(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (13) (51) T3 Int.Cl. B21D 53/36 ( ) E01B 9/30 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2015/08 EP B1 (54) Tytuł wynalazku: Sposoby wytwarzania sprężystego zacisku szynowego (30) Pierwszeństwo: GB (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2012/49 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 2015/07 (73) Uprawniony z patentu: PANDROL LIMITED, Addlestone, GB (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 STEPHEN JOHN COX, Richmond, GB DAVID RHODES, Lindford, GB (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Marek Ginter SULIMA GRABOWSKA SIERZPUTOWSKA BIURO PATENTÓW I ZNAKÓW TOWAROWYCH SP.J. Skr. poczt Warszawa 10 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 SGS-5718/VAL EP B1 Opis [0001] Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania sprężystego zacisku szynowego. [0002] Znane są różne postacie sprężystych zacisków szynowych, na przykład, takie jak przedstawiono i opisano w GB A i EP B. Znany sposób wytwarzania sprężystego zacisku szynowego obejmuje wyginanie metalowego pręta (zwykle wykonanego ze stali) do z góry określonego kształtu, a następnie poddawanie tego wygiętego pręta procesowi utwardzania na zimno, co ma na celu uzyskanie końcowego kształtu zacisku. [0003] Pręty takie mają wspólną charakterystykę odkształcania przy obciążeniu, posiadającą takie samo nachylenie (sztywność zacisku) aż do granicy sprężystości metalu, z którego wykonany jest wygięty pręt. Utwardzanie na zimno ma na celu przekraczanie tej granicy sprężystości wygiętego pręta, co powoduje trwałe odkształcenie wytwarzanego zacisku tak, że jeśli zacisk ten jest następnie nieobciążony i drugi raz poddano badaniu charakterystykę odkształcenia przy obciążeniu, to ta charakterystyka odkształcenia przy obciążeniu będzie liniowa do znacznie większego obciążenia, czyli do obciążenia, przy którym nowa charakterystyka zastępuje tę dla pierwotnego pręta. Jednym z kluczowych problemów związanych z utwardzaniem na zimno jest to, że pręty metalowe, z których wykonane są zaciski, same różnią się twardością, która zwykle mieści się w zakresie od 44 do 48 w skali twardości Rockwella. Ponieważ granica sprężystości prętów wykonanych z metalu o mniejszej twardości jest niższa niż w przypadku prętów wykonanych z twardszego metalu, w przypadku poddania wszystkich prętów stałemu odkształceniu, ich odciążanie przebiega zgodnie z nieznacznie różniącymi się od siebie liniami równoległymi wykresu charakterystyki, zaś ich odkształcenia trwałe są zmienne i różnią się od siebie. W przypadku prętów o mniejszej twardości odkształcenie trwałe jest większe, zaś w przypadku prętów twardszych odkształcenie trwałe jest mniejsze. Zilustrowano to na Fig. 1A załączonych rysunków, gdzie przedstawiono charakterystyki odkształcenia przy obciążeniu zacisku miękkiego i zacisku twardego oraz różnicę między ich odkształceniami trwałymi S po przeprowadzeniu utwardzania na zimno. Różnica między odkształceniami trwałymi skutkuje różnymi kształtami zacisków (wykraczającymi poza różnicę, wcześniej nierozerwalnie związaną z wytwarzaniem), przy czym kształt ten zależny jest od twardości. Wszystkie utwardzone na zimno zaciski posiadają zatem taką samą sztywność, niezależnie od ich twardości, jednak podczas wykorzystywania zacisków do mocowania, co powoduje ich odkształcenie w takim samym stopniu, w zaciskach występują nieznacznie różne obciążenia działające przy tej części ( noska ) zacisku, która opiera się o szynę kolejową. Mierzenie twardości każdego z zacisków bezpośrednio przed rozpoczęciem procesu utwardzania na zimno jest rozwiązaniem niepraktycznym. Ponadto, tak jak to przedstawiono w załączonych rysunkach na Fig. 1B i 1C, problem nie może zostać wyeliminowany po prostu przez zmienianie stałego stopnia odkształcenia stosowanego podczas utwardzania na zimno (Fig. 1B), ani przez przyłożenie stałej siły zamiast stałego odkształcenia (Fig. 1C), ponieważ nie zapewnia to rozwiązania zasadniczego problemu. W przeszłości podejmowano próby rozwiązania tego problemu przez powtarzalne poddawanie pręta procesowi utwardzania na zimno pewną liczbę razy, lecz rozwiązanie to nie jest w pełni skuteczne. [0004] Zgodnie z jednym przykładem pierwszej postaci wykonania według niniejszego wynalazku zapewniono sposób wytwarzania sprężystego zacisku szynowego obejmujący wyginanie pręta, wykonanego z metalu, mającego wartość twardości mieszczącą się w znanym zakresie wartości twardości, do z góry określonego kształtu, a następnie poddawanie tego wygiętego pręta procesowi utwardzania na zimno w celu wywołania w

3 tym wygiętym pręcie z góry określonego stopnia odkształcenia trwałego, w którym proces utwardzania na zimno obejmuje: przykładanie pierwszego obciążenia do części wygiętego pręta tak, aby spowodować pierwszy stopień odkształcenia tej części wygiętego pręta, które to pierwsze obciążenie jest z góry określonym obciążeniem mającym wartość równą lub większą niż ta wymagana do osiągnięcia granicy plastyczności metalu mającego najwyższą wartość twardości w wymienionym zakresie wartości twardości; pomiar pierwszego stopnia odkształcenia wymienionej części wygiętego pręta uzyskanego przez przyłożenie z góry określonego pierwszego obciążenia; określanie, na podstawie zmierzonego stopnia odkształcenia, albo (i) drugiego obciążenia, które, po przyłożeniu do wymienionej części wygiętego pręta, spowoduje, że wygięty pręt uzyska z góry określony stopień trwałego odkształcenia, lub (ii) drugiego stopnia odkształcenia wymienionej części wygiętego pręta wymaganego do doprowadzenia w wygiętym pręcie z góry określonego stopnia trwałego odkształcenia; oraz przykładanie określonego drugiego obciążenia do wymienionej części wygiętego pręta lub odkształcanie wymienionej części wygiętego pręta o określony drugi stopień odkształcenia. Zgodnie z jednym przykładem drugiej postaci wykonania według niniejszego wynalazku zapewniono sposób wytwarzania sprężystego zacisku szynowego obejmujący wyginanie pręta, wykonanego z metalu, mającego wartość twardości mieszczącą się w znanym zakresie wartości twardości, do z góry określonego kształtu, a następnie poddawanie tego wygiętego pręta procesowi utwardzania na zimno w celu wywołania w wygiętym pręcie z góry określonego stopnia trwałego odkształcenia, w którym proces utwardzania na zimno obejmuje: odkształcanie części wygiętego pręta o z góry określony pierwszy stopień odkształcenia przez przykładanie pierwszego obciążenia o wartości równej lub większej niż to wymagane do osiągnięcia granicy plastyczności metalu mającego największą wartość twardości zawartą w wymienionym zakresie wartości twardości; pomiar wielkości pierwszego obciążenia wymaganego do uzyskania z góry określonego pierwszego stopnia odkształcenia; określanie, na podstawie zmierzonego pierwszego obciążenia, albo (i) drugiego stopnia odkształcenia wymaganego w celu doprowadzenia w wygiętym pręcie z góry określonego stopnia trwałego odkształcenia, lub (ii) drugiego obciążenia, które po przyłożeniu do wymienionej części wygiętego pręta, spowoduje, że wygięty pręt uzyska z góry określony stopień trwałego odkształcenia; oraz odkształcanie wymienionej części wygiętego pręta o określony drugi stopień odkształcenia lub przykładanie określonego drugiego obciążenia do wymienionej części wygiętego pręta. [0006] Poniżej odniesiono się do przykładu przedstawionego na załączonych rysunkach, na których: Fig. 1A do 1C (opisane powyżej) przedstawiają charakterystyki odkształcenia przy obciążeniu dwóch zacisków szynowych o różnej odpowiedniej twardości, które zostały poddane utwardzaniu na zimno zgodnie z wcześniej zaproponowanym sposobem; Fig. 2A i 2B przedstawiają odpowiednie schematy blokowe opisujące dwa alternatywne procesy utwardzania na zimno wykorzystywane w postaciach wykonania według niniejszego wynalazku; Fig. 3A przedstawia zacisk szynowy poddany części procesu utwardzania na zimno wykorzystywanego w postaci wykonania według niniejszego wynalazku, zaś Fig. 3B przedstawia ten sam zacisk szynowy po przeprowadzeniu utwardzania na zimno oraz odkształcenie trwałe spowodowane procesem utwardzania na zimno; a Fig. 4A i 4B przedstawiają charakterystyki odkształcenia przy obciążeniu dwóch zacisków szynowych o różnej odpowiedniej twardości, przy czym liniami grubszymi oznaczono charakterystyki po poddaniu zacisków utwardzaniu na zimno zgodnie ze sposobem urzeczywistniającym niniejszy wynalazek, zaś liniami cieńszymi oznaczono charakterystyki zacisków przed przeprowadzeniem procesu utwardzania na zimno, gdzie Fig. 4A i 4B odpowiadają, odpowiednio, sposobom

4 urzeczywistnienia pierwszej postaci i drugiej postaci wykonania według niniejszego wynalazku. [0007] Zgodnie z jedną postacią wykonania według niniejszego wynalazku, pręt z metalu, którego wartość twardości mieści się w znanym zakresie wartości twardości, wygięty jest do z góry określonego kształtu zacisku (patrz Fig. 3A), a następnie poddawany jest dwuetapowemu procesowi utwardzania na zimno, jak pokazano na schematach blokowych z Fig. 2A lub 2B. Najpierw, pręt obciążany jest do poziomu równego lub wykraczającego poza granicę sprężystości pręta, którego wartość twardości mieści się w części górnej zakresu wartości twardości (KROK 1). Następnie, w zależności od stosowanego sposobu, przeprowadzany jest albo pomiar wielkości odkształcenia dx powstałego w KROKU 1 na skutek przyłożenia stałej siły F0 (KROK 2, Fig. 2A), lub pomiar wielkości siły FX wymaganej do uzyskania w KROKU 1 stałego odkształcenia d0 (KROK 2, Fig. 2B). W sposobie z Fig. 2A, który stanowi pierwszą postać wykonania według niniejszego wynalazku, zmierzone odkształcenie dx wykorzystywane jest następnie do określania wielkości siły F0 + FX lub drugiego stopnia odkształcenia dx + dx (KROK 3, Fig. 2A), co jest wymagane do wywołania w wygiętym pręcie z góry określonego stopnia odkształcenia trwałego S w drugim etapie procesu, podczas którego do pręta przykładana jest większa siła lub pręt odkształcany jest w większym stopniu. Podobnie, w sposobie z Fig. 2B, który stanowi drugą postać wykonania według niniejszego wynalazku, zmierzona siła FX wykorzystywana jest następnie do określenia odkształcenia d0 + dx lub drugiego obciążenia FX + FX (KROK 3, Fig. 2B), co jest wymagane do wywołania w wygiętym pręcie z góry określonego stopnia odkształcenia trwałego S w drugim etapie procesu, podczas którego pręt odkształcany jest w większym stopniu lub do pręta przykładana jest większa siła. W każdym przypadku, zmierzone wartości wykorzystywane są przez sprzęt (i/lub przez człowieka) do określenia wymaganej siły dodatkowej / wymaganego odkształcenia dodatkowego, na przykład, przez odniesienie do z góry określonej tablicy przeglądowej lub przez wykonanie odpowiednich obliczeń. W drugim etapie przetwarzania (KROK 4), pręt poddawany jest sile lub odkształceniu, które określone są w KROKU 3 z poprzedniego etapu, przy czym wartość siły i stopień odkształcenia zmieniają się w zależności od twardości pręta tak, że powstały zacisk (patrz Fig. 3B) jest zawsze odkształcony w punkcie, który leży wzdłuż linii, która jest równoległa do początkowej charakterystyki odkształcenia przy obciążeniu pierwotnego pręta, jak przedstawiono na Fig. 4A i 4B. Innymi słowy, tak jak to przedstawiono na Fig. 4A i 4B, każdy nieobciążony zacisk zawsze powraca wzdłuż przedłużenia tej linii, a zatem wszystkie zaciski wykonane z wykorzystaniem niniejszego sposobu będą miały taki sam stopień odkształcenia trwałego, i stąd taką samą ostateczną geometrię, jak każda inna, niezależnie od twardości pręta. Tak więc, wykorzystanie sposobu stanowiącego rozwiązanie według niniejszego wynalazku umożliwia dokładne określenie geometrii zacisku po przeprowadzeniu procesu utwardzania na zimno, przy czym może on być w szczególności określony dokładniej niż geometria zacisku przed przeprowadzeniem procesu utwardzania na zimno. [0008] Na Fig. 4A przedstawiono charakterystyki odkształcania przy obciążeniu zacisków o różnej odpowiedniej twardości, przed (linie cieńsze) i po (linie grubsze) poddaniu zacisków utwardzaniu na zimno z wykorzystaniem sposobu stanowiącego pierwszą postać wykonania według niniejszego wynalazku, w którym przeprowadzany jest pomiar w odniesieniu do tego jak duży stopień odkształcenia, dh (zacisk twardy) lub ds (zacisk miękki), wynika z poddania zacisku działaniu stałej siły F0, a zmierzone odkształcenie dla tego zacisku (dh/ds) wykorzystywane jest wówczas do określenia wielkości siły, F0 + FH (zacisk twardy) lub F0 + FS (zacisk miękki), albo stopnia odkształcenia, dh + dh (zacisk twardy) lub ds + ds (zacisk miękki), wymagany do uzyskania z góry określonego trwałego odkształcenia S. Wszystkie zaciski utwardzane na zimno w ten sposób posiadają takie samo trwałe odkształcenie S w całym zakresie twardości. Podobnie, na Fig. 4B

5 przedstawiono charakterystyki odkształcenia przy obciążeniu zacisków o różnej odpowiedniej twardości, przed (linie cieńsze) i po (linie grubsze) poddaniu zacisków utwardzaniu na zimno z wykorzystaniem sposobu stanowiącego drugą postać wykonania według niniejszego wynalazku, w którym przeprowadzany jest pomiar wartości, aby wiedzieć jak duża siła, FH (zacisk twardy) lub FS (zacisk miękki), jest wymagana do uzyskania stałego odkształcenia d0 zacisku, a zmierzona wartość siły dla tego zacisku (FH/FS) jest wówczas wykorzystywana do określenia stopnia odkształcenia, d0 + dh (zacisk twardy) lub d0 + ds (zacisk miękki), albo wielkości siły FH + FH (zacisk twardy) lub FS + FS (zacisk miękki), które wymagane są do uzyskania z góry określonego trwałego odkształcenia S. Wszystkie zaciski utwardzane na zimno w ten sposób posiadają takie samo trwałe odkształcenie S w całym zakresie twardości. [0009] Sposoby te są szczególnie korzystne w przypadku wykorzystywania urządzeń hydraulicznych typu umożliwiającego kontrolowanie siły i odkształcenia, ponieważ umożliwia to skuteczne i natychmiastowe określanie pożądanych wartości, dzięki czemu w procesie utwardzania na zimno prawie w ogóle nie występują przerwy. Zastrzeżenia patentowe Sposób wytwarzania sprężystego zacisku szynowego obejmujący wyginanie pręta, wykonanego z metalu, mającego wartość twardości mieszczącą się w znanym zakresie wartości twardości, do z góry określonego kształtu, a następnie poddawanie tego wygiętego pręta procesowi utwardzania na zimno w celu wywołania w tym wygiętym pręcie z góry określonego stopnia odkształcenia trwałego, znamienny tym, że proces utwardzania na zimno obejmuje: - przykładanie pierwszego obciążenia do części wygiętego pręta tak, aby spowodować pierwszy stopień odkształcenia tej części wygiętego pręta, które to pierwsze obciążenie jest z góry określonym obciążeniem mającym wartość równą lub większą niż ta wymagana do osiągnięcia granicy plastyczności metalu mającego najwyższą wartość twardości w wymienionym zakresie wartości twardości; - pomiar pierwszego stopnia odkształcenia wymienionej części wygiętego pręta uzyskanego przez przyłożenie z góry określonego pierwszego obciążenia; - określanie, na podstawie zmierzonego stopnia odkształcenia, albo (i) drugiego obciążenia, które, po przyłożeniu do wymienionej części wygiętego pręta, spowoduje, że wygięty pręt uzyska z góry określony stopień trwałego odkształcenia, lub (ii) drugiego stopnia odkształcenia wymienionej części wygiętego pręta wymaganego do doprowadzenia w wygiętym pręcie z góry określonego stopnia trwałego odkształcenia; oraz - przykładanie określonego drugiego obciążenia do wymienionej części wygiętego pręta lub odkształcanie wymienionej części wygiętego pręta o określony drugi stopień odkształcenia. 2. Sposób wytwarzania sprężystego zacisku szynowego obejmujący wyginanie pręta, wykonanego z metalu, mającego wartość twardości mieszczącą się w znanym zakresie wartości twardości, do z góry określonego kształtu, a następnie poddawanie tego wygiętego pręta procesowi utwardzania na zimno w celu wywołania w wygiętym pręcie z góry określonego stopnia trwałego odkształcenia, znamienny tym, że proces utwardzania na zimno obejmuje: - odkształcanie części wygiętego pręta o z góry określony pierwszy stopień odkształcenia przez przykładanie pierwszego obciążenia o wartości równej lub większej niż to wymagane do osiągnięcia granicy plastyczności metalu mającego największą wartość twardości zawartą w wymienionym zakresie wartości twardości;

6 pomiar wielkości pierwszego obciążenia wymaganego do uzyskania z góry określonego pierwszego stopnia odkształcenia; - określanie, na podstawie zmierzonego pierwszego obciążenia, albo (i) drugiego stopnia odkształcenia wymaganego w celu doprowadzenia w wygiętym pręcie z góry określonego stopnia trwałego odkształcenia, lub (ii) drugiego obciążenia, które po przyłożeniu do wymienionej części wygiętego pręta, spowoduje, że wygięty pręt uzyska z góry określony stopień trwałego odkształcenia; oraz - odkształcanie wymienionej części wygiętego pręta o określony drugi stopień odkształcenia lub przykładanie określonego drugiego obciążenia do wymienionej części wygiętego pręta. Uprawniony: PANDROL LIMITED Pełnomocnik: mgr inż. Marek Ginter Rzecznik patentowy

7 6

8 7

9 8

10 9

11 10

12 11

13 12

14 13