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Früherkennung von Rollkontakt-Ermüdung (RCF) in Eisenbahnschienen

  • Infolge der Betriebsbeanspruchung unterliegen Eisenbahnschienen an ihrer Fahrkante sog. Rollkontakt-Ermüdung. Diese entsteht bevorzugt in Bögen durch eine Kaltverformung des Schienenstahls und zeigt sich anfänglich in einer erhöhten Verfestigung des kontaktbeanspruchten Oberflächenbereichs. Im weiteren Verlauf entstehen zahlreiche, flach in das Schieneninnere verlaufende Risse –sog. Head Checks. Diese Risse neigen ab einem gewissen Stadium dazu, in das Innere der Schiene abzukippen, was im Endstadium zu einem Schienenbruch führen kann. Seit einigen Jahren wird in Deutschland bei der DB AG das Wirbelstromverfahren erfolgreich zur zerstörungsfreien Prüfung der Schädigungstiefe von Head Checks eingesetzt. Hiermit wurde u. A. angestrebt, zuverlässige Planungsgrößen für den Einsatz von Instandhaltungsmaßnahmen zu erhalten, durch deren gezielten Einsatz ein weiteres Risswachstum wirkungsvoll unterbunden werden kann. Bereits bei einem der ersten systematischen Einsätze der WirbelstromprüfungInfolge der Betriebsbeanspruchung unterliegen Eisenbahnschienen an ihrer Fahrkante sog. Rollkontakt-Ermüdung. Diese entsteht bevorzugt in Bögen durch eine Kaltverformung des Schienenstahls und zeigt sich anfänglich in einer erhöhten Verfestigung des kontaktbeanspruchten Oberflächenbereichs. Im weiteren Verlauf entstehen zahlreiche, flach in das Schieneninnere verlaufende Risse –sog. Head Checks. Diese Risse neigen ab einem gewissen Stadium dazu, in das Innere der Schiene abzukippen, was im Endstadium zu einem Schienenbruch führen kann. Seit einigen Jahren wird in Deutschland bei der DB AG das Wirbelstromverfahren erfolgreich zur zerstörungsfreien Prüfung der Schädigungstiefe von Head Checks eingesetzt. Hiermit wurde u. A. angestrebt, zuverlässige Planungsgrößen für den Einsatz von Instandhaltungsmaßnahmen zu erhalten, durch deren gezielten Einsatz ein weiteres Risswachstum wirkungsvoll unterbunden werden kann. Bereits bei einem der ersten systematischen Einsätze der Wirbelstromprüfung an einer Bogenstrecke mit hohem Betriebsaufkommen wurde auffällig, dass die Ermüdungsrisse nicht gleichmäßig entlang des Bogens verteilt auftraten, sondern sich auf kurze Distanzen Anhäufungen von Rissbefall mit intakten, unbefallenen Abschnitten abwechselten. Solch wellenförmiges Auftreten von Head Checks wurde auch in den nachfolgenden Prüfergebnissen der Wirbelstromprüfung vielerorts beobachtet. Aus der Literatur war bekannt, dass sich die Ermüdungsrisse bevorzugt in verfestigten Materialzonen bilden. Mit Hilfe von Härtemessungen konnte an verlegten und befahrenen Schienen gezeigt werden, dass die unbefallenen Zonen etwa die Grundhärte des Schienenwerkstoffes aufwiesen, während die mit Ermüdungsrissen befallenen Zonen um ca. 10 – 25% erhöhte Härtewerte aufwiesen. Die Wirbelstromprüfung reagiert sehr empfindlich auf Veränderungen der Materialeigenschaften. Somit lassen sich Verfestigungen der o. g. Art leicht auch ohne jedes Vorhandensein von Ermüdungsrissen bereits nachweisen. Im Zuge einer längerfristigen Beobachtung einer neu gebauten Strecke konnte herausgefunden werden, dass sich nach einer gewissen Betriebszeit wellenförmig verteilte Zonen mit Prüfsignalen, die auf Verfestigungen schließen lassen auftraten. Im weiteren zeitlichen Ablauf bildeten sich Ermüdungsrisse tatsächlich in den vorher bestimmten Stellen mit Verfestigung, während die Zonen ohne diese Prüfsignale weitgehend rissfrei blieben. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Wirbelstromprüfung das Potential besitzt, mögliche Orte der Entstehung von Ermüdungsrissen in einem extrem frühzeitigen Stadium nachzuweisen.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Hans-Martin Thomas, Anika Dey, Rainer Pohl, R. Heyder, R. Krull, K. Dilz
Dokumenttyp:Beitrag zu einem Sammelband
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Deutsch
Titel des übergeordneten Werkes (Deutsch):DACH-Jahrestagung 2008 - Zerstörungsfreie Materialprüfung, ZfP in Forschung, Entwicklung und Anwendung, 28.- 30.4.2008, St. Gallen, Schweiz
Jahr der Erstveröffentlichung:2008
Ausgabe/Heft:DGZfP-BB-113 (Mi.3.A.1.)
Erste Seite:501
Letzte Seite:510
Freie Schlagwörter:Eisenbahnschiene; Head Checks; Kaltverfestigung; Rollkontaktermüdung; Wirbelstromprüfung
Veranstaltung:DACH-Jahrestagung 2008 - Zerstörungsfreie Materialprüfung, ZfP in Forschung, Entwicklung und Anwendung
Veranstaltungsort:St. Gallen, Schweiz
Beginndatum der Veranstaltung:2008-04-28
Enddatum der Veranstaltung:2008-04-30
ISBN:978-3-940283-09-2
Verfügbarkeit des Dokuments:Physisches Exemplar in der Bibliothek der BAM vorhanden ("Hardcopy Access")
Bibliotheksstandort:Sonderstandort: Publica-Schrank
Datum der Freischaltung:19.02.2016
Referierte Publikation:Nein
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