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철도차량 차축 재료의 파괴특성 적외선열화상 모니터링
Infrared Thermographic Monitoring for Failure Characterization in Railway Axle Materials

김정국    (한국철도기술연구원 주행추진연구실  );
  • 초록

    차축과 차륜으로 구성되는 철도차량 윤축은 차량의 운행과 관련하여 안전과 직결되는 중요한 철도 부품의 하나이다. 본 연구에서는 철도차량의 차축 재료의 인장파괴거동에 대한 특성을 분석하였다. 20년 이상 운행된 전기기관차 및 디젤전기기관차의 차축 시편에 대하여 연장시험을 수행하였다. 인장시험 동안 시편의 파괴특성을 모니터링하기 위해 고속 적외선카메라가 사용되었는데, 인장시험 동안의 시편 표변의 온도 변화를 모니터링하여 온도 분포로부터 인장파괴거동을 설명하고 파괴모드를 규명하고자 하였다.


    The wheelset, an assembly of wheel and axle, is one of important parts in railway bogie, directly related with the running safety of railway rolling stock. In this investigation, the tensile failure behavior of railway axle materials was investigated. The tensile coupons were prepared from the actual rolling stock parts, which were operated over 20 years. The tensile testing was performed according to the KS guideline. During tensile testing, an infrared camera was employed to monitor temperature changes in specimen as well as demonstrate temperature contour in terms of infrared thermographic images. The thermographic images of tensile specimens showed comparable results with mechanical behavior of tensile materials. In this paper, the failure mode and behavior of railway axle materials were provided with the aid of infrared thermography technique.


  • 주제어

    차축 재료 .   인장시험 .   적외선열화상 .   온도 모니터링 .   파괴 분석.  

  • 참고문헌 (12)

    1. X. P. V. Maldague, Nondestructive Testing Handbook: Infrared and Thermal Testing, Vol. 3, ASNT, pp. 12-20 (2001) 
    2. C. J. Hellier, Handbook of Nondestructive Evaluation, McGraw-Hill, pp. 9.1-9.47 (2001) 
    3. J. Kim and P. K. Liaw, "Characterization of fatigue damage modes in Nicalon/calcium aluminosilicate composites," Journal of Engineering Materials and Technology, Vol. 127, pp. 8-15 (2005) 
    4. X. P. V. Maldague and S. Marinetti, "Pulse phase infrared thermography," J. Appl. Phys. 79 (Mar), pp. 2694 - 2698 (1996) 
    5. J. Kim and P. K. Liaw, "Tensile fracture behavior of Nicalon/SiC composites," Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 38A, No. 13, pp. 2203-2213 (2007) 
    6. 김원태, 강기수, 최만용, 박정학, "Lock-in thermography를 이용한 노치시험편의 응력해석 및 피로한계치 평가", 비파괴검사학회지, 제26권 제4호, pp. 315-320 (2006)     
    7. 최만용, 김원태, "적외선열화상을 이용한 비파괴시험 활용 및 결함 진단", 비파괴검사학회지, 제24권, 제5호, pp. 525-531 (2004)     
    8. S. Panier, P. Dufrenoy and D. Weichert, "An experimental investigation of hot spots in railway disc brakes," Wear, 256, pp. 764-773 (2004) 
    9. P. Dufrenoy, "Two-/three-dimensional hybrid model of the thermomechanical behavior of disc brakes," Proc. Instn. Mech. Engrs. Vol. 218 Part F: J. Rail and Rapid Transit, pp. 17-30 (2004) 
    10. G. Degalaix, P. Dufrenoy, J. Wong, P. Wicker and F. Bumbieler, "Failure mechanisms of TGV brake discs," Key Engineering Materials, Vols. 345-346, pp. 697-700 (2007) 
    11. KS B 0801 : 2007, 금속재료 인장시험편 (2007) 
    12. KS B 0802 : 2003, 금속재료 인장시험방법(2003) 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (3)

    1. Kim, Jeong-Guk 2011. "Integrity Evaluation of Railway Bogie Using Infrared Thermography Technique" 비파괴검사학회지 = Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, 31(2): 144~149     
    2. Han, Soon-Woo ; Cho, Seung-Hyun 2011. "Review of Non-Destructive Evaluation Technologies for Rail Inspection" 비파괴검사학회지 = Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, 31(4): 398~413     
    3. Choi, Kyungwho ; Kim, Jaehoon 2016. "A Study for Applying Thermoelectric Module in a Bogie Axle Bearing" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, 40(4): 255~262     

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