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Zusammenfassung
Bei der laufenden Instandhaltung der Schienenfahrzeuge werden die Radsätze auf Fehlerfreiheit geprüft. Dabei werden sowohl die Laufräder wie auch die Radsatzwellen einer zerstörungsfreien Prüfung mit Ultraschall unterzogen.
Im Werk Wittenberge der DB Regio AG wurde im Jahre 2001 die bisher eingesetzte Handprüfung bzw. eine teilmechanisierte Prüfung mit konventioneller Technik durch eine mechanisierte automatische Prüfung mit Ultraschall-Gruppenstrahlertechnik abgelöst. Die bisherige individuelle Befundbewertung durch A-Bilder wurde durch eine numerische Rekonstruktion der Prüfdaten mit bildhafter Darstellung ersetzt. Dabei konnte die Prüfaussage signifikant verbessert und die Prüfzeit von bisher bis zu 30 Minuten auf 5 Minuten reduziert werden.
Ziel bei der Prüfung von Radsatzvollwellen ist es, die Rad- und Bremsscheibensitze sowie sämtliche Querschnittsübergänge auf radiale Fehler, d.h. auf quer zur Längsachse liegende Risse, zu überprüfen. Die eingeschränkte Zugänglichkeit der Prüforte hätte beim Einsatz von konventioneller Technik eine Vielzahl von Winkelprüfköpfen erforderlich gemacht, was in der Praxis einen schwer zu bewältigenden Aufwand allein auf Seiten der Prüfmechanik mit sich gebracht hätte. Die Technik der laufzeitgesteuerten Gruppenstrahler ermöglicht es, sämtliche geforderten Prüfbereiche mit 4 Prüfköpfen zu erfassen.
Im Labor für Ultraschallverfahren der BAM wurde ein Gerätesystem zum Betrieb von
linearen Strahlergruppen entwickelt, aufgebaut und erprobt. Es besteht aus einer
Geräteeinheit mit 64 Sende- und 64 Empfangskanälen, einem Steuerrechner mit
integriertem Transientenrekorder und wurde mit einem Linienarray mit 32 Elementen
und einer Frequenz von 17 MHz erprobt. Das Schallbündel einer Gruppe von 8 Elementen
kann per elektronischem Versatz über den Gesamtschwinger bewegt und
dabei gleichzeitig geschwenkt und fokussiert werden. Dabei konnten Wanddicke'n
von 0,5 mm sowie eine Anordnung von Flachbodenbohrungen mit 0,7 mm Durchmesser
mit großer Genauigkeit nachgewiesen werden. Mögliche Anwendungen sind
die Prüfung von Punktschweißverbindungen, die Korrosionsprüfung, die Prüfung von
Flugzeugkomponenten, die Schweißnahtprüfung.
Bei der laufenden Instandhaltung der Schienenfahrzeuge werden die
Radsätze auf Fehlerfreiheit geprüft. Dabei werden sowohl die Laufräder wie auch
die Radsatzwellen einer zerstörungsfreien Prüfung mit Ultraschall unterzogen.
Im Fahrzeuginstandhaltungswerk Wittenberge der DB AG wurde im Jahre 2001 die
bisher eingesetzte Handprüfung bzw. eine teilmechanisierte Prüfung mit
konventioneller Technik durch eine mechanisierte automatische Prüfung mit
Ultraschall-Gruppenstrahlertechnik abgelöst. Es werden Radsatz-Vollwellen von
klotzgebremsten Güterwagen, die neben den beiden Radsitzen keine
Querschnittsübergänge aufweisen, und Vollwellen von scheibengebremsten
Personenzügen mit bis zu 3 Bremsscheiben geprüft. Dabei sind unterschiedliche
Bauarten und Geometrien zu berücksichtigen und auf radiale Fehler
(Oberflächenrisse) zu untersuchen, die ab einer Tiefe von 2 mm und einer
Ausdehnung von 20 mm mit einem Signal-Rausch-Abstand von mindestens 6 dB
nachzuweisen sind.
Aufgrund der vorliegenden Betriebserfahrungen wurde im Jahre 2007 eine
Erweiterung in Angriff genommen. Bei Radsatz-Vollwellen ohne Bremsscheiben
musste der Prüfumfang, der sich bisher auf Wellenschenkel, Notlauf und die
Querschnittsübergänge am Radsitz beschränkte, auf den gesamten Längenbereich
ausgedehnt werden. Dies unter der Vorgabe, lediglich die bereits installierten 4
Gruppenstrahler-Prüfköpfe von 4 festen Einschallpositionen aus in 2 Prüfschritten
einzusetzen. Zusätzlich verringerte sich die Längenausdehnung der geforderten
Fehlergröße auf 15 mm.
Erfahrungen bei der Prüfung von Radsatz-Vollwellen unterschiedlicher Bauarten
und Baujahre machten zusätzlich eine Justierfunktion bzw. einen
Empfindlichkeitsausgleich erforderlich. Vor allem bei älteren Bauarten treten hohe
Empfindlichkeitsschwankungen auf, die durch eine automatisierte
Verstärkungsanpassung kompensiert werden müssen. Hierzu wird während des
Prüfablaufs die Schallschwächung ermittelt, deren Ergebnis in automatisierter Form
in die Befunderstellung mit einfließt.
Der Beitrag stellt darüber hinaus die Herausforderung dar, die Umrüstarbeiten
innerhalb des laufenden Betriebs durchzuführen bzw. die notwendigen
Stillstandszeiten auf ein Minimum zu beschränken.