Hjulslitagestudie hos malmvagnar vid LKAB
s spårnivå under
jord
Detta examensarbetet gick ut på att ta reda på orsakerna till de ökade hjulslitaget hos malmvagnarna vid LKAB:s anläggningar under jord. Hjuluppföljning har visat att drifttiden hos hjulaxlarna har sjunkit med åren och ett ökat antal hjulbyten är ett faktum. Utslitna hjul upparbetas genom påläggssvetsning med ett austenitiskt rostfritt material medan nya hjul är gjorda av perlitiskt kolstål. Nya osvetsade hjul håller ca. 22 månader och alltså dubbelt så länge som ett påläggssvetsat hjul. Arbetet inriktades främst på att jämföra de två materialens strukturer, hållfasthet med hjälp av hårdheten och eventuella synliga nötningsförlopp. Prover för undersökning i mikroskop tillverkades. Även studiebesök, intervjuer och litteraturstudier utfördes för att få kunskap i ämnet. Resultatet visar ett högt deformationshårdnande hos svetsmaterialet. En hög deformationshärdning leder till ökad känslighet för adhesivt slitage. Ett adhesivt slitage är utmärkande för en glidande kontakt med höga kontakttryck och återfinns med största sannolikhet vid fläns- och rälskontakten i skarpa kurvor. Den vanligaste nötningsmekanismen för kolstålet i dess löpbana är ytutmattning då små flakliknande fragment kunde urskiljas i slitytan vid mikroskoperingen. Svetsmaterialet är av en mycket grovkorning struktur men innehåller få orenheter. Sprickbildning i korngränser från slitytan och en bit in i svetsen kunde urskiljas. P.g.a den höga deformationshärdningen och graden av hållfasthetsökning är det sannolikt att materialet kan komma att uppträda sprött närmast ytan. Kolstålet för grundmaterialet har en mycket finkorning perlitisk struktur med perlit som den dominerande strukturbeståndsdelen. Deformationsdjupet och härdningen är lägre för kolstålet då lamellerna i perliten bromsar upp deformationen. Ingen skillnad i hårdhet mellan de två olika materialen kunde upptäckas. Räls- och hjulprofilernas inverkan på slitaget har en stor betydelse. Platta hjul- och rälsprofiler kan leda till höga dynamiska krafter som leder till onödigt slitage på både hjul och räls. Orsaker till ett ökat hjulslitage beror på många olika variabler och i det här sammanhanget är förekomsten av platt rälsprofil en av flera orsaker. Bättre reparationer kan åstadkommas med omsvarvning så att ny profil erhålles. Men detta kan bara ske en gång då tjockleken och slitagegränsen för hjulringen begränsar bearbetningen. Byte av svetstråd till en med högre hållfasthet och hårdhet bör undvikas p.g.a. att bearbetningen kommer att försvåras och blir väldigt tidskrävande.