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Verfahren zur Ilerstellung gesehweisster Sehienenstossver indungen.
Die Erfindung bezieht sich auf geschweisste Schienenstossverbindungen und kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, dass nach der in an sich bekannter Weise durchgeführten Verschweissung der Schienenstösse die im Bereiche der Fussflanschen gelegenen zugbeanspruchten Schweissnahtenden der schräg oder senkrecht zur Kraftrichtung angeordneten Schweissnähte durch thermische, mechanische oder thermisch-mechanische Nachbehandlung (Warmhämmern) vergütet werden.
Die bisher bekanntgewordenen Ausführungsarten der nachträglichen Vergütung einer Schweissnaht bezogen sich stets auf die gesamte Nahtlänge, wodurch zwar die Qualität der Gesamtnaht erhöht, der Güteunterschied der Nahtenden einerseits und der laufenden Naht anderseits aber nach wie vor vorhanden war. So hat man beispielsweise auch für die Herstellung von Schienenverbindungen bereits vorgeschlagen, die Schienenenden mittels autogener Schweissung derart zu verschweissen, dass zu beiden Seiten des Schienenstosses auf den Schweissnähten noch ein den Stoss verstärkender Überschuss aus Lötmaterial, wie Eisen oder Stahl, verbleibt.
Bei diesem Verfahren wird selbstverständlich nach dem Verschweissen die Schweissstelle in der Lauffläche der Schiene in noch warmem Zustande gehämmert und glatt gehobelt, um eine möglichst glatte Oberfläche zu erhalten. Da diese Stelle jedoch nicht zugbeansprucht ist, bewirkt hier das Warmhämmern auch keine erhöhte Beanspruchbarkeit, wohingegen das Verfahren der vorliegenden Erfindung die Erhöhung der Qualität der zugbeanspruchten Schweissnahtenden im Bereiche der Fussflanschen bezweckt, wodurch die sonst bestehende Gefahr des vorzeitigen Anreissens solcher Nähte von ihren in den Fussflanschen gelegenen Enden her ausgeschaltet ist und die volle Tragfähigkeit der gesamten Naht ausgenützt werden kann.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist bei Schweissnähten, auf deren volle Beanspruchbarkeit auch in den Nahtenden nicht verzichtet werden kann, die Qualität und damit die Beanspruchbarkeit der Nahtenden so zu erhöhen, dass diese Stellen in ihren technologischen Eigenschaften denen der laufenden Naht angeglichen werden, so dass kein Anlass zu vorzeitigem, vom Nahtende ausgehenden Bruch mehr besteht.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand zweier Ausführungsbeispiele von Schienenstossverbindungen erläutert. Fig. 1 zeigt eine Schienenstossverbindung mit normaler Stumpfnaht 1, Fig. 2 eine solche mit schräggelegten Fussnähten 2,. 3 und eingeschweisstem Rautenblech 4.
Bei geschweissten Schienenstösse mit stumpf gestossenen Schienenenden können in den Schweiss- nähten 1 (Fig. l) und 2,. 3 (Fig. 2) entsprechend dem heutigen Stand der elektrischen Lichtbogen-und der Gasschmelzsehweissung nicht die dem Schienenwerkstoff (mit 0-5-0-6% C) entsprechenden Festigkeitseigenschaften erreicht werden. Dies gilt insbesondere von den hochbeanspruchten Querschnitten im Schienenfuss und an den Seitenkanten des Fussflansches 8.
Werden dagegen die im Bereiche des Fussflansches 8 gelegenen Teile der Schweissnaht in bekannter Weise schräg zur Kraftrichtung angeordnet (Fig. 2), so verringert sich die Zugbeanspruchung senkrecht zur Nahtrichtung entsprechend der durch den Neigungswinkel der nahtgegebenen Kraftkomponente. Die schräg angeordnete Schweissnaht wird daher bei gleicher Breite des verschweissten Querschnittes eine grössere Kraft zu übertragen imstande sein als die senkrecht zur Längsrichtung verlegte Naht.
Voraussetzung hiezu ist allerdings, dass die Schweissnaht an allen Stellen ihrer Gesamtlänge gleichgute Festigkeitseigensehaften aufweist. Besitzt die Schweissnaht dagegen eine Stelle mit ungünstigerem metallurgischem Aufbau und demgemäss geringeren Festigkeitseigenschaften, so erfolgt an dieser Stelle bei Ansteigen der Belastung ein vorzeitiger Anriss und die durch die Schräglage der
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Naht an sich gegebene höhere Beanspruchbarkeit kann nicht zur Auswirkung gelangen. Liegt diese
Stelle minderer Qualität in jener Zone der Naht, die entsprechend dem Kräfteverlauf am höchsten beansprucht ist, so kommt es zu einer besonders starken Verminderung der Bruchfestigkeit der
Schweissnaht, insbesondere bei dynamischer Beanspruchung.
Beim Schienenstoss wird die stärkste Beanspruchung der Schweissnähte durch die Randspan- nungen in den Nahtenden 5 des Fussflansches 8 ausgelöst, im Falle der Verbindungsform nach Fig. 2 also auch in den an der Schienenaussenkante liegenden Nahtenden 6,7. Nun können aber Anfang und Ende einer Schweissnaht aus schweisstechnischen Gründen im allgemeinen nicht die gleiche Qualität wie die laufende Naht aufweisen und dürfen daher auch nicht im gleichen Ausmass wie diese, geschweige denn höher belastet werden. Diesem Umstand wird bei der Festigkeitsrechnung geschweisster Ver- bindungen-z.
B. nach den Vorschriften für geschweisste Stahlbauten-dadurch Rechnung getragen, dass die Naht auf einer bestimmten Länge von den Nahtenden aus als nicht tragend angesehen und diese Längen aus dem der Festigkeitsrechnung zugrunde gelegten Querschnitt ausgeschaltet werden.
Dieser Ausweg ist naturgemäss nur dort gangbar, wo die Anordnung der Naht in einer solchen Weise möglich ist, die es erlaubt, auf die Belastung der Nahtenden zu verzichten, nicht aber dort, wo diese voll belastet werden müssen, oder gar dort, wo das Nahtende aus zwingenden konstruktiven Gründen in eine Zone höherer Spannung verlegt werden muss.
Ein Schienenstoss nach Fig. 2 bricht beim Biegeversuch plötzlich durch den ganzen Querschnitt, wobei der Bruch regelmässig am Ende der Fussnähte beginnt. Wird dagegen die Kante des Fuss- flansches im Bereich der Schweissnahtenden 6,7 durch Glühen und Warmhämmern vergütet, so bricht die Schiene im Inneren ihres Querschnittes, der Riss kommt in den Rautenblechen 4 zum Stillstand, die Schweissnähte im Schienenfuss bleiben unverletzt, ein Zeichen dafür, dass die durch ihre Schräg- lage bedingte höhere Beanspruchbarkeit ausgenützt werden konnte, weil ein vorzeitiger Anriss durch die Qualitätserhöhung an den Nahtenden verhindert worden ist. Mikroschliffe der so vergüteten
Stellen zeigen ein ausgesprochen normalisiertes Feingefüge von höherer Festigkeit als das der laufenden Schweissnaht.
Ähnlich liegen die Verhältnisse bei der Quer-zur Längsrichtung angeordneten Stumpfnaht nach Fig. 1. Auch hier wird erst durch die erfindungsgemässe Vergütung der Enden 5 der Stumpfnaht die volle, der Festigkeitsberechnung zugrunde gelegte Beanspruchbarkeit der Naht gewährleistet.
Die Vergütung kann praktisch beispielsweise so durchgeführt werden, dass nach Fertigschweissen der Fussnaht mit dem zum Schweissen derselben verwendeten Schweissbrenner die Nahtenden neuer- lich auf helle Rotglut erhitzt und die Schienenflanschen im Bereiche der Nahtenden mit dem Hammer rundgehämmert werden. Wird die Naht nur auf helle Rotglut ohne nachherige Hämmern erhitzt oder nur kalt gehämmert, so ergibt sich zwar auch eine Strukturänderung der Naht, die aber für die beabsichtigte örtliche Qualitätserhöhung im allgemeinen nicht voll ausreichen wird.
Zum Ausgleich der beim Hämmern durch die Verdichtung des Materials entstehenden geringen örtlichen Volumsverkleinerung kann vorher zusätzliches Schweissgut durch Auftragschweissung auf- gebracht werden.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Verfahren zur Herstellung geschweisster Schienenstossverbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass nach der in an sich bekannter Weise durchgeführten Verschweissung der Schienenstösse die im
Bereiche der Fussflanschen gelegenen zugbeanspruchten Schweissnahtenden (5. 6, 7) der schräg oder senkrecht zur Kraftrichtung angeordneten Schweissnähte (1, 2. 3) durch thermische, mechanische oder thermisch-mechanische Nachbehandlung (Warmhämmern) vergütet werden.