Die Umfangs-Eigenspannung an den Laufflächen von Eisenbahnrädern kann sich während ihrer Lebensdauer von Druck auf Zug verändern. Bisher wurde in den Vereinigten Staaten die Farbveränderung der Radplatte als Hinweis auf unsichere Spannungszustände gemessen. Als Alternative wird hier die Ultraschallprüfung diskutiert. An zehn Eisenbahnrädern aus Stahlguß, zwei im Ursprungszustand, die anderen durch unterschiedliche Induktionserhitzung mit Eigenspannungen beaufschlagt, wurden mit zwei verschiedenen Ultraschallgeräten geprüft. Ein einzelner SH-Wellenwandler wurde an der Vorderseite des Randes angekoppelt, um in Reflexion die Doppelbrechung zu messen. Dafür wurde ein elektrodynamischer Wandler (EMAT) eingesetzt. Für Wellen entlang der Oberfläche wurde eine Anordnung von 12 piezoelektrischen Wandlern verwendet, die Laufzeiten mit einer Reproduzierbarkeit von +/-1 ns zu messen gestattet. Auch hiermit konnte zusätzlich die Ultraschalldoppelbrechung bestimmt werden. Die Prüffrequenz war in jedem Fall 2 MHz. Die Ergebnisse und Meßprobleme werden anhand von Diagrammen ausführlich diskutiert. Zwischen piezoelektrischer und EMAT-Meßeinrichtung wurde eine systematische Diskrepanz beobachtet, deren Ursache noch nicht ganz geklärt ist. Ergebnisse: Die Doppelbrechungsmessung ist einfacher und liefert bereits wichtige Information über die Umfangsspannung des Rades. Da in der Praxis belastete Räder möglicherweise noch ungleichmäßigere Umfangsspannungen aufweisen, als die hier untersuchten wärmebelasteten, sind wahrscheinlich Mehrfachmessungen bei der Wiederholungsprüfung erforderlich. (Völkel, U.)
Ultrasonic measurement of residual stress in cast steel railroad wheels
Messung der Eigenspannungen in Eisenbahnrädern aus Stahlguß mittels Ultraschall
1994
6 Seiten, 4 Bilder, 10 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Englisch
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