Werkstoffeinsatz in Schienenfahrzeugrädern - Alternativen und Grenzen

摘要

The demands placed on materials used for wheels and rails have grown with the introduction of high-performance rail traffic. Thus, there are instances particularly on the driving wheels of modern vehicles on local and suburban routes, in which, after only a short time in service the rolling surfaces show damages as result of thermal fatigue and rolling contact fatigue. Elaborate reprofiling of the wheel, during which a considerable part of the wheel's diameter is machined away, is sometimes necessary on all the wheels on the affected bogie and not just the damaged wheel, for reasons of diameter matching. Against this background there is also the recurring questfor materials capable of sustained resistance to the increased loads. For this reason, Deutsche Bahn's Technical Center has initiated and followed through the testing of new wheel materials in recent years. For high-speed traffic, tests were conducted on a Japanese wheel steel. For passenger services up to 160 km/h, bainitic ductile iron (ADI) and wheel materials with improved thermal loading capacity were tested. The rig tests and in-service testing have shown that the microstructure and the homogeneity of mechanical properties around the wheel rim delay the occurrence of out of roundness and improve the running performance of the wheels. Thus, there are indeed alternatives to those wheel materials that have been used hitherto.%Mit Einführung des Hochleistungsschienenverkehrs hat die Werkstoffbeanspruchung bei Rädern und Schienen zugenommen. So weisen vor allem angetriebene Räder von modernen Nahverkehrsfahrzeugen vereinzelt bereits nach kurzer Einsatzdauer Laufflächenschäden auf. Insbesondere im Hochgeschwindigkeitsverkehr tritt das Problem der periodischen Polygonisierung der Räder auf. Aufwändige Reprofilierungen des Rades, bei denen ein erheblicher Teil vom Raddurchmesser abgespant wird, sind dann nicht nur an dem geschädigten Rad, sondern zur Durchmesseranpassung mitunter an allen Rädern des betroffenen Fahrwerks erforderlich. So stellt sich immer wieder auch die Frage nach Radwerkstoffen, die den gestiegenen Beanspruchungen länger widerstehen. Deshalb hat das Technikzentrum der DB AG in den zurückliegenden Jahren die Erprobung neuer Radwerkstoffe initiiert und begleitet. Für den Hochgeschwindigkeitsverkehr wurde ein japanischer Radstahl getestet. Für den Personenverkehr bis 160 km/h wurden bainitisches Gusseisen (ADI) sowie Radstähle mit verbesserter thermischer Belastbarkeit getestet. Die durchgeführten Prüfstandsversuche und Betriebsversuche haben gezeigt, dass das Auftreten von Unrundheiten verringert und die Laufleistung der Räder durch ein günstigeres Gefüge und höhere Gleichmäßigkeit der mechanischen Eigenschaften über den Radumfang erheblich verbessert werden können. Dabei gibt es durchaus Alternativen zu den bislang verwendeten Radwerkstoffen.