Entwicklung einer Methode zur Einbringung von Druckeigenspannungen in Schienenfüße

Manuel Keinprecht

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Das Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist es den Stand der Wissenschaft hinsichtlich der mechanischen Oberflächenbehandlungsmethoden an Perliten für den Einsatz im Eisenbahnwesen zu evaluieren. Darüber hinaus ist der Kenntnisstand bezüglich des Einbringens von Druckeigenspannungen in diesen Werkstoff zu erweitern.
Da Druckeigenspannungen im oberflächennahen Bereich die Geschwindigkeit der Rissfortpflanzung wesentlich verringern können, wird eine Möglichkeit für die Anwendung an der Fußfläche der Eisenbahnschiene gesucht. Durch die Minimierung des Rissfortschritts kann die Lebensdauer erhöht werden.
Dabei zeigte die Literaturrecherche nur geringe Übereinstimmungen bezüglich der Eigenschaften der bereits untersuchten Werkstoffe und des Grundwerkstoffes für die Herstellung von Eisenbahnschienen. Deshalb wurden mehrere Behandlungsmethoden mit Hilfe einer Bewertungsmatrix im Zuge einer Vorauswahl beurteilt und gereiht.
Als aussichtsreichste Methoden präsentieren sich das Kugelstrahlen, das Festwalzen, das maschinelle Hämmern sowie die Bearbeitung der Oberfläche mit dem Verfahren des Laserschockverfestigens.
Nach der Überführung in den Versuchsmaßstab und der Abwicklung der experimentellen Untersuchungen wurde die Messung der Eigenspannungen mit der Bohrlochmethode durchgeführt.
Die Auswertung der Dehnungen und Evaluierung der Eigenspannungen erfolgte durch die Software des Prüfsystemherstellers SINT Technology. Anschließend wurden die ermittelten Eigenspannungen grafisch aufbereitet. Die gemittelten Verläufe der eingebrachten Druckeigenspannungen werden übersichtlich dargestellt und die Behandlungsmethoden hinsichtlich ihres Wirkungsgrades bewertet.
Schließlich erfolgt die Gegenüberstellung der Verfahren mit einer unbehandelten Referenzprobe. Die beiden besten mechanischen Oberflächenbehandlungsmethoden wurden aufgrund der in dieser Masterarbeit erzielten Ergebnisse gewählt und abschließend wurde für ebendiese Methoden eine Möglichkeit für die Integration in den kontinuierlichen Betrieb dargestellt.
Titel in ÜbersetzungDevelopment of a method for introducing compressive residual stresses in rail feet
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Stockinger, Martin, Betreuer (intern)
  • Ralph, Benjamin, Mitbetreuer (intern)
Datum der Bewilligung22 Okt. 2021
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2021

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 01-10-2026

Schlagwörter

  • mechanische Oberflächenbehandlungsmethoden
  • Kugelstrahlen
  • Festwalzen
  • Hochfrequentes Hämmern
  • Druckeigenspannungen
  • Bohrlochmethode

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