Gezielter Materialabtrag mittels Erosionsprozess zur Schienenbearbeitung

Abstract

Die Schiene ist ein zentraler Bestandteil der Gleisanlage, der sowohl die Last der Fahrzeuge trägt und auf die Unterkonstruktion verteilt als auch deren sichere Führung entlang des Fahrwegs gewährleistet. Dabei spielt das Schienenprofil für die Fahreigenschaften und die Sicherheit der Schienenfahrzeuge eine entscheidende Rolle. Dieses Profil kann durch die auftretenden Beanspruchungen beschädigt werden und Verschleißerscheinungen aufweisen. Um die Funktionsfähigkeit der Gleisanlage gewährleisten zu können, muss das Schienenprofil ihre Ursprungsform beibehalten. Im Fall einer Beschädigung kann durch gezielten Materialabtrag an der Schienenoberfläche das Sollprofil der Schiene wiederhergestellt werden. Hierfür gibt es unterschiedliche Bearbeitungsmethoden mit individuellen Vor- und Nachteilen. Neben den etablierten Verfahren Schienenschleifen und -fräsen wird derzeit an einer neuen Methode gearbeitet, welche das gezielte Abtragen von Material durch einen Erosionsprozess ermöglicht. Mit einem Hochdruckwasserstrahl mit beigefügtem Abrasiv Mittel wird die Schienenoberfläche bearbeitet. Zur Evaluierung dieser neuen Methode wurden mehrere Versuchsreihen durchgeführt, um gezielt unterschiedliche Einflussfaktoren zu untersuchen. Zusätzlich wurde ein eigener Prüfstand konzipiert und aufgebaut, welcher diese Versuchsdurchführung erst ermöglicht. Im Zuge der durchgeführten Experimente wurde der Einfluss der einstellbaren Prozessparameter auf die durch den Materialabtrag erzielte Geometrie untersucht. Die erste Versuchsreihe zeigte deutliche Abhängigkeiten und half bei der Erprobung einer geeigneten Analysemethode. Dazu wurden drei Profilometrieverfahren miteinander verglichen, um daraus eine geeignete zu wählen. Zur Bestimmung der Geometrie des Materialabtrags wurden Funktionsparameter einer konstruierten Ansatzfunktion definiert und mittels eines Optimierungsverfahrens ermittelt. Im Anschluss wurde eine weitere Versuchsreihe durchgeführt, welche neben neuen Erkenntnissen auch offene Fragestellungen für weitere Forschung brachte.

Datum der Bewilligung	2025
Originalsprache	Deutsch (Österreich)
Betreuer/-in	Gerald Zauner (Betreuer*in)