Investigation of R260 Quality Rail Microstructure and Mechanical Properties Combined with Thermite and Flash Butt Welding

Abstract

Bu çalışmanın amacı rayların birleştirilmesinde kullanılan en yaygın iki yöntem olan termit ve yakma alın ray kaynağı yöntemlerinin mikroyapı ve mekanik özelliklerini incelemektir. Bu çalışmada kullanılan ray EN 13674-1 standarda, R260 kaliteye, 60E1 profile ve 1 m uzunluğa sahiptir. Belirtilen özelliklerdeki raylar, gerekli çalışmalar için termit ve yakma alın ray kaynağı yöntemleri ile birleştirilmiştir. Termit ray kaynağı TCDD DATEM’de, yakma alın ray kaynağı ise TCDD Çankırı Makas Fabrikası’nda yaptırılmıştır. Kaynak sonrası termit ve yakma alın kaynaklı rayın, ray mantarından alınan parçaların kalıntı gerilme, mikroyapı, sertlik ve çekme özellikleri incelenmiştir. Kalıntı gerilme sonuçlarına göre, orijinal kaynaksız rayın kalıntı gerilme değeri 154 MPa, termit kaynaklı rayın kalıntı gerilme değeri 172 MPa ve yakma alın kaynaklı rayın kalıntı gerilme değeri ise 160 MPa olarak bulunmuştur. Mikroyapı sonuçlarına göre, termit kaynaklı rayın mikroyapısı incelendiğinde, yapının ferrit ve perlit olup, martenzit olmadığı gözlemlenmiştir. Yakma alın kaynaklı rayın mikroyapısı incelendiğinde, yapının çoğunlukla ferrit ile perlitik olduğu gözlemlenmiştir. Sertlik testi sonuçlarına göre, termit ray kaynağındaki sertlik değerleri kaynak merkezinde ortalama 292 HV1, kaynak merkezi ile ITAB arasında ortalama 310 HV1, ITAB’da ortalama 308 HV1, ITAB ile ray metali arasında ortalama 264 HV1 ve ray metalinde ortalama 251 HV1 olarak gözlemlenmiştir. Yakma alın ray kaynağındaki sertlik değerleri, kaynak merkezinde ortalama 296 HV1, kaynak merkezi ile ITAB arasında ortalama 298 HV1, ITAB’da ortalama 292 HV1, ITAB ile ray metali arasında ortalama 256 HV1 ve ray metalinde ortalama 248 HV1 olarak gözlemlenmiştir. Çekme testi sonuçlarına göre, termit kaynaklı rayın çekme numunesi kaynak merkezinden, yakma alın kaynaklı ray numunesi ise ITAB’ın hemen bitiminden kopmuştur. Hem termit hem de yakma alın kaynaklı ray malzemelerinin sünek bir davranış sergilediği gözlemlenmiştir. Kopma bölgelerinin kesitten alınan mikroyapı analizlerine göre, termit ve yakma alın kaynaklı raylardaki mikroyapıların büyük bir kısmında sementit ağı dağılımı gözlemlenmiş olup, kopma işlemi kırılganlığa neden olan yoğun sementit alanından olmuştur.