0% by weight, 1.0% -2.0% by weight, 0.2-1.0% by weight of molybdenum, unavoidable impurities and residual iron.
  • a step of forming a surface hardened layer by welding the railway wheels grown in step 1 with the second welding member of claim 2 provides a method for regenerating railway wheels.
  • the regenerated railway wheel is provided through the above regeneration method.
  • the conventional method of cutting the railway wheel is discarded when the wheel is reduced to a certain size or less, it is possible to reuse the wheel by raising the wheel to its original size, and again Even if it is reduced to less than the size has the advantage that can be used by re-cultivation.
  • the step of forming the surface hardening layer can delay the initial wear time of the regenerated railway wheels.
  • the first welding member according to the present invention exhibits properties similar to those of a wheel, but has an appropriate composition for use as a welding member for upbringing, and the second welding member also exhibits properties similar to those of a wheel, and has high hardness. There is an effect that can be used as a surface hardened layer of.
  • FIG. 2 is a photograph showing a wheel during the over-welding of Step 1 of Example 1; 3 is a photograph showing a wheel on which the overgrowth welding of Step 1 of Example 1 is performed.
  • FIG. 4 is a schematic view showing a positioner portion of a playback apparatus according to the present invention.
  • FIG. 6 is a photograph of a welding cross section in which welding is performed in Embodiment 1 of the present invention.
  • Example 7 is a photograph observing the welding cross section of the welding performed in Example 1 of the present invention with an electron microscope.
  • the present invention is a.
  • step 1 to form a surface hardening layer by welding the raised railway wheel with a second welding member
  • the first welding member is 0.05 0.05 weight% carbon, 0.2-1.0 weight 3 ⁇ 4 silicon, manganese
  • a first welding member for railway wheel regeneration comprising 1.0-2.0 increase%, crucible 6-1.2 wt% inevitable impurities and residual iron.
  • the wheels were cut and reused to regenerate worn railway wheels, and discarded when they were over a certain size.
  • the railway wheel is the basic to increase the stability and hardness of the organization in the casting state It is common to design high carbon, low manganese and low chrome, for example, worn rail wheels, carbon 0.01 ⁇ 0.75 weight 3 ⁇ 4> silicon 0.1-15 ⁇ 1.0 weight manganese 0.5 0.9 weight%, unavoidable It may be prepared in a composition containing impurities and balance iron.
  • the worn railway wheel may further include a weight 0.1 to 0.3 weight 3 ⁇ 4.
  • the railway wheel carbon 0.60-0.75% by weight, silicon 0.1-15-0.35% by weight, manganese
  • It may be prepared in a composition containing 0.5-0.9% by weight, 0.5% by weight to 0.5% by weight, unblended impurities and residual iron.
  • the first welding member according to the present invention can be designed with a low carbon, high manganese, high crack in order to increase the stability and hardness of the structure, wherein the weld of the present invention is similar to the railway wheel
  • the first welding member in order to have an appropriate composition for carrying out the welding, is made from 0.05 to 0. 15 wt%, 0.2-1.0 wt% silicon, 1.0-2.0 wt% manganese, 0.6 1.2 wt chromium, may contain unavoidable impurities and residual iron.
  • the first welding member preferably contains 0.06 to 0.09 weight% carbon, 0.4 to 0.8 weight manganese 1.0 to 1.5 weight% chromium, and 0.8 to 1.0 weight% chromium.
  • the first welding member is made from 0.05 to 0.0 carbon. It may comprise 15% by weight.
  • the first welding member When the first welding member adds less carbon than the carbon content of the worn railway wheel, the injection of carbon into the worn railway wheel during welding can be prevented. If the first welding member contains less than 0.05% by weight of carbon, there is a problem that the strength is lowered, and if the first welding member contains more than 0.1% by weight of carbon during welding, Carbon can be injected into the wheels and there is a problem of brittleness.
  • the first welding member may include 0.2 to 1.0% by weight of silicon.
  • the first welding member adds silicon in an amount less than the silicon content of the worn railway wheel, the workability of welding is improved, and the bead has a strip-shaped elongated wave shape formed by melting the base material and the welding rod in the welding operation. It can improve the shape, size and continuity of the weld marks).
  • the first welding member may include 1.0 to 2.0% by weight of manganese.
  • the welding may be spread to form a bead during welding.
  • the first welding member contains less than 1.0% by weight of manganese, there is a problem in that it does not act as a deoxidizer, and the first welding member has 2.0% by weight of manganese. If it is included in excess, there is a problem that the beads do not spread.
  • the first welding member may include 0.6 to 1.2% by weight of cracks.
  • the strength of the welded wheel can be increased.
  • the high carbon content in the wheel itself increases the strength
  • the low carbon is designed in the case of the molten material, so it is interesting to add an excessive amount of crack to increase the strength.
  • the first welding member contains less than 0.6% by weight of chromium, there is a problem in that the strength of the welded wheel is lowered, and the first welding member contains more than 1.2% by weight of cracks. If there is a problem that the strength is rather deteriorated.
  • the first welding member may include inevitable impurities, and the inevitable impurities may include phosphorus, sulfur, and molybdenum.
  • the second welding member is 0.1 to 0.25 wt% carbon, 0.2-1.0 wt% silicon, 1.0-2.0 wt% manganese, 0.25-1.0 wt% molybdenum 0.2-1.0 wt% increase, unavoidable impurities and balance May contain iron.
  • a step of forming the surface hardening layer by welding the train wheels thus formed with a second welding member As a second welding member used in the regeneration method of the railway wheel comprising a system,
  • the second welding member is carbon 0.1-10.25% by weight, silicon 0.2-1.0% by weight 3 ⁇ 4>, manganese
  • a second welding member for railway wheel regeneration comprising 1.0-2.0 weight 3 ⁇ 4, chromium 1.0-2.0 weight%, molybdenum 0.2-1.0 weight%, unavoidable impurities and residual iron.
  • the wheels were cut and reused to regenerate worn railway wheels, and discarded when they were over a certain size.
  • the second welding member for reproducing the railway wheel according to the present invention has similar properties to those of the railway wheel, and is made of an appropriate composition as a welding material capable of hardening the surface of the wheel, It can be used as a welding material for hardening the surface of the wheel.
  • the second welding member is formed by welding the worn railway wheel with the first welding member; And forming a surface hardened layer by welding the fostered railway wheel with a second welding member to form a surface hardened layer.
  • the second welding member comprises 0.1-0.25 wt% carbon, 0.2-1.0 wt.
  • the second welding element is carbon 0.1 0.2 weight%, silicon 0.3 to 0.7 wt%, manganese 1.0 to 1.5 weight 3 ⁇ 4, keureum 1.3 ⁇ 1.7 wt%, molybdenum of 0.2 ⁇ 0.7% by weight, and inevitable impurities, the balance iron It is preferable to include.
  • the second welding member may include carbon in an amount of 0.1-0.25% by weight.
  • the second welding member contains less than% by weight of carbon, there is a problem that the strength is lowered, and when the second welding member contains more than 0.25% by weight of brittleness, brittleness is caused. There is a problem that occurs.
  • the second welding member may include 0.2 wt% to 1.0 wt% silicon.
  • the second welding member adds less silicon than the silicon content of the worn railway wheel, the workability of the welding can be improved, and the shape, size and continuity of the bead can be improved.
  • the second welding member may include 1.0-2.0% increase in manganese.
  • the shape of the bead can be spread during welding, so that welding can be performed densely.
  • the second welding member contains less than 1.0 wt% manganese, there is a problem in that it does not act as a deoxidizer, and if the second welding member contains more than 2.0 wt% manganese, There is a problem that the beads do not spread.
  • the second welding member may comprise 1.0 to 2.0% by weight of the crack.
  • the strength of the welded wheel can be increased.
  • the high carbon content increases the strength
  • it is designed to be low carbon, so that the crack may be added in an excessive amount to increase the strength
  • the second welding member may include molybdenum in an amount of 0.2 1.0 wt%.
  • the second welding member contains molybdenum in an amount less than 0.2% by weight, there is a problem that the wear resistance at a high temperature is not sufficient when the welding moment is approaching 3000 ° C. 2 If the welding member contains more than 1.0 weight 3 ⁇ 4 molybdenum, there is a problem that the cost increases due to the high price of molybdenum.
  • the second welding member may include inevitable impurities, and the inevitable impurities may include phosphorus and sulfur.
  • a method of regenerating a railway wheel comprising the step (step 2) of forming a surface hardened layer by welding the railway wheel all landed in the step 1 to the second welding member.
  • the step 1 is a step of growing by welding the worn railway wheel with the first welding member of claim 1.
  • step 1 the worn railway wheel is welded to the first welding member to grow the rail wheels and the size before they are worn to grow in size.
  • the method for regenerating the railway wheel according to the present invention the worn railway wheel is originally large It is possible to cultivate and regenerate with air, and to continue to grow it even if it wears out, so that the life cycle of the wheel is increased, which reduces the raw materials, manufacturing cost, and maintenance cost that are consumed in the production of new wheels. ⁇
  • the life cycle of the wheel can be further increased.
  • the welding of step 1 may be performed by one method selected from the group consisting of gas shield welding, open arc welding, and submerged arc welding.
  • Gas shei l welding also called flux cored arc welding, is used when the electrode size is 1.2 or 1.6 ⁇ and the arc shield is shielded gas.
  • shield gas C3 ⁇ 4 gas or N 2 gas
  • Open arc welding is a method used when the electrode size is 2.4 to 3.2 ⁇ , and is the most modern method. Best workability and can be used for high volume welding.
  • Submerged arc welding is a welding rod size of 2.4 to
  • step 1 may preferably use gas shield welding. However, it is not limited thereto.
  • step 1 may be performed by automatic welding.
  • the automatic welding may be performed automatically along the shape of the horizontal surface, the original surface by the digital value.
  • the automatic welding can be used to operate the algorithm in real time to fuse the automatic welding and the welding state monitoring, high probability of judgment, real-time full inspection.
  • the automatic welding may be performed using a moni tering system, but the automatic welding equipment is not limited thereto.
  • the step 2 is a step of forming a surface hardening layer by welding the railway wheel grown in the step 1 with the second welding member of claim 2.
  • step 1 hardening the surface of the railway wheel, which has been increased in size in step 1, by hardening the surface with the second welding member to make the hardness lower than that of the rail of the railway, and to have a stronger hardness than that of the conventionally reproduced railway wheel. Forming a surface hardened layer.
  • the welding of step 1 may be performed by one method selected from the group consisting of gas shield welding, open arc welding and submerged arc welding, and preferably gas shield welding may be used. However, it is not limited thereto.
  • step 2 may be performed by automatic welding. 0156>
  • the method may further include preheating the worn railway wheel of 1.
  • the metal By preheating the railway wheels, the metal can be easily melt-bonded and the residual force after welding can be reduced.
  • the preheating may be performed at a temperature of 180 to 220 ° C .:
  • the regeneration method of the railway wheel according to the present invention may further comprise the step of inspecting the degree of cracking and wear of the wheel before performing step 1 above.
  • the growth step of step 1 can be seen, so that the degree of cracking can be inspected, and the amount of welding to be grown can be measured by inspecting the amount of wear.
  • the ultrasonic trajectory system (Ul tra sonic auto system) can be used to inspect the degree of cracking and the amount of wear, but the inspection equipment is not limited thereto.
  • the regeneration method of the railway wheel according to the present invention may further comprise the step of cutting the pressing portion of the wheel, before performing the step 1.
  • the adhesive force between the welding sites can be improved by cutting and removing this area.
  • the method of regenerating the railway wheel according to the present invention may further comprise the step of heat-treating the welded wheel of the step 2, after performing the step 2.
  • the heat treatment can remove the residual stress generated during welding.
  • the heat treatment may be performed for 4 to 6 hours at a temperature of 500 to 600 ° C, after performing the heat treatment, and then exposed to 300 to 350 ° C., the air may be slowly cooled.
  • the railway wheels may be processed to satisfy the dimensions, roughness and roundness of the regenerated railway wheels.
  • the machining may be performed using a CNC turning machine (CNC TURNING), but the grinding equipment is not limited thereto.
  • the first welding member is carbon 0.05-0. 15% by weight, silicon 0.2-1.0 weight manganese 1.0-2.0 weight 3 ⁇ 43 ⁇ 4, cream 0.6-1.2 weight% May contain unavoidable impurities and residual iron,
  • the first welding member is carbon 0.05-0. 15% by weight , 0.2-1.0% by weight of silicon , Manganese
  • chromium 0.6-1.2 wt% May consist of unavoidable impurities and balance iron.
  • the second welding member may contain 1 to 0.25% by weight of carbon, 0.2 to 1.0% by weight of silicon, 1.0 to 2.0% by weight of manganese, 1.4 to 2.0% by weight of chromium, and 0.2 molybdenum. -1.0% by weight, may contain unavoidable impurities and residual iron,
  • the second welding member is a carbon 0.1-0.25 increase 3 ⁇ 4>, silicon 0.2-1.0% by weight, manganese
  • molybdenum ⁇ 1.0-2.0% by weight, 1.4-2.0% by weight, 0.2-1.0% by weight of molybdenum ⁇ It may consist of unavoidable impurities and residual iron ⁇
  • a rotating part for rotating the wheel fixed to the positioner part A rotating part for rotating the wheel fixed to the positioner part
  • a welding device for welding the surface of the wheel provides a regeneration device for reproducing the railway wheel with the welding member of claim 1 or 2.
  • the apparatus for reproducing a railway wheel according to the present invention while exhibiting properties similar to those of a railway wheel, is suitable for fostering welding and has a composition capable of hardening the surface of the wheel.
  • a positioner unit for fixing the wheel using a welding member A tilting part for adjusting the wheel fixed to the positioner part at an appropriate angle for welding; A rotating part fixed to the positioner part and rotating the wheel whose angle is adjusted by the tilting part; And a welding part for welding the surface of the wheel to rotate the wheel.
  • the worn railway wheels can be regenerated to their original size, and can be regenerated without being discarded even if rewear occurs.
  • Increasing the life cycle of wheels it is possible to reduce the raw materials, manufacturing costs and maintenance costs consumed in the production of new wheels.
  • the life cycle of the wheel can be further increased.
  • the railway wheel regeneration device comprises a positioner unit; Tilting portion; reel; And a welding part.
  • Worn railroad wheels may be secured to the positioner so that they may be in a working position for regeneration of the wheels.
  • the tilting part can adjust the angle so that the wheel fixed to the positioner part can be welded at an appropriate angle.
  • the wheel is fixed to the positioner, and can provide power to rotate the wheel in the rotating part to be welded through the rotation of the wheel, the angle is adjusted by the tilting portion, in the welding portion the rotating wheel is the first welding member or A welding member may be provided to be welded by the second welding member.
  • FIG 4 an example of the positioner portion is shown in Figure 4, when using the positioner portion, it can be attached to the positioner portion without separating the wheel and the shaft.
  • the railway wheel regeneration apparatus may further include a processing unit for cutting and grinding the wheel.
  • the contact surface of the railway rail can be contacted with the rail for a long time to cut the pressed surface of the wheel which has hardened the surface. Grinding can be performed to meet the dimensions, roughness and roundness of the steel.
  • the railway wheel regeneration device may further include a heating unit for performing a heat treatment of the wheel.
  • the heating part before the welded wheels are welded, the residual force after welding is reduced, and the special wheels can be preheated with a silver of 180 to 220 ° C. Thereafter, road heat treatment of 500 to 600 t may be performed to eliminate residual stress. ⁇
  • the railway wheel regeneration according to the present invention may further include an inspection unit for inspecting the degree of cracking and the amount of wear of the worn railway wheel; weld state monitoring unit for inspecting the weld surface during welding; It may further include.
  • the regenerated railway wheels have been regenerated by cutting out worn railway wheels, and continue to cut them and discarded when the wheels are reduced to a certain size or less.
  • the regenerated railway wheels can be regenerated by fostering the worn railway wheels to their original size, and can continue to be grown even if rewear occurs without discarding them. Therefore, the life cycle of the wheel is increased, thereby reducing various raw materials, manufacturing cost, and maintenance cost consumed in manufacturing a new wheel.
  • the initial wear time can be delayed, thereby increasing the service life of the wheel.
  • the railway wheel may have a hardness of 240 to 340 HV, which is lower than that of the railway rail, and may be higher than that of the existing recycled railway wheel.
  • the recycled railway wheel may be a railway wheel that reproduces not only freight cars but also worn cars, urban railways, subways, and worn railway wheels of KTX by the above method.
  • the third welding member is made from 0.03 to 0.0 carbon. 1 wt% , Silicon 0.3-1.0 wt% , Manganese
  • the third welding member may be used in the growth and surface hardening step of the worn railway wheel, the welding of the third welding member is composed of gas shield welding, open arc welding and submerged arc welding. Can be performed by one method selected from the group. However, it can preferably be carried out by open arc welding or submerged arc welding.
  • the third welding member is carbon 0.03 ⁇ 0. It can contain 1% by weight.
  • the third welding member adds carbon in an amount less than the carbon content of the worn railway wheel, it is possible to prevent the injection of carbon into the worn railway wheel during welding.
  • the third welding member contains less than 0.03% by weight of carbon, there is a problem that the strength is lowered, and when the third welding member contains more than 0.1% by weight of carbon welding There is a problem in that carbon may be injected into the wheels and brittleness occurs.
  • the third welding member may include silicon in an amount of 0.3 wt% to 1.0 wt%.
  • the third welding member adds less silicon than the silicon content of the worn railway wheel, the workability of the welding is improved, and the bead is formed by melting the base material and the welding rod in the welding operation. It can improve the shape, size and continuity of elongated wave shape.
  • the third welding member contains less than 0.3% by weight of silicon, there is a problem that the hardness is lowered, and when the third welding member contains more than 1.0 weight of 3 ⁇ 4 of silicon, Problems include poor workability and poor bead shape, size and continuity. : 0236>
  • the third welding member may include manganese in an amount of 4.0-8.0% by weight.
  • the shape of the bead may be spread during welding, so that welding may be performed in detail.
  • the third welding member contains less than 4.0% by weight manganese does not work as a deoxidizer, if the third welding member contains more than 8.0% by weight of bead beads There is a problem that does not spread.
  • the third welding member may include 14.5-23.7 weight% of a crack.
  • the high carbon content increases the strength
  • the carbon is designed to be low carbon, so the crack may be added in an excessive amount to increase the strength
  • the third welding member contains less than 14.5% by weight of the crack, there is a problem that the strength of the welded wheel is lowered, the third welding member containing more than 23.7 weight 3 ⁇ 4> chromium In this case, there is a problem in that the strength is lowered.
  • the third welding member may further include molybdenum at 0.08-0.33 weight%.
  • the crab 3 welding member contains less than 0.08% by weight of molybdenum, when the welding instantaneously approaches 3000 ° C. If the third welding member contains molybdenum in excess of 0.33% by weight, there is a problem in that the cost increases due to the high price of molybdenum.
  • the third welding member may include 6.2 wt% to 12.2 wt% nickel.
  • the third welding member contains nickel, the strength and hardness of the welded wheel can be improved.
  • the third welding member may include inevitable impurities, and the unavoidable impurities may include phosphorus, sulfur, and copper.
  • a method for regenerating railway wheels by welding a worn railway wheel with the third welding member is provided.
  • Step 1 Welding torch and worn railway with diameter 810 kW worn railway wheels (0.66 wt% carbon, 0.22 wt% silicon, 0.72 wt% manganese, unavoidable impurities and residual iron) The wheels were mounted vertically.
  • the portion where surface hardening occurred in the worn wheel was removed by cutting.
  • the worn wheels were preheated to 200 ° C. for easy welding.
  • a first welding member (0.09 weight% carbon, 0.51 weight silicon) on the base material of the upper outer edge of the worn wheels while rotating the worn wheels using a control system to rotate the worn wheels to a line speed of at least 600 kW per minute.
  • %, Manganese 1.32% by weight, 0.92% by weight ⁇ unavoidable impurity and residual iron was subjected to the growth welding to a welding thickness of 15 to 20 kPa with a welding material.
  • Welding conditions ranged from 25 to 35 volts with a current of 350 to 450 A, a wire tip (wi re t ip) and the surface of the upper outer substrate.
  • Step 2 A second welding member (carbon 0.31 weight 0.42 weight 3 ⁇ 4>, manganese 1.29 weight%, chromium 1.45 on the wheel subjected to the growth welding in step 1 under the same conditions as the welding conditions in step 1). Weight%, molybdenum 0.44 weight%, unavoidable impurities and residual iron) Surface hardening layer welding was performed so that welding thickness might be 9-10 kPa as a contact material.
  • the regenerated railway wheel was heat-treated at 580 ° C. for 4-6 hours, after which it was quenched to 320 ° C., and then slowly cooled in air to remove stress after welding.
  • the machining was carried out with a CNC lathe machine to regenerate the railway wheels.
  • the worn railway wheel of step 1 of Example 1 is a composition containing 0.7% by weight of carbon, 0.25% by weight of silicon, 0.7% by weight of manganese, 0.1% by weight increase, unavoidable impurities and residual iron,
  • the first welding member is 0.07% carbon increase, 0.5% manganese silicon 1.1% by weight
  • the second welding member of the second step of Example 1 is 0.1 weight% carbon, 0.4 weight silicon
  • the first welding member of the first step of Example 1 is 0.06% by weight of carbon, 0.4 of silicon Amount%, manganese 1.0% by weight, chromium 0.8% by weight, composition containing unavoidable impurities and residual iron,
  • the welding member is made of 0.1 wt% of carbon and 3 wt% of silicon.
  • the first welding member of step 1 of Example 1 is 0.09% by weight of carbon, 0.8% by weight of silicon, 1.5% by weight of manganese, 1.0% by weight of crumb, a composition containing inevitable impurities and residual iron,
  • the second welding member of the second step of Example 1 is 0.2% by weight of carbon, 0.7% by weight of silicon.
  • a worn railway wheel is in a state in which a considerable amount of wear occurs due to contact with a rail for a long time.
  • FIG. 2 it is possible to confirm that the welding is performed at an appropriate welding voltage (amp vo lt) while welding is performed on the cut surface of the cured surface. .
  • the machining is performed to satisfy the dimension, roughness and roundness of the surface of the wheel by the CNC lathe machine.
  • the amount of spatter was measured by measuring the weight of the specimen before and after welding, and after calculating the weight of the welded metal, the spatter rate was measured through the following formula.
  • Base material Carbon steel (mi Id steel))
  • the composition of the first welding member and the control group used in the present invention is substantially the same except that Nb is not included.
  • the first welding member of the present invention can be seen that the amount of spatter generated is reduced by about 50% by not including Nb.
  • the first welding member of the present invention does not contain Nb, it can be seen that the amount of spatter generated during welding is significantly lowered. From this, the first welding member of the present invention is easy to work with. It can be seen that it is excellent.
  • the wavy pattern means a welded portion.
  • the first welding member and the second welding member are sequentially cracked. It can also be confirmed by the naked eye that this does not occur at all.
  • the first welding member of the present invention does not contain Nb, not only does it have an effect of significantly reducing the spatter generation rate as compared with the case of containing Nb, It can be seen that there is an effect that no cracking occurs even though Nb is not included.

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Abstract

본 발명은 철도 차륜 재생용 용접부재 및 이를 이용한 철도 차륜의 재생방법 에 관한 것으로, 상세하게는 마모된 철도 차륜을 제1용접부재로 용접하여 육성하는 단계(단계 1); 및 상기 육성된 철도 차륜을 제2용접부재로 용접하여 표면경화층을 형성하는 단계(단계 2);를 포함하되, 상기 제1용접부재는 탄소 0.05~0.15 중량%, 실리콘 0.2~1.0 중량%, 망간 1.0~2.0 중량%, 크롬 0.6~1.2 중량% 불가피한 불순물 및 잔부 철로 이루어지고, 상기 제2용접부재는 탄소 0.1~0.25 중량%, 실리콘 0.2~1.0 중량%, 망간 1.0~2.0 중량%, 크롬 1.4~2.0 중량%, 몰리브덴 0.2~1.0 중량 %, 불가피한 불순물 및 잔부 철로 이루어지고, 상기 철도 차륜은 화차, 객차, 도시 철도 및 지하철로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 차륜인 것을 특징으로 하 는, 철도 차륜의 재생방법을 제공한다. 40-

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
철도 차륜 재생용 용접부재 및 이를 이용한 철도 차륜의 재생방법 [기술분야】
본 발명은 철도 차륜 재생용 용접부재 및 이를 이용한 철도 차륜의 재생방법 에 관한 것으로, 상세하게는 철도 차륜 재생용 용접부재 및 이를 마모된 철도 차륜 에 용접함으로써 철도 차륜올 재생하는 방법에 관한 것이다.
[배경기술】
'일반적으로 철도차량은 운행에 의해 차륜이 레일과의 마찰 등으로 인하여 마 모되고， 특히， 차량의 하중 또는 기타의 요인에 의해 차륜은 마모 상태가 균일하게 일어나지 않고 편마모가 발생하게 된다.
이와 같이 차륜이 편마모 되는 경우， 차량의 운행에 있어 승차감을 저하하는 것은 물론 안전상 문제를 유발시킨다 .
따라서， 편마모 상태가 일정 범위를 넘는 차륜은 교체가 이루어져야만 한다. 이때， 차륜의 교체로 인한 비용 등의 문제를 해소하기 위하여 종래에는 편마 모된 차륜을 검사하여 내부크랙이 존재하지 않는 재생 가능한 차륜은 편마모 상태 를 제거하가위한 절삭가공 등을 통해 재생하여 다시 사용하고 있다 .
하지만, 절삭 가공을 통해 재생된 휠의 수명은 상대적으로 짧아질 수 밖에 없는 단점이 있으며， 절삭 가공을 통한 차륜의 재생기술은 그 기술력아 미미한 상 황이다.
0008>
0009> 철도 차륜 재생과 관련된 종래의 기술로서， 대한민국등록특허 제 10-1151732 호에서는 철도차량 차륜 내부 크렉 확인용 탐상장치 및 이를 구비한 차륜 재생장치 가 개시된 바 있다. 구체적으로는， 재생 가능한 차륜 ( 1)인지 확인을 위하여 차 륜 ( 1)의 내부 결합을 검사하는 탐상장치 ( 100)와; 재생 가능한 차륜 ( 1)이 얹혀진 상태에서 레일 (4)과 접하는 면을 절삭 가공하여 변형된 차륜 (1)을 재생시 키는 절삭가공장치 (200)로 구성되고， 상기 탐상장치 ( 100)는 레일 (4) 일측에 배치 되는 베이스 ( 110)와; 상기 레일 (4)의 폭 방향으로 상기 베이스 (110) 상에서 이동 가능하게 장착되는 이동 대차 (120)와; 상기 이동 대차 (120) 상에 장착되며， 상기 레일 (4)의 폭 방향으로 하는 회전과 레일 (4)의 길이방향으로 신축가능하게 구성되 는 위치 가변부 ( 130)와; 차륜 (1)의 탐상면에 접하여 차륜 ( 1)의 불량 상태를 초음파 탐상 가능하도톡 상기 위치 가변부 (130)의 일단부에 회전 가능하게 장착되는 탐상 부 ( 140)로 구성됨을 특징으로 하는 철도차량 차륜 내부 크랙 확인용 탐상장치를 구 비한 차륜 재생장치가 개시된 바 있다.
：0010> 상기 장치는 철도 차륜의 탐상과 철도차량의 차륜 재생을 위한 절삭가공이 단일 작업 위치에서 순차적으로 이루어지는 장점이 있지만， 여전히 절삭 가공으로 차륜 재생을 수행하여 휠의 수명이 짧아지는 단점이 있다.
:0011>
：0012> 이에， 본 발명의 발명자들은 편마모 등의 손상이 발생된 차륜을 재생하되, 상기 재생에 따른 수명 감소를 해결할 수 있는 재생방법을 연구하던 중， 철도 차륜 과 유사한 성질을 나타내어 차륜의 육성용재로 적합한 용접부재를 이용하여 차륜을 재생하는 방법을 개발하고 , 본 발명을 완성하였다.
:0013>
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
：0014> 본 발명의 목적은
：0015> 철도 차륜 재생용 용접부재를 제공하는 데 있다.
:0016>
：0017> 본 발명의 다른 목적은
：0018> 철도 차륜의 재생방법올 제공하는 데 있다 .
:0019>
:0020> 또한， 본 발명의 목적은
；0021 > 철도 차륜의 재생장치를 제공하는 데 있다.
:0022>
：0023> 나아가, 본 발명의 다른 목적은
：0024> 상기 재생방법을 통해 재생된 철도 차륜을 제공하는 데 있다.
:0025>
[기술적 해결방법】
：0026> 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은，
：0027> 마모된 철도 차륜을 제 1용접부재로 용접하여 육성하는 단계 ; 및
：0028> 상기 육성된 철도 차륜을 제 2용접부재로 용접하여 표면경화층을 형성하는 단 계;를 포함하는 철도 차륜의 재생방법에 사용되는 제 1용접부재로서，
<0029> 상기 제 1용접부재는 탄소 0.05-0. 15 중량 %， 실리콘 0.2~1.0 중량 %， 망간
1.0-2.0 중량 %， 크롬 0.6-1.2 중량 % 불가피한 불순물 및 잔부 철을 포함하는 철도 차륜 재생용 제 1용접부재를 제공한다.
<0030>
c0031> 또한, 본 발명은，
<0032> 마모된 철도 차륜을 제 1용접부재로 용접하여 육성하는 단계; 및
；0033> 상기 육성된 철도 차륜을 제 2용접부재로 용접하여 표면경화층을 형성하는 단 계;를 포함하는 철도 차륜의 재생방법에 사용되는 제 2용접부재로서，
；0034> 상기 제 2용접부재는 탄소 0. 1-0.25 중량 ¾, 실리콘 0.2~1.0 중량 망간
1.0-2.0 증량 %, 크름 1.0~2.0 증량 %， 몰리브덴 0.2~1.0 중량 %, 블가피한 불순물 및 잔부 철을 포함하는 철도 차륜 재생용 제 2용접부재를 제공한다.
c0035>
；0036> 나아가， 본 발명은，
<0037> 마모된 철도 차륜을 제 1항의 제 1용접부재로 용접하여 육성하는 단계 (단계
1) ; 및
0038> 상기 단계 1에서 육성된 철도 차륜을 제 2항의 제 2용접부재로 용접하여 표면 경화층을 형성하는 단계 (단계 2) ;를 포함하는 철도 차륜의 재생방법을 제공한다. ■
;0039>
；0040> 또한' 본 발명은'
；0041> 차륜을 고정하는 포지셔너 (posi t ioner)부; <0042> 상기 차륜의 각도를 맞추는 틸팅 (tilting)부;
c0043> 상기 포지셔너부에 고정된 차륜을 회전시키는 회전부; 및
c0044> 상기 차륜의 표면을 용접하는 용접부；를 포함하는 제 1항 또는 제 2항의 용접 부재로 철도 차륜을 재생하는 재생장치를 제공한다. ' c0045>
；0046> 나아가， 본 발명은，
=0047> 상기 재생방법을 퉁해 재생된 철도 차륜을 제공한다.
;0048>
【발명의 효과】
：0049> 본 발명에 따른 철도 차륜의 재생방법은， 종래 철도 차륜을 절삭하는 재생방 식이 차륜이 일정 크기 이하로 줄어들게 되면 폐기하였던 것과 달리, 차륜올 원래 크기로 육성시켜 재사용이 가능하며， 다시 일정 크기 이하로 줄어들게 되더라도 재 육성시켜 사용이 가능한 장점이 있다. 또한， 표면 경화 층을 형성시키는 단계를 통 해 재생된 철도 차륜의 초기 마모 시간올 늦출 수 있다.
；0050> 나아가， 본 발명에 따른 제 1용접부재는 차륜과 유사한 성질을 나타내면서도 육성용 용접부재로 사용하기 위해 적절한 조성을 가지며， 제 2용접부재 또한 차륜 과 유사한 성질을 나타내면서도 경도가 높아， 차륜의 표면 경화층으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
【도면의 간단한 설명】
c0051> 도 1은 마모된 철도 차륜을 나타낸 사진이고;
0052> 도 2는 실시예 1의 단계 1의 육성 용접 중의 차륜을 나타낸 사진이고; ：0053> 도 3은 실시예 1의 단계 1의 육성 용접이 수행된 차륜을 나타낸 사진이다.
：0054> 도 4는 본 발명에 따른 재생장치의 포지셔너부를 나타낸 설계도이고;
：0055> 도 5는 실시예 1의 단계 2에 따른 CNC 선반 기계를 이용한 차륜의 가공을 나 타낸 사진이고,
：0056> 도 6은 본 발명의 실시예 1에서 용접이 수행된 용접단면을 관찰한사진이고，
：0057> 도 7은 본 발명의 실시예 1에서 용접이 수행된 용접단면을 전자현미경으로 관찰한사진이다.
【발명의 실시를 위한 최선의 형태】
:0058〉 본 발명은
0059> 마모된 철도 차륜올 제 1용접부재로 용접하여 육성하는 단계 ; 및
=0060> 상기 육성된 철도 차륜을 제 2용접부재로 용접하여 표면경화층을 형성하는 단 겨 1 ;를 포함하는 철도 차륜의 재생방법에 사용되는 제 1용접부재로서，
；0061> 상기 제 1용접부재는 탄소 0.05 0. 15 중량 %, 실리콘 0.2~1.0 중량 ¾， 망간
1.0-2.0 증량 %， 크름 으 6~1.2 중량 % 불가피한 불순물 및 잔부 철을 포함하는 철도 차륜 재생용 제 1용접부재를 제공한다.
=0063> 이하， 본 발명에 따른 철도 차륜 재생용 제 1용접부재를 상세히 설명한다.
«0064>
0065> 종래에는, 마모된 철도 차륜을 재생하기 위하여 차륜을 절삭하여 재사용하였 고, 일정 크기 이상이 되면 이를 폐기하였다.
<0066> 한편， 철도 차륜은 주조 상태에서 조직의 안정과 경도를 높이기 위해， 기본 적으로 고탄소， 저망간， 저크롬으로 설계를 하는 것이 보편적이며 , 예를 들어 마모 된 철도 차륜은， 탄소 0.01~0.75 중량 ¾>， 실리콘 0. 15~1.0 중량 망간 0.5 0.9 중 량%， 불가피한 불순물 및 잔부 철을 포함하는 조성으로 제조될 수 있다. 또한, 상 기 마모된 철도 차륜은， 크름 0. 1 내지 0.3 중량 ¾를 더 포함할 수 있다.
0067> 이때， 철도 차륜은， 탄소 0.60-0.75 중량 %， 실리콘 0. 15-0.35 중량 %， 망간
0.5-0.9 증량 %, 크름 0. 15~0.2 중량 %, 블가피한 블순물 및 잔부 철을 포함하는 조 성으로 제조된 것일 수 있다ᅳ
:0068>
：0069> 반면， 본 발명에 따른 제 1용접부재는 조직의 안정 및 경도를 높이기 위해， 저탄소， 고망간， 고크름으로 설계할 수 있으며, 이때， 본 발명의 용접부가 철도 차 륜과 유사한 성질을 나타내면서도, 육성 용접을 수행하기에 적절한 조성을 갖기 위 하여， 상기 제 1용접부재는 탄소 0.05~0. 15 중량 %， 실리콘 0.2-1.0 증량 %， 망간 1.0-2.0 증량 %， 크롬 0.6 1.2 증량 불가피한 불순물 및 잔부 철을 포함할 수 있 다. 이때, 상기 제 1용접부재는 탄소 0.06~0.09 중량 %， 실리콘 0.4~0.8 중량 망간 1.0-1.5 중량 크롬 0.8~1.0 중량 %， 불가괴한 불순물 및 잔부 철을 포함하는 것이 바람직하다.
:0070>
:0071> 상기 제 1용접부재는 탄소를 0.05~0. 15 중량 %로 포함할 수 있다.
：0072> 상기 제 1용접부재가 상기 마모된 철도 차륜의 탄소 함량보다 적은 양의 탄소 를 첨가하는 경우, 용접 중의 마모된 철도 차륜으로의 탄소의 주입을 막을 수 있 다. 만약, 상기 제 1용접부재가 탄소를 0.05 중량 % 미만으로 포함하는 경우에는 강도가 저하하는 문제점이 있고， 상기 제 1용접부재가 탄소를 0. 15 중량 %를 초과하 여 포함하는 경우에는 용접 중에 차륜에 탄소가 주입될 수 있고， 취성이 생기는 문 제점이 있다. 상기 제 1용접부재는 실리콘을 0.2~1.0 중량 %로 포함할 수 있다.
상기 제 1용접부재가 상기 마모된 철도 차륜의 실리콘함량보다 작은 양의 실 리콘을 첨가하는 경우, 용접의 작업성올 높이고， 비드 (bead, 용접 작업에서 모재와 용접봉이 녹아서 생긴 띠 모양의 길쭉한 파형의 용착 자국)의 모양， 크기， 연속성 을 좋게 할 수 있다. '
만약， 상기 제 1용접부재가 실리콘을 으 2 중량 ¾> 미만으로 포함하는 경우에는 경도가 저하하는 문제점이 있고， 상기 제 1용접부재가 실리콘을 1.0 중량 %를 초과하 여 포함하는 경우에는 작업성 저하 및 비드의 모양, 크기, 연속성이 좋지 않은 문 제점이 있다. 상기 제 1용접부재는 망간을 1.0~2.0 중량 %로 포함할 수 있다.
상기 제 1용접부재가 상기 마모된 철도 차륜의 망간 함량보다 과량의 망간을 첨가하는 경우， 용접 시 비드의 모양을 퍼지게 하여 용접이 치밀하게 수행되도톡 할 수 있다.
만약， 상기 제 1용접부재가 망간을 1.0 중량 %미만으로 포함하는 경우에는 탈 산제로써 작용하지 못하는 문제점이 있고， 상기 제 1용접부재가 망간을 2.0 중량 %를 초과하여 포함하는 경우에는 비드가 퍼지지 않는 문제점이 있다.
;0082>
：0083> 상기 제 1용접부재는 크름을 0.6~1.2 중량 %로 포함할 수 있다.
：0084> 상기 제 1용접부재가 상기 마모된 철도 차륜의 크름 함량보다 과량으로 첨가 하는 경우에는, 용접된 차륜의 강도를 높여줄 수 있다.
：0085> 이때, 차륜 자체의 경우 높은 탄소 함량이 강도를 높여주는 반면， 용재의 경 우 저탄소로 설계되므로, 강도를 높여주기 위해 크름을 과량으로 첨가할수밌다. :0086> 만약， 상기 제 1용접부재가 크롬을 0.6 중량 %미만으로 포함하는 경우에는 용 접된 차륜의 강도가 저하되는 문제점이 있고, 상기 제 1용접부재가 크름을 1.2 중 량%를 초과하여 포함하는 경우에는 오히려 강도가 저하하는 문제점이 있다.
:0087>
：0088> 상기 제 1용접부재는 불가피한 불순물을 포함할 수 있으며， 상기 불가피한 불 순물은 인， 황， 몰리브덴을 포함할수 있다.
:0089>
：0090> 이때， 상기 제 2용접부재가 탄소 0.1~0.25 중량 %， 실리콘 0.2-1.0 증량 %， 망 간 1.0-2.0 중량 %， 크름 1.25-2.0 증량 몰리브덴 0.2~1.0 증량 %， 불가피한 불순 물 및 잔부 철을 포함할 수 있다.
;0091>
：0092> 또한， 본 발명은，
：0093> 마모된 철도 차륜을 제 1용접부재로 용접하여 육성하는 단계; 및
：0094> 상기 육성된 철도 차륜을 제 2용접부재로 용접하여 표면경화층을 형성하는 단 계;를 포함하는 철도 차륜의 재생방법에 사용되는 제 2용접부재로서，
.00 5> 상기 제 2용접부재는 탄소 0. 1~0.25 중량 % , 실리콘 0.2~1.0 중량 ¾>， 망간
1.0-2.0 중량 ¾, 크롬 1.0-2.0 중량 %， 몰리브덴 0.2-1.0 중량 %, 불가피한 불순물 및 잔부 철을 포함하는 철도 차륜 재생용 제 2용접부재를 제공한다.
c0096>
0097> 이하, 본 발명에 따른 철도 차륜 재생용 제 2용접부재를 상세히 설명한다 . s0098>
c0099> 종래에는， 마모된 철도 차륜을 재생하기 위하여 차륜을 절삭하여 재사용하였 고， 일정 크기 이상이 되면 이를 폐기하였다.
d)100> 반면， 본 발명에 따른 철도 차륜 재생용 제 2용접부재는， 철도 차륜과 유사한 성질을 나타내면서도， 차륜의 표면을 경화할 수 있는 용접용 재료로써 적절한 조성 으로 이루어지기 때문에， 이를 철도 차륜의 표면을 경화하기 위한 용접재로 사용할 수 있다.
t0101 >
0102> 상기 제 2용접부재는 마모된 철도 차륜을 제 1용접부재로 용접하여 육성하는 단계; 및 상기 육성된 철도 차륜을 제 2용접부재로 용접하여 표면경화층을 형성하는 단계;를 포함하는 철도 차륜의 재생방법의 표면경화층을 형성하는 단계에 사용될 수 있다.
;0103>
；0104> 상기 제 2용접부재는 탄소 0. 1-0.25 증량 %， 실리콘 0.2-1.0 중량 망간
1.0-2.0 중량 %， 크롬 1.0~2.0 중량 ¾>， 몰리브덴 0.2-1.0 중량 %， 불가피한 불순물 및 잔부 철을 포함할 수 있다. 이때， 상기 제 2용접부재는 탄소 0. 1 0.2 중량 %， 실리콘 0.3-0.7 중량 %， 망간 1.0~1.5 중량 ¾， 크름 1.3~1.7 중량 %， 몰리브덴 0.2~0.7 중량 %， 불가피한 불순물 및'잔부 철을 포함하는 것이 바람직하다.
;0105>
=0106> 상기 제 2용접부재는 탄소를 0. 1-0.25 중량 %로 포함할 수 있다.
c0107> 상기 제 2용접부재가 상기 제 1용접부재의 탄소 함량보다 많은 양의 탄소를 첨 가하는 경우， 경도가 높아 차륜의 표면을 경화할수 있다.
；0108> 만약， 상기 제 2용접부재가 탄소를 에 중량 %미만으로 포함하는 경우에는 강 도가 저하하는 문제점이 있고， 상기 제 2용접부재가 탄소를 0.25 중량 %를 초과하여 포함하는 경우에는 취성이 생기는 문제점이 있다.
;0109>
=οι ιο> 상기 제 2용접부재는 실리콘을 0.2~1.0 중량 %로 포함할 수 있다.
=οι π> 상기 제 2용접부재가 상기 마모된 철도 차륜의 실리콘 함량보다 적은 양의 실 리콘을 첨가하는 경우， 용접의 작업성을 높이고， 비드의 모양， 크기， 연속성을 좋 게 할수 있다.
=οι ΐ2> 만약， 상기 제 2용접부재가 실리콘을 0.2 중량 % 미만으로 포함하는 경우에는 경도가 저하하는 문제점이 있고, 상기 제 1용접부재가 실리콘을 1.0 중량 ¾를 초과하 여 포함하는 경우에는 작업성 저하 및 비드의 모양， 크기, 연속성이 좋지 않은 문 제점이 있다.
c01 13>
cOH4> 상기 제 2용접부재는 망간을 1.0-2.0 증량 %로 포함할 수 있다. ：01 15> 상기 제 2용접부재가 상기 마모된 철도 차륜의 망간 함량보다 과량의 망간을 첨가하는 경우, 용접 시 비드의 모양을 퍼지게 하여 용접이 치밀하게 수행되도톡 할수 있다.
：0116> 만약, 상기 제 2용접부재가 망간을 1.0 중량 % 미만으로 포함하는 경우에는 탈 산제로써 작용하지 못하는 문제점이 있고， 상기 제 2용접부재가 망간을 2.0 중량 %를 초과하여 포함하는 경우에는 비드가 퍼지지 않는 문제점이 있다.
01 17>
on 8> 상기 제 2용접부재는 크름을 1.0~2.0 중량 %로 포함할수 있다.
01 19> 상기 제 2용접부재가 상기 마모된 철도 차륜의 크롬 함량보다 과량으로 첨가 하는 경우에는， 용접된 차륜의 강도를 높여줄 수 있다.
0120> 이때， 차륜 자체의 경우 높은 탄소 함량이 강도를 높여주는 반면, 용재의 경 우 저탄소로 설계되므로, 강도를 높여주기 위해 크름을 과량으로 첨가할 수 있다.
0121 > 만약， 상기 제 2용접부재가 크름을 1.0 중량? ¾ 미만으로 포함하는 경우에는 용 접된 차륜의 강도가 저하되는 문제점이 있다.
0122>
0123> 상기 제 2용접부재는 몰리브덴을 0.2 1.0 중량 %로 포함할수 있다.
0124> 만약， 상기 제 2용접부재가 몰리브덴을 0.2 충량 % 미만으로 포함하는 경우에 는 용접시 순간적으로 3000 °C에 육박하는 경우에， 고온에서의 내마모성이 충분하 지 못한 문제점이 있고， 상기 제 2용접부재가 몰리브덴올 1.0 중량 ¾를 초과하여 포 함하는 경우에는 몰리브덴의 높은 가격으로 인해 비용이 상승하는 문제점이 있다.
0125> ：0126> 상기 제 2용접부재는 불가피한 불순물을 포함할수 있으며, 상기 불가피한 불 순물은 인， 황을 포함할수 있다.
:0127>
0128> 나아가， 본 발명은，
0129> 마모된 철도 차륜을 상기 게 1용접부재로 용접하여 육성하는 단계 (단계 1) ;
0130> 상기 단계 1에서 육상된 철도 차륜올 상기 제 2용접부재로 용접하여 표면경화 층올 형성하는 단계 (단계 2) ;를 포함하는 철도 차륜의 재생방법을 제공한다.
0131>
0132> 이하， 본 발명에 따른 철도 차륜의 재생방법을 단계별로 상세히 설명한다.
0133>
0134> 본 발명에 따른 철도 차륜의 재생방법에 있어서， 상기 단계 1은 마모된 철도 차륜을 제 1항의 제 1용접부재로 용접하여 육성하는 단계이다.
0135> 구체적으로， 상기 단계 1은 , 마모된 철도 차륜을 상기 제 1용접부재로 용접올 수행하여， 마모되기 전의 철도 차륜와크기로 육성하여 그 크기를 성장시키는 단계 이다.
0136>
0137> 종래에는 철도 차륜의 재생에 있어서， 마모된 철도 차륜을 절삭하는 방식으 로 재생하여 사용하였고， 계속 절삭을 하며 사용하다 차륜이 일정 크기 이하로 줄 어들게 되면 폐기하였다.
0138> 반면， 본 발명에 따른 철도 차륜의 재생방법은， 마모된 철도 차륜을 원래 크 기로 육성시켜 재생하며， 재마모가 일어나더라도 이를 폐기하지 않고 계속 육성할 수 있으므로， 휠의 사용주기가 늘어나 새로운 휠 제작에 소모되는 각종 원자재와 제작비용 및 유지 보수비용올 절감할 수 있는 효과가 있다ᅳ
<0139> 또한， 육성된 차륜에 표면 경화층을 형성하여 초기 마모시간을 늦출 수 있 어, 휠의 사용주기가더욱 늘어날 수 있다.
<0140>
<0141> 이때, 상기 단계 1의 용접은 가스 실드 용접， 오픈 아크 용접 및 서브머지드 아크 용접으로 이루어잔 군에서 선택되는 1종의 방법으로 수행할 수 있다
<oi42> 가스 실드 용접 (Gas shei l welding)은 플럭스 코어드 아크 용접 (Flux cored arc welding)아라고도 불리며, 용접봉의 크기가 1.2 또는 1.6 φ 일 때 사용하는 방 법이며， 아크의 보호막은 실드 가스 (shield gas , C¾ 가스 또는 N2 가스)가 그 역할 을 하며， 입열이 적은 장점이 있다.
<0143> 오픈 아크 용접 (Open ar c welding)은 용접봉의 크기가 2.4 내지 3.2 φ 일 때 사용하는 방법이며 , 가장 현대적이 방법이다. 작업성이 가장 좋고 대용량 용접 시 사용할 수 있다.
<0144> 서브머지드 아크 용접 (submerged arc welding)은 용접봉의 크기가 2.4 내지
4.8 φ 일때 사용하며， 작업성이 좋지만， 보호막 플럭스 (f lux)를 사용할 때， 낭비 시간 (dead t ime)이 발생하기 때문에 오픈 아크 용접보다는 작업성이 떨어지는 문제 점이 있다.
<0145> 본 발명에 따른 단계 1의 용접은 바람직하게는 가스 실드 용접을사용할 수 있으나， 이에 제한되는 것은 아니다.
0146>
0147> 또한， 상기 단계 1의 용접은 자동용접으로 수행될 수 있다.
0148> 상기 자동 용접은 수평면, 원면을 디지털화된 수치에 의해 자동으로 형상을 따라 수행하는 것일 수 있다. 상기 자동 용접은 알고리즘을 실시간으로 작동시켜 자동 용접과 용착 상태 감시를 융합하여 사용할 수 있으며， 판단확률이 높고, 실시 간 전수검사를 할수 있다.
：0149> 이때, 상기 자동 용접은 용착 상태 감시장비 (moni ter ing system)를 사용하여 수행할 수 있으나， 상기 자동용접 장비가 이에 제한되는 것은 아니다.
:0150>
：0151> 본 발명에 따른 철도 차륜의 재생방법에 있어서， 상기 단계 2는 상기 단계 1 에서 육성된 철도 차륜을 제 2항의 제 2용접부재로 용접하여 표면경화층을 형성하는 단계이다.
:0152> 구체적으로는 상기 단계 1에서 크기가 키워진 철도 차륜에, 상기 제 2용접부 재로 표면을 경화하여 철도의 레일 보다는 경도를 낮게 만들고, 기존에 재생된 철 도 차륜에 비하여는 강한 경도를 갖게 하는 표면 경화층을 형성하는 단계이다.
;0153>
；0154> 이때， 상기 단계 1의 용접은 가스 실드 용접， 오픈 아크 용접 및 서브머지드 아크 용접으로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 방법으로 수행할 수 있고， 바람직 하게는 가스 실드 용접을사용할수 있으나， 이에 제한되는 것은 아니다.
c0155> 또한， 상기 단계 2의 용접은 자동용접으로 수행될 수 있다. 0156>
0157> 본 발명에 따른 철도 차륜의 재생방법은 상기 단계 1의 수행 전 , 상기 단계
1의 마모된 철도차륜을 예열하는 단계를 더 포함할 수 있다.
0158> 상기 철도 차륜의 예열을 통하여, 금속의 용융접합이 용이하도록 하고， 용접 후의 잔류 옹력을 경감할수 있다.
0159>
0160> 이때， 상기 예열은 180 내지 220 °C 의 온도로 수행할수 있다:
oi 6i> 만약, 상기 철도 차륜의 예열을 180 °C 미만의 온도에서 수행하는 경우에는 용융 접합이 용이한 효과 및 용접 후 잔류 응력 경감 효과가 저하되고， 용접 후 균 열 둥의 불량이 발생하는 문제점이 있고， 상기 철도 차륜의 예열을 220 °C를 초과 하는 온도에서 수행하는 경우에는， 상기 범위 내에서의 예열로 인한 효과를 충분히 얻을 수 있기 때문에， 온도를 상승시키기 위한 비용이 증가하는 문제점이 있다.
0162>
0163> 본 발명에 따른 철도 차륜의 재생방법은 상기 단계 1의 수행 전， 차륜의 균 열 정도 및 마모량올 검사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
0164> 차륜 내에 균열이 있는 경우에는 상기 단계 1의 육성단계가 볼가능하므로 , 균열 정도를 검사할 수 있으며， 마모량을 검사하여 육성해야 할 용접량을 측정할 수 있다. 바람직하게는 초음파 자동 자기 시스템 (Ul tra sonic auto system)을 사용 하여 균열 정도 및 마모량을 검사할 수 있으나， 상기 검사 장비가 이에 제한되는 것은 아니다.
0165> 66> 본 발명에 따른 철도 차륜의 재생방법은 상기 단계 1의 수행 전, 차륜의 압 면 부위를 절삭하는단계를 더 포함할 수 있다.
67> 상기 단계 1의 마모된 철도 차륜은 오랜 기간 동안 철도 레일과 접촉하여， 표면의 경화가 발생할 수 있기 때분에， 이 부위를 절삭하여 제거함으로써 용접 부 위간의 부착력이 향상될 수 있다.
68>
69> 한편， 본 발명에 따른 철도 차륜의 재생방법은 상기 단계 2의 수행 후 , 상 기 단계 2의 용접된 차륜을 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
70> 상기 열처리를 통하여 용접 중에 발생한 잔류 응력을 제거할수 있다.
71
72> 이때， 상기 열처리는 500 내지 600 °C의 온도에서 4 내지 6시간 동안 수행할 수 있고， 상기 열처리를 수행한 후, 300 내지 350 °C까지 노넁한 후, 대기 서냉할 수 있다.
73> 만약， 상기 열처리를 500 °C 머만의 온도에서 수행하는 경우에는 잔류 웅력 을 제거하는 효과가 저하하는 문제점이 있고， 상기 열처리를 600 °C를 초과하는 온 도에서 수행하는 경우에는 재생된 차륜의 강도가 저하하는 문제점이 있다.
74> 만약， 상기 열처리를 4 시간 미만 동안 수행하는 경우에는 잔류 웅력을 제거 하는 효과가 저하하는 문제점이 있고， 상기 열처리를 6시간을 초과하는 시간 동안 수행하는 경우에는 재생된 차륜의 강도가 저하하는 문제점이 있다.
75>
76> 또한， 상기 열처리 수행 후， 열처리가수행된 차륜을 가공하는 단계를 더 포 함할수 있다.
0177> 재생된 철도 차륜의 디멘션 (d imens i on ) , 조도 및 진원도를 만족시키도톡 상 기 철도 차륜을 가공하는 단계를 거칠 수 있다.
()178>
i)i 79> 이때, 상기 가공은 CNC 선반 기계 (CNC TURNING)을 이용하여 수행할 수 있으 나, 상기 연삭장비가 이에 제한되는 것은 아니다.
[)180>
918 ! > 한편， 본 발명의 재생방법에 있어서， 상기 제 1용접부재는 탄소 0.05~0. 15 중 량%, 실리콘 0.2-1.0 중량 망간 1.0-2.0 중량 ¾¾， 크름 0.6-1.2 중량 % 불가피한 불 순물 및 잔부 철을 포함할수 있으며 ,
9182> 상기 제 1용접부재는 탄소 0.05-0. 15 중량 %， 실리콘 0.2-1.0 증량 %， 망간
1.0-2.0 증량 %， 크롬 0.6-1.2 중량 % 불가피한 불순물 및 잔부 철로 이루어질 수 있 다ᅳ ,
0183>
9184> 또한， 본 발명의 재생방법에 있어서， 상기 제 2용접부재는 탄소 으 1~0.25 중 량%, 실리콘 0.2~1.0 중량 ¾， 망간 1.0~2.0 중량 %， 크롬 1.4-2.0 중량 %， 몰리브덴 0.2-1.0 증량 %， 블가피한 불순물 및 잔부 철을 포함할 수 있으며,
0! 85> 상기 제 2용접부재는 탄소 0.1-0.25 증량 ¾>, 실리콘 0.2-1.0 중량 %， 망간
1.0-2.0 중량 %， 크름 1.4-2.0 중량 % , 몰리브덴 0.2-1.0 증량 %ᅳ 불가피한 불순물 및 잔부 철로 이루어질 수 있다ᅳ
9186> 0187> 또한， 본 발명은， '
0188> 차륜을 고정하는 포지셔너 (positioner)부;
0189> 상기 차륜의 각도를 맞추는 틸팅 (tilting)부;
0190> 상기 포지셔너부에 고정된 차륜을 회전시키는 회전부； 및
0191> 상기 차륜의 표면을 용접하는 용접부;를 포함하는 제 1항 또는 제 2항의 용접 부재로 철도 차륜을 재생하는 재생장치를 제공한다.
0192>
0193> 이하， 본 발명에 따른 철도 차륜 재생장치를 상세히 설명한다 .
0194>
0195> 종래에는 철도 차륜의 재생에 있어서， 마모된 철도 차륜을 절삭하는 방식으 로 재생하여 사용하였고， 계속 절삭을 하며 사용하다 차륜이 일정 크기 이하로 줄 어들게 되면 폐기하였다.
:0196> 반면, 본 발명에 따른 철도 차륜의 재생장치는， 철도 차륜과 유사한 성질을 나타내면서도， 육성용접하기에 적절하고 차륜의 표면을 경화할 수 있는 조성을 가 진 상기 제 1용접부재 또는 제 2용접부재를 이용하여 차륜을 고정하는 포지셔너부; 상기 포지셔너부에 고정된 차륜을 용접하기 적절한 각도로 조절하는 틸팅부; 상기 포지셔너부에 고정되고 틸팅부에 의해 각도가 조절된 차륜을 회전시키는 회전부; 및 상기 차륜의 표면을 용접하는 용접부로 차륜을 회전시키며 용접을 수행할 수 있 다.
:0197> 상기 재생장치를 사용하는 경우， 마모된 철도 차륜을 원래 크기로 육성시켜 재생하며， 재마모가 일어나더라도 이를 폐기하지 않고 계속 육성할 수 있으므로， 휠의 사용주기가 늘어나 새로운 휠 제작에 소모되는 각종 원자재와 제작비용 및 유 지 보수비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한， 육성된 차륜에 표면 경화층올 형성하여 초기 마모시간을 늦출 수 있어， 휠의 사용주기가 더욱 늘어날수 있다.
0198>
0199> 본 발명에 따른 철도 차륜 재생장치는 포지셔너부; 틸팅부; 회전부; 및 용접 부;를 포함할수 있다.
0200> 마모된 철도 차륜은 차륜의 재생을 위한 작업위치에 위차할 수 있도톡 포지 셔너부에 고정될 수 있다. 상기 포지셔너부에 고정된 차륜이 적절한 각도로 용접될 수 ¾도록 틸팅부는 각도를 조절할 수 있다. 상기 포지셔너부에 고정되고， 틸팅부 에 의해 각도가 조절된 차륜이 회전을 통해 용접될 수 있도록 회전부에서 차륜이 회전하도록 동력을 제공할 수 있으며， 용접부에서는 상기 회전하는 차륜이 상기 제 1용접부재 또는 제 2용접부재에 의하여 용접될 수 있도록 용접부재를 제공할 수 있 다.
0201>
0202> 한편， 상기 포지셔너부의 일례를 도 4에 나타내었으몌 상기 포지셔너부를 이용하는 경우， 차륜과 축올 분리하지 않고 포지셔너부에 장착할 수 있다.
0203>
9204> 이때, 본 발명에 따른 철도 차륜 재생장치는 상기 차륜의 절삭 및 연삭을 수 행하는 가공부；를 더 포함할 수 있다.
9205> 상기 가공부에서는 마모된 차륜을 용접하기 전， 오랫동안 철도의 레일과 접 촉하여 표면의 경화가 발생한 차륜의 압면의 절삭을 수행할 수 있고, 재생된 차륜 의 디멘션， 조도 및 진원도를 만족하도록 연삭을 수행할수 있다 .
)206>
)207> 또한， 본 발명에 따른철도 차륜 재생장치는 상기 차륜의 열처리를 수행하는 가열부；를 더 포함할 수 있다 .
)208> 상기 가열부에서는 마모된 차륜을 용접하기 전， 용접 후의 잔류 웅력을 줄이 고, 용융 접합이 용이하도특 차륜을 180 내지 220 °C의 은도로 예열을 수행할 수 있고， 차륜의 재생 후， 잔류 웅력을 해소하기 위하여 500 내지 600 t의 도로 열 처리를 수행할 수 있다. ᅳ
)209>
)210> 또한， 본 발명에 따른 철도 차륜 재생상치는 상기 마모된 철도 차륜의 균열 정도 및 마모량을 검사할 수 있는 검사부；를 더 포함할 수 있으며 , 용접 중에 용접 면을 검사하는 용착상태 감시부；를 더 포함할 수 있다.
)21 1>
)212> 나아가， 본 발명은，
>213> 철도의 재생방법을 통해 재생된 철도 차륜을 제공한다.
)214>
>215> 종래에는 재생된 철도 차륜은， 마모된 철도 차륜을 절삭하는 방식으로 재생 된 것이며， 이를 계속 절삭을 하며 사용하다 차륜이 일정 크기 이하로 줄어들게 되 면 폐기하였다.
»216> 반면， 본 발명에 따라 재생된 철도 차륜은, 마모된 철도 차륜을 원래 크기로 육성시켜 재생하며 , 재마모가 일어나더라도 이를 폐기하지 않고 계속 육성할 수 있 으므로, 휠의 사용주기가 늘어나 새로운 휠 제작에 소모되는 각종 원자재와 제작비 용 및 유지 보수비용을 절감할수 있는 효과가 있다.
：0217> 또한， 육성된 차륜에 표면 경화층을 형성하여 초기 마모시간을 늦출 수 있 어, 휠의 사용주기가 더욱 늘어날 수 있다.
:0218>
：0219> 이때， 상기 철도차륜은 240 내지 340 HV의 경도를 가질 수 있으며， 이는 철 도 레일보다는 낮은 경도이며， 기존의 재생된 철도 차륜에 비해서는 높은 값일 수 있다.
:0220>
：0221> 또한， 상기 재생된 철도 차륜은 , 화차뿐만 아니라 객차， 도시철도， 지하철 및 KTX의 마모된 철도 차륜을 상기 방법으로 재생시킨 철도 차륜일 수 있다.
:0222>
:0223> 또한， 본 발명은,
：0224> 마모된 철도 차륜의 용접부재로서 제 3용접부재를 제공하며，
：0225> 상기 제 3용접부재는 탄소 0.03~0. 1 중량 %， 실리콘 0.3-1.0 증량 %， 망간
4.0-8.0 증량 % , 크름 14.5-23.7 증량 %， 몰리브덴 0.08~0.33 증량 %， 니켈 6.2-12.2 중량 %， 불가피한 불순물 및 잔부 철을 포함한다.
:0226>
：0227> 이때, 상기 제 3용접부재는 마모된 철도 차륜의 육성 및 표면 경화단계에 사 용될 수 있으며， 상기 제 3용접부재의 용접은 가스 실드 용접 , 오픈 아크 용접 및 서브머지드 아크 용접으로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 방법으로 수행할 수 있 으나， 바람직하게는오픈 아크 용접 또는 서브머지드 아크 용접으로 수행할 수 있 다.
:0228>
0229> 상기 제 3용접부재는 탄소를 0.03~0. 1 증량 %로 포함할 수 있다.
0230> 상기 제 3용접부재가 상기 마모된 철도 차륜의 탄소 함량보다 적은 양의 탄소 를 첨가하는 경우, 용접 중의 마모된 철도 차륜으로의 탄소의 주입을 막을 수 있 다.
0231> 만약， 상기 제 3용접부재가 탄소를 0.03 증량 % 미만으로 포함하는 경우에는 강도가 저하하는 문제점이 있고， 상기 제 3용접부재가 탄소를 0. 1 중량 %를 초과하여 포함하는 경우에는 용접 중에 차륜에 탄소가 주입될 수 있고， 취성이 생기는 문제 점이 있다.
:0232>
0233> 상기 제 3용접부재는 실리콘을 0.3~1.0 중량 %로 포함할 수 있다.
0234> 상기 제 3용접부재가 상기 마모된 철도 차륜의 실리콘 함량보다 적은 양의 실 리콘을 첨가하는 경우， 용접의 작업성을 높이고， 비드 ( bead , 용접 작업에서 모재와 용접봉이 녹아서 생긴 띠 모양의 길쭉한 파형의 용착 자국)의 모양， 크기， 연속성 을 좋게 할 수 있다.
:0235> 만약, 상기 제 3용접부재가 실리콘을 0.3 중량 % 미만으로 포함하는 경우에는 경도가 저하하는 문제점이 있고， 상기 제 3용접부재가 실리콘을 1.0 중량 "¾를 초과하 여 포함하는 경우에는 작업성 저하 및 비드의 모양， 크기， 연속성이 좋지 않은 문 제점이 있다. :0236>
：0237> 상기 제 3용접부재는 망간을 4.0-8.0 증량 %로 포함할수 있다.
：0238> 상기 제 3용접부재가 상기 마모된 철도 차륜의 망간 함량보다 과량의 망간을 첨가하는 경우， 용접 시 비드의 모양을 퍼지게 하여 용접이 치밀하게 수행되도록 할 수 있다.
0239> 만약， 상기 제 3용접부재가 망간을 4.0 중량 % 미만으로 포함하는 경우에는 탈 산제로써 작용하지 못하는 문제점이 있고, 상기 제 3용접부재가 망간을 8.0 중량 %를 초과하여 포함하는경우에는 비드가 퍼지지 않는 문제점이 있다.
0240>
0241> 상기 제 3용접부재는 크름을 14.5-23.7 중량 %로 포함할수 있다.
0242> 상기 제 3용접부재가 상기 마모된 철도 차륜의 크롬 함량보다 과량으로 첨가 하는 경우에는， 용접된 차륜의 강도를 높여줄 수 있다.
0243> 이때， 차륜 자체의 경우 높은 탄소 함량이 강도를 높여주는 반면， 용재의 경 우 저탄소로 설계되므로， 강도를 높여주기 위해 크름을 과량으로 첨가할수 있다.
0244> 만약， 상기 제 3용접부재가 크름을 14.5 중량 % 미만으로 포함하는 경우에는 용접된 차륜의 강도가 저하되는 문제점이 있고， 상기제 3용접부재가 크롬을 23.7 중량 ¾>를 초과하여 포함하는 경우에는 오히려 강도가 저하하는 문제점이 있다.
0245>
0246> 상기 제 3용접부재는몰리브덴을 0.08-0.33 중량 %로 더 포함할 수 있다.
0247> 만약， 상기 게 3용접부재가 몰리브덴을 0.08중량 % 미만으로 포함하는 경우에 는 용접시 순간적으로 3000 °C에 육박하는 경우에， 고온에서의 내마모성이 층분하 지 못한 문제점이 있고， 상기 제 3용접부재가 몰리브덴을 0.33 중량 %를 초과하여 포 함하는 경우에는 몰리브덴의 높은 가격으로 인해 비용이 상승하는 문제점이 있다.
:0248>
：0249> 상기 제 3용접부재는 니켈을 6.2~12.2 중량 %로 포함할 수 있다.
：0250> 상기 제 3용접부재가 니켈을 포함함으로써 용접된 차륜의 강도 및 경도가 향 상될 수 있다.
:0251>
：0252> 상기 제 3용접부재는 불가피한 불순물을 포함할 수 있으며， 상기 블가피한 불 순물은 인, 황， 구리를 포함할 수 있다.
:0253>
：0254> 나아가, 본 발명은，
：0255> 상기 제 3용접부재로 마모된 철도차륜을 용접하여 철도차륜올 재생하는 방법 을 제공한다.
【발명의 실시를 위한 형태】
；0256> 이하， 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 설명한다. 단， 하기 실시 예들은 본 발명의 설명을 위한 것일 뿐， 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
;0257>
;0258> <실시예 1>
；0259> 단계 1 : 지름 810 隱의 마모된 철도 차륜 (탄소 0.66 중량 %， 실리콘 0.22 중 량%, 망간 0.72 중량 %， 불가피한 불순물 및 잔부 철)을 용접 토치 및 마모된 철도 차륜이 수직이 되도록 장착하였다.
:0260>
：0261> 상기 마모된 차륜의 균열의 유무 및 마모량을 검사하여 용접을 수행할 수 있 는지 여부와, 용접을 수행할 정도를 결정하였다.
:0262>
：0263> 상기 마모된 차륜에 표면 경화가 발생한부분을 절삭으로 제거하였다.
:0264> ,
：0265> 차륜을 축과 분리하여， 차륜 단독으로 포지셔너 (pos i t i oner )에 장착하고，
：0266> 상기 마모된 차륜을 용접이 용이하도톡 200 °C로 예열하였다.
:0267>
：0268> 콘트를시스템을 이용하여 상기 마모된 차륜을 선 속도가 분당 최소 600 瞧가 되도톡 회전시키면서 상기 마모된 차륜의 상부 외연의 모재상에 제 1용접부재 (탄소 0.09 중량 %, 실리콘 0.51 중량 %， 망간 1.32 중량 %， 크름 0.92 중량 %ᅳ 불가피한 불 순물 및 잔부 철)를 용접재료로 용접 두께가 15 내지 20 隱가 되도록 육성 용접을 실시하였다.
：0269> 용접조건은 전압 26~35V , 전류 350~450A, 와이어 팁 (wi re t ip) 및 상부 외연 모재 표면과의 간격은 25~35 瞧였다.
:0270>
：0271> 단계 2 : 상기 단계 1의 용접조건과 동일한 조건으로 상기 단계 1의 육성 용 접이 실시된 차륜에 제 2용접부재 (탄소 0. 19 중량 실리콘 0.42 중량 ¾>， 망간 1.29 중량 %， 크롬 1.45 중량 %， 몰리브덴 0.44중량%， 불가피한 블순물 및 잔부 철)를 용 접재료로 용접두께가 9 -10 議가 되도록 표면 경화층 용접을 실시하였다.
0272>
0273> 상기 재생된 철도 차륜을 580 °C에서 4 내지 6시간 동안 열처리를 수행 한 후， 320 °C까지 노냉 한후, 대기에서 서냉하여 용접 후의 응력을 제거하였다.
0274>
0275> 상기 열처리가 수행된 철도 차륜을 디멘션 , 조도 및 진원도를 만족하도톡
CNC 선반 기계로 가공을 실시하여 철도차륜을 재생하였다.
0276>
0277> <실시예 2>
0278> 상기 실시예 1의 단계 1의 마모된 철도 차륜은 탄소 0.7 중량 %， 실리콘 0.25 중량 %， 망간 0.7 중량 %， 크름 0. 17 증량 %， 블가피한 불순물 및 잔부 철을 포함하는 조성이고，
0279> 제 1용접부재는 탄소 0.07 증량 %, 실리콘 0.5 중량 망간 1. 1 중량 %， 크름
0.9중량 ¾， 불가피한 불순물 및 잔부 철을 포함하는 조성이고，
0280> 상기 실시예 1의 단계 2의 제 2용접부재는 탄소 0. 1 중량 %, 실리콘 0.4 중량
%, 망간 1. 1 중량 % , 크름 1.4 중량 %， 몰리브덴 0.5 중량 ¾， 불가피한 불순물 및 잔 부 철을 포함하는 조성인 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 철 도 차륜을 재생하였다.
0281 >
0282> <실시예 3>
0283> 상기 실시예 1의 단계 1의 제 1용접부재가 탄소 0.06 중량 %, 실리콘 0.4 중 량% , 망간 1.0 중량 %, 크롬 0.8 중량 %， 불가피한 불순물 및 잔부 철을 포함하는 조 성이고,
0284> 상기 실시예 1의 단계 2의 거 12용접부재가 탄소 0. 1 증량 %， 실리콘 으 3 중량
, 망간 1.0 중량 크름 1.3 중량 몰리브덴 0.2중량%， 불가피한 불순물 및 잔부 철을 포함하는 조성인 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 철도 차륜을 재생하였다.
0285>
0286> <실시예 4>
0287> 상기 실시예 1의 단계 1의 제 1용접부재가 탄소 0.09 중량 %， 실리콘 0.8 중 량%, 망간 1.5 중량 %， 크름 1.0 중량 %， 불가피한 불순물 및 잔부 철을 포함하는 조 성이고，
：0288> 상기 실시예 1의 단계 2의 제 2용접부재가 탄소 0.2 중량 %， 실리콘 0.7 중량
%, 망간 1.5 중량 %, 크롬 1.7 중량 %， 몰리브덴 0.7중량%， 불가피한 불순물 및 잔부 철을 포함하는 조성인 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 철도 차륜을 재생하였다.
:0289>
:0290> ' <실험예 1>
：0291> 상기 실시예 1에서 제조된 마모된 철도 차륜의 재생과정 관찰하고, 그 결과 를 도 1 내지 도 3， 및 도 5에 도시하였다.
:0292> 도 1에 도시한 바와 같이， 마모된 철도 차륜은 장기간 레일과의 접촉으로 인 해 상당량의 마모가 발생한 상태이다. =0293> 도 2 에 도시한 바와 같이, 경화된 표면을 절삭으로 커팅 ( cut t i ng)한 면에 용접이 진행되면서 비드가 적절한 용접 전압 ( amp vo l t )로 용접이 수행되는 것을 확 인할수 있다.
:0294> 도 3에 도시한 바와 같이， 단계 1의 용접이 수행되고 난 뒤에， 비드의 모양 및 크기가 적절하게 형성되었고， 비드의 연속성이 있어 용접이 균일하게 수행되었 음을 확인할수 있다.
；0295> 도 5에 도시한 바와 같이, 단계 2 열처리 후, CNC 선반기계로 차륜의 표면을 디멘션， 조도 및 진원도를 만족하도록 가공이 수행됨을 확인할 수 있다.
：0296> 이와 같이, 상기 실시예의 재생방법에 따라 차륜이 재생됨을 확인할 수 있었 다.
:0297>
：0298> <실험예 2> 용접부재의 조성에 따른 스패터 발생량 분석
；0299> 본 발명에서 사용되는 용접부재의 조성에 따른 스패터 발생량을 분석하기 위 하여, 하기 표와 같은 조성인 제 1용접부재로부터 발생하는 스패터를 포집하여 그 발생량을 분석하였으며， 분석결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.
=0300> 이때 스패터 발생량은 용접 전 /후의 시편 무게를 측정하여 용착된 금속의 무게를 계산한후, 하기의 계산식을 통해 스패터 발생율을 측정하였다.
:030!>
；0302> <계산.식>
：0303> Spat ter 발생율 (%) = ( Spat ter 무게 ÷ 용착금속 무게) x 100
c0304> 0305> 【표 1】
Figure imgf000032_0001
0306> (용접조건은 하기와 같다.
0307> 전류 /전압 : 300A/32V
0308> 용접속도 ： 40CPM
0309> 보호가스 ： 100%C02 .
03 io> 모 재 ： 탄소강 (mi Id steel ) )
0311>
0312> 상기 표 1에 나타낸 분석결과와 같이, 본 발명에서 사용하는 제 1용접부재와 대조군의 조성을 비교하여 보면 Nb을 포함하지 않는 점을 제외하고는 조성이 실질 적으로 동일하다. 이때， 본 발명의 제 1용접부재는 Nb를 포함하지 않음에 따라 스패 터 발생량이 약 50% 가량 감소되는 것을 알 수 있다.
0313> 즉， 본 발명의 제 1용접부재는 Nb을 포함하지 않음에 따라 용접시 발생하는 스패터 발생량이 현저히 낮아지는 것을 알 수 있으며， 이로부터 본 발명의 제 1용접 부재는 용접시 작업용이성이 우수한 것을 알 수 있다.
03 )4>
0315> <실험예 3>용접단면 분석
0316> 본 발명의 상기 실시예 1에서 제 1용접부재 및 제 2용접부재가 용접된 단면을 관찰하고자, 용접부를 절단한 후 절단면으로 균열이 발생하는지 여부를 육안 및 전 자현미경을 통해 분석하였으며， 그 결과를 도 6 및 도 7에 나타내었다.
c0317> 도 6에 있어서 물결무늬는 용접된 부분을 의미하는 것으로써, 도 6에 나타낸 바와 같이， 본 발명의 실시예 1에서 제 1용접부재 및 제 2용접부재가 순차적으로 용 접된 단면으로는 균열이 전혀 발생하지 않음을 육안으로도 확인할 수 있다.
；0318> 또한， 도 7에 나타낸 바왓 같이 전자현미경을 통해 단면을 관찰하였을때에 도， 균열이 전혀 발생하지 않았음을 확인할 수 있다.
：0319> 즉, 상기의 분석결과로부터, 이건 발명의 제 1용접부재가 Nb을 포함하지 않음 에 따라， Nb을 포함하는 경우와 비교하여 스패터 발생율을 현저히 줄일 수 있는 효 과가 있을 뿐 아니라， Nb을 포함하지 않음에도 어떠한 균열도 발생하지 않는 효과 가 있음을 알수 있다.

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1】
마모된 철도 차륜을 제 1용접부재로 용접하여 육성하는 단겨 K단계 1) ; 및 상기 육성된 철도 차륜을 제 2용접부재로 용접하여 표면경화층올 형성하는 단 계 (단계 2) ;를 포함하되，
상기 제 1용접부재는 탄소 0.05-0.15 중량 실리콘 으2~1.0 중량 %， 망간 1.0-2.0 중량 ¾»， 크름 0.6 1.2 중량 %불가피한 불순물 및 잔부 철로 이루어지고， 상기 제 2용접부재는 탄소 0 , 1-0.25 중량 %， 실리콘 0.2~1.0 중량 %, 망간 1.0-2.0 중량 %， 크롬 1.4-2.0 중량 %， 몰리브덴 0.2-1.0 중량 %， 불가피한 불순물 및 잔부 철로 이루어지고，
상기 철도 차륜은 화차， 객차, 도시철도 및 지하철로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 차륜인 것을 특징으로 하는, 철도 차륜의 재생방법.
【청구항 2】
제 1항에 있어서， 상기 마모된 철도 차륜은，
탄소 0.01-0.75 중량 %， 실리콘 0. 15-1.0 중량 %， 망간 0.5~0.9 중량 %, 불가피 한 불순물 및 잔부 철을 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차륜의 재생방법.
【청구항 3】
제 2항에 있어서， 상기 마모된 철도 차륜은,
크름 0.1 내지 0.3 중량 ¾>를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차륜의 재 생방법 .
【청구항 4】
제 1항에 있어서，
상기 단계 1 및 단계 2의 용접은 가스 실드 용접， 오픈 아크 용접 및 서브머 지드 아크 용접으로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 방법으로 수행하는 것을 특징 으로 하는철도 차륜의 재생방법 .
【청구항 5】
제 1항에 있어서，
상기 단계 1의 수행 전， 상기 단계 1의 마모된 철도 차륜을 예열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차륜와 재생방법.
【청구항 6】
제 5항에 있어서'
상기 예열은 120 내지 180 °C의 온도로 수행하는 것을 특징으로 하는 철도 차륜의 재생방법 .
【청구항 7】
제 1항에 있어서，
상기 단계 2의 수행 후， 상기 단계 2의 용접된 차륜을 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차륜의 재생방법.
【청구항 8】
제 7항에 있어서,
상기 열처리는 500 내지 600 °C의 온도에서 4 내지 6시간 동안 수행하는 것 을 특징으로 하는 철도 차륜의 재생방법 .
【청구항 9】
저 17항에 있어서，
상기 열처리 수행 후， 열처리가 수행된 차륜을 절삭가공 또는 연삭가공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차륜의 재생방법.
【청구항 10】
제 9항에 있어서，
상기 절삭가공 또는 연삭가공은 CNC 선반 기계 (CNC turning)를 이용하여 수 행하는 것을 특징으로 하는 철도 차륜의 재생방법 .
【청구항 11】
차륜을 고정하는 포지셔너 (posi t ioner)부;
상기 차륜의 각도를 맞추는 틸팅 (t i l t ing)부;
상기 포지셔너부에 고정된 차륜을 회전시키는 회전부; 및 상기 차륜의 표면을 용접하는 용접부；를 포함하는 제 1항에 따른 철도 차륜의 재생방법을 수행하기 위한 장치.
【청구항 12】 .
제 11항에 있어서，
상기 차륜의 절삭 및 연삭을 수행하는 가공부；를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치 .
【청구항 13】
제 1항의 재생방법을 통해 재생된 철도 차륜.
【청구항 14】
제 13항에 있어서, 상기 재생된 철도차륜은 240 내지 340 HV의 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 철도 차륜.
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