การศึกษาการสึกหรอแบบขัดสีของการเชื่อมซ่อมเหล็กรางรถไฟเกรด R260
คำสำคัญ:
เหล็กรางรถไฟ, การเชื่อมซ่อม, การเชื่อมอาร์กลวดเชื่อมหุ้มฟลักซ์, การสึกหรอแบบขัดสีบทคัดย่อ
งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการสึกหรอแบบขัดสีของเหล็กรางรถไฟเกรด R260 ที่ไม่ผ่านการเชื่อมซ่อมและผ่านการเชื่อมซ่อมด้วยการเชื่อมอาร์คลวดเชื่อมหุ้มฟลักซ์ โดยใช้ลวดเชื่อมมาตรฐาน DIN 8555: E1-UM-350 จำนวน 3 ยี่ห้อเพื่อเปรียบเทียบกัน จากนั้นทำการตรวจส่วนผสมทางเคมี โครงสร้างจุลภาค ความแข็ง การสึกหรอ และผิวที่สึกหรอบริเวณเหล็กรางรถไฟเดิมและบริเวณเนื้อโลหะเชื่อมซ่อม จากผลการศึกษาพบว่าเหล็กรางรถไฟเกรด R260 ที่ไม่ผ่านการเชื่อมซ่อมมีโครงสร้างโดยรวมเป็นเพิร์ลไลต์ (Pearlite Matrix) ในขณะที่บริเวณเนื้อโลหะเชื่อมซ่อมด้วยลวดเชื่อมยี่ห้อ A B และ C มีโครงสร้างเฟอร์ไรต์ที่ขอบเกรน (Grain Boundary Ferrite) และโครงสร้างจุลภาคเป็นลักษณะเบไนต์ (Bainite) ที่เพิ่มเข้ามา นอกจากนี้ยังพบว่าค่าความแข็งไม่มีผลต่อการสึกหรอ โดยเหล็กรางรถไฟเดิมเกิดการสึกหรอน้อยที่สุดแต่มีความแข็งต่ำที่สุด ในขณะที่เหล็กรางรถไฟที่ผ่านการเชื่อมซ่อมด้วยลวดเชื่อมยี่ห้อ C มีค่าความแข็งสูงที่สุดแต่กลับมีการสึกหรอสูงที่สุด เหล็กรางรถไฟเดิมและเหล็กรางรถไฟที่ผ่านการเชื่อมซ่อมด้วยลวดเชื่อมยี่ห้อ A มีกลไกการสึกหรอส่วนใหญ่เป็นแบบการตัดขนาดเล็ก (Micro Cutting) ส่วนเหล็กรางรถไฟที่ผ่านการเชื่อมซ่อมด้วยลวดเชื่อมยี่ห้อ B และ C มีกลไกการสึกหรอส่วนใหญ่เป็นแบบการไถขนาดเล็ก (Micro Ploughing) และการแตกขนาดเล็ก (Micro Fracture) ดังนั้นลวดเชื่อมหุ้มฟลักซ์ยี่ห้อ A จึงเหมาะสมที่สุดในการนำไปใช้สำหรับการเชื่อมซ่อมเหล็กรางรถไฟเกรด R260
References
ASTM E1245-03. (2003). Standard Practice for Determining the Inclusion or Second-Phase Constituent Content of Metals by Automatic Image Analysis. West Conshohocken: ASTM International.
ASTM E384-17. (2017). Standard Test Method for Microindentation Hardness of Materials. West Conshohocken: ASTM International.
ASTM E407-07. (2007). Standard Practice for Microetching Metals and Alloys. West Conshohocken: ASTM International.
ASTM G65-00. (2000). Standard Test Method for Measuring Abrasion Using the Dry Sand/rubber Wheel Apparatus. West Conshohocken: ASTM International
Bakshi, S. D., Shipway, P. H., & Bhadeshia, H. K. D. H. (2013). Three-body Abrasive Wear of Fine Pearlite, Nanostructured Bainite and Martensite. Wear, 308(1-2), 46-53.
BS EN 15594: 2009. (2009). Railway applications-Track-Restoration of Rails by Electric Arc Welding, London: BSI.
Chang, C.M., Chen, Y.C., & Wu, W. (2010). Microstructural and Abrasive Characteristics of High Carbon Fe-Cr-C Hardfacing Alloy. Tribology International, 43(5-6), 929-934.
Huang, C.A., Liu, Y.W., & Chuang, C.H. (2009). The Hardening Mechanism of a Chromium-carbon Deposit Electroplated from a Trivalent Chromium-based Bath. Thin Solid Films, 517(17), 4902-4904.
Jun, H.K., Seo, J.W., Jeon, I.S., Lee, S.H., & Chang, Y.S. (2016). Fracture and Fatigue Crack Growth Analyses on a Weld-repaired Railway Rail. Engineering Failure Analysis, 59, 478-492.
Lai, Q., Abrahams, R., Yan, W., Qiu, C., Mutton, P., Paradowska, A., et al. (2018). Effects of Preheating and Carbon Dilution on Material Characteristics of Laser-cladded Hypereutectoid Rail Steels. Materials Science and Engineering: A, 712, 548-563.
Leiro, A., Vuorinen, E., Sundin, K.G., Prakash, B., Sourmail, T., Smanio, V., et al. (2013). Wear of Nano-structured Carbide-free Bainitic Steels under Dry Rolling–sliding Conditions. Wear, 298, 42-47.
Roy, T., Lai, Q., Abrahams, R., Mutton, P., Paradowska, A., Soodi, M., et al. (2018). Effect of Deposition Material and Heat Treatment on Wear and Rolling Contact Fatigue of Laser Cladded Rails. Wear, 412, 69-81.
Sato, Y., Matsumoto, A., & Knothe, K. (2002). Review on Rail Corrugation Studies. Wear, 253(1-2), 130-139.
Seo, J.W., Kim, J.C., Kwon, S.J., & Jun, H.K. (2019). Effects of Laser Cladding for Repairing and Improving Wear of Rails. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 20(7), 1207-1217.
Sergejevs, D., & Tipainis, A. (2016). Assessment of Railway Turnout Element Restoration Using MMA and FCAW Welding. In 15th International Scientific Conference Engineering for Rural Development Proceedings, Jelgava, 25, 606-611.
Shibe, V., & Chawla, V. (2018). Characterization of Fe–C–Cr Based Hardfacing Alloys. Transactions of the Indian Institute of Metals, 71(9), 2211-2220.
Sornil, B., Lothongkum, G, & Hartung, F. (2015). Welding of Rail: Technology and Metallurgy. The Journal of Welding Institute of Thailand, 1(2), 37-45.
Steel, N., & Metal, S. (2015). Rails. Retrieved January 16, 2020 from http://www.nssmc.com.
Taleff, E.M., Lewandowski, J.J., & Pourladian, B. (2002). Microstructure-property Relationships in Pearlitic Eutectoid and Hypereutectoid Carbon Steels. Jom, 54(7), 25-30.
Tipsunave, C., Thawornsupacharoen, P., Hommuang, S., Simlee, K., & Paitoonphon, S. (2019). Office of the Permanent Secretary. Ministry of Transport. Retrieved February 1, 2020 from http://www.mot.go.th.
Viafara, C.C., Castro, M.I., Velez, J.M., & Toro, A. (2005). Unlubricated Sliding Wear of Pearlitic and Bainitic Steels. Wear, 259(1-6), 405-411.
Wang, X., Zurob, H.S., Xu, G., Ye, Q., Bouaziz, O., & Embury, D. (2013). Influence of Microstructural Length Scale on the Strength and Annealing Behavior of Pearlite, Bainite, and Martensite. Metallurgical and Materials Transactions A, 44(3), 1454-1461.
Yamamoto, S. (2008). Arc Welding of Specific Steels and Cast Irons. (4th ed.) Tokyo: Kobe Steel.
Yang, J., Yang, Y., Zhou Y., Qi, X., Gao, Y., Ren, X., et al. (2013). Microstructure and Wear Properties of Fe-2 wt-% Cr-X wt-% W-0.67 wt-% C Hardfacing Layer. Welding Journal, 92(8), 225-230.
Zeng, D., Lu, L., Zhang, N., Gong, Y., & Zhang, J. (2016). Effect of Different Strengthening Methods on Rolling/Sliding Wear of Ferrite-Pearlite Steel. Wear, 358, 62-71.
Zhou, M., Xu, G., Tian, J., Hu, H., & Yuan, Q. (2017). Bainitic Transformation and Properties of Low Carbon Carbide-free Bainitic Steels with Cr Addition. Metals, 7(7), 263.
