Analysis for Roll Forming Process to Levitation Rail of Urban Maglev System

도시형 자기부상열차 부상레일의 롤 성형공정 해석

This Study discussed the roll forming process analysis of levitation rail for urban Maglev vehicle. To verify validity of roll forming process, we analyzed roll forming process for track shoe which is similar to levitation rail. The analysis process was composed of 12 passes and was performed for only 8 passes except overlapping passes. In the variation of temperature with each pass, surface temperature of the structure was cooled from initial $1200^{\circ}C$ to $1010^{\circ}C$ during 30 second before first pass, and central temperature and surface temperature was cooled to $980^{\circ}C$ and $900^{\circ}C$ in final pass, respectively. A length of structure after final pass is about 5 times longer than that before roll forming process. A strain of structure had a higher value in the inner part of the track shoe and show from minimum 2.5 to maximum 6.5. A torque applying on roll appear high in 2, 3 and 4 passes and a maximum value was $27,000ton{\cdot}mm$. Also it was analyzed that a load to the normal direction needs maximum 300ton.

본 연구는 도시형 자기부상열차 부상레일의 롤 성형공정 해석에 대한 연구로서 성형공정의 타당성을 검증하기 위하여 부상레일과 유사형상인 트랙슈에 대한 롤 성형공정을 해석하였다. 해석과정은 초기 육면체의 블록에서 시작하여 총 12공정으로 이루어졌으며, 이중 중복되는 공정을 제외한 8개 공정에 대하여 해석을 수행하였다. 공정별 온도의 변화는 초기 $1200^{\circ}C$에서 1공정에 투입되는 30초 동안 표면의 온도는 $1010^{\circ}C$까지 냉각 되며, 최종 공정인 12공정에서는 중심부에서 $980^{\circ}C$, 표면은 $900^{\circ}C$로 냉각되었다. 아울러 각 공정별 소재의 길이변화는 롤 성형전의 블록을 1로 했을 경우 각 공정별로 소재의 길이변화를 초기 길이로 나누어 비율로 계산한 결과 최종 공정후 초기에 비해 5배 증가하는 것을 알 수 있었다. 소재의 변형률은 상부롤의 형상부에서 크게 나타났으며, 최소 2.5에서 최대 6.5의 변형률을 나타내었다. 각 공정별 상 하부롤의 토크는 초기 2, 3, 4공정에서 높게 나타났으며, 최대 $27,000ton{\cdot}mm$를 보였으며, 수직방향으로의 하중은 최대 300톤이 필요한 것으로 해석되었다.