การพัฒนาแท่งห้ามล้อสำหรับอุตสาหกรรมรถไฟไทย

This reseach was to investigated and developed high phosphorous cast iron brake shoes. The investigations found that state railway of Thailand had been used LV4 and DR2 brake shoes of 150,000 pieces/year (485 Baht/piece), which there were quality and service Life problems of these brake shoes and af...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Main Authors: สมใจ จันทร์อุดม, ประภาศ เมืองจันทร์บุรี, นริศรา มหาธนินวงศ์, เธียรศักดิ์ ชูชีพ
Other Authors: Faculty of Engineering Mining and Materials Engineering
Format: Technical Report
Language:Thai
Published: มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ 2022
Subjects:
Online Access:http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/17406
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Institution: Prince of Songkhla University
Language: Thai
id th-psu.2016-17406
record_format dspace
institution Prince of Songkhla University
building Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center
continent Asia
country Thailand
Thailand
content_provider Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center
collection PSU Knowledge Bank
language Thai
topic รถไฟ นวัตกรรมทางเทคโนโลยี
อุตสาหกรรมรถไฟ
spellingShingle รถไฟ นวัตกรรมทางเทคโนโลยี
อุตสาหกรรมรถไฟ
สมใจ จันทร์อุดม
ประภาศ เมืองจันทร์บุรี
นริศรา มหาธนินวงศ์
เธียรศักดิ์ ชูชีพ
การพัฒนาแท่งห้ามล้อสำหรับอุตสาหกรรมรถไฟไทย
description This reseach was to investigated and developed high phosphorous cast iron brake shoes. The investigations found that state railway of Thailand had been used LV4 and DR2 brake shoes of 150,000 pieces/year (485 Baht/piece), which there were quality and service Life problems of these brake shoes and affecting the cost of state railway of Thailand. Therefore, this research focused on the development of brake shoe casting in order to improve their mechanical properties and microstructures, including reduce defects. In addition, the brake performane will increase and service life extend leading to decrease the maintanance cost. This research found that chemical compositions and mold designs affected to microstructures, porosities, hardness, and wear of casting brake shoes. Adding high phosphorous into cast iron resulted in the formation of the FeP phase. As a result, the hardness increased and the friction coefficient decreased, which affected the braking distance. On the other hand, the addition of carbon and 0.3%wt silicon inoculant contributed to form the graphites which lubricated during braking and reduce sticking between wheel and brake shoe. It was found the back plate placed above the molding box was cavitatation higher than that of below the molding box. Cross-section area ratio between the sprue and the ingate (As:A) should be in the range of 1.2-1.6 and the ingate was suitable size. The brake shoe casting part had a good quality. In view of the economic worthiness, the riser should be designed in a smaller size and appropriate propotion. However, the riser could compensate the liquid metal in the first stage of liquid feeding. Pouring temperture of liquid metal at over 1,300°C had more tubular shrinkage cavities than that of lower poring temperature and small shrinkage cavity size distributed throughout the brake shoe casting part. On the other hand, the microstructures of high phosphorous cast irons did not change after heat treatment at temperature of 800-930°C, but their hardness increased This research could produce brake shoes with hardness of 220+20HB, porosity of 8% and wear of 3-4 g (according to the ASTM G65).
author2 Faculty of Engineering Mining and Materials Engineering
author_facet Faculty of Engineering Mining and Materials Engineering
สมใจ จันทร์อุดม
ประภาศ เมืองจันทร์บุรี
นริศรา มหาธนินวงศ์
เธียรศักดิ์ ชูชีพ
format Technical Report
author สมใจ จันทร์อุดม
ประภาศ เมืองจันทร์บุรี
นริศรา มหาธนินวงศ์
เธียรศักดิ์ ชูชีพ
author_sort สมใจ จันทร์อุดม
title การพัฒนาแท่งห้ามล้อสำหรับอุตสาหกรรมรถไฟไทย
title_short การพัฒนาแท่งห้ามล้อสำหรับอุตสาหกรรมรถไฟไทย
title_full การพัฒนาแท่งห้ามล้อสำหรับอุตสาหกรรมรถไฟไทย
title_fullStr การพัฒนาแท่งห้ามล้อสำหรับอุตสาหกรรมรถไฟไทย
title_full_unstemmed การพัฒนาแท่งห้ามล้อสำหรับอุตสาหกรรมรถไฟไทย
title_sort การพัฒนาแท่งห้ามล้อสำหรับอุตสาหกรรมรถไฟไทย
publisher มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์
publishDate 2022
url http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/17406
_version_ 1736861838921957376
spelling th-psu.2016-174062022-03-04T07:37:21Z การพัฒนาแท่งห้ามล้อสำหรับอุตสาหกรรมรถไฟไทย รายงานวิจัยฉบับสมบูรณ์เรื่องการพัฒนาแท่งห้ามล้อสำหรับอุตสาหกรรมรถไฟไทย Development of Brake Shoes for Thailand Railway สมใจ จันทร์อุดม ประภาศ เมืองจันทร์บุรี นริศรา มหาธนินวงศ์ เธียรศักดิ์ ชูชีพ Faculty of Engineering Mining and Materials Engineering คณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมเหมืองแร่และโลหะวิทยา Faculty of Science and Industrial Technology คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอุตสาหกรรม รถไฟ นวัตกรรมทางเทคโนโลยี อุตสาหกรรมรถไฟ This reseach was to investigated and developed high phosphorous cast iron brake shoes. The investigations found that state railway of Thailand had been used LV4 and DR2 brake shoes of 150,000 pieces/year (485 Baht/piece), which there were quality and service Life problems of these brake shoes and affecting the cost of state railway of Thailand. Therefore, this research focused on the development of brake shoe casting in order to improve their mechanical properties and microstructures, including reduce defects. In addition, the brake performane will increase and service life extend leading to decrease the maintanance cost. This research found that chemical compositions and mold designs affected to microstructures, porosities, hardness, and wear of casting brake shoes. Adding high phosphorous into cast iron resulted in the formation of the FeP phase. As a result, the hardness increased and the friction coefficient decreased, which affected the braking distance. On the other hand, the addition of carbon and 0.3%wt silicon inoculant contributed to form the graphites which lubricated during braking and reduce sticking between wheel and brake shoe. It was found the back plate placed above the molding box was cavitatation higher than that of below the molding box. Cross-section area ratio between the sprue and the ingate (As:A) should be in the range of 1.2-1.6 and the ingate was suitable size. The brake shoe casting part had a good quality. In view of the economic worthiness, the riser should be designed in a smaller size and appropriate propotion. However, the riser could compensate the liquid metal in the first stage of liquid feeding. Pouring temperture of liquid metal at over 1,300°C had more tubular shrinkage cavities than that of lower poring temperature and small shrinkage cavity size distributed throughout the brake shoe casting part. On the other hand, the microstructures of high phosphorous cast irons did not change after heat treatment at temperature of 800-930°C, but their hardness increased This research could produce brake shoes with hardness of 220+20HB, porosity of 8% and wear of 3-4 g (according to the ASTM G65). โครงการวิจัยนี้สนใจที่จะศึกษาและพัฒนาเหล็กหล่อฟอสฟอรัสสูงเพื่อผลิตเป็นแท่งห้ามล้อ จาก การศึกษาข้อมูลพบว่าการรถไฟแห่งประเทศไทยมีการใช้แท่งห้ามล้อชนิด LV4 และ DR2 ประมาณ 150,000 แท่ง/ปี (485 บาท/แท่ง) แน่นอนว่าปัญหาของเรื่องคุณภาพและอายุการใช้งานของแท่งห้ามล้อมี ผลต่อค่าใช้จ่ายของการรถไฟแห่งประเทศไทย โดยการพัฒนากระบวนการหล่อแท่งห้ามล้อมีเป้าหมายเพื่อ ปรับปรุงโครงสร้างจุลภาค ลดข้อบกพร่อง และปรับปรุงสมบัติเชิงกลให้มีความเหมาะสม เพื่อช่วยเพิ่ม ประสิทธิภาพในการเบรก ช่วยยืดอายุการใช้งานทั้งตัวแท่งห้ามล้อและล้อรส์ไฟ ช่วยลดงบประมาณด้าน การซ่อมบํารุงของการรถไฟแห่งประเทศไทย จากการทํางานวิจัยที่ผ่านมาพบว่าตัวแปรสําคัญคือ ส่วนผสมทางเคมี และการออกแบบแม่พิมพ์ มีผลต่อโครงสร้างจุลภาค ปริมาณโพรงอากาศ ความแข็ง และการสึกหรอของแท่งห้ามล้อ การเติมธาตุ ฟอสฟอรัสลงไปในเหล็กหล่อในปริมาณที่สูงจะมีการฟอร์มตัวของเฟสสเตไดต์ (FeP) ทําให้เหล็กหล่อมี ความแข็งที่เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานลดลงซึ่งมีผลต่อระยะการเบรก การเติมคาร์บอน และสารอินนอกคูแลนต์ซิลิกอนประมาณ 0.3% จะช่วยในการฟอร์มตัวของแกรไฟต์ ซึ่งช่วยหล่อลื่น ระหว่างการเบรกและลดการติดของแท่งห้ามล้อกับล้อรถไฟ ในการออกแบบแม่พิมพ์ พบว่าการวางตําแหน่งของแผ่นเหล็กซับแรง (Back plate) ด้านบนหีบมี การเกิดโพรงอากาศที่สูงกว่าการวางแผ่นเหล็กชับแรงด้านล่างนีบหล่อ และอัตราส่วนพื้นที่หน้าตัดระหว่าง ทางรูเทและทางเข้า (AA) ควรอยู่ในช่วง 1.2-1.6 และมีขนาดทางเข้าที่เหมาะสม จะให้ชิ้นงานที่มี คุณภาพดี และเพื่อความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์จะออกแบบให้รูล้นมีขนาดเล็กกว่าตามสัดส่วนที่เหมาะสม ซึ่งสามารถทําหน้าที่ชดเชยน้ําโลหะได้เฉพาะช่วงแรก คือ Liquid feeding และอุณหูมิเทน้ําโลหะที่สูงกว่า 1,30oC จะมีโพรงหดตัวแบบท่อที่มากกว่าการเทน้ําโลหะที่อุณหภูมิต่ํา ซึ่งเกิดโพรงหดตัวขนาดเล็ก กระจายตัวทั่วชิ้นงาน และการอบชุบเหล็กหล่อฟอสฟอรัสสูงที่อุณหภูมิ 800-930°C หลังการอบชุบ โครงสร้างจุลภาคไม่ได้แปลงเปลี่ยนจากเดิม แต่มีค่าความแข็งเพิ่มขึ้น และแท่งห้ามล้อจากการผลิตในงานวิจัยนี้ที่เหมาะสมจะมีค่าความแข็งประมาณ 220:20HB มี 96Porosity น้อยกว่า 8% และมีการสึกหรอประมาณ 3-4 g (ตาม ASTM G65) 2022-03-04T07:31:16Z 2022-03-04T07:31:16Z 2563 Technical Report http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/17406 th application/pdf มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์