플랜지 육성용접 화물열차 차륜의 잔류응력 측정 (Residual Stress Measurement of Flange Welded Freight Car Wheel)

서지정보

· 발행기관 : 한국철도학회
· 수록지 정보 : 한국철도학회논문집 / 26권 / 5호 / 333 ~ 341페이지
· 저자명 : 구병춘, 서정원, 권석진, 함영삼

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.

영어초록

When manufacturing wheels, quenching creates 80~-120 MPa compressive residual stress in the circumferential direction of the wheel tread. The mechanical braking system of a freight train stops the train by consuming the kinetic energy of the train as the frictional energy between the brake shoe and the wheel. Frictional heat generated in this process is transferred to the wheel, which increases the wheel temperature, and causes plastic deformation of the wheel material, this may create tensile residual stress in the circumferential direction. Since this tensile stress plus the stress caused by the external force acting on the wheel can exceed the allowable stress limit of a wheel, EN 13262 limits the residual stress below a standard value. In the present study, we measured the residual stress of a worn wheel of a freight train using a three-step cutting process and strain gauges according to EN regulations. As a result of the test, the tensile residual stress in the circumferential direction of the wheel surface was found to be 110 MPa, which satisfies the allowable criterion for residual stress of a wheel specified in EN 15313.

참고자료

· 없음