JP2601741B2 - レ−ルの補修溶接方法 - Google Patents
レ−ルの補修溶接方法Info
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- JP2601741B2 JP2601741B2 JP3353050A JP35305091A JP2601741B2 JP 2601741 B2 JP2601741 B2 JP 2601741B2 JP 3353050 A JP3353050 A JP 3353050A JP 35305091 A JP35305091 A JP 35305091A JP 2601741 B2 JP2601741 B2 JP 2601741B2
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- Japan
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- rail
- welding
- rail head
- welding method
- repairing
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- Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鉄道用レ−ル頭部の諸欠
陥部補修溶接方法に関するものである。
陥部補修溶接方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、レ−ル肉盛溶接には突き合わせ溶
接部のレ−ル頭部表面を硬化肉盛したり、レ−ルの局部
的な表面疵または摩耗部分を肉盛補修する方法がある。
特に、これらレ−ルの局部的な表面疵または摩耗部分を
肉盛補修する方法としては、レ−ルを突き合わせ溶接ま
たは肉盛溶接する際に用いられる被覆ア−ク溶接法、す
なわち、低水素系80キロ高張力鋼用もしくは、低合金
系金属耐摩耗用の被覆ア−ク溶接法ないし半自動ガスシ
−ルドア−ク溶接法が行われているのが現状である。こ
の上記溶接材料を用いた被覆ア−ク溶接法ないし半自動
ガスシ−ルドア−ク溶接法では、一般に鉄道レ−ル等の
高炭素鋼の溶接に当って母材の熱影響部に微細な粒界割
れを発生し易く、しかもこれを防止するための溶接入熱
量温度管理が極めて困難であり、又これらの方法によっ
てレ−ル母材と同程度の硬度、耐摩耗性を有する金属を
肉盛することも容易でないという問題がある。
接部のレ−ル頭部表面を硬化肉盛したり、レ−ルの局部
的な表面疵または摩耗部分を肉盛補修する方法がある。
特に、これらレ−ルの局部的な表面疵または摩耗部分を
肉盛補修する方法としては、レ−ルを突き合わせ溶接ま
たは肉盛溶接する際に用いられる被覆ア−ク溶接法、す
なわち、低水素系80キロ高張力鋼用もしくは、低合金
系金属耐摩耗用の被覆ア−ク溶接法ないし半自動ガスシ
−ルドア−ク溶接法が行われているのが現状である。こ
の上記溶接材料を用いた被覆ア−ク溶接法ないし半自動
ガスシ−ルドア−ク溶接法では、一般に鉄道レ−ル等の
高炭素鋼の溶接に当って母材の熱影響部に微細な粒界割
れを発生し易く、しかもこれを防止するための溶接入熱
量温度管理が極めて困難であり、又これらの方法によっ
てレ−ル母材と同程度の硬度、耐摩耗性を有する金属を
肉盛することも容易でないという問題がある。
【0003】また、溶加棒を用いる酸素−アセチレンガ
ス溶接法があるが、この方法で得られた溶接部は非金属
介在物、ブロ−ホ−ルなどに起因するクラックが発生し
たり、母材の熱影響部が広くなるなどの欠点があり、し
かも鉄道レ−ルの場合、そのレ−ル母材は高炭素鋼であ
るため、この方法では肉盛性が悪いばかりでなく母材へ
の熱影響による弊害が大きく、従って安定かつ高品質の
肉盛層を得ることが困難とされている。このような理由
から特公昭57−19189号公報の如く鉄道用レ−ル
等のレ−ル溶射肉盛補修用に適した自溶性合金組成物と
してFe及びNiを主成分とした合金に一定範囲のB及
びMoを添加するもので、そのレ−ル肉盛補修用自溶合
金組成物として、Ni20〜50%、Cr3〜15%、
B0.1〜1.2%、Si0.4〜3%、C0.01〜
0.5%、Mo1〜8%、及び残部Feからなるもの
が、強度、硬さおよび耐摩耗性の向上と作業性の改善を
図ったものとして知られている。しかし、この方法は、
ガス溶射法であるためレ−ル頭部に投入される全入熱量
が著しく大きくなり、肉盛補修後、補修溶接による熱影
響の軟化幅が広くなり、いわゆる落ち込みが問題にな
る。そこで、被覆ア−ク溶接法ないし半自動ガスシ−ル
ドア−ク溶接法のように入熱量を低入熱側に制御できる
溶接法の適用が望まれている。
ス溶接法があるが、この方法で得られた溶接部は非金属
介在物、ブロ−ホ−ルなどに起因するクラックが発生し
たり、母材の熱影響部が広くなるなどの欠点があり、し
かも鉄道レ−ルの場合、そのレ−ル母材は高炭素鋼であ
るため、この方法では肉盛性が悪いばかりでなく母材へ
の熱影響による弊害が大きく、従って安定かつ高品質の
肉盛層を得ることが困難とされている。このような理由
から特公昭57−19189号公報の如く鉄道用レ−ル
等のレ−ル溶射肉盛補修用に適した自溶性合金組成物と
してFe及びNiを主成分とした合金に一定範囲のB及
びMoを添加するもので、そのレ−ル肉盛補修用自溶合
金組成物として、Ni20〜50%、Cr3〜15%、
B0.1〜1.2%、Si0.4〜3%、C0.01〜
0.5%、Mo1〜8%、及び残部Feからなるもの
が、強度、硬さおよび耐摩耗性の向上と作業性の改善を
図ったものとして知られている。しかし、この方法は、
ガス溶射法であるためレ−ル頭部に投入される全入熱量
が著しく大きくなり、肉盛補修後、補修溶接による熱影
響の軟化幅が広くなり、いわゆる落ち込みが問題にな
る。そこで、被覆ア−ク溶接法ないし半自動ガスシ−ル
ドア−ク溶接法のように入熱量を低入熱側に制御できる
溶接法の適用が望まれている。
【0004】
【発明が解決するための課題】上述のように、従来の技
術で用いられている被覆ア−ク溶接法ないし半自動ガス
シ−ルドア−ク溶接法では溶接熱影響部(HAZ)の液
化割れを防止することは出来ない。これらの主要な要因
は溶接金属とレ−ルとのC量の差があるため、両者の凝
固温度が大きく異なるので、高Cで凝固温度の低いレ−
ルの溶融境界線近傍の再溶解液化したオ−ステナイト粒
界に、溶接金属の凝固収縮に起因して発生する収縮歪が
加わる結果生じるものである。一方、レ−ルの耐摩耗、
耐疲労損傷性には、硬さが高く、高C共析組織(C量が
約0.8%含有)で得られる微細パ−ライト組織が有効
であり、従って従来技術で用いられている溶加材で得ら
れるベ−ナイト組織は高C系パ−ライト組織に比較して
硬さが同一でも耐摩耗、耐疲労損傷性が劣る等の問題が
ある。
術で用いられている被覆ア−ク溶接法ないし半自動ガス
シ−ルドア−ク溶接法では溶接熱影響部(HAZ)の液
化割れを防止することは出来ない。これらの主要な要因
は溶接金属とレ−ルとのC量の差があるため、両者の凝
固温度が大きく異なるので、高Cで凝固温度の低いレ−
ルの溶融境界線近傍の再溶解液化したオ−ステナイト粒
界に、溶接金属の凝固収縮に起因して発生する収縮歪が
加わる結果生じるものである。一方、レ−ルの耐摩耗、
耐疲労損傷性には、硬さが高く、高C共析組織(C量が
約0.8%含有)で得られる微細パ−ライト組織が有効
であり、従って従来技術で用いられている溶加材で得ら
れるベ−ナイト組織は高C系パ−ライト組織に比較して
硬さが同一でも耐摩耗、耐疲労損傷性が劣る等の問題が
ある。
【0005】
【課題を解決しようとする手段】本発明は、前記のよう
な従来技術における問題点を解消すべき、本発明者ら
は、鋭意研究を重ねた結果、従来の溶加材によって形成
された溶着金属は母材レールと著しく異なった成分とな
るために前記問題が発生することを知見し、溶着金属が
従来の溶接には不適当とされてきた母材レールと類似の
高C型パーライト組成となるレールの補修溶接方法を見
出した。その発明の要旨とするところは、 (1)レール頭部の諸欠陥を除去し、該レール頭部を肉
盛溶接で補修するに当たって、溶加材全重量に対してC
0.5超〜1.5%を含有する被覆アーク溶接用溶加材
を用い、該レール頭部の諸欠陥を除去した部分を補修肉
盛溶接することを特徴とするレールの補修溶接方法 (2)レール頭部の諸欠陥を除去し、該レール頭部を肉
盛溶接で補修するに当たって、溶加材全重量に対してC
0.5超〜1.5%を含有するガスシールドアーク溶接
用溶加材を用い、該レール頭部の諸欠陥を除去した部分
を補修肉盛溶接することを特徴とするレールの補修溶接
方法にある。
な従来技術における問題点を解消すべき、本発明者ら
は、鋭意研究を重ねた結果、従来の溶加材によって形成
された溶着金属は母材レールと著しく異なった成分とな
るために前記問題が発生することを知見し、溶着金属が
従来の溶接には不適当とされてきた母材レールと類似の
高C型パーライト組成となるレールの補修溶接方法を見
出した。その発明の要旨とするところは、 (1)レール頭部の諸欠陥を除去し、該レール頭部を肉
盛溶接で補修するに当たって、溶加材全重量に対してC
0.5超〜1.5%を含有する被覆アーク溶接用溶加材
を用い、該レール頭部の諸欠陥を除去した部分を補修肉
盛溶接することを特徴とするレールの補修溶接方法 (2)レール頭部の諸欠陥を除去し、該レール頭部を肉
盛溶接で補修するに当たって、溶加材全重量に対してC
0.5超〜1.5%を含有するガスシールドアーク溶接
用溶加材を用い、該レール頭部の諸欠陥を除去した部分
を補修肉盛溶接することを特徴とするレールの補修溶接
方法にある。
【0006】以下、本発明について図面に従って詳細に
説明する。図1は本発明に係る補修溶接個所を示す図で
ある。図1(A)は鉄道用レール1の頭部2のゲージコ
ーナー部3の詳細図である。このゲージコーナー部3の
側表面及びその内部は車輪との接触部に当り、空転傷、
シェリング、疲労などの諸欠陥を生じ易く、通常、ゲー
ジコーナー部に当るH=25mmの部分において、h=
5mm、h′=3mm程度の諸欠陥を生ずる。また、図
1(B)はレール頭部2の部分もゲージコーナー部と同
様、車輪との接触部に当り、やはり空転傷、シェリン
グ、疲労などの諸欠陥を生じ、通常h″=3mm程度と
なる。そのため、レールのゲージコーナー部ないし、頭
部を何らかの形で補修してやる必要がある。
説明する。図1は本発明に係る補修溶接個所を示す図で
ある。図1(A)は鉄道用レール1の頭部2のゲージコ
ーナー部3の詳細図である。このゲージコーナー部3の
側表面及びその内部は車輪との接触部に当り、空転傷、
シェリング、疲労などの諸欠陥を生じ易く、通常、ゲー
ジコーナー部に当るH=25mmの部分において、h=
5mm、h′=3mm程度の諸欠陥を生ずる。また、図
1(B)はレール頭部2の部分もゲージコーナー部と同
様、車輪との接触部に当り、やはり空転傷、シェリン
グ、疲労などの諸欠陥を生じ、通常h″=3mm程度と
なる。そのため、レールのゲージコーナー部ないし、頭
部を何らかの形で補修してやる必要がある。
【0007】このような諸欠陥を生じた部分の位置、形
状に応じて、レ−ル頭部を適当な手段、例えば、エア−
ガウジングまたはグラインダ−などにより研削し、平底
の開先を形成する必要がある。図2は諸欠陥を生じたレ
−ル頭部を研削した開先溝部の形状を示す図であって、
例えば、45°の傾斜を付けた開先で約幅100mm、
深さ10mm程度の諸欠陥部分を除去した状態を図示し
た。このように諸欠陥部分を除去した後、補修肉盛溶接
するに先立ち、200〜500℃の範囲で先ず予熱を行
い、レ−ル頭部側の両側に図3に示すように、銅当金4
を当て、溶接パス方向をレ−ル軸方向に合わせて下向き
多パスを重ねて肉盛を行う。図3は本発明に係るレ−ル
頭部の多層肉盛した断面図であって、開先が深くて初層
のみで肉盛りが完成されない場合には、番号(1)〜
(15)のように多パスの肉盛溶接を行い2層以上続け
て実施する。この際、各溶接パスの開始および終端(ク
レ−タ−)処理に充分注意を払い、レ−ル頭部表面に出
して行うようにする。これは、本発明に用いる溶加材の
特徴として、ブロ−ホ−ル、スラグ巻き込みおよびクレ
−タ−部の高温割れに注意する必要があり、それらの欠
陥の発生を完全に防止するために必要な手段である。
状に応じて、レ−ル頭部を適当な手段、例えば、エア−
ガウジングまたはグラインダ−などにより研削し、平底
の開先を形成する必要がある。図2は諸欠陥を生じたレ
−ル頭部を研削した開先溝部の形状を示す図であって、
例えば、45°の傾斜を付けた開先で約幅100mm、
深さ10mm程度の諸欠陥部分を除去した状態を図示し
た。このように諸欠陥部分を除去した後、補修肉盛溶接
するに先立ち、200〜500℃の範囲で先ず予熱を行
い、レ−ル頭部側の両側に図3に示すように、銅当金4
を当て、溶接パス方向をレ−ル軸方向に合わせて下向き
多パスを重ねて肉盛を行う。図3は本発明に係るレ−ル
頭部の多層肉盛した断面図であって、開先が深くて初層
のみで肉盛りが完成されない場合には、番号(1)〜
(15)のように多パスの肉盛溶接を行い2層以上続け
て実施する。この際、各溶接パスの開始および終端(ク
レ−タ−)処理に充分注意を払い、レ−ル頭部表面に出
して行うようにする。これは、本発明に用いる溶加材の
特徴として、ブロ−ホ−ル、スラグ巻き込みおよびクレ
−タ−部の高温割れに注意する必要があり、それらの欠
陥の発生を完全に防止するために必要な手段である。
【0008】
実施例1 対象とするレ−ル鋼種は表1に示す。これら鋼種を対象
として表2に示す溶加材、すなわち、溶加材全重量に対
し0.5超〜1.5%までの範囲で炭素量を含有するA
〜D種のいわゆる溶接棒を用いた被覆ア−ク溶接法及び
比較例E〜G種の、いわゆる溶接棒を用いた被覆ア−ク
溶接法によりレ−ル頭頂部に図2に示すような形状に準
備した開先溝部を補修肉盛溶接した。そのときの溶接施
工条件は、溶接棒径:4〜5mm、極性:DCRP(棒
+)、溶接電流:130〜170A(4ψ)、200〜
230A(5ψ)、電圧:24〜27V、肉盛速度:7
〜12cm/minで行った。なお、溶接施工は、予め
200℃以上、500℃以内で予熱を施した後、レ−ル
頭側面を銅当金で囲み、図3に示すようなパス順序
(1)〜(15)で最終パス側がレ−ルのゲ−ジコ−ナ
−部3側になるように実施した。その結果を表3に示
す。この表3から明らかなように本発明においては、耐
摩耗性と耐疲労、損傷性の優れたパ−ライト組織とな
り、欠陥発生も全くない。これに対して比較例は耐摩耗
性の低いベイナイトを生成し、高温HAZ液化われを生
じた。
として表2に示す溶加材、すなわち、溶加材全重量に対
し0.5超〜1.5%までの範囲で炭素量を含有するA
〜D種のいわゆる溶接棒を用いた被覆ア−ク溶接法及び
比較例E〜G種の、いわゆる溶接棒を用いた被覆ア−ク
溶接法によりレ−ル頭頂部に図2に示すような形状に準
備した開先溝部を補修肉盛溶接した。そのときの溶接施
工条件は、溶接棒径:4〜5mm、極性:DCRP(棒
+)、溶接電流:130〜170A(4ψ)、200〜
230A(5ψ)、電圧:24〜27V、肉盛速度:7
〜12cm/minで行った。なお、溶接施工は、予め
200℃以上、500℃以内で予熱を施した後、レ−ル
頭側面を銅当金で囲み、図3に示すようなパス順序
(1)〜(15)で最終パス側がレ−ルのゲ−ジコ−ナ
−部3側になるように実施した。その結果を表3に示
す。この表3から明らかなように本発明においては、耐
摩耗性と耐疲労、損傷性の優れたパ−ライト組織とな
り、欠陥発生も全くない。これに対して比較例は耐摩耗
性の低いベイナイトを生成し、高温HAZ液化われを生
じた。
【0009】実施例2 実施例1と同様に、表1に示す対象レ−ル鋼種を表2に
示す溶加材、すなわち、溶加材全重量に対し0.5超〜
1.5%までの範囲で炭素量を含有するH〜J種の、い
わゆる溶接ワイヤを用いた炭酸ガスシ−ルドア−ク溶接
法及び比較例K,L種の、いわゆる溶接ワイヤを用いた
炭酸ガスシ−ルドア−ク溶接法によりレ−ル頭頂部に図
2に示すような形状に準備した開先溝部を補修肉盛溶接
した。そのときの溶接施工条件は、ワイヤ径:1.6m
m、極性:DCRP、溶接電流:180〜220A、電
圧:24〜30V、肉盛速度:8〜15cm/minで
行った。なお、溶接施工は実施例1と同様に実施した。
その結果は表3に示すように実施例1と同様の結果が得
られた。
示す溶加材、すなわち、溶加材全重量に対し0.5超〜
1.5%までの範囲で炭素量を含有するH〜J種の、い
わゆる溶接ワイヤを用いた炭酸ガスシ−ルドア−ク溶接
法及び比較例K,L種の、いわゆる溶接ワイヤを用いた
炭酸ガスシ−ルドア−ク溶接法によりレ−ル頭頂部に図
2に示すような形状に準備した開先溝部を補修肉盛溶接
した。そのときの溶接施工条件は、ワイヤ径:1.6m
m、極性:DCRP、溶接電流:180〜220A、電
圧:24〜30V、肉盛速度:8〜15cm/minで
行った。なお、溶接施工は実施例1と同様に実施した。
その結果は表3に示すように実施例1と同様の結果が得
られた。
【0010】
【表1】
【0011】
【表2】
【0012】
【表3】
【0013】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る溶加材
を用いて、レ−ル頭部の肉盛補修溶接すれば、溶接部に
は従来の肉盛溶接ではさけることが出来なかったレ−ル
母材の溶融境界線近傍に高温割れの発生が完全に防止す
ることが出来、母材レ−ルと類似のパ−ライト組織、耐
摩耗性の優れた金属肉盛が得られるレ−ル頭部の肉盛補
修溶接法にある。
を用いて、レ−ル頭部の肉盛補修溶接すれば、溶接部に
は従来の肉盛溶接ではさけることが出来なかったレ−ル
母材の溶融境界線近傍に高温割れの発生が完全に防止す
ることが出来、母材レ−ルと類似のパ−ライト組織、耐
摩耗性の優れた金属肉盛が得られるレ−ル頭部の肉盛補
修溶接法にある。
【図1】本発明に係る補修溶接個所を示す図、
【図2】同、本発明に係る開先溝部の形状を示す図、
【図3】同、本発明に係るレ−ル頭部の多層肉盛した断
面図である。
面図である。
1 レ−ル 2 レ−ル頭部 3 ゲ−ジコ−ナ−部 4 銅当金
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B23K 35/365 B23K 35/365 F 35/368 35/368 E // B23K 101:26 (72)発明者 内野 耕一 北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本 製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 岡崎 睦 北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本 製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 大石橋 宏次 東京都国分寺市光町二丁目8番地38 財 団法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 上山 且芳 東京都国分寺市光町二丁目8番地38 財 団法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 大原 宗行 東京都国分寺市光町二丁目8番地38 財 団法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 辰己 光正 東京都国分寺市光町二丁目8番地38 財 団法人鉄道総合技術研究所内 (56)参考文献 特開 平2−258192(JP,A) 特開 平2−229693(JP,A) 特開 平1−266990(JP,A) 特開 平1−162596(JP,A) 特開 平1−197093(JP,A)
Claims (2)
- 【請求項1】 レ−ル頭部の諸欠陥を除去し、該レ−ル
頭部を肉盛溶接で補修するに当たって、溶加材全重量に
対してC0.5超〜1.5%を含有する被覆ア−ク溶接
用溶加材を用い、該レ−ル頭部の諸欠陥を除去した部分
を補修肉盛溶接することを特徴とするレ−ルの補修溶接
方法 - 【請求項2】 レ−ル頭部の諸欠陥を除去し、該レ−ル
頭部を肉盛溶接で補修するに当たって、溶加材全重量に
対してC0.5超〜1.5%を含有するガスシ−ルドア
−ク溶接用溶加材を用い、該レ−ル頭部の諸欠陥を除去
した部分を補修肉盛溶接することを特徴とするレ−ルの
補修溶接方法
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3353050A JP2601741B2 (ja) | 1991-12-18 | 1991-12-18 | レ−ルの補修溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3353050A JP2601741B2 (ja) | 1991-12-18 | 1991-12-18 | レ−ルの補修溶接方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05169292A JPH05169292A (ja) | 1993-07-09 |
JP2601741B2 true JP2601741B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=18428231
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3353050A Expired - Lifetime JP2601741B2 (ja) | 1991-12-18 | 1991-12-18 | レ−ルの補修溶接方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2601741B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CA2181058C (en) | 1994-11-15 | 2000-11-07 | Masaharu Ueda | Pearlitic steel rail having excellent wear resistance and method of producing the same |
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CN108465963A (zh) * | 2018-03-09 | 2018-08-31 | 新疆八钢铁股份有限公司 | 一种改进的焦炉煤车道轨断口焊接方法 |
RU2733002C1 (ru) * | 2020-02-12 | 2020-09-28 | Андрей Анатольевич Головачев | Способ ремонта эксплуатационных повреждений поверхностей тупых крестовин стрелочных переводов |
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JPH0677867B2 (ja) * | 1988-01-30 | 1994-10-05 | 大和工業株式会社 | 溶接クロッシング及びその製造方法 |
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-
1991
- 1991-12-18 JP JP3353050A patent/JP2601741B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2495064A4 (en) * | 2009-10-30 | 2017-07-19 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Flash-butt welding method for rail steel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05169292A (ja) | 1993-07-09 |
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