Alimünotermit kaynağıyla birleştirilmiş, mantarı sertleştirilmiş R350HT rayın mikroyapı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of microstructure and mechanical properties of head-hardened R350HT rails joined by aluminothermite welding
Yazar: ADEM ARI
Danışman: PROF. DR. BİLGE DEMİR
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Tren raylarının cebire ve diğer ekipmanlarla bağlamak yerine, kaynak metotlarıyla birleştirilmesi, demiryolu seyahat konforunu ve demiryollarının rijitliğini geliştirmiştir. Bunun yanında günümüzde ray ömrünü uzatan sıcak hadde sonrası kontrollü ve hızlı soğutmayla ray mantar sertleşmesi sağlanarak önemli ekonomik kazançlar elde edilmektedir. Ray kaynak metotlarından Alümünotermit kaynağı saha birleştirme yöntemi olarak günümüzde de önemini devam ettirmektedir. Ray termit kaynağı, basitliği, taşınabilirliği ve ekonomisi nedeniyle demiryolu endüstrisi için değerli bir kaynak teknolojisidir. Bununla birlikte özellikle termal işlem ile üretilen R350HT mantarı sertleştirilmiş rayların birleştirmesinde kritik dönüşümlere sebep olabilmekte ve bunlar ray ömür ve performansını oldukça etkilemektedir. Bundan dolayı bu çalışmada R350HT mantarı sertleştirilmiş rayların Alümünotermit kaynaklı birleştirme yöntemlerinin metalürjik yapı ve mekanik özelliklerinin kaynak parametrelerine bağlı olarak değişimi ve gelişimi incelenmiş ayrıca ilgili uluslararası standartlara uygunluğu ve birbirine karşı üstünlükleri ve avantajları araştırılmıştır.
Deneysel çalışmalar da 60 adet R350HT mantarı sertleştirilmiş ray numunesi 120 cm uzunluğunda kesilerek hazırlanmış ve bu numunelerin 20 tanesine Pandrol firmasının PLA yöntemi, 20 Tanesine SkV elit L25, 20 tanesine SOW-5 yöntemli alüminotermit kaynağı uygulanmıştır. Sonrasında bu kaynaklı birleştirmeler tahribatlı ve tahribatsız muayene yöntemlerine tabi tutulmuşlardır. Numuneler sırasıyla görsel muayene, ultrasonik muayene, eğme deneyi, makro yapı incelemesi, sertlik taraması, yuvarlanma yüzeyi sertlik deneyi, mikro yapı incelemesi, yorulma deneyi ve kimyasal analiz deneylerine tabi tutulmuş sonuçlar ayrıca, TS EN 14730-1+A1 standardı ile de karşılaştırılarak kritik yapılmıştır. Deneysel sonuçlar bu çalışmada kullanılan parametrelerle üretilen kaynaklı birleştirmelerin bu standartlara uygunluğunu göstermiştir. SKV ve PLA yöntemiyle yapılan kaynak numunelerinin eğme ve yorulma deneyi sonuçları, standartları karşılamadığı için testler durdurulmuş,  SOW-5 yöntemiyle birleştirilen numunelerde istenilen değerlere ulaşıldığı için tüm deneyler yapılmıştır.  Elde edilen bütün değerler SOW-5 yönteminin diğer yöntemlere göre daha üstün olduğu sonucunu desteklemektedir.

Anahtar Sözcükler: R350HT, Alimunothermit kaynağı, mantarı sertleştirilmiş ray, mikroyapı ve mekanik özellikler

Abstract:
Combining railway tracks with welding methods instead of connecting with splint and other equipment has improved the comfort of railway travel and the rigidity of railways. In addition, significant economic gains are achieved by providing rail cork hardening with controlled and rapid cooling after hot rolling, which extends the rail life today. As one of the rail welding methods, alluminothermal welding continues to be important today as a field joining method. However, the R350HT cork produced especially by thermal treatment can cause critical transformations in the joining of hardened rails and these affect the rail life and performance quite a lot. Therefore, in this study R350HT rails metallurgical structure and mechanical properties of head hardened alumunotermit welding assembly methods change depending on the parameters of the source and examined the development of and compliance with the relevant international standards also investigated the advantages and benefits against each other.
In experimental studies, 60 R350HT Cork hardened rail samples were prepared by cutting 120 cm long and 20 of these samples were welded with Pandrol's PLA method, 20 were welded with SkV elit L25, 20 were welded with SOW-5 method. After that, these welded joints were subjected to destructive and non-destructive testing methods. The samples were subjected to visual inspection, ultrasonic inspection, bending test, macrostructure examination, hardness screening, rolling surface hardness test, microstructure examination, fatigue test and chemical analysis experiments respectively. The results were also compared with TS EN 14730-1 + A1 standard and made critical. Experimental results have shown that the welded joints produced with the parameters used in this study comply with these standards. The tests were stopped because the results of the bending and fatigue experiments of the welding samples made with the SKV and PLA methods did not meet the standards, and all experiments were performed because the desired values were reached in the samples combined with the SOW-5 method. All the obtained values support the conclusion that the SOW-5 method is superior to other methods.  

Keywords: R350HT, Alimunothermite welding, head-hardened rail, microstructure and mechanical properties