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1 FOR ALL THE TRAIN IN THE WORLD Innovative, ventilated axle mounted brake disc for railway vehicles Tagung Moderne Schienenfahrzeuge 2013, Graz 1

2 Anforderungen an Bremsscheiben Unsere Kunden und Ihre Ansprüche an das Produkt!!! 2

3 Inhalt Anforderungen an Bremsscheiben Der Herstellungsprozeß von Bremsscheiben Entwicklung einer neuartigen Wellenbremsscheibe Ausblick 3

4 Anforderungen an Bremsscheiben Kundenforderungen Lieferzeit Lebensdauer Verfügbarkeit Kostenreduktion Technische Anforderungen Hohe Bremsleistung, hohe Temperaturen Hohe Geschwindigkeiten Hohe Bremsmassen Geringer Bauraum Reduktion von Bremsstationen Lebensdauer = Radsatzlebensdauer Wartungsarm/-freundlich Derzeitige Lösung Wellenbremsscheiben In Stahlguss Innenbelüftet Gewichtsoptimiert Fertigungsoptimiert Lebensdaueroptimiert 4

5 Der Herstellungsprozeß von Bremsscheiben Stahlguss Vorteile Nachteile ¾ Hohe mechanische Festigkeit ¾ Höhere Schmelztemperatur Spezielle Fertigungseinrichtungen ¾ Hohe Zähigkeit ¾ Hohe thermische Beständigkeit ¾ Größere Schwindung Größere Ausformschrägen Gefahr von Lunkerbildung Gefahr von Spannungsrissen Aufwendiges Anguss- und Speisersystem ¾ Thermische Nachbehandlung ¾ Auftreten von Gussfehlern während der Bearbeitung oder im Einsatz Fertigungslose mit Übermengen Hohe Lagerbestände Frühzeitiger Ausfall 5

6 Entwicklung der neuartigen Wellenbremsscheibe Verwendung von Halbzeugen Walzstahl Rundstahl In hoher Qualität und Verfügbarkeit Auswahlkriterien Schweißbarkeit Mechanische Festigkeit Zähigkeit Verschleißfestigkeit 6

7 Entwicklung der neuartigen Wellenbremsscheibe 7

8 Entwicklung der neuartigen Wellenbremsscheibe Konstruktionsprinzip konforme Wellenbremsscheibe nach UIC EN DIN Separate Nabe Lösbare Verschraubung Zwei-schnittige Anbindung Reibring Hohe Steifigkeit Geringeres Gewicht (-20%) 8

9 Entwicklung der neuartigen Wellenbremsscheibe Fertigungstechnologie Elektronenstrahlschweissen Erweiterte Werkstoffauswahl Hohe Genauigkeit Gute Regulierbarkeit Hohe Prozeßsicherheit Verzicht auf Schutzgas Keine Schweisszusatzwerkstoffe Geringe Wärmeeinflußzone kein Verzug Vorfügen der Baugruppe ohne Schweißspalt 9

10 Entwicklung der neuartigen Wellenbremsscheibe Fertigungstechnologie Elektronenstrahlschweissen Einbindung in Fertigungslinien Qualifiziert nach EN

11 Entwicklung der neuartigen Wellenbremsscheibe Validierung Elektronenstrahlschweißen Probekörper Ermittlung der Schweißparameter Festigkeitsprobe Ermittlung der mechanischen Festigkeit unter Temperatur (600 C) Schweißnaht (Mikro) 11

12 Entwicklung der neuartigen Wellenbremsscheibe Fertigungsablauf Elektronenstrahlschweissen 12

13 Entwicklung der neuartigen Wellenbremsscheibe Simulation Bremsscheibe FEM Simulation Nachweis der Bauteilfestigkeit Spannungsverteilung im Bauteil Bewertung nach FKM- Richtlinie CFD Simulation Nachweis der Konvektionsleistung Thermische Leistungsfähigkeit 13

14 Entwicklung der neuartigen Wellenbremsscheibe Erprobung am Prüfstand 153 x Hochgeschwindigkeitsprogramm (6 to, 340 km/h, 1 m/s²) 10 x Dauerbremsungen (120 km/h, 30 min., 45 kw) 10 x Hochgeschwindigkeitsprofil (Napoli-Bologna-Napoli) 100 Stopptest (12 to, 160 km/h, 0,8 m/s²) Grenzleistungsversuch Gesamtenergie in 6 Wochen: 6,2 GJ 14

15 Entwicklung der neuartigen Wellenbremsscheibe Analyse nach der Erprobung ¾ Visuelle Prüfung 9 ¾ Geometrische Vermessung ¾ Magnetpulverrissprüfung ¾ Härteprüfung ¾ Micro Rissprüfung 9 15

16 Zusammenfassung Kundenforderungen Lieferzeit Lebensdauer Verfügbarkeit Kostenreduktion Technische Anforderungen Hohe Bremsleistung Hohe Temperaturen Gewichtsreduziert Lebensdauer = Radsatzlebensdauer Wartungsarm/-freundlich Nachweis der Sicherheit 16

17 Ausblick Patentschutz Angemeldet als PCT Felderprobung Reisezugwagen der 60 Bremsscheiben Ende 2013 Homologation mit einem weiteren, europäischen Betreiber: 2014 Weiteres Vorgehen Erweiterung der Materialdatenbank Validierung für OE Projekte: ab

18 FOR ALL THE TRAIN IN THE WORLD Innovative, ventilated axle mounted brake disc for railway vehicles Tagung Moderne Schienenfahrzeuge 2013, Graz Danke für Ihre Aufmerksamkeit! 18

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