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KR101281492B1 - Manufacturing Method of a composite bogie frame with bolt hole parts by Resin Transfer Moulding - Google Patents

Manufacturing Method of a composite bogie frame with bolt hole parts by Resin Transfer Moulding Download PDF

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KR101281492B1
KR101281492B1 KR1020110079754A KR20110079754A KR101281492B1 KR 101281492 B1 KR101281492 B1 KR 101281492B1 KR 1020110079754 A KR1020110079754 A KR 1020110079754A KR 20110079754 A KR20110079754 A KR 20110079754A KR 101281492 B1 KR101281492 B1 KR 101281492B1
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KR
South Korea
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bogie frame
resin
fastening hole
manufacturing
composite
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윤혁진
서승일
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한국철도기술연구원
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Abstract

본 발명은 수지이송법을 이용한 볼트 체결홀부를 갖는 복합소재 대차프레임의 제조 방법에 관한 것으로; 강화섬유로 이루어지는 종축지지대용 채움재 및 종축지지대용 채움재를 결합하여 접착제를 이용하여 일체로 결합하거나 체결부재의 체결을 통해 복합소재 대차프레임용 기본구조재를 형성하는 제1단계; 상기 제1단계 후, 상기 기본구조재에 하나 이상의 가공홀을 상하로 관통되게 형성하고 그 가공홀에 성형용 폴을 관통되게 설치하고 상기 기본구조재의 표면에 프리폼(prefrom)을 적층하여 스킨부를 형성하는 제2단계; 상기 제2단계 후, 상기 기본구조재를 상부몰드와 하부몰드의 사이에 설치하고, 상기 상부몰드와 하부몰드의 사이에 수지와 경화재를 혼합한 혼합수지를 주입하고 경화하는 제3단계; 상기 제3단계 후, 상기 폴을 제거하여 볼트를 체결가능한 체결홀을 상하로 관통되게 형성하는 제4단계;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 수지이송법을 이용한 복합소재 대차프레임의 제작 과정에서 볼트를 체결할 수 있는 체결홀을 형성하므로 볼트 체결홀에서의 강화섬유의 연속성을 유지하여 체결홀부의 강도가 향상되는 장점이 있다.The present invention relates to a method for manufacturing a composite bogie frame having a bolt fastening hole portion using a resin transfer method; A first step of combining the longitudinal supporter filling material and the longitudinal supporter filling material made of reinforcing fibers to be integrally coupled using an adhesive or to form a basic structural material for a composite bogie frame by fastening a fastening member; After the first step, at least one processing hole is formed to penetrate up and down in the basic structural member, and a molding pole is installed to penetrate the processing hole and a preform is laminated on the surface of the basic structural member to form a skin part. Second step; A third step of installing the basic structural material between the upper mold and the lower mold after the second step, and injecting and curing a mixed resin mixed with a resin and a hardening material between the upper mold and the lower mold; And after the third step, removing the pole to form a fastening hole through which the bolt can be fastened up and down.
According to the present invention, it is possible to maintain the continuity of the reinforcing fiber in the bolt fastening hole, thereby improving the strength of the fastening hole part because the fastening hole for fastening the bolt is formed in the manufacturing process of the composite bogie frame using the resin transfer method. have.

Description

수지이송법을 이용한 볼트 체결홀부를 갖는 복합소재 대차프레임의 제조 방법 {Manufacturing Method of a composite bogie frame with bolt hole parts by Resin Transfer Moulding }Manufacturing method of a composite bogie frame having bolt fastening holes using resin transfer method {Manufacturing Method of a composite bogie frame with bolt hole parts by Resin Transfer Molding}

본 발명은 수지이송법을 이용한 볼트 체결홀부를 갖는 복합소재 대차프레임의 제조 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 철도차량의 핵심부품 중의 하나인 대차에 적용되는 대차프레임을 복합소재를 이용한 수지이송법(RTM, Resin Transfer Moulding)을 이용하여 제작시 볼트가 체결되는 체결홀부의 강도를 향상시킬 수 있는 수지이송법을 이용한 복합소재 대차프레임의 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing a composite material bogie frame having bolt fastening holes using a resin transfer method, and more specifically, a resin transfer method using a composite material for a bogie frame applied to a bogie, one of the core parts of a railway vehicle. The present invention relates to a method for manufacturing a composite bogie frame using a resin transfer method, which can improve the strength of a fastening hole in which a bolt is fastened during manufacturing by using (RTM, Resin Transfer Molding).

일반적으로 철도차량의 대차프레임은 철도차량에서 스프링 하중량을 제외한 모든 차량의 하중을 지지하는 부품으로 차량의 안전운행과 가장 밀접한 관련이 있는 부품이다. In general, the bogie frame of a railroad car is a part that supports the load of all vehicles except the unloaded weight of the railroad car and is the part most closely related to the safe operation of the vehicle.

이러한 대차프레임은 주로 지지하는 하중의 크기와 운행시 발생하는 힘의 크기에 따라 강성이 큰 철강소재를 이용하여 용접 구조의 형태로 제작되는 것이 일반적이다. 그러나 이러한 금속재 대차프레임을 제작할 경우 무게는 대략 1.3 ~ 2톤으로 무겁고 강성이 크다. Such a bogie frame is generally manufactured in the form of a welded structure using a steel material having a large rigidity according to the size of a supporting load and a force generated during operation. However, when manufacturing such a metal bogie frame weight is about 1.3 ~ 2 tons heavy and rigid.

물론, 이러한 기존의 대차프레임을 경량화하기 위해 섬유강화 복합소재를 대차프레임 적용하는 시도들이 있었다. 이 경우 기존 금속재 대차프레임 대비 무게를 25 ~ 50%까지 줄일 수 있다. Of course, there have been attempts to apply the fiber reinforced composite material to the balance frame in order to reduce the weight of the existing balance frame. In this case, the weight can be reduced by 25-50% compared to the existing metal balance frame.

이와 같은 섬유강화 복합소재를 대차프레임 적용한 예로 유럽공개특허 제EP0260440호(이하 "특허문헌 1"이라 함)가 제시된 바 있다. 상기 특허문헌 1은 도 1에 도시된 바와 같은 철도차량용 복합소재 대차프레임(composite bogie frame)의 제작에 관련된 것으로, 복합소재 대차프레임의 종축 지지대(2, 4)와 횡축 지지대(6)로 이루어진다. 이러한 철도차량용 복합소재 대차프레임을 제작하기 위해 도 2에 도시한 바와 같은 채움재(4, 10, 12, 16, 18로 구성됨)를 먼저 제작하고, 여기에 강화섬유를 수지에 함침하여 반경화시킨 프리프레그로 적층하거나, 미리 강화시켜 놓은 표면부(skin)(22, 26, 44)를 차례로 접착하여 제작한다. As an example of applying the fiber-reinforced composite material to the balance frame, the European Patent Publication No. EP0260440 (hereinafter referred to as "Patent Document 1") has been presented. The patent document 1 relates to the manufacture of a composite bogie frame for a railway vehicle as shown in FIG. 1, and consists of longitudinal supporters 2 and 4 and a horizontal supporter 6 of a composite bogie frame. In order to manufacture such a composite vehicle bogie frame for a railway vehicle, first, a filling material (consisting of 4, 10, 12, 16, and 18) as shown in FIG. It is produced by laminating with legs or by adhering the skin parts 22, 26, 44 which have been reinforced in advance.

한편, 일반적으로 복합소재 대차프레임은 제작 후 주요 구성품을 설치하기 위해 볼트체결기법을 적용하게 된다. 이와 관련된 볼트체결기법을 적용하기 위해 종래에는 도 3에 도시된 바와 같이 성형완료된 복합소재 대차프레임(1)에 축상장치, 제동장치 브라켓 및 댐퍼와 같은 주요 구성품을 설치하기 위해 드릴(50)을 이용해서 볼트를 체결가능한 체결홀을 후(後) 가공하게 된다. On the other hand, in general, composite bogie frame is to apply the bolt fastening method to install the main components after manufacturing. In order to apply the related bolting method, a drill 50 is used to install main components such as an axial device, a braking device bracket, and a damper in the molded composite bogie frame 1 as shown in FIG. 3. Thus, the fastening hole capable of fastening the bolt is post-processed.

이 경우 도 4에 도시된 바와 같이 볼트 체결을 위해 가공되는 체결홀(11)은 강화섬유(3)의 단절 및 응력집중을 유발하게 되며 주 하중을 감당하는 강화섬유(탄소섬유, 유리섬유 및 아라미드 섬유 등)가 절단(11a)되어 연속성이 단절된다. In this case, as shown in FIG. 4, the fastening hole 11 processed for fastening the bolt causes breakage and stress concentration of the reinforcing fiber 3 and reinforcing fibers (carbon fiber, glass fiber, and aramid) that bear the main load. Fibers, etc.) are cut 11a to break the continuity.

따라서, 볼트 체결에 의해 볼트에 의한 베어링 하중(bearing force)이 볼트 체결홀(11)에 작용할 경우 층간분리 및 섬유파단과 같은 대차프프레임의 손상이 쉽게 발생할 수 있다.
Therefore, when a bearing force due to the bolt acts on the bolt fastening hole 11 by bolt fastening, damage to a large chaff frame such as delamination and fiber breakage may easily occur.

특허문헌 1: 유럽공개특허 제EP0260440호Patent Document 1: European Patent Publication No. EP0260440

따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 볼트 체결을 위해 가공되는 볼트 체결홀을 제작된 대차프레임에 가공하지 않고 대차프레임의 제작단계에서 형성함으로써 볼트 체결홀 형성을 위한 후(後) 가공 공정을 제거하고 볼트 체결홀에서의 강화섬유의 연속성을 유지하여 체결홀부의 강도를 향상시키는 수지이송법을 이용하여 제작되는 복합소재 대차프레임의 제조 방법을 제공하는데 있다.
Therefore, the present invention is to solve these problems, an object of the present invention is to form a bolt fastening hole by forming a bolt fastening hole to be processed for bolt fastening in the manufacturing step of the bogie frame without processing the manufactured bogie frame The present invention provides a method for manufacturing a composite bogie frame manufactured by using a resin transfer method to remove the post-processing process and maintain the continuity of the reinforcing fiber in the bolt fastening hole to improve the strength of the fastening hole.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은; In order to solve such a technical problem,

강화섬유로 이루어지는 종축지지대용 채움재 및 횡축지지대용 채움재를 접착제를 이용하여 일체로 결합하거나 체결부재의 체결을 통해 결합하여 복합소재 대차프레임용 기본구조재를 형성하는 제1단계; 상기 제1단계 후, 상기 기본구조재에 하나 이상의 가공홀을 상하로 관통되게 형성하고 그 가공홀에 성형용 폴을 관통되게 설치하고 상기 기본구조재의 표면에 프리폼(prefrom)을 적층하여 스킨부를 형성하는 제2단계; 상기 제2단계 후, 상기 기본구조재를 상부몰드와 하부몰드의 사이에 설치하고, 상기 상부몰드와 하부몰드의 사이에 수지와 경화재를 혼합한 혼합수지를 주입하고 경화하는 제3단계; 상기 제3단계 후, 상기 폴을 제거하여 볼트를 체결가능한 체결홀을 상하로 관통되게 형성하는 제4단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 수지이송법을 이용한 볼트 체결홀부를 갖는 복합소재 대차프레임의 제조 방법을 제공한다.A first step of forming the basic structural material for the composite bogie frame by integrally combining the longitudinal support material and the transverse support material, which are made of reinforcing fibers, by using an adhesive or by engaging a fastening member; After the first step, at least one processing hole is formed to penetrate up and down in the basic structural member, and a molding pole is installed to penetrate the processing hole and a preform is laminated on the surface of the basic structural member to form a skin part. Second step; A third step of installing the basic structural material between the upper mold and the lower mold after the second step, and injecting and curing a mixed resin mixed with a resin and a hardening material between the upper mold and the lower mold; After the third step, the fourth step of removing the pole to form a fastening hole through which the bolt can be fastened up and down; and a bolt of the composite material frame having a bolt fastening hole using a resin transfer method, characterized in that consisting of It provides a manufacturing method.

이때, 상기 가공홀은 상기 종축지지대용 채움재에 형성되는 것을 특징으로 한다.At this time, the processing hole is characterized in that formed in the filler for the longitudinal support.

그리고, 상기 제2단계에서 상기 폴은 이형 필름으로 감거나 이형제를 도포한 후 상기 가공홀에 삽입하는 것을 특징으로 한다.In the second step, the pawl is wound into a release film or coated with a release agent, and then inserted into the processing hole.

또한, 상기 종축지지대용 채움재는 복합소재 리브 사이에 포상물질을 메워서 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the longitudinal support material is characterized in that by filling the foam material between the composite ribs.

아울러, 상기 복합소재 리브는 강화섬유가 기지재료에 함침된 프리프레그(prepreg)를 적층하여 경화시키거나, 강화섬유 프리폼(preform)에 수지를 주입하여 경화시킨 후 원하는 크기와 형상으로 절단하여 제작되는 것을 특징으로 한다.In addition, the composite rib is manufactured by laminating a prepreg impregnated with a reinforcing fiber in a base material, or by injecting a resin into a reinforcing fiber preform and curing it to a desired size and shape. It is characterized by.

또한, 상기 횡축지지대용 채움재는 강화섬유에 에폭시, 폴리에스터 및 페놀 등의 기지재료에 함침된 프리프레그(prepreg)를 적층하여 제작하는 것을 특징으로 한다.In addition, the filling material for the transverse support is characterized in that to produce a prepreg impregnated with a base material such as epoxy, polyester and phenol on the reinforcing fiber.

그리고, 상기 횡축지지대용 채움재는 금속재로 제작되는 것을 특징으로 한다.And, the filling material for the transverse support is characterized in that it is made of a metal material.

또한, 상기 횡축지지대용 채움재는 그 단면이 원형 또는 다각형의 실린더 형상인 것을 특징으로 한다.In addition, the filling member for the transverse support is characterized in that the cross section is a cylindrical shape of a circular or polygonal.

그리고, 상기 프리폼은 탄소, 유리, 아라미드 또는 이들의 혼합 섬유로 이루어지는 것을 특징으로 한다.And, the preform is characterized in that consisting of carbon, glass, aramid or mixed fibers thereof.

아울러, 상기 상부몰드와 하부몰드에는 혼합수지를 주입하기 위한 주입구와 주입된 혼합수지가 배출가능한 퇴출구가 형성되며, 상기 혼합수지는 순수수지와 경화재를 펌프로 강제이송시켜 믹서에서 혼합한 후 상기 주입구로 주입되는 것을 특징으로 한다.In addition, the upper mold and the lower mold is formed with an inlet for injecting the mixed resin and the outlet for discharging the injected mixed resin, the mixed resin is forced to transfer the pure resin and the hardening material by a pump to mix in the mixer Characterized in that the injection port.

또한, 상기 혼합수지의 상부몰드와 하부몰드내 주입압력은 1기압 이상인 것을 특징으로 한다.
In addition, the injection pressure in the upper mold and the lower mold of the mixed resin is characterized in that more than 1 atm.

본 발명에 따르면, 수지이송법을 이용한 복합소재 대차프레임의 제작 과정에서 볼트를 체결할 수 있는 체결홀을 형성하므로 볼트 체결홀에서의 강화섬유의 연속성을 유지하여 체결홀부의 강도가 향상되는 장점이 있다.
According to the present invention, it is possible to maintain the continuity of the reinforcing fiber in the bolt fastening hole, thereby improving the strength of the fastening hole part because the fastening hole for fastening the bolt is formed in the manufacturing process of the composite bogie frame using the resin transfer method. have.

도 1 및 도 2는 종래 복합소재로 이루어지는 대차프레임의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 종래 복합소재로 이루어지는 대차프레임에 볼트 체결홀을 형성하는 예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 수지이송법을 이용하여 제작되는 복합소재 대차프레임을 제작하기 위한 종축지지대용 채움재와 횡축지지대용 채움재를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 종축지지대용 채움재와 횡축지지대용 채움재를 결합한 복합소재 대차프레임용 기본구조재를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 복합소재 대차프레임용 기본구조재에 스킨부를 형성하는 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 볼트 체결홀부 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 상부몰드 및 하부몰드를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 수지이송법을 이용한 철도차량용 유연구조 복합소재 대차프레임 제작을 위한 수지이송 구성도이다.
도 11은 본 발명에 따른 복합소재 대차프레임의 볼트 체결홀부를 도시한 도면이다.1 and 2 are views illustrating an example of a bogie frame made of a conventional composite material.
3 and 4 are views for explaining an example of forming a bolt fastening hole in the bogie frame made of a conventional composite material.
Figure 5 is a view showing a longitudinal support material filling material and a transverse support material for preparing a composite material balance frame produced using the resin transfer method according to the present invention.
6 is a view showing a basic structural material for a composite bogie frame combined with a longitudinal support material filling material and a transverse support material filling material of the present invention.
7 is a view showing a state in which the skin portion is formed in the basic structural material for a composite bogie frame of the present invention.
8 is a view showing a state of the bolt fastening hole of the present invention.
9 is a view showing an upper mold and a lower mold of the present invention.
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a resin transport structure for manufacturing a flexible structural composite bogie frame for a railway vehicle using the resin transport method according to the present invention.
11 is a view showing a bolt fastening hole portion of the composite bogie frame according to the present invention.

본 발명에 따른 수지이송법을 이용한 볼트 체결홀부를 갖는 복합소재 대차프레임의 제조 방법을 첨부한 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
With reference to the accompanying drawings, a method for manufacturing a composite material frame having a bolt fastening hole part using a resin transfer method according to the present invention will be understood by the embodiments described in detail below.

도 5는 본 발명에 따른 수지이송법을 이용하여 제작되는 복합소재 대차프레임을 제작하기 위한 종축지지대용 채움재와 횡축지지대용 채움재를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 종축지지대용 채움재와 횡축지지대용 채움재를 결합한 복합소재 대차프레임용 기본구조재를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 복합소재 대차프레임용 기본구조재에 스킨부를 형성하는 상태를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 볼트 체결홀부 상태를 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명의 상부몰드 및 하부몰드를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 수지이송법을 이용한 철도차량용 유연구조 복합소재 대차프레임 제작을 위한 수지이송 구성도이고, 도 11은 본 발명에 따른 복합소재 대차프레임의 볼트 체결홀부를 도시한 도면이다.
Figure 5 is a view showing a longitudinal support member filling material and a transverse support member for preparing a composite material balance frame produced using the resin transfer method according to the present invention, Figure 6 is a longitudinal support member filling material and a horizontal axis of the present invention FIG. 7 is a view illustrating a basic structural material for a composite bogie frame incorporating a support material for filling, and FIG. 7 is a view illustrating a state in which a skin part is formed in the basic structural material for a composite bogie frame of the present invention, and FIG. 8 is a bolt of the present invention. 9 is a view illustrating a fastening hole part, and FIG. 9 is a view showing an upper mold and a lower mold of the present invention, and FIG. 10 is a resin for manufacturing a flexible structural composite bogie frame for a railway vehicle using a resin transfer method according to the present invention. Figure 11 is a transfer configuration, Figure 11 is a view showing a bolt fastening hole of the composite bogie frame according to the invention.

먼저, 도 5는 본 발명에 따른 수지이송법을 이용한 볼트 체결홀부를 갖는 복합소재 대차프레임의 제조 방법을 제작하기 이전에 준비된 종축지지대용 채움재(110)와 횡축지지대용 채움재(120)를 나타낸 것이다. First, Figure 5 shows the longitudinal support member filling material 110 and the transverse support material filling material 120 prepared before manufacturing the manufacturing method of the composite material bogie frame having a bolt fastening hole using the resin transfer method according to the present invention. .

이때, 상기 본 발명의 수지이송법을 이용하여 제작되는 복합소재 대차프레임은 두 개의 종축지지대와 이 종축지지대를 연결하는 1개 이상의 횡축지지대로 구성되기 때문에 이러한 종축지지대와 횡축지지대를 구성하는 종축지지대용 채움재(110)와 횡축지지대용 채움재(120)는 수지이송법을 이용한 복합소재 대차프레임의 기본 구조를 형성하게 된다. In this case, the composite bogie frame produced by the resin transfer method of the present invention is composed of two longitudinal support and one or more horizontal support connecting the longitudinal support, the longitudinal support constituting such longitudinal support and the horizontal support Substitute filler material 110 and the transverse support material filler 120 is to form the basic structure of the composite bogie frame using the resin transfer method.

먼저, 상기 종축지지대용 채움재(110)는 복합소재 리브(112)의 사이에 포상물질(114)을 메워서 이루어진다. 좀 더 상세하게는 상기 종축지지대용 채움재(110)를 구성하는 복합소재 리브(112)는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 및 이들의 혼합재 등의 강화섬유가 기지재료에 함침된 프리프레그(prepreg)를 적층하여 경화시키거나, 강화섬유 프리폼(preform)에 수지를 주입하여 경화시킨 후 원하는 크기와 형상으로 절단하여 제작된다. 그리고, 상기 포상물질(foam)(114)은 복합소재 리브(112) 사이의 공간을 메우는 가볍고 변형이 쉬운 물질(foam)로 구성된다. First, the longitudinal support filling material 110 is made by filling the foam material 114 between the composite ribs (112). More specifically, the composite rib 112 constituting the longitudinal supporter filling material 110 is a prepreg impregnated with a base material of reinforcing fibers such as carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, and a mixture thereof. After laminating or curing, or by injecting a resin into the reinforcing fiber preform (cured), it is produced by cutting to a desired size and shape. In addition, the foam material (foam) 114 is composed of a light and easy deformation (foam) to fill the space between the composite ribs (112).

이와 같은 종축지지대용 채움재(110)의 구성요소들의 두께, 길이 및 폭 등은 적용되는 철도차량의 하중크기에 따라 변하게 된다. 그리고, 종축지지대용 채움재(110)를 제작하기 위해서는 종축지지대용 채움재(110)를 구성하는 복합소재 리브(112) 및 포상물질(114)을 접착제를 이용하여 접착하게 된다.The thickness, length, and width of the components of the longitudinal support filling material 110 are changed according to the load size of the railway vehicle to which it is applied. In addition, in order to manufacture the longitudinal supporter filling material 110, the composite material rib 112 and the foam material 114 constituting the longitudinal supporter filling material 110 are bonded using an adhesive.

한편, 상기 횡축지지대용 채움재(120)는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 및 이들의 혼합재 등의 강화섬유에 에폭시, 폴리에스터 및 페놀 등의 기지재료에 함침된 프리프레그(prepreg)를 적층하여 제작하거나 알루미늄이나 강재 등의 금속재를 이용하여 제작할 수 있다. On the other hand, the horizontal support member 120 is manufactured by laminating prepregs impregnated with base materials such as epoxy, polyester, and phenol on reinforcing fibers such as carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, and mixtures thereof. Or it can manufacture using metal materials, such as aluminum and steel materials.

특히, 상기 횡축지지대용 채움재(120)는 종축지지대용 채움재(110)를 연결하기 위해 1개 이상이 이용되며, 그 단면이 원형 또는 다각형의 실린더 형상으로 이루어질 수 있다.In particular, the horizontal support member filler material 120 is used to connect one or more longitudinal support member filler material 110, the cross section may be made of a circular or polygonal cylinder shape.

이와 같은 종축지지대용 채움재(110)와 횡축지지대용 채움재(120)는 도 6에 도시된 바와 같이 접착제를 이용하여 일체로 결합하거나 리벳이나 볼트 및 너트 등과 같은 체결부재의 체결을 통해 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)를 제작하게 된다.Such longitudinal support filler material 110 and the transverse support filler material 120 is integrally bonded using an adhesive as shown in Figure 6 or composite material bogie frame through the fastening of fastening members such as rivets, bolts and nuts, etc. The basic structural material 100 will be manufactured.

그리고, 종축지지대용 채움재(110)와 횡축지지대용 채움재(120)를 체결하여서 이루어지는 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)의 표면에는 도 7에 도시된 바와 같이 강화섬유로 구성된 프리폼(prefrom)을 적층하여 스킨부(130)를 형성하게 된다. Then, the preform (prefrom) consisting of a reinforcing fiber as shown in Figure 7 on the surface of the composite frame frame 100 for the composite material made by fastening the longitudinal support member 110 and the transverse support member 120 The skin 130 is formed by stacking.

이때, 상기 프리폼은 탄소, 유리, 아라미드 또는 이들의 혼합 섬유로 이루어지는 것으로, 프리폼은 요구되는 두께를 만족하도록 적층하여 스킨부(130)를 형성하게 된다. 이와 같이 스킨부(130)를 원하는 두께만큼 적층 형성한 후, 도 9에 도시된 바와 같은 사전에 제작된 상부몰드(200) 및 하부몰드(202)의 사이에 삽입하게 된다. At this time, the preform is made of carbon, glass, aramid or mixed fibers thereof, the preform is laminated to satisfy the required thickness to form the skin portion 130. After the skin portion 130 is laminated in the desired thickness as described above, it is inserted between the pre-fabricated upper mold 200 and the lower mold 202 as shown in FIG.

한편, 프리폼을 적층하는 경우에는 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)에 축상장치, 제동장치 브라켓 및 댐퍼와 같은 주요 구성품을 설치하기 위해 도 11에 도시된 바와 같은 볼트를 체결가능한 체결홀(101)을 형성하기 위해 하나 이상의 가공홀(111)을 상하로 관통되게 형성하고 그 가공홀(111)에 성형용 폴(140)을 삽입하여 양단부가 상하로 노출되도록 관통되게 설치하여 그 폴(140) 주위로 스킨부(130)인 강화섬유가 연속성을 유지하도록 한다. Meanwhile, when preforms are stacked, fastening holes 101 for fastening bolts as shown in FIG. 11 to install main components such as an axial device, a braking device bracket, and a damper on the basic structural material 100 for a composite bogie frame. One or more processing holes 111 are formed to penetrate up and down to form a), and the forming poles 140 are inserted into the processing holes 111 to be installed so that both ends thereof are exposed up and down. The reinforcing fiber, which is the skin part 130, is maintained around.

이때, 상기 폴(140)은 체결홀(101)을 대차프레임의 종축지지대 양단부 상하측에 다수가 형성되도록 하기 위해 종축지지대용 채움재(110)에 가공홀(111)을 형성하고 그 가공홀(111)에 설치한다. At this time, the pawl 140 forms a processing hole 111 in the longitudinal support member filling material 110 in order to form a plurality of fastening holes 101 at both ends of the longitudinal support of the longitudinal axis of the bogie frame and the processing hole 111. Install).

특히, 추후 성형중 수지가 주입되고 성형이 완료된후 폴(140)은 제거되어야 하므로 제거를 용이하게 하기 위해 폴(140)에 이형 필름으로 감거나 이형제를 도포한 후 가공홀(111)에 삽입한다.In particular, after the resin is injected during the molding and after the molding is completed, the pole 140 should be removed, so that it is easily inserted into the processing hole 111 after winding with a release film or applying a release agent to the pole 140. .

이와 같이 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)의 표면에 프리폼(prefrom)을 적층하여 스킨부(130) 형성을 완료된 후의 체결홀부(101a)는 도 8에 도시된 바와 같이 체결홀(101) 주위에서 강화섬유는 연속성을 유지하고 있음을 알 수 있다.
As described above, the fastening hole 101a after the preform is laminated on the surface of the basic structural material 100 for the composite bogie frame 100 to form the skin part 130 is around the fastening hole 101 as shown in FIG. 8. It can be seen that the reinforcing fiber maintains continuity.

이와 같이 스킨부(130)를 원하는 두께만큼 적층 형성한 후, 도 9에 도시된 바와 같은 상부몰드(200) 및 하부몰드(202)의 사이에 삽입하게 된다. After the skin 130 is laminated in the desired thickness as described above, it is inserted between the upper mold 200 and the lower mold 202 as shown in FIG.

즉, 도 9에 의하면, 본 발명의 섬유강화 복합소재 대차프레임을 제작하기 위해 수지이송법을 이용한다. 이때, 스킨부(130)가 형성된 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)는 상부몰드(200)와 하부몰드(202)의 사이에 설치한다.That is, according to Figure 9, the resin transfer method is used to fabricate the fiber-reinforced composite material bogie frame of the present invention. At this time, the basic structural material 100 for the composite bogie frame on which the skin part 130 is formed is installed between the upper mold 200 and the lower mold 202.

상기 상부몰드(200)와 하부몰드(202)는 일반적으로 금속을 CNC가공을 통해 제작하거나 또는 유리섬유 강화복합소재에 금속재 보강재를 적용한 형태로 제작될 수 있다. The upper mold 200 and the lower mold 202 may generally be manufactured in a form of metal through CNC machining or in the form of applying a metal reinforcing material to a glass fiber reinforced composite material.

이때, 수지이송법을 이용하여 본 발명의 복합소재 대차프레임을 제작하는 경우 일정기압(예를 들면 1기압) 이상의 압력으로 에폭시, 폴리에스터, 페놀 등의 수지와 경화재를 혼합한 혼합수지를 상부몰드(200)와 하부몰드(202)의 사이에 이송 및 주입시키기 때문에 상부몰드(200)와 하부몰드(202)는 이러한 기압하에서 변형이 발생하지 않도록 해야 한다. At this time, when manufacturing the composite material balance frame of the present invention using the resin transfer method, the upper mold of the mixed resin mixed with a resin such as epoxy, polyester, phenol and a hardening material at a pressure of a certain pressure (for example 1 atm) or more Since the upper mold 200 and the lower mold 202 are transferred and injected between the 200 and the lower mold 202, deformation should not occur under such an air pressure.

한편, 상기 스킨부(130)가 형성된 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)를 상부몰드(200)와 하부몰드(202)의 사이에 설치하기 전에 몰드의 내부면에 윤활제 등을 도포해주어 최종적으로 성형되는 본 발명의 섬유강화 복합소재 대차프레임을 상부몰드(200)와 하부몰드(202) 사이에서 용이하게 분리할 수 있도록 한다.Meanwhile, before installing the basic structural material 100 for the composite bogie frame having the skin part 130 formed between the upper mold 200 and the lower mold 202, a lubricant or the like is finally applied to the inner surface of the mold. The fiber-reinforced composite material balance frame of the present invention to be molded to facilitate separation between the upper mold 200 and the lower mold (202).

이와 같이 윤활제 등을 도포한 후, 스킨부(130)가 형성된 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)를 상부몰드(200)와 하부몰드(202)의 사이에 설치하고 상부몰드(200)와 하부몰드(202)를 볼트 등의 체결수단(미도시됨)으로 체결하여 내부공기가 밖으로 새나오지 않도록 밀폐시키게 된다. After applying a lubricant or the like in this way, the basic structural material 100 for the composite bogie frame with the skin portion 130 is formed between the upper mold 200 and the lower mold 202 and the upper mold 200 and the lower The mold 202 is fastened by fastening means such as bolts (not shown) to seal the internal air so that it does not leak out.

이 경우 에폭시, 폴리에스터, 페놀 등의 수지와 경화재를 혼합한 혼합수지를 상부몰드(200)와 하부몰드(202)의 사이에 주입하는 과정에서 상부몰드(200) 또는 하부몰드(202)의 변형에 의한 누설(leakage) 발생을 방지하기 위해 상부몰드(200) 또는 하부몰드(202)의 테두리 결합부(200a,202a)의 사이에는 실링용 고무패킹(미도시도됨)을 삽입하고 볼트 등의 체결수단으로 체결함이 바람직하다.
In this case, the upper mold 200 or the lower mold 202 is deformed in the process of injecting a mixed resin mixed with a resin such as epoxy, polyester, phenol, and a curing material between the upper mold 200 and the lower mold 202. In order to prevent the leakage caused by the sealing between the upper mold 200 or the lower mold 202 of the coupling portion (200a, 202a) of the sealing rubber packing (not shown) is inserted and the fastening of bolts, etc. Fastening by means is preferred.

이상과 같이 상부몰드(200)와 하부몰드(202)의 사이에 스킨부(130)가 형성된 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)를 설치하고 상부몰드(200)와 하부몰드(202)를 볼트 등의 체결수단으로 체결한 상태에서 도 10에 도시된 바와 같이 에폭시, 폴리에스터, 페놀 등의 수지와 경화재를 혼합한 혼합수지를 주입하게 된다.As described above, the basic structural material 100 for the composite bogie frame having the skin part 130 formed between the upper mold 200 and the lower mold 202 is bolted to the upper mold 200 and the lower mold 202. As shown in FIG. 10, a mixed resin obtained by mixing a resin such as epoxy, polyester, phenol, and a hardening material is injected as fastened by a fastening means.

이때, 상기 상부몰드(200)와 하부몰드(202)에는 혼합수지를 주입하기 위한 하나 이상의 주입구(204)와 주입된 혼합수지가 배출가능한 퇴출구(206)가 형성된다. At this time, the upper mold 200 and the lower mold 202 is formed with one or more injection holes 204 for injecting the mixed resin and the outlet 206 for discharging the injected mixed resin.

즉, 상부몰드(200)와 하부몰드(202)에 설치되는 주입구(204)와 퇴출구(206)의 수와 위치는 대차프레임의 형상 및 혼합수지의 유동을 고려하여 1개 이상씩 적절한 수로 형성함이 바람직하다.That is, the number and positions of the inlets 204 and the outlets 206 installed in the upper mold 200 and the lower mold 202 are formed in one or more appropriate numbers in consideration of the shape of the bogie frame and the flow of the mixed resin. It is preferable to.

따라서, 혼합수지를 스킨부(130)가 형성된 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)가 삽입된 상부몰드(200)와 하부몰드(202)의 주입구(204)내부로 주입하면 상부몰드(200)와 하부몰드(202)의 내부를 채우면서 퇴출구(206)쪽으로 이동한다.
Accordingly, when the mixed resin is injected into the injection hole 204 of the upper mold 200 and the lower mold 202 into which the basic structural material 100 for the composite material balance frame in which the skin part 130 is formed is inserted into the upper mold 200. And toward the exit 206 while filling the inside of the lower mold 202.

이때, 상기 혼합수지를 주입하기 위해서는 에폭시, 폴리에스터, 페놀 등의 순수수지(210)와 경화재(212)를 펌프(214)로 강제이송시키게 된다. 이때, 펌프(214)로 이송되는 순수수지(210)와 경화재(212)는 믹서(216)에서 혼합된다. In this case, in order to inject the mixed resin, the pure resin 210 and the hardening material 212 such as epoxy, polyester, and phenol are forced to be transferred to the pump 214. At this time, the pure resin 210 and the hardener 212 which are transferred to the pump 214 are mixed in the mixer 216.

이와 같이 믹서(216)에서 혼합된 순수수지와 경화제의 혼합수지는 분배기(218)를 통해 상부몰드(200)와 하부몰드(202)에 형성된 다수의 주입구(204)로 동시에 주입된다.As such, the mixed resin of the pure resin mixed with the curing agent in the mixer 216 is simultaneously injected into the plurality of inlets 204 formed in the upper mold 200 and the lower mold 202 through the distributor 218.

이렇게 상부몰드(200)와 하부몰드(202)의 내부로 주입된 혼합수지는 스킨부(130)가 형성된 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)의 프리폼 스킨부(130)를 통해 유동하여 퇴출구(206)를 통해 빠져나가게 된다. 이때 혼합수지의 상부몰드(200)와 하부몰드(202)내 주입압력은 1기압 이상으로 주입함이 바람직하다.In this way, the mixed resin injected into the upper mold 200 and the lower mold 202 flows through the preform skin 130 of the basic structural material 100 for the composite bogie frame in which the skin 130 is formed and exits. Exit through 206. At this time, the injection pressure in the upper mold 200 and the lower mold 202 of the mixed resin is preferably injected at 1 atmosphere or more.

이상과 같이 혼합수지를 상부몰드(200)와 하부몰드(202)내에 주입하며 일정 시간이 경과하여 스킨부(130)가 형성된 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)의 프리폼 스킨부(130) 전체에 골고루 혼합수지가 스며들면 수지의 주입과 퇴출을 중단하고 혼합수지를 경화시키게 된다. As described above, the mixed resin is injected into the upper mold 200 and the lower mold 202 and the preform skin 130 of the basic structural material 100 for the composite bogie frame 100 having a skin portion 130 formed after a predetermined time has elapsed. If the mixed resin is infiltrated evenly, the injection and withdrawal of the resin is stopped and the mixed resin is cured.

이 경우 혼합수지를 경화시키는 방법은 상온에서 경화하는 자연경화 방법과 히터(heater) 등을 이용해 상부몰드(200)와 하부몰드(202)를 가열하여 경화하는 강제경화 방법 등을 선택적으로 수행할 수 있다.In this case, the curing method of the mixed resin may be selectively performed by a natural curing method of curing at room temperature and a forced curing method of heating and curing the upper mold 200 and the lower mold 202 by using a heater or the like. have.

물론, 수지가 주입이 완료되고 경화되어 성형이 완료된 대차프레임으로부터 폴(140)을 제거하면 제동장치 브라켓 및 댐퍼와 같은 주요 구성품을 설치하기 위해 도 11에 도시된 바와 같은 볼트를 체결가능한 체결홀(101)이 상하로 관통되게 형성된다.
Of course, when the resin is injected and cured to remove the pawl 140 from the molding frame, the fastening hole capable of fastening the bolt as shown in FIG. 11 to install main components such as a brake bracket and a damper ( 101 is formed to penetrate up and down.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

110: 종축지지대용 채움재 111: 관통공
120: 횡축지지대용 채움재 130: 스킨부
140: 폴 200: 상부몰드
202: 하부몰드 204: 주입구
206: 퇴출구 210: 순수수지
212: 경화재 214: 펌프
216: 믹서 218: 분배기110: filler for longitudinal support 111: through hole
120: filler for the transverse support 130: skin portion
140: pole 200: upper mold
202: lower mold 204: injection hole
206: exit 210: pure resin
212: hardener 214: pump
216 mixer 218 dispenser

Claims (11)

강화섬유로 이루어지는 종축지지대용 채움재 및 횡축지지대용 채움재를 접착제를 이용하여 일체로 결합하거나 체결부재의 체결을 통해 결합하여 복합소재 대차프레임용 기본구조재를 형성하는 제1단계;
상기 제1단계 후, 상기 기본구조재에 하나 이상의 가공홀을 상하로 관통되게 형성하고 그 가공홀에 성형용 폴을 관통되게 설치하고 상기 기본구조재의 표면에 프리폼(prefrom)을 적층하여 스킨부를 형성하는 제2단계;
상기 제2단계 후, 상기 기본구조재를 상부몰드와 하부몰드의 사이에 설치하고, 상기 상부몰드와 하부몰드의 사이에 수지와 경화재를 혼합한 혼합수지를 주입하고 경화하는 제3단계;
상기 제3단계 후, 상기 폴을 제거하여 볼트를 체결가능한 체결홀을 상하로 관통되게 형성하는 제4단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 수지이송법을 이용한 볼트 체결홀부를 갖는 복합소재 대차프레임의 제조 방법.
A first step of forming the basic structural material for the composite bogie frame by integrally combining the longitudinal support material and the transverse support material, which are made of reinforcing fibers, by using an adhesive or by engaging a fastening member;
After the first step, at least one processing hole is formed to penetrate up and down in the basic structural member, and a molding pole is installed to penetrate the processing hole and a preform is laminated on the surface of the basic structural member to form a skin part. Second step;
A third step of installing the basic structural material between the upper mold and the lower mold after the second step, and injecting and curing a mixed resin mixed with a resin and a hardening material between the upper mold and the lower mold;
After the third step, the fourth step of removing the pole to form a fastening hole through which the bolt can be fastened up and down; and a bolt of the composite material frame having a bolt fastening hole using a resin transfer method, characterized in that consisting of Manufacturing method.
제 1항에 있어서,
상기 가공홀은 상기 종축지지대용 채움재에 형성되는 것을 특징으로 하는 수지이송법을 이용한 볼트 체결홀부를 갖는 복합소재 대차프레임의 제조 방법.
The method of claim 1,
The processing hole is a manufacturing method of a composite material bogie frame having a bolt fastening hole portion using a resin transfer method, characterized in that formed in the longitudinal support member filling material.
제 1항에 있어서,
상기 제2단계에서 상기 폴은 이형 필름으로 감거나 이형제를 도포한 후 상기 가공홀에 삽입하는 것을 특징으로 하는 수지이송법을 이용한 볼트 체결홀부를 갖는 복합소재 대차프레임의 제조 방법.
The method of claim 1,
In the second step, the pole is wound with a release film or coated with a release agent is inserted into the processing hole, characterized in that the manufacturing method of the composite bogie frame having a bolt fastening hole using a resin transfer method.
제 1항에 있어서,
상기 종축지지대용 채움재는 복합소재 리브 사이에 포상물질을 메워서 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지이송법을 이용한 볼트 체결홀부를 갖는 복합소재 대차프레임의 제조 방법.
The method of claim 1,
The longitudinal support member filling material is a method of manufacturing a composite material bogie frame having a bolt fastening hole portion using a resin transfer method, characterized in that by filling the foam material between the composite material ribs.
제 4항에 있어서,
상기 복합소재 리브는 강화섬유가 기지재료에 함침된 프리프레그(prepreg)를 적층하여 경화시키거나, 강화섬유 프리폼(preform)에 수지를 주입하여 경화시킨 후 원하는 크기와 형상으로 절단하여 제작되는 것을 특징으로 하는 수지이송법을 이용한 볼트 체결홀부를 갖는 복합소재 대차프레임의 제조 방법.
5. The method of claim 4,
The composite rib may be manufactured by stacking a prepreg impregnated with a reinforcing fiber and then cutting it into a desired size and shape after injecting a resin into a reinforcing fiber preform. Method of manufacturing a composite material bogie frame having a bolt fastening hole using a resin transfer method.
제 1항에 있어서,
상기 횡축지지대용 채움재는 강화섬유에 에폭시, 폴리에스터 및 페놀 등의 기지재료에 함침된 프리프레그(prepreg)를 적층하여 제작하는 것을 특징으로 하는 수지이송법을 이용한 볼트 체결홀부를 갖는 복합소재 대차프레임의 제조 방법.
The method of claim 1,
The filling material for the transverse support is a composite material balance frame having a bolt fastening hole using a resin transfer method, characterized in that the prepreg impregnated with a base material such as epoxy, polyester and phenol on the reinforcing fiber laminated Method of preparation.
제 1항에 있어서,
상기 횡축지지대용 채움재는 금속재로 제작되는 것을 특징으로 하는 수지이송법을 이용한 볼트 체결홀부를 갖는 복합소재 대차프레임의 제조 방법.
The method of claim 1,
Filling material for the transverse support is a manufacturing method of a composite material bogie frame having a bolt fastening hole using a resin transfer method, characterized in that made of a metal material.
제 1항에 있어서,
상기 횡축지지대용 채움재는 그 단면이 원형 또는 다각형의 실린더 형상인 것을 특징으로 하는 수지이송법을 이용한 볼트 체결홀부를 갖는 복합소재 대차프레임의 제조 방법.
The method of claim 1,
Filling material for the transverse support is a method of manufacturing a composite material bogie frame having a bolt fastening hole using a resin transfer method, characterized in that the cross-section is a circular or polygonal cylinder shape.
제 5항에 있어서,
상기 강화섬유 프리폼은 탄소, 유리, 아라미드 또는 이들의 혼합 섬유로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지이송법을 이용한 볼트 체결홀부를 갖는 복합소재 대차프레임의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
The reinforcing fiber preform is a carbon, glass, aramid or a method for producing a composite material bogie frame having a bolt fastening hole using a resin transfer method, characterized in that consisting of these fibers.
제 1항에 있어서,
상기 상부몰드와 하부몰드에는 혼합수지를 주입하기 위한 주입구와 주입된 혼합수지가 배출가능한 퇴출구가 형성되며,
상기 혼합수지는 순수수지와 경화재를 펌프로 강제이송시켜 믹서에서 혼합한 후 상기 주입구로 주입되는 것을 특징으로 하는 수지이송법을 이용한 볼트 체결홀부를 갖는 복합소재 대차프레임의 제조 방법.
The method of claim 1,
The upper mold and the lower mold is formed with an inlet for injecting the mixed resin and the outlet for discharging the injected mixed resin,
The mixed resin forcibly transfer the pure resin and the hardened material by a pump and mixed in the mixer and then injected into the injection hole, the method of manufacturing a composite material bogie frame having a bolt fastening hole using a resin transfer method.
제 1항에 있어서,
상기 혼합수지의 상부몰드와 하부몰드내 주입압력은 1기압 이상인 것을 특징으로 하는 수지이송법을 이용한 볼트 체결홀부를 갖는 복합소재 대차프레임의 제조 방법.
The method of claim 1,
The injection pressure in the upper mold and the lower mold of the mixed resin is a method of manufacturing a composite material bogie frame having a bolt fastening hole portion using a resin transfer method, characterized in that more than 1 atm.
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