Rail surface modification apparatus for improving surface hardness and residual compressive stress and reducing noise and vibrations and method for improving fatigue wear characteristics and reducing noise and vibrations of rails using thereof

摘要

본 발명은 철도 레일의 수명을 증가시키기 위한 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 레일의 수명을 늘리기 위해 레일의 헤드 부위의 마모가 심한 구간에 담금질, 템퍼링(tempering) 등의 열처리를 실시하여 내마모성을 향상시킨 열처리 레일을 사용하더라도 반복적인 열차운행으로 인해 레일에 마모 및 피로손상이 누적되는 것을 해소할 수 없는 한계가 있었던 종래기술의 열처리 레일 및 레일 강도 향상방법들의 문제점을 해결하기 위해, 마모 및 피로손상 누적에 따른 레일의 표면 물성변화 및 내마모 특성을 분석하고, 예를 들면, 레일 연결부, 용접부위, 곡선부 및 교차부 등과 같은 피로누적 및 손상 부위에, 초음파 나노표면개질(UNSM) 기술을 이용하여 표면을 개질하는 것에 의해 누적피로를 회복하고 표면을 강화시킴으로써, 열처리 레일 및 일반 레일을 포함하는 기존 레일의 표면을 강화시키고 내마모성을 향상시키는 것에 의해 레일의 수명을 증가시켜 전체적인 선로의 유지보수 및 교체비용을 절감할 수 있는 동시에, 레일의 강도저하 부위에서 발생하는 진동 및 소음을 저감할 수 있도록 구성되는 레일 표면경도와 압축잔류응력 향상 및 소음진동 저감을 위한 레일 표면개질장치 및 이를 이용한 레일 피로마모특성 향상 및 소음진동 저감방법이 제공된다.