Verglichen werden die Verfahren Drehen, Drehfräsen und Vollprofilfräsen. Ein Schwerpunkt war dabei die Untersuchung von durch die Bearbeitungsbedingungen verursachten Zugeigenspannungen bzw. von Druckeigenspannungen. Durch unterschiedliche Randzonenbeeinflussungen und die damit typischen Veränderungen der physikalisch-chemischen Eigenschaften in der Oberfläche reprofilierter Räder von Schienenfahrzeugen können Kerbwirkungen entstehen. Sie werden durch die technologischen Parameter, vor allem durch die thermische Belastung in der Bearbeitungsrandschicht, des Zerspanungsprozesses beeinflusst. Hohe Erwärmungsgeschwindigkeiten, hohe Temperaturen bei gleichzeitig stoßartiger Verformung sowie weitgehend adiabatischen Bedingungen und hohe Abkühlgeschwindigkeiten der Spanungstemperaturen können sich wesentlich auf die Bearbeitungsrandschicht hinsichtlich Verformung, Vorzugsorientierungen, Festigkeit, Gefügeaufbau, Faserverlauf, Gitterfehler bzw. Rissdichte und -anordnung sowie die Eigenspannungsverteilung auswirken. Auch die Bearbeitungsparameter haben Einfluss auf die Bearbeitungsrestspannungen spanend bearbeiteter Teile. So wurde festgestellt, dass die Zugeigenspannungskomponenten in Vorschubrichtungen bei den gefrästen Teilen um mehr als 50 % niedriger liegen als bei den gedrehten Teilen. Die Auswertung der integralen Größe 'äquivalente Spannungen' zeigt, dass die Gesamteigenspannungen in der Oberfläche der gedrehten Proben um durchschnittlich 80 % höher sind als in den gefrästen. Bei hoher Belastung ist die Gefahr von Rissfortpflanzung bei gedrehten Teilen daher weitaus wahrscheinlicher als in den gefrästen Werkstücken. Positiv wirken sich nach einer spanenden Bearbeitung die inneren Druckeigenspannungen im Oberflächenbereich der Teile aus. Die spanenden Bearbeitungstechnologien sind so aufzubauen, dass die Oberflächenkerbwirkung bzw. die Gefahr von Risskeimbildungen minimiert wird. Prinzipiell treten beim Fräsen Druckeigenspannungen auf, die Risskeime nahezu ausschließen. Beim Drehen wird nach der üblichen spanenden Bearbeitung ein schonender Schlichtschnitt durchgeführt.
Einfluß der Bearbeitungstechnologien auf die Oberflächenkerbwirkung bei Rädern von Hochgeschwindigkeitszügen
Rad Schiene, Schienenfahrzeugtagung, 4 ; 114-116
2000
3 Seiten, 9 Quellen
Conference paper
German
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