플랜지 육성용접 화물열차 차륜의 잔류응력 측정

초록

차륜 제작 시 담금질 열처리로 차륜 답면에 원주방향으로 ？80~-120 MPa 압축 잔류응력이 생성되게 한다. 화물열차의 기계식 제동장치는 열차의 운동에너지를 답면제륜자와 차륜의 마찰에너지로 소진해 차량을 정지시킨다. 이 과정에서 발생한 마찰열은 차륜에 전달되어 차륜 온도를 높이고 차륜 재질의 소성변형을 유발하여 원주방향으로 인장 잔류응력을 생성할 수 있다. 이 인장응력은 차륜에 작용하는 외력에 의한 응력과 더해져 차륜의 허용응력을 초과할 수 있으므로 EN 13262에서는 잔류응력을 일정한 기준값 이하로 제한하고 스트레인 게이지를 이용하여 잔류응력을 측정하는 방법을 제시하고 있다. 본 연구에서는 실제 영업 열차에 사용 중인 마모된 화물열차의 차륜 한 개를 수거하여 플랜지 마모부를 육성용접한 후 EN 13262 규정에 따라 3단계 절단공정을 적용하여 스트레인 게이지를 붙여 파괴적 방법으로 잔류응력을 측정하였다. 시험결과 차륜 표면의 원주방향의 인장 잔류응력은 110 MPa로 EN 15313에서 규정하는 차륜의 잔류응력 허용 기준을 만족하였다.

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