CZ221091A3 - Method of joining switches made of alloy steels with a rail made of carbon steel - Google Patents

Description

Oblast techniky

I i

-it

3>

Vynález se týká způsobu spojování části výhybek z austentické manganové oceli jako například srdcovek, respektive kolejnic z manganové oceli s kolejnicí z uhlíkové oceli za použití mezikusu z austentické nízkouhlíkaté oceli, při kterém je nejdříve mezikus svařen s kolejnicí, načež po zkrácení mezikusu na délku pod 25 mm je při druhém svařování mezikus přivařen na díl z manganové lité oceli, respektive na kolejnici z man... d ganové oceli.

Dosavadní stav ti.ohniky

Úvodem popsaný způsob je znám z ΑΤ-PS 350881· Podle tohoto známého způsobu bylo následně na svařování natupo, kterým byl mezikus spojen s kolejnicovým pásem, zkrácen mezikus na délku maximálně 20 až 25 mm, nejlépe na IS až 20 mm, načež bylo provedeno další svaření natupo odtavením pro spojení mezikusu se srdcovkou z manganové lité oceli. Po druhé-φ svařování následovalo rychlejší ochlazení než po prvním svařování, přičemž pomalejším .ochlazením mělo-být zamezeno vytvrzená oceli kolejnice. Pelativne krátký mezikus souvisí s okolností, že austentické oceli jsou zpravidla aéaš odolné oroti oootřc bení, takže krátkým mezikusem se může zamezit vývalku na jebř|

styčné ploše. Tím,~že je požadován tak krátký mezikus, dojde ¹ při druhém svařování následkem_ttoho ke značnému ohřátí prvního sváru mezi mezikusem a kolejnicí. Ohřátí však dosáhne teploty kolem ~GC °G a vycházejíce z této teploty, není třeba se obávat zkřehnutí, pokud se ochlazuje na volném vzduchu, aniž by bylo požadováno prodlevy, použití mezikusu slouží při tom hlavně ktomu, aby se obě svařovaná místa tepelně oddělila a tak se mohly dodržet zde požadované podmínky ochlazení. Možné zkřehnutí manganové lité oceli srdcovky je značným dílem způsc beno tím, že v místě svátu vznikne difúzí směšovací zóna, kde může dojít k vytvoření nepříznivé struktury.

V jDZ-PS 29 52 079 bylo už navrženo zmíněné svarové spojení mezi obrobkem z austentické manganové oceli a kolejnicemi * z uhlíkové oceli provést za použití mezikusu z austentického materiálu a to tak, že se mezikus přivaří nejprve na manganovo ocel svařováním. natupo odtavením, načež js obrobek podroben tepelnému zpracování sestávajícímu z popouštění a zakalení ve vodě. Spojení s kolejnicovým pásem se provede svařováním natupo odtavením tak, že manganová ocel ja současně ochlazová«--· -T·*» na a svarové spojení s kolejovým pásem je ochlazováno zpomaleně. takže je dosaženo přeměny v jemnozrnný perlit. Při tomto dalším, už navrženém postupu bylo pro materiál zvláště upřed.....- 3 - .....

nosíňováno legování na bázi niklu. V případě použití austentickýcii ocelí byly jako materiál mezikusu navrhovány obvyklé chrom - niklově 'óčělxUa’ chróm niklové''bCeli legované mangansn.·

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob spojování vyhybek z manganové lité oceli s kolejnicí z uhlíkové oceli, jehož podstata spočívá v tom, že použitý mezikus z nízko uhlíkaté, austentické oceli stabilizované niobem a/nebo titanem, zvláště pak z oceli chrom-niklové je následně na první svařování tepelně zpracován difuzním žíháním při teplotě 350 °C a 1000 °C. Tím, že je použito mezikusu z nízkouhlíkaté, austentické oceli legované niobem a/nebo titanem zvláště pak oceli chrom-niklové, je redukován podíl volného uhlíku a je tak omezena difúze uhlíku, která negativně ovlivňuje mechanické hodnoty svarového spojení.

Cílem vynálezu je, aby se svařování mohlo provádět bez dodržení speciálních ochlazovacích parametrů, přičemž by bylo docíleno zlepšení meze únavy a homogenní struktury v celé svařovací zóně. Odstraněním tepelného zpracování po druhém svařování s kolejovým pásem se má zlepšit reprodukovatelnost pevnostních vlastností svarového spojení, přičemž aá bv.t současné dosaženo lepších hodnot průhybu a meze únavy.· Tím, ža nyní následně na první svařování natupo odtavením mezi kolejnicí z uhlíkaté oceli a mezikusem je použito tepelného zpraA cování, je difúzí dosaženo vyrovnání rozdílů koncentrace mezi úplně rozdílně legovaným mezikusem a ocelí kolejnice, přičemž současně není dosaženo pouze vyrovnání koncentrace ve svařovací zóně, nýbrž také bude odstraněn eventuelně vytvořený martenzit. Po zkrácení mezikusu na požadovanou minimální délku pro druhé svařování, může se opět provést spojení mezi částí z manganové lité oceli respektive kolejnicí z manganové oceli svařením natupo odtavením, přičemž zde následně nemusí být dodrženy žádné zvláštní podmínky ochlazování. Druhé svarové spojení se může ochlazovat okolním vzduchem, jak odpovídá doporučeně prováděcí formě, aniž by došlo k nežádoucímu vytvrzení v oblasti prvního svařování. Vesměs vyplývají z takovýchto postupů, pro veškerá svarová . spojení, hodnoty průhybu, které jsou dvojnásobně vyšší než hodnoty docílené známými způsoby, přičemž by současně bez dalšího mohlo být dosaženo hodnoty meze únavy až 250 N/nim⁵,.

Je výhodné provádět tepelné zpracování po dobu 2 až 5 hodin, čímž je zajištěno odstranění nebezpečí tvorby martenzitu. Tvorbě martenzitu nemůžeme s jistotou zabránit při cíleném vedení postupu během prvního svařování a zvláště po zpomaleném ochlazování po prvním svařování, kde řízeným tepelným zpracováním je vedle odstranění případně vytvořeného martenzitu dalekosáhle vyrovnána koncentrace chemických prvků v oblasti sváru, z čehož vyplývají vyšší hodnoty pevnosti a průhybu

Zvlášť výhodný způsob tepelného zpracování je zpracování, prováděné po dobu 2 až 5 hodin, s následným ochlazováním okolním vzduchem.

Na základě homogenního rozdělení koncentrace v oblasti sváru dosažené tepelným zpracováním po prvním svařovánínatupo odtavením a na základě okolnosti, že eventuelně vytvořený martenzit bude spolehlivě odstraněn, může být po druhem svařování ochlazováno okolním vzduchem, jako to odpovídá doporučovanému vedení postupu podle vynálezu.

Jako materiál mezikusu mohou být výhodně použity oceli kvality XlOCrNiTi 18 9, XlOCrNiTi 18 10, XlOCrNiNb 18 9, X5CrNiNb 18 10. Takové niobové, respektive titanové uklidněni oceli vykazují maximální obsah uhlíku 0,06 váhových přičemž titan respektive niob bude v množství, ktere v případě titanu odpovídá minimálně 5-ti násobku obsahu uhlíkua v případě niobu minimálně 10—ti násobku uhlíku. Jako zvlašt doporučený je mezikus vyrobeny z materiálu, který odpovídá následující analýze

c	C,Có ;
Cr	17,3
Ni	9,5
Ti	5 x 0
nebo Nb	10 :í C
železo a jeho	obvyklé

Použitím materiálu mezikusu navrženého vynálezem a dodržením požadovaných podmínek pro tepelné zpracování, lze zcela zabránit tvoření trhlin v oblasti svarového spojeni při svařování natupo odtavením, přičemž se sníží nebezpečí zlomu a je dosaženo vyšších hodnot meze únavy, stejně jako průhybu, Taková svarová spojení jsou proto oprávněna pro vysoké požadavky a zatížení velmi rychlé kole jo vé dopravy .

S mezikusem, navrženým podle vynálezu, byly svařeny srdcovky z tvrdé manganové oceli podle analýzy C 0,95 až 1,30, mangan 11,5 až 14 v litém, válcovaném nebo kovaném stavu, stejně jako kolejnice z tvrdé manganové oceli analogické analýzy s austenitickým mezikusem z oceli složení XlOCrNiNb 18 9 a XlOCrNiTi 18 9 v litém, doporučeně kovaném nebo válcovaném stavu, přičemž v.případě ocelí kolejnic bylo použito kolejového pásu kvality podle XJZC tp tzUT.er.á kcle~n''c .5 tvrzenou hlavou. První svařování mezi uhlíkovou ocelí kolejnice a mezikusem bylo provedeno s mezikusem délky kolem 500 mm, načež po prvním svařování natupo odtavením byl mezikus již spojený s kolenicí zkrácen na délku 8-50 mm, aby se zajistilo, že po druhém svařování mezikusu s dílem z manganové lité oceli respektive s kolejnicí z manganové oceli zůstane zachována účinná délka mezikusu kolem 5 mm.

;nicrvia moou

Za podmínky uklidněni austenitu prost a/nebo titanu, je během prvního svarového spojení, které proř.í př bíhá na rozdíl od následujícího tepelného zpracování za značně vyšších teplot difúzeuhlíku účinně omezena. Srovnání mezi svarovými .spo jeními^ jak^ odpovídají-AT=’PS--_350-881 a- které jsou dosažitelné vedením způsobu podle , vynálezu, umožnilo dosažení značně vyšších hodnot průhybu z dosavadních 18 na mm. Hodnoty meze únavy mohly být zvýšeny z 2C0 N/mm na 2 _w „

250 N/mm . Současně se mohlo pracovat s malou dodávkou tepla, čímž se značně snížila tvorba prasklin. Dosud obvyklé nahřívání sváru ve svařovacím stroji pomocí proudových impulsů mohlo při aplikaci metody vynálezu s použitím mezikusu ustáleného niobem, respektive titanem odpadnout, z čehož plyne větší hospodárnost. Po druhém svařování mohlo dojít na základě plánovaného tepelného zpracování ke značně rychlejšímu ochlazení svářecí oblasti, čímž mohla odpadnout dosud obvyklé dodatečné nahřívání. V souhrnu vyplývají ze způsobu podle vynálezu, kratší svářecí časy a delší životnost sváru.

Přehled Obrázků na vvkřese

Vynález bude blíže objasněn pomocí výkresu, kde obr. 1 zobrazuje srdcovku křížení s připojenými kolejovými pásy z uhlíkové oceli kvality UZC 80O; obr. 2 ve větším měřítku řez obr. 1 ve směru II-II; a obr. 3 řez obr. 1 ve směru III-TII.

Příklady provedení vynálezu árdcovka 1 je z manganové lité oceli. Na kolejové pásy 2 vřazením mezikusů J přivařeny tuto srdcovku jsou svařováním natupo

odtavením.

.í ..„.Mezikusy délky kolen 500 asm byly upnuty ve stroji pro svařování natupo; odtavením. Mezikusv mají profil kolejového pásu-zobrazeného^ ha dbř.' 3 ...---··»·

Tyto 50C mm dlouhé mezikusy budou nejdřív svařeny s

?Ί·

znázorněný na obr. 2. Oblast tohoto sváru 4 je podrobena výše popsanému tepelnému zpracování, aby se eliminovalo vytvoření martenzitu. Poté jsou mezikusy tak zkráceny, že jejich délka od sváru 4 Činí asi 15 mm, načež následuje druhé svařování se srdcovkou 1 také svařováním natupo odtavením. Při svařování se upálí opět mezikus na délku 5 až lOmm, takže zůstane mezikus 2. mezi sváry 4 a J5 v minimální délce 5 mm, přičemž je srdcovka 1 spojena svárem 2. ³ mezikusem J.·

Průmyslové využiti

Způsob podle vynálezu lze využít při spojování vyhýbek a kolejnic z navzájem odlišných materiálů všude tam. užívá kolejový transport.

kde se

Claims (5)

1. PATLNTOVA NÁROKY ·Ί<

   i Λ Λ 3 Γ 3 0 . ,AZ3-!V.

   1. Způsob spojování vyhybek z austentické manganové li4é ovyn 'Cd

   ................. ¹ L ** Ví ζ oceli, jako například šřdcovek respektive .kolejnic zí ⁰ *' .?

   32SC □ manganové oceli s kolejnicí z uhlíkové oceli za ooužití i

   mezikusu, oři kterem je nejdříve mezikus svařen s kolej-r _T ~ .

   : * · ¹ L 7 ničí, poté, po zkrácení mezikusu na délku pod 25 mm je druhým svařováním mezikus svařen s kolejnicí z manganové oceli, vyznačující se tím, že použitý mezikus (3) z nízkouhlíkaté, austenitická oceli stabilizované niobem nebo titanem, zvláště pak z oceli 'chromniklové je následně na první svařování tepelně zpracován difuzním žíháním při teplotě 35O°C až 1COC °C.

   }

   A')

   Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že tepelné zpracování je prováděno po dobu
2. 2 až 5 hodin a pak se ochlazuje okolním vzduchem.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2,v yznačující se t í m, že tepelné zpracování je prováděno po dobu 3 hodin při teplotě £50 °C.
4. 4. Způsob podle nároku 1, 2 nebo 3, vyznačuj ící se t í m, že následně po druhém svařování se ochlazuje okolním vzduchem.
5. 5. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačuj ící t í m.že jako materiál pro mezikus (3) js použito