كاربرد روش انرژي آزمون ضربه چارپي در اندازه گيري چقرمگي شكست ريل هاي 46E2 و 60E1

Application of CVN and 3-point bending in determination of critical fracture toughness of 46E2 and 60E1 rails

اندازه چقرمگي شكست ريل‌ها به عنوان يكي از پارامتر‌هاي كنترل كيفيت اين محصول به شمار مي‌آيد. چقرمگي شكست در طراحي خطوط،تحليل عيوب و ديگر موارد رايج در مهندسي مكانيك نيز به عنوان يك مقدار كليدي مورد نياز است. هدف اين پژوهش معرفي رابطه‌اي براي اندازه‌گيري چقرمگي شكست ماده ريل با كلاس R260 با استفاده از انرژي ضربه چارپي است. براي اين منظور ابتدا چقرمگي شكست ريل به روش خمش سه نقطه اي و براساس استاندارد ASTM E399 تعيين شده است. انرژي شكست با استفاده از آزمون ضربه چارپي در دما هاي مختلف اندازه گيري شده و نشان داده شده است كه در محدوده دمايي انجام آزمون ها انرژي شكست تغيير چنداني ندارد، آنگاه ارتباط خواص مكانيكي و شيمايي ماده مورد مطالعه با مقدار انرژي ضربه جذب شده مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنين نتايج حاصل از آزمون ضربه با نتايج منتشر شده توسط ديگر محققين مقايسه و ارزيابي شده است. براي ارزيابي بهتر نتايج آزمون‌هاي كشش تك محوره، تحليل تركيب شيميايي، تحليل ريزساختار و سختي سنجي نيز انجام شده است. درپايان رابطه اي براي ارتباط انرژي ضربه و چقرمگي شكست معرفي شده و با استفاده از آن چقرمگي شكست ماده ريل هاي مورد آزمايش در محدوده دمايي انجام آزمون ضربه محاسبه شده است. انطباق نتايج محاسبه شده و نتيجه حاصل از آزمون خمش سه نقطه اي نشان دهنده دقت مناسب رابطه معرفي شده است.

Measurement of fracture toughness is one of the quality control parameters in rail manufacturing process. Fracture toughness value is needed for designing the rail lines, analysis of defects and other common prevalent works in mechanical engineering. The goal of this research is to introduce a relation for measuring fracture toughness of rail materials with grade R260 by Charpy V-notch number. At first the fracture toughness of rail material has been determined by 3-point bending technique according to ASTM E399 in ambient temperature. The fracture energies have been measured by Charpy impact test and it has been illustrated that fracture energies have no significant change in the tests temperature limit. Relations between the chemical analysis and mechanical properties have been studied and compared with results of the other researchers. Uniaxial tension test, analysis of chemical composite, metallography and hardness test have been carried out for better study of the process. Finally, a relation to connect the Charpy V-notch number and fracture toughness has been introduced and the fracture toughness of the rails material over the impact test temperature limit has been calculated. Good agreement between calculated results and the result of 3-pint bending test indicate appropriate accuracy of the introduced equation.