4. September 2018

Eigenspannungsmessung mit Ultraschall

Eigenspannungen haben erhebliche Auswirkungen auf die Eigenschaften von Bauteilen. Sie beeinflussen unter anderem deren Ermüdungsfestigkeit und die Bruchzähigkeit. Dabei ist nicht nur die Höhe der Eigenspannung, sondern auch deren Vorzeichen (Zug- oder Druckspannung) von Bedeutung. Druckeigenspannungen verbessern typischerweise die Bauteileigenschaften – Zugeigenspannungen verschlechtern sie.

Bild: Eigenspannungsmessung an einem GüterwagenradEs gibt verschiedene Verfahren, Eigenspannungen zu messen. Die Messung mit Dehnungsmesstreifen ist ein sehr etabliertes Verfahren, bei dem das Bauteil aber üblicherweise zertrennt (also zerstört) werden muss. Der Einsatz sogenannter Röntgengoniometer gestattet eine Eigenspannungsmessung im Oberflächenbereich von Bauteilen. Mit polarisierten Ultraschallwellen kann man die Eigenspannung im gesamten Querschnitt eines Bauteils zerstörungsfrei messen.

Eisenbahnräder von Güterwagen gehören zu den Bauteilen, bei denen der Eigenspannungszustand kontinuierlich überwacht werden muss. Das liegt daran, dass diese Räder mit Klotzbremsen auf den Laufflächen gebremst werden. Beim Bremsvorgang wird in den Radkränzen der Räder sehr viel Wärme erzeugt. Diese Wärme führt zum Aufbau von Zugeigenspannungen. Die Zugeigenspannungen wiederum können Dauerfestigkeit und Bruchzähigkeit derart senken, dass es zum Bruch der Räder kommen kann. Für die Überwachung des Spannungszustandes der Güterwagenräder gibt es etablierte Ultraschall-Prüftechniken, die jedoch bei bestimmten Radtypen und Verschleißzuständen an Grenzen stoßen. Wenn die Eigenspannung der Räder aber nicht ermittelt werden kann, müssten die Räder aus Sicherheitsgründen verschrottet werden.

Die W.S. Werkstoff Service GmbH hat sich in den vergangenen Monaten mit dieser Thematik beschäftigt und eine ultraschall-basierte Prüftechnik entwickelt, die auch bei diesen „Grenzfällen“ Eigenspannungsmessungen gestattet.  Für diese Entwicklung nutzte Werkstoff Service seine Qualifikationen in der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung und für die korrekte Kalibrierung des Prüfsystems seine Kompetenz der in der mechanisch-technologischen Prüfung.

Der Vorteil dieser Eigenentwicklung ist, dass die W.S.-Prüftechnik – anders als die etablierten Prüfsysteme – auch die Prüfung anderer Bauteile als Räder gestattet. Der „Nachteil“ unserer Prüftechnik ist, dass hohe Fach- und Sachkenntnisse des Prüfers erforderlich sind, um die Messdaten korrekt zu erfassen und zu interpretieren.

W.S. Spezial Seminar - Eigenspannungen an metallischen Bauteilen (SemEB)Die W.S. Werkstoff Service GmbH setzt seine neu erworbenen Kompetenzen in der ZfP-Prüfdienstleistung und bei der Schulung von Prüfpersonal ein. Desweiteren befasst sich ein WS Spezial Seminar gezielt mit Eigenspannungen an (metallischen) Bauteilen.

 

 

Teilen:
Tags:
Zur Werkzeugleiste springen