Verbindungstechnologien im Schienenfahrzeugbau

Abstract

Die vorliegende Diplomarbeit wurde im Rahmen des interdisziplinären Forschungsprojektes "Forschungsgemeinschaft Straßenbahn" zwischen der Technischen Universität Wien und Bombardier Transportation erstellt. Das Projekt setzt sich in unterschiedlichen Themenbereichen die Entwicklung der nächsten Generation von Straßenbahnen zum Ziel. Die Diplomarbeit behandelt in diesem Zusammenhang die Optimierung der Rohbaukonstruktion und -produktion der Wagenkästen von Straßenbahnen hinsichtlich der eingesetzten Verbindungs- technologien. Die Eignung ausgewählter Verbindungstechnologien wird neben deren verfahrenstechnischen Eigenschaften durch Festigkeitsuntersuchungen überprüft. Die hauptsächlichen Untersuchungen werden dabei zum "MIG-Löten" durchgeführt. Der theoretische Teil der Diplomarbeit umfasst Grundlagen zum Fügen und zu Verbindungstechnologien, zur Verfahrensprüfung und zu statischen und dynamischen Festigkeitsuntersuchungen. Zur Auswahl der Verbindungstechnologien für Festigkeitsuntersuchungen wird die Produktionsstruktur von Wagenkästen analysiert. Die angedachten Materialien für den Wagenkasten und die schematische Darstellung relevanter Fügestellen stellen die ersten Anforderungen an die auszuwählenden Verbindungstechnologien dar. Ergänzend dazu wird anhand der bestehenden Probleme bei der Produktion der Verbesserungsbedarf festgestellt, womit die Rahmenbedingungen für die Auswahl vervollständigt werden. Anschließend werden die Durchführung und die Ergebnisse der statischen und dynamischen Versuche für die jeweilige Verbindungstechnologie ausführlich erläutert. Die Diplomarbeit führt ergänzend dazu alle zusätzlichen Untersuchungen vor, die zur Aufklärung unerwünschter Versuchsergebnisse und jeglicher Beobachtungen durchgeführt wurden. Bei der Auswertung der Ergebnisse werden die statischen Festigkeitswerte nach verschiedenen Kriterien interpretiert.<br />Des Weiteren werden bei zutreffenden Verbindungstechnologien die statischen Festigkeitswerte miteinander verglichen. Mit der Auswertung der dynamischen Festigkeitsuntersuchungen wird versucht, beim MIG-Löten die Wöhlerlinie für ausgewählte Parameter zu ermitteln. Zum Schluss werden alle Schritte für eine normgerechte und gültige Verfahrensprüfung zum Einsatz einer neuen Verbindungstechnologie zusammengefasst. Diese Zusammenfassung gilt für Bombardier Transportation als ein Leitfaden und stellt eine maßgebliche Dokumentation für zukünftige Qualifizierungsvorhaben von Verbindungstechnologien dar.<br />

This thesis is based on one of the subprojects of the interdisciplinary research project called "Research Community Tram" between Vienna University of Technology and Bombardier Transportation.<br />The object of the main project is to develop the next generation of trams in several subject areas. In this context, the thesis examines the optimization of the construction and production of wagon bodies concerning the deployed joint technologies. The applicability of selected joint technologies is investigated by their procedural properties and strength tests. The main investigations are thereby carried out for MIG brazing. The theoretical part of the thesis handles the fundamentals of joining and joint technologies, the procedure test as well as static and dynamic strength tests. For selecting the joint technologies for the strength tests, the production structure of the wagon bodies is analyzed. The possible materials for the wagon body and the schematical representation of relevant joints on the construction determine the first requirements to the selecting joint technologies. In addition to this, the existing problems in the production are explained and the demand of improvement is identified, so that the framework requirements to the selecting joint technologies are completed. The implementation of the static and dynamic strength tests and the results are subsequently described in detail for each selected joint technology.<br />The thesis provides any additional investigations that were conducted to clarify any unrequested test results and observations. By evaluating the results, the static strength values of the joint technologies are interpreted by different criteria. Furthermore, the static strength values of relevant joint technologies are compared to each other. It's attempted to establish the SN-curve for selected parameters by MIG brazing with the evaluation of the results of the dynamic strength tests. Finally, all steps for a standardized and valid procedure test, which has to be passed in order to be allowed to apply a new joint technology in production, are summarized. This summary provides a guideline and a basic documentation to Bombardier Transportation for future qualification projects of related joint technologies.