Werkzeug- und prozessseitige Grundlagen des Schienenschleifens und der Wechselwirkung mit dem Einsatzverhalten der Schiene

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 295440341

Das Schienenschleifen ist ein Reparaturverfahren, welches das Abtrennen fehlerhafter Materialschichten von der Schienenoberfläche und die Herstellung anforderungsgerechter Formgenauigkeit und Oberflächenrauheit ermöglicht. Über die prozess- und werkzeugspezifischen Wirkzusammenhänge beim Schienenschleifen sowie deren Einfluss auf die tribologischen Eigenschaften und das Einsatzverhalten geschliffener Schienen liegen, trotz der derzeitig hohen industriellen Verbreitung des Verfahrens, nur sehr wenige Grundlagenerkenntnisse vor. Vor diesem Hintergrund besteht ein großer Bedarf zur grundlegenden Erforschung des Schienenschleifens und des Zusammenhangs zwischen dieser Reparaturtechnologie und dem Einsatzverhalten von Schienen. Aufgrund der Tatsache, dass für eine erfolgreiche Abwicklung des Forschungsvorhabens umfassende Kompetenzen sowohl im Bereich Fertigungstechnik als auch in der Reibungsmechanik notwendig sind, wird eine Kooperation zwischen dem IWF und dem MMI angestrebt. Die Vorgehensweise des Projektes sowie die notwendigen Vorarbeiten erfolgten im Rahmen der von der DFG geförderten Maßnahmen zum Aufbau internationaler Kooperationen (UH 100/173-1).Das Gesamtforschungsvorhaben gliedert sich in zwei Förderperioden mit der Dauer von je zwei Jahren. Im Rahmen der ersten Förderperiode wird zunächst der Einfluss von Schleifprozessen und Umweltbedingungen auf die erzielte Schienenrandzone und die nachfolgende Schienenliegedauer qualifiziert. Dies erfolgt anhand technologischer Untersuchung der Spanabtrennungsmechanismen und des Einflusses auf die Bearbeitungsergebnisse beim Schienenschleifen sowie tribologischer Untersuchung des nachfolgenden Schieneneinsatzverhaltens. Weiterhin werden Modelle für das Schienenschleifen und das Einsatzverhalten geschliffener Schienen entwickelt. Bei der Modellierung der Schleifprozesse liegt das besondere Augenmerk auf der Vorhersage der Wärmeentwicklung in Kombination mit der verursachten Änderung der Randzonenbeschaffenheit der Schiene. Während der Modellierung des Schieneneinsatzverhaltens wird ein Modell der zeitdiskreten Randzonenermüdung für variable Reibungsverhältnisse eines Rad/Schiene-Kontaktes realisiert. In der zweiten Förderperiode soll die wissenschaftliche Erkenntnisbasis erweitert werden. Hierzu wird zum einen der Einfluss der Werkzeug- und Radsatzspezifikation auf die Ergebnisse des Schienenschleifens und des Einsatzverhaltens der Schiene untersucht. Zum anderen wird eine weitgehende Differenzierung der Einflussfaktoren des Systems Rad/Schiene vorgenommen und die Auswirkung signifikanter Einflussfaktoren auf die Bearbeitungsergebnisse und die Schienenliegedauer qualifiziert. Anschließend erfolgt eine Implementierung der neu generierten Erkenntnisse in die Modelle des Schienenschleifens und des tribologischen Einsatzverhaltens der Schiene, die Verifizierung des Modells und die Erstellung der Projektdokumentation.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Ukraine
• ausländischer Mitantragsteller: Professor Dr.-Ing. Mykola Bobyr