DED 공정기술을 적용한 레일 유지보수 시편의 경도 특성 연구

초록

본 연구에서는 철도산업의 주요 인프라 구성요소인 레일을 대상으로 적층제조기술로 유지보수를 수행하였을 경우 레일에 발생하는 주요 물성의 변화를 분석 진행하였다. 적층제조기술은 열차의 반복 하중에 의한 레일 표면 마모 및 결함을 대상으로 한 유지보수 기술로 적용이 가능하다. 유지보수 기술로서의 적층제조 특성을 이해하기 위한 시험을 진행하기 위해, 레일 상부 절삭 후 DED 공정기술로 일정 높이만큼 적층하여 시편을 제작하였다. 적층 소재로 SUS316L 및 SUS630 두 종류의 소재를 적용하였고 공정조건의 차별화로 레이저 스캐닝 방향을 0° 및 0°/90° 교차 적층으로 구분하였다. 측정 물성은 레일 단면을 기준으로 레일의 주요 물성인 경도값(HV)을 적층 표면부터 레일의 중심까지 순차적으로 측정하였다. 경도 분석결과는 두 소재 모두 적층 표면에서 적층 경계면까지 점차적으로 경도값이 증가하는 특성을 보였으며 레일 원소재 영역에서는 경계면 근처에서 상대적으로 높은 경도값을 가졌다. 이는 적층 영역에서 레이저에 의한 가열사이클의 반복횟수와 냉각속도의 차이에 따라 생성되는 미세조직 특성이 달라지고 이로 인해 경도값의 차이가 발생한 것으로 판단된다. 또한 레일 원소재 영역에서는 적층경계면 근처에서 레이저 열원의 영향을 가장 크게 받기 때문에 이로 인해 생성되는 미세조직 차이로 높은 경도값을 가지는 것으로 추정된다.

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