철도차량 차륜 웹 영역에 대한 초음파 결함탐상 및 결과분석
Ultrasonic defect detection and results analysis of the railway vehicle wheel web area
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참고문헌
초록
철도차량 차륜은 주행 과정에서 레일과의 상호작용으로 인해 표면 및 내부에 결함이 발생할 수 있으며, 차륜 내부에 대한 결함검사는 차륜파손으로 인한 탈선 등의 안전에 필수적인 항목이다. 철도차량 차륜의 림(Rim) 영역 및 웹(Web) 영역을 정밀하게 탐상할 수 있는 초음파 기반 비파괴 검사시스템을 개발하였다. 이를 위해 정적 구조 응력해석 및 음향 시뮬레이션을 통해 차륜 웹부에 대한 검사영역(Zone)을 정의하여 초음파 검사모듈을 설계하였다. 그리고 검사영역을 파악하기 위한 Side Drill Hole(SDH) 및 인공 표면결함을 생성하여 결함탐상을 수행하였다. 본 논문에서는 개발된 검사시스템을 이용하여 차륜의 웹 영역에 대해 Time-of-Flight Diffraction(TOFD) 방식으로 표준결함(SDH 결함 및 Crack 결함)에 대해 검사를 진행하였다. 개발된 검사시스템을 이용하여 표준결함에 대한 탐상결과를 분석하였으며, 차륜 웹 영역의 표준결함들을 모두 성공적으로 검출하였다.
Abstract
Railway vehicle wheels can develop surface and internal defects due to their interaction with the rail during operation. Defect inspection of the wheel interior is essential for safety, preventing derailment due to wheel damage. We developed an ultrasonic-based non-destructive inspection system capable of precisely inspecting the rim and web areas of railway vehicle wheels. To achieve this, we defined the inspection area(Zone) for the wheel web using static structural stress analysis and acoustic simulation, and designed an ultrasonic inspection module. To identify the inspection area, we created a Side Drill Hole(SDH) and artificial surface flaws to perform defect inspection. In this paper, we used the developed inspection system to inspect the wheel web area for standard defects(SDH and cracks) using Time-of-Flight Diffraction(TOFD) method. The inspection results for these standard defects were analyzed using the developed inspection system, and all standard defects in the wheel web area were successfully detected.