Hjulslitagestudie hos malmvagnar vid LKAB: s spårnivå under
jord: orsaker och materialanalys

Sammanfattning: 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.