화물열차용 차륜 소재 기가 사이클 피로특성 평가

초록

곡선부가 많은 선로를 운행하는 화물열차는 차륜의 플랜지와 레일 측면의 미끄럼 접촉으로 차륜의 플랜지에 직립마모가 심하여 차륜 삭정을 자주 하게 되므로 차륜의 수명은 짧고 차륜의 유지보수비가 많이 소요된다. 이러한 문제에 대한 해결책의 하나로 우크라이나, 베트남, 인도네시아 등에서는 차륜의 플랜지 마모부를 육성 용접하여 차륜 삭정 시 플랜지 형상 복원에 필요한 차륜 답면부의 삭정량을 최소화하여 차륜의 수명을 연장하고 유지보수비를 절감하는 기술을 적용하고 있고, 유럽에서도 차륜 마모부를 육성하여 차륜의 수명을 연장하는 기술에 관심이 높고 일부 연구소에서 기초연구를 수행하고 있다. 본 연구에서는 화차용 차륜의 플랜지 마모부에 적당한 서브머지드 아크 용접기술과 용접봉을 개발한 후 실제 화물열차용 마모 차륜의 마모부를 육성용접하고 모재와 용접부에서 시편을 채취하여 인장시험, 피로시험, 구름접촉 시험 등을 수행하여 신조차륜에 대한 시험결과와 비교하였다. 특히 모재, 용접금속, 열영향부에서 채취한 시편에 대해 초음파 공진 피로시험을 이용하여 기가 사이클 영역까지 피로시험을 수행하고 피로파손 메카니즘 규명과 파단면 특성을 면밀히 분석하였다. 인장강도와 피로강도는 용접금속, 열영향부, 모재의 순서로 작았다. 세 종류의 시편 모두 2백만 사이클 이상에서도 피로강도는 계속해서 작아지는 경향을 보였다.