Ableitung eines zuverlässigen Tests für die Wirkung der Korrosion auf die Lebensdauer von mechanischen Fügeverbindungen im Schienenfahrzeugbau

Aus Untersuchungen an einem alten Schienenfahrzeug wurde ein Korrosionstest definiert, mit dem an neuen 1-Punkt-Fügeproben an den Außenflächen der Fügeelemente ein zu denAltteilen vergleichbarer Korrosionsangriff eintritt. An den Spaltflächen der verbundenen Profile wurde keine signifikante Abhängigkeit des Gehaltes an korrosionsfördernden Elementen in Abhängigkeit von der Beanspruchungsdauer gefunden. Im inneren Bereich der Fügung wurde sowohl direkt an den Fügewerkstoffen als auch an den Profilflächen keine Korrosion nachgewiesen. Die Fügeverbindungen sind so dicht, dass während des Belastungszeitraumes und ohne starke Zerstörung des Fügelementes kein Korrosionsmedium in den Fügebereich eindringen konnte. Die Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten von 1-Punkt-Fügeproben zeigen, dass die für Werkstoffproben entwickelte Methodik zur statistischen Planung und Auswertung übertragbar ist. Sowohl im Zeitfestigkeits- als auch im Dauerfestigkeitsbereich konnten statistisch abgesicherte Lebensdauerkennwerts ermittelt werden. Die Untersuchungen im Zeitfestigkeitsbereich der Ermüdung ergaben, dass nur in den hohen Belastungsniveaus ein Einfluss der Vorkorrosion nachweisbar ist. Die vermutete Parallelverschiebung der Zeitfestigkeitsgeraden und damit ein konstanter Wählerlinienexponent k mit zunehmender Dauer der Vorkorrosion ist nicht belegbar. Die Dauerfestigkeit zeigt eine schwache Abhängigkeit von der Dauer der Vorkorrosion. Bei der Serie 2 mit dem Blindniet trat zwischen den unkorrodierten und den korrodierten Proben ein Wechsel im Versagensmechanismus ein. Das geringfügige Absinken der Dauerfestigkeit mit der Dauer der Vorkorrosion kann mit der Veränderung der Steifigkeit der Proben durch den Flächenabtrag an den Aluminiumprofilen bei den Serien 2 und 3 und am Fügeelement der Serie 4 begründet werden. Dadurch tritt bei der Scherzugbelastung an der Kante zwischen Profil und Fügeelement ein etwas höherer Biegeanteil auf, das Fügelement wird stärker deformiert und versagt eher. Insgesamt ist die Verringerung der Dauerfestigkeit nach 1000 h Vorkorrosion maximal 11 % für die untersuchten Varianten. Die statische Festigkeit der untersuchten Fügevarianten wird von der Korrosionsdauer nicht beeinflusst. Sowohl für die Streckkraft als auch für die Maximalkraft wurde keine Abminderung mit zunehmender Korrosionsdauer gefunden. Die Korrosionsprozesse führten an den Fügeelementen nur außen zur Korrosion. An den Kontaktflächen zwischen den Teilen des Fügeelementes und den Profilen sowie in der Vorlochbohrung trat keine Korrosion auf. Da die Zugfestigkeit durch Bruch des Fügeelementes zwischen den Profilen bestimmt wird und sich der Querschnitt der Fügeelemente nicht ändert, müssen auch die Streckkraft und die Maximalkraft konstant bleiben. Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.