[FAZ] "Der Eisenbahn-Stahl kehrt zurück" (Allgemeines Forum)

Frank Augsburg, Ansbach, Montag, 10.05.2010, 22:15 (vor 5927 Tagen) @ Jogi

Servus Jogi,
hallo alle,

danke für den Hinweis, der Artikel soll nach meiner Meinung das Problem genau treffen, geht aber – ich vermute mangels Fachwissen des Autors – auch ziemlich dran vorbei.

Mal als erstes: Wie es zur Verwendung von 34CrNiMo6 in den ICE- Radsatzwellen kam, kann und will ich weder nachvollziehen noch kommentieren. Schlauer ist man immer erst hinterher. Mag sein, eine etwas großzügigere Dimensionierung der Radsatzwellen wäre „durchgegangen“, und wir hätten heute das Problem gar nicht. Wie gesagt – mag sein. Ein paar andere Sachen sind mir in dem Artikel aufgefallen und die möchte ich hier – da ich zeitweilig vor dem selben Problem stehe wie die Radsatzwellenkonstrukteure der ICE3/ -T – kurz kommentieren.

1.) Stichwort „Innovativer Stahl“: Damit ist 34CrNiMo6 gemeint, und der ist mindestens 26 Jahre alt, denn er findet sich im „Hinz“ (Fachbuch für Maschinenbaustudenten, VEB Fachbuchverlag Leipzig, Ausgabe... hm, 1982 oder 84 glaube ich). 34CrNiMo6 ist ein hochfester Vergütungsstahl. Und er ist bei Radsatzwellen gar nicht so unüblich. Er wird gerne verwendet, wenn es zu hohen Flächenpressungen kommt und der Bauraum beschränkt ist. Stichwort: Getriebeausgang (Großrad ist Bestandteil der Radsatzwelle, bzw. sog. HIRTH- Verzahnung). Allerdings kannte ich die Verwendung bis dato nur bei Straßenbahnen. Für HGV- Züge war er nach meiner bescheidenen Kenntnis ein Novum.
2.) Stichwort „der Rad(satzwellen)stahl“. Also – Radsatzwellen und Räder bestehen grundsätzlich aus verschiedenen Stählen, weil von Radsatzwellen und Rädern verschiedene Eigenschaften abverlangt werden. Radsatzwellen haben die UIC- Kennung A1 bis A5, Radstähle die UIC- Kennung B1 bis B6. Für die Radsatzwellen bedeutet das, daß mindestens 5 verschiedene Stahlsorten in Frage kommen: C35, 22Mn5 (..irgendwas), C45, 25CrMo4 und 42CrMo4. In den vergangenen zwei Jahren habe ich für einen ausländischen Fahrwerkhersteller zumindest eine Grobauslegung von Radsatzwellen vorgenommen (1x HGV, 1x Lok, 1x Metro) – und ich bin stets auf den C45 gegangen, denn ich höre meinen „Pauker“ von der Fachschule heute noch: „Wenn Sie die Wahl haben, einen edlen Stahl zu verwenden und einen weniger edlen, dann nehmen Sie den weniger edlen, und behandeln Sie ihn gut mit Wärme, er wird es Ihnen danken.“. Soweit ich weiß, sind die Kunden meiner „Empfehlung“ gefolgt...
3.) „Gutmütiger Stahl“ – ist nur der niedrig legierte Stahl, das wären hier die Sorten A1 (C35) und A3 (C45). Die anderen Sorten reagieren etwas allergisch auf nicht vorhergesehene/ nicht vorhersehbare Belastungen, und zwar mit Rissen. Warum, das müßte ein Werkstoffexperte erklären. So gutmütig aber kann der A4 (25CrMo4) gar nicht sein, warum sonst ist mindestens eine Radsatzwelle beim 612 (besteht aus A4) angerissen?
4.) „Korbbogen“ – Wellensitz: Würde mich interessieren, was damit gemeint ist, denn der Korbbogen kommt nur zur Anwendung beim Radsitz (min. R75 auf min. R15) bzw. – was noch gefährlicher ist – bei zwei benachbarten Sitzen, z.B. Rad und Wellenbremsscheibe. Ich denke, hier seitens des Autors ein Schlagwort übernommen worden. Korbbogen oder nicht – der rechnerische Nachweis einer Radsatzwelle beinhaltet zwischen 30 und 75 nachzuweisenden Querschnitten (je nach Beschaffenheit der Radsatzwelle). Dabei ist das Eingangsdatenblatt gerade mal 3 Seiten lang, der output ist ein ganzer Roman, dessen einzelne Resultate der Hersteller WERTEN muß.

Was ist nun das Problem bei dem hochfesten Vergütungsstahl 34CrNiMo6? Er hat zunächst eine sehr hohe statische Bruchfestigkeit und eine statische hohe Streckgrenze. Der Stahl wird empfohlen (Friedrich) für große Querschnitte im Schwermaschinenbau...
Das Problem liegt im drastischen Abfall der Dauerfestigkeiten bei schwingenden Belastungen. Der Abfall liegt bei fast 50%, C35 bringt es gerade mal auf 26% (FKM- Richtlinie, die „Bibel“ der Statiker).
Ich nehme an, daß genau dieses Problem den Konstrukteuren von damals aufgefallen ist, und ich denke auch, daß es nachvollziehbare Gründe gab, sich für 34CrNiMo6 zu entscheiden. Und: Ich vertraue dem Urteil der Verantwortlichen von einst. Wie gesagt – sie werden ihre Gründe gehabt haben.
Dagegen lese ich aus dem Artikel, daß die ganze Werkstoffwahl so eine Art „Experiment“ war, und das glaube ich nicht, aus vorgenannten Gründen. All die Berechnungen zum Rissfortschritt etc. kamen erst später, das sind Erkenntnisse, welche die Berechner und Konstrukteure Mitte der 90er Jahre noch nicht hatten/ haben konnten. Ich möchte da eine Lanze für meine Kollegen, wo auch immer, brechen. Die Rechentechnik von heute ist mit der aus Mitte der 90er Jahre nicht zu vergleichen. Bloß: damals entstanden die Radsatzwellen der ICE3/- T.

Nun sind wir schlauer und wissen, daß der 34CrNiMo6 den Praxistest nicht nur nicht bestanden hat, sondern daß dieser nicht bestandene Praxistest beinahe in die Katastrophe geführt hätte. Es hätte auch anders kommen können, aber dazu kenne ich die Vorgaben nicht.
Nun werden neue Radsatzwellen bestellt, die sind werkstoffbedingt freilich voluminöser, ob aus 25CrMo4, da warte ich mal ab.

Schlusssatz: Wenn angesichts dieser Dimensionen immer noch jemand denkt, daß es eine „schnelle“ Lösung für das Problem gibt, so möchte ich an der Stelle bremsen. Lieber eine nachhaltige Lösung, die funktioniert, als eine schnelle, die wieder nur in die Hosen geht.

Viele Grüße aus Ansbach
Frank

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"Die Ferne ist ein schöner Ort,
doch wenn ich da bin, ist sie fort.
Die Ferne ist wo ich nicht bin,
ich geh und geh und komm nicht hin."

(Silly, mit der leider viel zu früh verstorbenen Tamara Danz)