Aus dem Prüflabor: Schadensanalyse an Radsatzlagern
24. Oktober 2018
1) Sachverhalt
An den Lagern von Güterwagen-Radsätzen wurden sowohl auf den Wälzkörpern als auch auf den Lagerringen auffällige Pittings festgestellt. Der Auftraggeber der Schadensanalyse vermutet elektrische Stromdurchgänge als Ursache für die Schädigung der Lager.
2) Werkstoff und Einsatzbedingungen
Die Wälzkörper und Lagerringe wurden aus dem Wälzlagerstahl 100Cr6 gefertigt. Die Schäden traten sowohl bei Lagern mit geringer Laufleistung als auch bei solchen mit hoher Betriebsdauer auf. Es lagen keine offensichtlichen Hinweise auf mögliche Stromquellen vor, etwa Schweißarbeiten an den Güterwagen mit elektrischen Schweißgeräten.
3) Schadensanalyse
Die Untersuchung konzentrierte sich auf metallographische Analysen und elektronenmikroskopische Untersuchungen. Im Rasterelektronenmikroskop (REM) konnten sowohl auf den Wälzkörpern als auch auf den Lagerringen innerhalb der Pittings dendritische Erstarrungsstrukturen nachgewiesen werden. Zusätzlich fanden sich tropfenförmige Materialablagerungen, die chemisch identisch mit dem Grundwerkstoff waren.
Die chemische Analyse erfolgte im REM mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX).
Die Wälzkörper und Lagerringe sind geschmiedete und vergütete Bauteile. Im Lieferzustand weisen sie jedoch keine dendritische Gefügestruktur auf. Dendriten sind vielmehr typisch für erstarrte Schmelzen, wie sie bei Gussgefügen auftreten. Das Auftreten dendritischer Strukturen deutet daher darauf hin, dass der Werkstoff lokal aufgeschmolzen und anschließend wieder erstarrt ist. Solche Temperaturen können im Betrieb entstehen, wenn elektrischer Strom durch das Lager fließt.
4) Schlussfolgerungen: Schadensanalyse an Radsatzlagern
Die Ergebnisse der Schadensanalyse bestätigen die Vermutung, dass Stromdurchgänge durch die Lager die Ursache der Schäden waren. Auch die metallographische Analyse stützt diese Interpretation. Die Experten stellten eine Serie von Pittings auf einem Wälzkörper sowie eine geometrisch identische Serie von Pittings auf dem zugehörigen Lagerring fest.
Diese spiegelbildliche Anordnung belegt, dass Wälzkörper und Lagerring gleichzeitig geschädigt wurden. Gleichzeitig zeigt sie, dass die Schädigung während der Bewegung des Güterwagens entstanden sein muss. Nur so lässt sich die identische, aber spiegelbildliche Anordnung der Pittings erklären.
Als wahrscheinlichste Ursache werden vagabundierende Ströme vermutet, die von der Elektrolokomotive ausgegangen sein könnten, welche die Güterwagen zog.
