Συσχέτιση επιφανειακών μη καταστροφικών δοκιμών με μικροδομή σε σιδηροτροχιές

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία έγινε χρήση μαγνητικών μη καταστροφικών μεθόδων για τον έλεγχο της επιφάνειας δύο σιδηροδρομικών ραγών και μικροδομικός χαρακτηρισμός της κεφαλής της ράγας. Οι μη καταστροφικές μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν είναι ο Μαγνητικός Θόρυβος Barkhausen και τα δινορρεύματα, οι οποίες πραγματοποιήθηκαν σε όλη την επιφάνεια της κάθε ράγας. Στην κεφαλή της ράγας σημειώνονται τα φαινόμενα της φθοράς και του RCF (Rolling Contact Fatigue) λόγω της επαφής ράγας- τροχού τρένου, γι’ αυτό και επικεντρωθήκαμε στο τμήμα της κεφαλής. Οι διακυμάνσεις της μαγνητικής απόκρισης είναι εντονότερες στην περιοχή της κεφαλής λόγω της επαφής ράγας- τροχού τρένου, όπου παρατηρείται απώλεια του υλικού, ενώ καθώς κινούμαστε στα τμήματα του στύλου και του πέδιλου της ράγας η κατανομή του θορύβου γίνεται περισσότερο ομοιόμορφη. Η απώλεια του υλικού επιβεβαιώνεται με τα αποτελέσματα των παχυμετρήσεων με υπερήχους. Η απόκριση του μαγνητικού θορύβου είναι συμβατή με τις μετρήσεις των δινορρευμάτων και στις 2 ράγες, αρκεί το μέγεθος της ρωγμής να υπερβαίνει το 1,5mm. Ο μικροδομικός χαρακτηρισμός μέσω Οπτικού και Ηλεκτρονικού Μικροσκοπίου Σάρωσης και του Περιθλασίμετρου Ακτίνων Χ πραγματοποιήθηκε μόνο στην κεφαλή της ράγας και έγινε ταυτοποίηση του προευτηκτοειδούς φερρίτη και του περλίτη. Έγιναν επίσης μετρήσεις μακροσκληρότητας στην κεφαλή της ράγας, όπου παρατηρήθηκε έντονη διακύμανση της στην κεφαλή της ράγας και ομοιόμορφη κατανομή των τιμών καθώς απομακρυνόμαστε από την κεφαλή προς το στύλο. Συμπεραίνουμε ότι ο Μαγνητικός Θόρυβος Barkhausen, ως μέθοδος ελέγχου της εντατικής κατάστασης του υλικού αποτελεί μια αξιόπιστη μέθοδο καθώς μπορεί να προσδώσει πληροφορίες για την ύπαρξη παραμόρφωσης και επιφανειακών ατελειών στην υπό εξέταση επιφάνεια.

The purpose of this project is the examination of two railway rails using magnetic non destructive techniques and the characterization of microstructure of the rail’s head. The non destructive techniques used were Magnetic Barkhausen Noise and Eddy Current, which were applied on the whole rail’s surface. On the rail’s head occur the phenomena of wear and RCF (Rolling Contact Fatigue) because of the wheel rail contact, so we focused there. The fluctuations of the magnetic response were more intense on the rail’s head because of the wheel rail contact, where we can observe material loss. As we move towards the web and the foot of the rail, we have a more uniform distribution of the noise. The material loss was confirmed through thickness measurements using Ultrasonics. The characterization of microstructure was accomplished using Optical Microscope and Scanning Electron Microscope. These methods were applied only on the rail’s head, where we observed proeutectoid ferrite and pearlite. Observing the results of the HVN measurement we notice that on the rail’s head the rates vary significantly while the rates on the web and on the foot are distributed normally. Magnetic Barkhausen Noise is a very reliable method that can be used to give information about the deformation and the surface defects of the under test material.