제동 디스크용 주철의 물성 및 열피로 특성평가 = Evaluation of Thermal Fatigue Lifetimes of Cast Iron Brake Disc Materials

국문 초록 (Abstract)

철도차량의 제동 디스크에 사용될 수 있는 주물재료 4 종에 대해 인장강도, 압축강도, 경도, 비열, 비중, 열전도도 등 여러 특성값을 측정하였다. Ni, Cr, Mo 의 조성비에 따라 인장강도, 압축강도, 경도 등을 조절할 수 있었다. 이들 재료에 대해 열피로 시험을 수행할 수 있는 장치를 사용하여 원통형 시편에 대해 열크랙의 발생과 길이를 측정하여 재료의 내열성을 평가하였다. 그리고 열피로 시험과정을 유한요소법으로 해석하고 Manson-Coffin 식과 주변형률을 이용하여 열피로수명을 평가하여 시험결과와 비교, 검토하였다. 해석에 의한 예측수명은 관찰영역의 균열의 총 길이가 $40{\mu}m{\sim}1mm$ 사이에 있을 때의 수명에 해당함을 알 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

We measured the mechanical and thermal properties of four types of cast irons used for manufacturing the brake discs of railway vehicles. It was found that these properties could be controlled by varying the composition of Ni, Cr, and Mo. Thermal fatigue tests were carried out by using a thermal fatigue tester in which thermal cycles could be controlled. Thermal crack initiation and propagation were measured on cylindrical specimens. Finally, we simulated the thermal fatigue test procedure by finite element analysis and calculated the thermal fatigue lifetimes by Manson-Coffin's equation and the maximum principal strain. The estimated thermal fatigue lifetimes corresponded to the measured lifetimes when the total crack length was $40{\mu}m{\sim}1mm$.