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철도차륜의 열처리 방법

전문가 제언: ○ 철도차량의 주행에 있어서 차륜과 레일은 주행을 안내하는 역할 뿐만 아니라 차량의 중량을 지지하므로 항상 피로와 마모의 가혹한 조건에서 사용된다. 특히 금속피로는 철도레일과 차륜의 손상을 유발하는 가장 큰 요인으로 금속의 피로를 설명하는 경우에는 레일의 피로가 소개될 만큼 레일의 피로는 금속피로의 대표적인 예로 잘 알려져 있다.

○ 철도와 접촉하여 전동(rolling)하는 차륜의 최외각 표면인 트레드(tread)부는 브레이크 작동에 따른 가열과 냉각의 반복으로 열 피로와 함께 전동피로(rolling fatigue)를 받으므로 균열과 같은 손상에 가장 민감한 부위이며, 철도차량의 안전운행과 쾌적한 운행을 위하여 보수와 교체가 가장 빈번한 부분이다.

○ 차륜에 많이 발생하는 손상사례로는 브레이크 작동 시에 마찰열에 의하여 일어나는 국부적인 재질변화와 이로 인한 열 균열을 들 수 있다. 열 변질층에 발생하는 다수의 미세한 균열은 전동피로에 의하여 트레드의 박리를 초래한다. 정상적인 브레이크 사용조건에서는 차륜의 림부에는 압축잔류응력이 생기므로 균열의 전파는 정지되나 가혹한 사용조건에서는 잔류응력이 인장응력으로 작용하여 균열이 깊게 전파되므로 트레드의 손상이 초래된다.

○ 이를 방지할 목적으로 열처리방법을 개량한 차륜의 제조법이 여러 가지로 개발되어 왔다. 그 대표적인 것이 트레드부를 간헐적으로 수냉하여 금속조직을 펄라이트로 한 SQ(Slack Quenching)차륜과 연속 수냉에 의하여 금속조직을 마르텐사이트로 한 RQ(Rim Quenching)차륜이다. 여기에서 소개한 특허는 바로 RQ차륜의 제조방법을 개량한 것이라고 생각된다.

○ 그러나 마르텐사이트 조직을 갖는 차륜의 트레드는 경도가 높기 때문에 내마모성이 우수한 장점은 있으나 브레이크 열에 의한 균열의 발생이 커질 우려도 있다. 따라서 본 발명의 열처리방법은 차륜의 트레드부가 브레이크 드럼의 역할을 하는 슈브레이크 시스템보다는 디스크브레이크 시스템에 적용되어야 할 것으로 생각된다.

저자: QR Limited
자료유형: 특허정보