일반기술

철도 레일 연결용 테르미트 용접재료 개발

철도 레일 테르미트 용접재료 개발에 관한 연구는 크게 점화재 제조 실험과 용접재 제조 실험 으로 구분하여 조사하였다. 먼저 점화재 제조 실험의 경우 알루미늄 분말은 입도가 작을 수록 점화시간이 단축되고 재현성도 일정하게 나타나고 있다. 또 철산화물은 입도가 너무 크거나 작으면 알루미늄과의 접촉면적이 작아지고 균질한 혼합이 어려워 점화시간이 길어지므로 입도를 적절히 조절해 주어야 한다. 그리고 알루미늄과 산소와의 몰비(MAl/MO)는 주요한 조전중의 하나로 몰비증 가에 따라 점화시간이 단축된다. 이와 함께 열선의 Power증가에 따라 점화시간이 단축되고 점화 에 필요한 Energy도 상당히 감소하고 있다. 대체로 점화제 제조의 적정조건은 철산화물의 입도를 17㎛정도로 그리고 알루미늄 분말은 30㎛ 정도로 하여 몰비 0.8 내지 1정도에서 30분동안 혼합한 다음, 14cm 열선으로 180W에서 점화하면 6-10초 이내로 점화시간을 단축할 수 있다. 한편 용접재에 의한 테르미트 반응시 Mold는 철용탕이 충분한 열량을 유지할 수 있도록 700℃ 부근에서 예열해주어야 한다. 용접재 제조시 알루미늄과 산소의 몰비가 이론치인 0.67보다 적은 경우는 반응이 조용히 일어나고 불꽃이 비산되는 현상도 격렬하지 않으나, 몰비가 큰 경우에는 불꽃이 매우 밝으며 비산되는 현상도 상당히 격렬하게 일어나고 있다. 특히 미량원소의 첨가에 따라 몰비가 다르게 나타나는데, 미량원소를 첨가하지 않을때는 몰비를 0.67-0.73으로 하여야 열량이 충분하여 철시편 내부에 기공이 생기지 않으나 금속철을 첨가하면 몰비를 0.73으로 높혀주어야 한다. 또 SiC를 첨가하는 경우는 몰비를 0.6으로 낮추고 SiC를 1.5% 정도 첨가하는 것이 적절하다. 대체로 용접재 제조시 적정조건은 철산화물과 알루미늄의 입도를 20/100mesh 및 30/100 mesh로 조절하고, 몰비 0.6에서 금속철과 SiC를 각각 5% 및 1.5%정도 첨가하여 혼합한 다음 14cm 열선으로 180W의 Power로 점화하면 연속적으로 테르미트 반응이 일어나고 위 조건에서 얻어진 금속철은 기공이 없고 성분함량은 레일규격내에 해당되고, 철회수율은 90% 정도이다.