Mantarı Sertleştirilmiş Ray Kaynaklarının Kaynak Sonrası Kontrollü Hızlı Soğutulması için Proses Tasarımı Eniyileştirilmesi

Abstract

Mantarı sertleştirilmiş rayların kullanımından tam olarak fayda sağlayabilmek için bu rayların kaynak ve ısıdan etkilenen bölgelerinin, mantarı sertleştirilmiş raya özelliğini veren sıkı dizili perlit içyapısının sağladığı mekanik özelliklere yakın özellikler veren içyapılara sahip olması gerekmektedir. Bu ise yanmalı alın kaynağı ile birleştirilmiş raylarda söz konusu bölgelerin kaynak işleminden hemen sonra hızlandırılmış kontrollü soğutulmasıyla mümkün olabilmektedir. Bu çalışmada yanmalı alın kaynağı yöntemiyle birleştirilmiş mantarı sertleştirilmiş R350HT rayların kaynak bölgelerine uygulanacak kontrollü hızlı soğutmanın hangi koşullarda ve nasıl yapılması gerektiği araştırılmıştır. Dilatometrede R350HT ray çeliği numuneler kullanılarak ilgili ray ve ray kaynak standardların gerektirdiği sertlik değerlerini veren içyapı ve bu içyapıyı elde etmek için gereken ısıl işlem koşulları belirlenmiştir. Ray kaynak bölgelerinin kontrollü hızlandırılmış soğutulmasında kullanılacak aparatın tasarımı bilgisayarda simule edilerek geliştirilmiştir. Özel olarak tasarlanan soğutma aparatı ve sistemi kullanılarak yanmalı alın kaynağı ile birleştirilmiş 60E1 kesitli R350HT rayların kaynak bölgelerine farklı koşullarda hızlandırılmış soğutma uygulanmış ve ilgili EN 14587-2 standardını karşılayan başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Mantarı sertleştirilmiş rayların aluminotermit kaynağı ile birleştirilmelerinde ise uygun kaynak porsiyonu kullanımıyla ilgili EN 14730 standardının karşılanabildiği gösterilmiştir.

In order to benefit fully from the use of head hardened rails, the weld and the heat affected zones of these rails must have microstructures with mechanical properties similar to those produced by the fine pearlitic microstructures of the rails themselves. For the flash butt welding of head hardened rails, this is only possible through the accelerated controlled cooling of the related zones just after the welding operation. In this study, the required method and the conditions for the controlled accelerated cooling of flash butt welded head hardened R350HT rails have been investigated. Dilatometer experiments were performed on R350HT rail steel samples in order to determine the heat treatment conditions to produce microstructures that would give the hardness values required by the related rail and rail welding standards. A computer simulation study was undertaken to improve the design of the apparatus to be used for the accelerated cooling of the rail welds. A custom accelerated cooling system that employs this specially designed apparatus was used on flash butt welded R350HT rail joints of the 60E1 profile and results satisfying the related EN 14587-2 standard were obtained. For the aluminothermite welding of the head hardened rails, it was shown that the related EN 14730 standard could be met through the use of the proper weld portion.