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Verfahren zur Herstellung eines geschweissten Schienenstosses ohne Wendung der Schienen und nach diesem Verfahren hergestellter Schienenstoss
Die elektrische Lichtbogenschweissung von
Eisenbahnschienen bietet Schwierigkeiten. Die den bisher bekannten Verfahren ist es wegen der
Unsicherheit, die geforderten Mindestwert an
Dauerfestigkeit zu erreichen nötig, besondere
Sicherheitsmassnahmen zu treffen durch Hilfs- bahnen und ähnlichem.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese
Unsicherheit zu beseitigen und betrifft ein Ver- fahren zur Herstellung eines geschweissten
Schienenstosses ohne Wendung der Schienen, bei dem zur leichteren Schweissung die Stossfuge im Bereich des Schienensteges einseitig und an der
Schienensohle und Schienenkopfunterkanten abgedeckt wird. Das Verfahren gemäss der Erfindung besteht darin, dass man mindestens an den hochbeanspruchten Teilen des Scheinenfusses, u. zw. an beiden Seiten desselben, eine Verstärkungsverdickung erzeugt, deren Übergang zu den Schienen sanft verläuft.
Die beiliegende Zeichnung stellt beispielsweise mehrere Ausführungsformen des Schienenstosses und des Verfahrens gemäss der Erfindung dar.
Die Fig. 1, 2,3 und 4 beziehen sich auf die erste Ausführungsform. Die zu schweissenden Schienenenden sind in Fig. 1 mit 1 und 2 bezeichnet. Wie man auf der Zeichnung sieht, sind diese Schienenenden parallel. Der Abstand a zwischen den Schienenenden soll mehr als 10 mm, vorzugsweise 12-16 mm betragen. Dieser Abstand muss eventuell in bekannter Weise hergestellt werden. Zweckmässig ist es, dieses durch elektrisches Lichtbogenschneiden mit geeigneten Elektroden zu bewerkstelligen, wobei die Bildung einer Oxydschicht auf der Schnittfläche vermieden und gleichzeitig die Schienen für das unmittelbar darauf erfolgende Schweissen vorgewärmt werden.
Der Spalt 3 zwischen den Schienen 1 und 2 wird dann nach Fig. l mit einer Kupferplatte 4 unterlegt, die eine Aussparung 5 von der Form des Wulstes haben kann, die der Schienenstoss nach der Schweissung auf der Unterseite besitzen soll. Dann wird zunächst der Spalt zwischen den beiden Schienenfüssen in bekannter Weise mit Schweiss ausgefüllt. Anschliessend wird nach Fig. 2 ein Kupferstück 6 gegen die eine
Seite des Schienensteges gedrückt, wobei dieses
Kupferstück ebenfalls mit einer Aussparung von der Form des gewünschten Schweisswulstes versehen sein kann. Statt Kupfer kann als Unterlage auch Eisen, Kohle oder Schamotte verwendet werden.
Das Ausfüllen des Steges in senkrechter Lage ist dann leicht, wobei die von der Umhüllung herrührende Schlacke von selbst abfliesst. Nach Schweissung des Steges werden unter den Kopf wiederum zwei passende Kupferstücke 7, 8 mit entsprechender Aussparung unterlegt und dann der Schienenkopf in bekannter Weise ausgefüllt, wobei die letzte Schicht eventuell mit Elektroden höheren Kohlenstoffgehaltes gemacht wird. Die ganze Schweissung von Fuss, Steg und Kopf wird in einem Zuge ausgeführt, damit die Schienenenden heiss werden. Dieses ist für die Vermeidung von Rissen wichtig. Ausserdem wird die Arbeit dadurch erheblich erleichtert, dass die von der Umhüllung der Elektroden herrührende Schlacke nicht entfernt zu werden braucht, sondern in flüssigem Zustand abfliesst.
Die Schienen werden im Betrieb bekanntlich mit Wechsellast beansprucht. Für diese Belastungsart ist die bearbeitete Schweissverbindung ohne Wulst die widerstandsfähigste, wenn keinerlei Fehler in der Naht vorhanden sind. Nun kann man in vielen Fällen nicht mit Sicherheit mit gänzlich fehlerfreien Schweissungen rechnen, insbesondere bei Schweissungen in unbequemer Lage. In diesem Falle ist eine Verstärkung des Schienenfusses zweckmässig, wobei aber der Übergang von der Schiene zur Verstärkung ganz allmählich verlaufen muss, um einen Abfall der Belastungsfähigkeit gegenüber Wechsellast zu vermeiden.
In Fig. 3 hat man mit strichpunktierter Linie die Verstärkungsverdickung des Schienenstosses dargestellt.
In Fig. 4 hat man mit 9 die Verdickung an der Unterseite des Fusses bezeichnet. Wie oben erwähnt, erhält man diese Verdickung dank der Aussparung 5. Die Verdickung 10 an der Oberseite des Fusses ist durch Auftragsschweissung hergestellt. Vorzugsweise bearbeitet man mindestens die hochbeanspruchten Übergänge des
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Fusses 11, 12, 13, 14 von der Schweisse zur Schiene in der Weise, dass keinerlei Spur vom Rand der
Schweissung mehr sichtbar ist.
Fig. 5 bezieht sich auf eine Variante von Fig. 3.
In diesem Falle benutzt man eine Unterlags- platte 15, die sich auf einer Seite des Steges und des Kopfes erstreckt. Eine zweite Unterlags- platte 8 ist an der gegenüberliegenden Seite des
Kopfes angelegt. Im Falle von Fig. 5 schweisst man den Fuss wie in der ersten Ausführungsform beschrieben. Das Ausfüllen des Steges erfolgt mittels der Unterlagsplatte 15 und das nach- herige Ausfüllen des Kopfes mittels der Unter- lagsplatten 15 und 8. Die strichpunktierte Linie in Fig. 5 stellt das Ausfüllen von Fuss und Steg des Spaltes dar.
In der Ausführungsform nach Fig. 6 und 7 werden die Schienenfüsse nach unten abgebogen, wie in 16 und 17 dargestellt. Nach Ausfüllen der Spalte 3 mit Schweisse erhält man, wie in 18 veranschaulicht, die Verdickung an der Unterseite des Fusses. Die Verdickung 19 an der Oberseite des Fusses ist durch Auftragsschweissung hergestellt.
In gewissen Fällen, wenn die Metallmenge des nötigen Auftragmetalls beträchtlich ist, kann man wie folgt verfahren : Man ordnet an den Stellen, wo die Verdickung geformt werden soll, Metallstücke an, die man in der Schweissung versenkt, um mit dieser einen Block zu bilden.
Fig. 8 und 9 stellen eine als zweckmässig befundene Ausführungsform dar. In den Steg der Schienenenden 20 und 21 wird je ein Schnitt 22 und 23 angebracht. Alsdann werden die Enden der Schienenfüsse 24, 25 glühend gemacht und mit einem Werkzeug von entsprechender Form nach unten abgebogen gemäss Fig. 9. Die Schweissung wird dann in der beschriebenen Weise so ausgeführt, dass der Fuss die mit strichpunktierten Linien Åangegebene Form erhält, wobei etwa die mit 26 und 27 bezeichneten Stellen soweit bearbeitet werden müssen, dass keinerlei Spur vom Rand der Schweissung mehr sichtbar ist. Auf diese Weise verläuft der Übergang von der Schiene zur Verdickung sanft. Die Unterseite der Schiene und die Nahtmitte brauchen nicht bearbeitet zu werden.
Aus zahlreichen Versuchen hat sich ergeben, dass bei einer Belastungsschwankung von 0 bis 19 kgfmm2 der Schienenstoss über 2 Millionen Lastwechsel aushält, während die stärksten gelaschten Stösse diese Last nur etwa lOO. 000mal ertragen.
Man kann den Stoss nach Fig. 8 und 9 noch dahin abändern, dass von oben und unten eine Verdickung durch Auftragsschweissung angebracht wird, wobei die Abbiegung des Fusses nach unten überflüssig wäre. Solche Schweissungen sind aber nur in der Werkstatt bequem aus- zuführen. Man kann auch auf die Abbiegung verzichten und nur die Oberseite durch Auftragung verstärken.
Im Falle der Fig. 6 und 7 werden nur die Ränder des Fusses nach unten abgebogen, so dass die nach oben und unten symmetrische Verbindung nur an den Rändern vorhanden ist.
Im Falle von Fig. 6,7, 8 und 9 kann die Abbiegung des Schienenfusses auch ohne Erwärmung erfolgen.
Fig. 10 zeigt eine letzte Ausführungsform.
In dieser Figur hat man nur den untem Teil der Schienenenden gezeichnet. Das Fussende der beiden Schienen wird, wie in 28, 29 mit strichpunktierten Linien dargestellt, aufgestaucht.
Die Spalte 30 ist dann mit Schweisse ausgefüllt.
31 zeigt den untem Teil dieser Füllung.
In den verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen kann man statt der Kupferunterlage ein Flacheisen anlegen, das angeschweisst wird. Der Kraftlinienverlauf in der Verbindung und die Dauerhaltbarkeit werden dadurch aber ungünstig beeinflusst. Der Stoss kann natürlich auch noch in bekannter Weise zusätzlich mit Laschen versehen werden, trotzdem dieses für die Haltbarkeit des Stosses nicht nötig ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines geschweissten Schienenstosses ohne Wendung der Schienen, bei dem die Stossfuge im Bereich des Schienenfusses und Steges einseitig abgedeckt wird, dadurch gekennzeichnet, dass man am Schienenfuss zumindest an seinen hochbeanspruchten Teilen beiderseits eine Verstärkungverdickung erzeugt, die in das Schienenprofil sanft übergeht.