Schadensanalyse an Radsatzlagern
1) Sachverhalt
Lager von Güterwagen-Radsätzen fielen durch Pittings sowohl auf den Wälzkörpern als auch auf den Lagerringen auf (siehe Abb.). Der Auftraggeber der Schadensanalyse vermutete Stromdurchschläge als Ursache für die Schädigung der Lager.
2) Werkstoff und Einsatzbedingungen
Wälzkörper und Lagerringe wurden aus dem Stahl 100Cr6 gefertigt. Die in Abb. 1 dargestellte Schädigung war sowohl in Lagern mit geringer als auch mit großer Laufleistung zu finden. Offensichtliche Hinweise auf Faktoren, die einen Stromdurchgang durch die Lager erklären (z.B. Schweißarbeiten an den Güterwagen mit elektrischen Schweißgeräten), gab es nicht.
3) Schadensanalyse
Die Schadensanalyse konzentrierte sich auf metallographische und elektronenmikroskopische Untersuchungen. Im Rasterelektronenmikroskop (REM) wurden sowohl auf den Wälzkörpern als auch auf den Lagerringen innerhalb der Pittings dendritische Erstarrungsstrukturen (Abb. 2a und 2b) gefunden. Außerdem wurden tropfenförmige Materialablagerungen nachgewiesen (Abb. 2b), deren chemische Zusammensetzung mit der des Grundwerkstoffes identisch war. Die Analyse der chemischen Zusammensetzung erfolgte im REM mit EDX. Lager-Wälzkörper und Lagerringe sind geschmiedete und vergütete Bauteile, die im Lieferzustand keine dendritische Struktur aufweisen. Dendriten sind typisch für ein erstarrtes Gussgefüge. Die Dendriten könne sich daher nur im Betriebseinsatz gebildet haben, bei Temperaturen, die hoch genug sind, um den Werkstoff lokal aufzuschmelzen. Solche Temperaturen können bei einem Stromdurchgang durch das Lager entstehen.
4) Schlussfolgerungen
Die Schadensanalyse bestätigt die Vermutung, wonach Stromdurchgänge durch die Lager schadensursächlich waren. Die metallographische Analyse (siehe Abb. 3) untermauert diese Schlussfolgerung: Abb. 3a zeigt eine Serie von Pittings auf einem Wälzkörper und Abb. 3b eine geometrisch identisch aussehende Serie von Pittings auf dem zugehörigen Lagerring.
Abb. 3 beweist, dass die Lager und Wälzkörper gleichzeitig geschädigt wurden und dass die Schädigung während der Bewegung des Güterwagens erfolgte. Nur so sind die beiden spiegelbildlichen, aber ansonsten geometrisch identischen Anordnungen von Pittings auf Wälzkörper und Lagerring zu erklären.
Als Ursache für den Stromfluss werden vagabundierende Ströme vermutet, die aus der Elektro-Lokomotive kamen, die die Güterwagen zog.