레일에 발생하는 피로균열진전 거동 및 파손분석

초록

레일 표면에서 발생하는 접촉피로손상인 Squat, Head check 등은 중요한 문제로 대두되고 있다.Squats은 직선구간 및 반경이 큰 곡선구간에서 발생한다고 알려져 있으며 Head checks의 경우에는 곡선부의 High rail에서 반복적인 Plastic strain에 의해 주로 발생한다. Squats은 직선구간 및 반경이 큰 곡선구간에서 발생하며며 레일 표면의 WEL(White etching layer) 또는 Dent에서부터 발생하거나, 기관차 등의 동력차의 견인력(Traction)에서 라쳇팅에 의해 발생하다고 알려져 있으며 균열을 포함한 Dark spot을 동반한다. 균열은 레일의 두부로 진전하며 처음에는 표면에서 얕은 각도로 진전한 후 깊이가 3 - 5 mm정도에 도달할 때 아래쪽으로 진전하여 최종적으로는 파단에 이른다. 이러한 손상이 발생하면 큰 충격하중이 발생하여 레일 및 차량에 안전에 영향을 주며, 적절한 시기에 제거하지 않으면 레일의 파단시켜 대형 사고를 유발한다. 본 논문에서는 레일 표면에서 발생하는 접촉피로손상에 대한 파면분석, 조직 및 경도 변화를 통하여 파손메카니즘분석을 수행하였다.