Metalografik İncelemelerle Ray Yüzeyindeki Soyulmaların Nedeninin Araştırılması

Authors : Alper UĞUR, Kemal DAVUT, Rasim BACACI

Pages : 1-18

Doi:10.31590/ejosat.703669

View : 29 | Download : 14

Publication Date : 2020-08-31

Article Type : Research Paper

Abstract :Demiryolları yolcu ve yük taşımacılığında dünya genelinde giderek artarak kullanılmaktadır. Bu artan trafik aynı zamanda tren raylarında kusurların daha çabuk ve daha sık görülmesine neden olmaktadır. Bu çalışmada Bursa ilinde kullanılan ve hızlı aşınarak parça kopmaları problemi yaşanan ray setleri incelenmiştir. R260 kalite çelikten imal edilen rayların özellikle kurp bölgesinde problem daha çok görülmektedir. Karşılaştırma yapılabilmesi için daha az sorun yaşanan düz hat bölgesinden alınan raylar da incelenmiştir. Problem yaşanan ray parçalarının yüzeyleri incelendikten sonra ray profilinin mantar bölgesi, yanak (gauge ve field corner) yüzeylerinden numuneler çıkarılarak metalografik inceleme için hazırlanmıştır. Hazırlanan numunelerin mikroyapıları optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) altında incelenmiş, ayrıca Vickers mikro-sertlik testleri yapılmıştır. Taramalı elektron mikroskobuna bağlı enerji dağılımlı X-ışınları spektrometresi (EDS) kullanılarak numuneler üzerinde mikro-kimyasal analizler gerçekleştirilmiştir. Makro-kimyasal analizler için optik emisyon spektrometresi (OES) kullanılmıştır. Ray kesitlerine makro-dağlama yapılarak genel yapı (makro-yapı) kontrol edilmiştir. Yapılan incelemeler sonucunda ray kesitlerinin %100 perlitten oluştuğu, öte yandan yük altında olan yanak bölgesinde ise aşırı deformasyon nedeniyle perlit yapısının bozulduğu gözlemlenmiştir. Perlitik yapı aşırı deformasyon etkisiyle mikron altı büyüklüklerde ferrit ve sementite dönüşerek lifli bir yapı halini almıştır. Deformasyon sonucu pekleşen bu yapı çatlak başlangıcına neden olmuştur. Aynı zamanda yapıda bulunan metal dışı kalıntılar (inklüzyon) çatlakların ray içine doğru ilerlemesini kolaylaştırmış ve sonrasında parça kopmalarına neden olmuştur. Çatlakların etrafında demir-oksit partiküllerine rastlanmıştır. Bu durum çatlakların, aniden ilerlemediğini, zaman içinde kullanıma ve atmosfer koşullarına bağlı olarak ilerlediğini göstermektedir. Ray malzemelerinin kimyasal kompozisyonları ve sertlik değerleri R260 kalite için izin verilen aralık içinde bulunmuştur. Teker teması olan bölgeler aşırı plastik deformasyon nedeniyle pekleşmiş ve sertlik değerleri diğer bölgelere göre yüksek çıkmıştır. Yapılan incelemeler sonucunda raylarda aşınma, soyulma ve parça kopması probleminin yuvarlanma temas yorulması (Rolling contract fatigue- RCF) nedeniyle oluştuğu ve çelik yapısında tespit edilen çok sayıda metal dışı kalıntının (inklüzyon) da RCF sırasında oluşan çatlakların ilerlemesini kolaylaştırdığı ve de soyulmalara (shelling) neden olduğu sonucuna varılmıştır. Problemin oluşumunun geciktirilmesi veya önlenmesi için kurb gibi kritik yerlerde daha yüksek dayanımlı rayların kullanılması, kullanılan ray çeliklerinde uluslararası standartlara uygun olarak inklüzyon kontrolü yapılması, teker ve rayların yağlanma ve bakım stratejilerinin gözden geçilmesi, teker-ray temas karakteristiklerinin iyileştirilmesine yönelik çalışmalar yapılması önerilmektedir. Son öneriye yönelik çalışmalar hat ve seyirle ilgili teknik sınırların araç özelliklerine bağlı olarak çıkartılarak sürdürülebilir bir model geliştirilmesini içermektedir.
Keywords : Ray kusurları, Metalografik inceleme, İçyapı, Yuvarlanma temas yorulması, Soyulma