Durch die Wärmeeinbringung während des Bremsvorgangs entstehen im Radkranz von Eisenbahn-Güterwagen Zugeigenspannungen in Radumfangrichtung, die zum Wachstum eventuell vorhandener Risse und damit zum vorzeitigen Bauteilversagen führen können. Zur einfachen und schnellen zerstörungsfreien Bestimmung der Eigenspannungen bietet sich das Ultraschall-Doppelbrechnungsverfahren an. Dazu wird eine Transversalwelle mit Hilfe von elektromagnetischen Ultraschallwandler so eingeschallt, daß sie sich über die Dicke des Radkranzes ausbreitet. Die Schwingungsrichtung der Welle verläuft dabei einmal parallel zur radialen und parallel zur Umfangsrichtung des Rades. Aus der Laufzeit der Wellen ergibt sich in Kenntnis der akustoelastischen Konstanten die Hauptspannungsdifferenz in tangentialer und radialer Richtung. An neuen Rädern wurde im Ausgangszustand und nach einer Serie von definierten Bremsungen der Spannungszustand vermessen. In der Regel liegt der Spannungszustand bei neuen Rädern bei kleinen Druckspannungswerten. Mit zunehmender Anzahl von Bremsungen treten Zugeigenspannungen von 300 MPa bis 500 MPa auf. Die Maximalwerte liegen dabei 7 mm bis 10 mm unterhalb der Radkranzoberfläche. Aus numerischen und bruchmechanischen Betrachtungen wird als zulässiger Grenzwert für die Hauptspannungsdifferenz 300 MPa festgelegt. (Morlo)
Qualitäts- und Betriebsicherung von Eisenbahnrädern mittels zerstörungsfreier Ultraschall-Spannungsanalyse
Quality and operating reliability of railway wheels by nondestructive ultrasonic stress analysis
1994
10 Seiten, 6 Bilder, 5 Quellen
Conference paper
German
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