DE2161965A1

DE2161965A1 - Verfahren zur herstellung von verschleissfesten schienen

Info

Publication number: DE2161965A1
Application number: DE2161965A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Arndt
Original assignee: Elektro Thermit GmbH
Current assignee: Goldschmidt ETB GmbH
Priority date: 1971-12-14
Filing date: 1971-12-14
Publication date: 1973-06-20
Also published as: US3813760A; BE792056A; NL173296B; DK147499C; GB1389098A; NO133677B; DK147499B; AT322948B; DE2161965B2; DE2161965C3; NL173296C; IT973741B; NO133677C; SE372960B; NL7216864A; CH544607A; SE372963B

Description

Elektro -T. hermit GmbH, Essen

Verfahren zur Herstellung Von verschleißfesten

Schienen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schienen mit hochverschleißfaster Fahrkante bzw, seitlicher Führungsfläche und/oder Lauffläche.

Es ist bekannt, daß ausgefahrene Schienen zur Wiederherstellung des Profils an den beanspruchten Teilen des Schienenkopfes aufgeschweißt und anschließend beschliffen werden. Diese Arbeiten können sowohl im ein- als auch im ausgebauten Zustand der Schienen ausgeführt werden.

Bisher war es die Regel, ausgefahrene Schienen im eingebauten Zustand aufzuschweißen/ wobei vorzugsweise Zuriatzwerkstoffe verwendet wurden, die gegenüber dem Schienenwerkstoff eine erhöhte Verschleißfestigkeit aufweisen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die bisherige Arbeitsweise den durch den verstärkten Fahrbetrieb bedingten Anforderungen an die Lauf- und Führungsfläche der Schiene nicht mehr ge-

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nügt. Die erhöhten Fahrgeschwindigkeiten erfordern a.ußerdem genaueste Profilierung der aufgeschweißten Flächen, ale im eingebauten Zustand nicht erreicht werden kann.

Weiterhin hat sich gezeigt, daß sich bei Verwendung der bekannten, verschleißfesten Zusatzwerkstoffe für diese Auftrags chweißung ein erhöhter Abrieb der Spurkränze der Laufräder ergab. Hierdurch wurden die Fahreigenschaften der Fahrzeuge verschlechtert und die Zweckmäßigkeit und Wirtschaftlichkeit der Wiederherstellung ausgefahrener Schienen durch Auftragschweißungen infrage gestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schienen mit hochverschleißfester Fahrkante bzw. seitlicher Führungsfläche und/oder Lauffläche herzustellen, wobei zweckmäßig die Schiene bereits vor ihrem Einbau, also eine neue Schiene, mit der hochverschleißfesten Fahrkante bzw. seitlichen Führungsfläche und/oder Lauffläche versehen wird oder bereits verlegte Schienen ausgebaut, mit der verschleißfesten Fahrkante werkstattmä.ßig versehen und anschließend wieder eingebaut werden. Dabei wird angestrebt, daß die Fahrkante bzw. seitliche Führungsfläche und/oder Lauffläche extrem hohe Verschleißfestigkeit aufweist und die so behandelte Schiene somit eine lange Liegedauer erreicht und daß durch exakten Schliff das für gute Laufeigenschaften erforderliche genaue und gleichmäßige Schienenprofil wieder hergestellt wird. Dabei ist es zweckmäßig, daß die erfor-309825/0538

lichen Arbeiten möglichst werkstattmäßig und automatisch ausgeführt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Verfahrensschritte gelöst:

a) Ausarbeiten der Fahrkante bzw. seitlichen Führungsfläche und/oder Lauffläche unter Bildung einer im wesentlichen rechteckigen Ausnehmung, wobei

a 1) im Falle des Ausarbeitens der Fahrkante bzw. der seitlichen Führungsfläche die rechteckige Ausnehmung eine Höhe b von mindestens IO mm und maximal 34 mm und eine Breite a von mindestens 3 mm und maximal 10 mm aufweist bzw.

a 2) im Falle des Ausarbeitens der- Lauffläche die im wesentlichen mittig und parallel zur Schienenlängsachse angeordnete Ausnehmung eine Höhe b von mindestens 3 mm und maximal 8 mm und eine Breite a von mindestens 10 mm und maximal 30 mm aufweist,

b) Ausfüllen der Ausnehmung durch Aufschweißen eines Schweißdrahtes oder Schweißbandes der Zusammensetzung

C = 0,45 bis 0,65 ■
Si = 0,30 bis 0,50

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Ni =3,00 bis 4,00 Mn = 13,00 bis 16,00 Rest Fe und herstellungsbedingte . Verunreinigungen

c) Bearbeiten des aufgeschweißten Materials zur exakten Wiederherstellung des Profils der Schiene.

^ Zweckmäßig erfolgt das Ausarbeiten der Fahrkante bzw. seitlichen Führungsfläche und/oder Lauffläche und die Bildung der Schweißfuge durch Schleifen, Hobeln, Fräsen oder, nach dem sogenannten ARCAIR-Verfahren. Dadurch ist sichergestellt, daß sich die Schiene nur geringfügig erwärmt.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn im Falle des Ausarbeitens der Fahrkante bzw. der seitlichen Führungsfläche die rechteckige Ausnehmung eine Höhe b von 25 mm und eine Breite a von 6 mm hat bzw. im Falle des Ausarbeitens der Lauffläche ™ die Ausnehmung eine Höhe b von 5 mm und eine Breite a von 20 mm hat.

Diese Angaben für Höhe und Breite der Ausnehmungen haben sich in langen praktischen Versuchen ergeben, da der Auftrags chweißung wegen der Riß- und Bruchanfälligkeit der Schienen Grenzen gesetzt sind. Eine zu große Schweißgutmenge erfordert die Einbringung zu hoher Wärme, wodurch in der Schiene Spannungen erzeugt werden, die zu Rissen

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oder Brüchen führen können. Eine zu gelinge Schweiß antigen ge kann zu Schweißnahtrissen führen und damit später zu Ausbröckelungen bzw. ebenfalls zu Rissen Anlaß geben·

Per erfindungsgemäß zu verendende Schweißdraht oder.das er,-findungsgemäß zu verwendende Schweißband der angegebenen Zusammensetzung läßt sich auf der kalten Schiene verschweißen. Die Druckverfestigung der aufgeschweißten Legierung erfolgt durch den Raddruck beim Befahren. Eine spezielle Schieben- vorwärmung kann entfallen. . ^: .

Vorzugsweise wird der Schweißdraht oder das Schweißband nach dem elektrischen Lichtbogenverfahren, insbesondere nach dem Unter-Pulver-Schweißverfahren., aufgeschweißt.

Innerhalb der Grenzen der Zusammensetzung der erfindungs gemaß angegebenen Legierung ist eine Legierung bevorzugt:, deren Kohlenstoffgehalt 0,55 bis 0,60, Siliciumgehalt 0,35 bis 0,40, Nickelgehalt 3,60 bis 3,70, Mangangehalt 14,00 bis 15,00, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, ist. Bei einem Draht dieser Zusammensetzung erzieht man ein Optimum an Verschweißbarkeit, Bearbeitbarkeit, Duktilität, Kaltverfestigung und Gleiteigenschaften.

Um den Verzug der Schiene beim Aufschweißen auf ein Minimum zu begrenzen, wird vorzugsweise die Schiene entweder beim

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Aufschweißen gegengewärmt oder nach dem Aufschweißen durch Gegenwärmung gerichtet.

Der Fertigschliff nach dem Schweißen soll profilgerechte Maße ergeben. Aus dieser Forderung geht hervor, daß ein Handschliff nur bedingt geeignet ist. Vorzugsweise wird daher für das Verschleifen ein Schleiforgan verwendet, W ' welches über die gesamte Länge der Schiene hin- und hergleitet. Bei korrektem Aufspannen der Schiene ist es möglich, durch feinstufige Einstellung des Schleifsteines das geforderte Schienenkopfprofil zu schleifen.

Praktische Versuche haben ergeben, daß eine erfindungsgemäß bearbeitete Schiene allen geforderten Ansprüchen gerecht wird. Durch die werkstattmäßige Ausführung der einzelnen. Arbeitsgänge ist ein zügiges und reproduzierbares Arbeiten % gewährleistet.

Die folgenden Abbildungen sollen den Gegenstand der Erfindung näher kennzeichnen. Dabei ist in Abb. 1, bei der die seitliche Lauffläche und Fahrkante der Schiene erfindungsgemäß bearbeitet ist, mit a die Breite und mit b die Höhe der profilgemäß bearbeiteten Schweißnaht bezeichnet-

Abb. 2 zeigt eine Schiene, bei der das erfindungsgemäße Verfahren nur an der seitlichen Fahrkante der Schiene durchgeführt worden ist. ."a.und b haben wiederum die gleiche Bede utuna.
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ν -■: c . ' 216T965

Abb. 3 zeigt eine erfindungsgemäß bearbeitete Schiene mit aufgeschweißter und bearbeiteter Lauffläche.

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Claims

— β —

Patentansprüche

[ l.jVerfahren zur Herstellung von Schienen mit hochverschleißfester Fahrkante bzw. seitlicher Führungsfläche und/oder ■ Lauffläche, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrens schritte,:

a) Ausarbeiten der Fahrkante bzw. seitlichen Führungsfläche und/oder Lauffläche unter Bildung einer im wesentlichen rechteckigen Ausnehmung, wobei

a 1) im Falle des Ausarbeitens der Fahrkante bzw. der seitlichen Führungsfläche die rechteckige Ausnehmung eine Höhe b von mindestens 10 mm und maximal 34 mm und eine Breite a von mindestens 3 mm und maximal 10 mm aufweist bzw.

a 2) im Falle des Ausarbeitens der Lauffläche die im wesentlichen mittig und.parallel zur Schienenlängsachse angeordnete Ausnehmung eine Höhe b von mindestens 3 mm und maximal 8 mm und eine Breite a von mindestens 10 mm und maximal 30 -mm aufweist, "

b) Ausfüllen der Ausnehmung durch Aufschweißen eines Schweißdrahtes oder Schweißbandes der Zusammensetzung

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C = ' 0,45 bis 0,65

Si = 0,30 bis O₇SO

Hi = 3,00 bis 4,00

Mn = 13,00 bis 16,00 '

Rest Fe und herstellungsbedingte

Verunreinigungen,

c) Bearbeiten des aufgeschweißten Materials zur exakten Wiederherstellung des Profils der Schiene.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Maßnahme a 1)_vdie Höhe b 25 mm und die Breite a 6 mm beträgt*
3. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Maßnahme a 2) die Höhe b 5 mm und die Breite a 20 mm beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch I₁ 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißdraht oder $as Schweißband nach dem elektrischen Lichtbogenverfahren, vorzugsweise nach dem Unter-Pulver-Schweißverfahren, durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem öder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißdraht oder das Sehweißband die Zusammensetzung

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C = 0,55 bis 0,60 , Si = 0,35 bis 0,40
Ni = 3,60 bis a,70
Mn =* 14,00 bis. 15,00
Rest Fe und herstellungsbedingte Verunreinigungen

hat»
6. Verfahren nach Anspruch 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene entweder beim Aufschweißen gegengewärmt oder nach dem Aufschweißen durch Gegenwärmung gerichtet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/, daß das Bearbeiten des aufgeschweißten Materials zur Wiederherstellung des Profils der Schiene durch ein über die ganze Länge der Schiene hin- und hergleitendes Schleiforgan erfolgt. '