Kurze Einführung in die Ultraschallprüfung von Eisenbahnwellen und -achsen

Mit dem weitergehenden technischen Fortschritt bei der Bahntechnik, erhöhen sich auch die Anforderungen an die Qualitätssicherung. Hier soll die Gewährleistung einer hohen Qualität und Langlebigkeit der Produkte, u. a. durch die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung, erreicht und belegt werden. Weite Strecken des gesamten Produktlebenszyklus lassen sich mit diesem Prüfverfahren unterstützend begleiten und dokumentieren. Ultraschallprüfungen werden heute noch häufig manuell ausgeführt, benötigen sehr viel Zeit und sind nur von erfahrenem Personal durchzuführen, wobei es egal ist, ob es sich um Voll- oder Hohlachsen handelt. Es gibt aber bereits schon Technologien, die eine automatische Prüfung zulassen.

Eine besondere Problematik bei der Prüfung an Eisenbahnwellen und -achsen sind die Störanzeigen:
von Kanten und Querschnittübergängen
aus aufgepressten Komponenten
von Presssitzen
und Beschichtungen und Farbanstriche etc.
Die Anzeigen der Ultraschallwellen sind je nach Problemfeld, Geometrie und Prüfgerät unterschiedlich, was den Einsatz von erfahrenen Prüfern unterstreicht. Oft sind auch Störanzeigen vorhanden, die unmittelbar im Oberflächenbereich entstehen oder vom Achsen- oder Wellenmaterial herrühren.

Es gibt zwei wesentliche Möglichkeiten für Ultraschallprüfung an Eisenbahnwellen.
Bei Hohlwellen und -achsen wird das Abtasten durch Prüfkopfdrehung und -Verschiebung erreicht. Hier ist in der Regel der Einschallwinkel mit 45° und 70° konstant.
Bei Vollwellen und -achsen wird der Prüfkopf auf dem Prüfkörper radial und axial verschoben.
Es wird mit unterschiedlichen Einschallwinkel zwischen 35° 70° geprüft.

Eine Weiterentwicklung der Prüftechnik ist die Anwendung von Schallfeldern mit Gruppenstrahler-Prüfköpfen. Dabei kann man im Wesentlichen drei Gruppen unterscheiden:
- Bündelschwenk
- Bündelverschiebung und
Bündelfokussierung.
Für Hohlwellen und -achsen wird die Bündelrotation noch zusätzlich eingesetzt. Die ansonsten immer erforderliche Drehbewegung von Prüfköpfen bei Hohlwellen und -achsen wird hier durch eine elektronische Schallbündelbewegung ersetzt.
Bei der Prüfung von Vollwellen und -achsen sowie von Hohlwellen und -achsen ermöglicht der Einsatz von Gruppenstrahl-Prüfköpfen eine schnellere mechanisierte Prüfung, ist aber auch wesentlich kostenintensiver.

Dieser Beitrag fokussierte auf die Ultraschallprüfung von Eisenbahnwellen und -achsen. Prüfbar sind jedoch im Wesentlichen alle metallischen Bauteile. Für jedes zu prüfende Bauteil muss ein spezieller Prüfplan erstellt werden, der die geometrischen und werkstofflichen Besonderheiten beschreibt.



Weiterführende Links:
-Entwicklungen und Trends bei der Anwendung von steuerbaren Schallfeldern in der ZfP mit Ultraschall
-Neue Ansätze zur Ultraschallprüfung von Eisenbahnachsen mit Array-Prüfköpfen
-Neues Buch: Ultraschallprüfung - Grundlagen und industrielle Anwendung
-UNTERSUCHUNG VON VERBUNDMATERIALIEN UND STRUKTUREN FÜR DIE LUFTFAHRT MITTELS LASER-ULTRASCHALL