Verfahren zur Herstellung von geschweissten Schienenstössen Für die :Elerstellung lückenloser Gleis stränge sowie für das Ausbessern fehlerhafter Schienenabschnitte im Gleis ist es bekannt, die Schienenenden auf freier Strecke mit Hilfe des Thermitsehweissverfahrens mitein ander zu verbinden.
Da die beim Thermit.pro- zess entstehende Eisenlie;ierung, mit welcher der Spalt zwischen den Schienen zwecks Er zielung der Schweissverbindung vergossen wird, nur geringe Legierungsanteile an Koh lenstoff und.
aus diesem Grunde auch nur geringe Festigkeit,en aufweist, .hat man durch Zugabe von Legierungselementen in die Ther- mitportionen versucht, eine günstiger legierte Zusammensetzung der Schweisse zu erhalten, in der Art, dass durch erhöhte Legierungsge halte die Schweisszone schliesslich auch er höhte Festigkeiten aufwies..
Die erhöhten Fest.igkeiten wurden auch deshalb angestrebt, um an der Fahrfläche der Schienen nach Möglichkeit die gleichen Verschleisseigenschaf ten zu erzielen, wie sie die Schienenfahrfläche ausserhalb der durch die Schweissung beein- flussten Zone besitzt. Schienen, welche im Bahnbetrieb Verwendung finden, weisen in Normalgüte etwa 70-80 kg/mm2 Festigkeit auf, während sogenannte verschleissfeste Schienen, beispielsweise naturharte Einstoff schienen, etwa. 100 kg/mm2 Festigkeit besitzen.
Abgesehen davon, dass es Schwierigkeiten macht, im Thermitschweissverfahren in der Schweisse Fertigkeiten in dieser Höhe zu er- zielen, ist es, gegeben durch die Natur des Verfahrens, fast, unmöglich, die für diese Festigkeiten erforderliche Zusammensetzung bei serienmässiger Ausführung solcher Schwei- ssungen mit Sicherheit und befriedigender Cleiehmässigkeit zu erhalten.
Darüber hinaus besitzen höher legierte Thermitschienen- sehweissverbindungen geringere Zähigkeits eigenschaften und weist die Schweisse vor allem eine bedeutend erhöhte Kerbempfind- lichkeit auf.
Die Folge davon ist, dass, da Einbrandkerben bei nach dem Thermitver- fa.hren hergestellten Schienensehweissstössen besonders in der gefährlichsten Zone des Schienenquerschnittes, nämlich der Unter seite des Schienenfusses, nie zur Gänze ver mieden werden können, derartige Stösse durchaus, unbefriedigende Dauerfestigkeiten (Gestaltfertigkeiten) .aufweisen.
Es ist somit nach den bisher bekannt-en Thermitschweiss- verfahren nicht möglich, Thermitschweiss- stösse in für die Praxis befriedigender Art herzustellen.
Es ist weiters bekannt, für die Herstellung lückenloser Gleisstränge oder für das Aus wechseln fehlerhafter Schienenabschnitte die Schienenstösse auf freier Strecke autogen oder elektrisch mit Hilfe eines Zusatzwerkstoffes zu verschweissen.
Wohl würde im Hinblick auf die an der Fahrfläche des Schienenstosses zu erreichenden, möglichst dem Schienen werkstoff gleichen Eigenschaften der Wahl cilles geeigneten Zusatzwerkstoffes nichts im Wege stehen, doch ergeben entsprechend harte, verschleissfeste Zusatzwerkstoffe eine zu ge ringe Zähigkeit der Schienensehweissstösse,
die den Beanspruchungen durch den Fahr betrieb im Gleis keineswegs genügt. Schliess lieh gelingt es an schwer zugänglichen Stellen des Sehw eissspaltes, auch bei Ausführung durch geübte Schweisser, nicht mit Sicherheit, fehlerfreie Schweissverbindungen herzustellen, so dass man genvungen ist, durch kostenerhö liende zusätzliche Massnahmen,
wie Verstär kung des Schienenfusses durch eine unter gelegte, mitversellweisste Stahlplatte oder Ver- diekun- des Fusses durch entsprechendes zu sätzliches Aufschweissen von Zusatzwerkstoff, den. Schweissstoss festigkeitsmässig so auszu bilden, dass er den Betriebsbea.nspruehungen im Gleis standhält. Diese Schwierigkeiten er höhen sieh noch bei der Verschweisstulg ver schleissfester Schienen, wenn die Forderung erfüllt sein soll; dass Schienenwerkstoff und Schweisse annähernd die gleichen Eigenschaf ten haben sollen.
Bei Herstellung von spitzwinkeligen Schie- nenkreuzungen oder Wechseln in der Werk statt wurde bereits vorgeschlagen, die sich er gebenden langgestreekten Se'hweissfugen, wel che bei Thermitsehweissung Schwierigkeiten bereiten, durch Auftragssch\veissung auszu füllen. Hiedurch ergab sich jedoch an diesen Schweissstellen eine verminderte Zähigkeit, während anderseits wieder die nicht.
langge- streckten Schweissfugen, welche durch Ther- mitsehweissung geschlossen waren, an der Fahrfläche nicht die nötige Härte aufwiesen.
Bei andern bekannten Verfahren wieder, bei welchen bei solchen in der Werkstätte herge stellten Schienenkreuzungen oder Wechseln nur die Schienenfüsse durch Thermitschwei- ssung verbunden wurden, während der übrige Teil des Schweissspaltes durch Auftrags- mh-#veissultg verschlossen. wtude, reichte die auf den Schienenfuss beschränkte Thermit- sehweissung nicht aus,
um die nötige Zähig- keit. der Schweissstelle zu gewährleisten.
Die Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfahren zur Herstellung von geschweissten Sehienenstössen, insbesondere für Schienen mit erhöhter Verschleissfestigkeit, durch kom binierte Thermitschweissung und Auftrags- schw eissung, welch letztere autogen oder elek trisch erfolgen kann, und besteht darin, dass über die Hälfte des Schweissspaltes mit.
einer Thermitscllweisse hoher Zähigkeit und gerin ger Kerbempfindlichkeit vergossen und der ihn Bereich der Fahrfiläche befindliche Teil des Schweissspaltes mit einer harten und ver schleissfesten Auftragsschweisse verschweisst wird. Hiedurch wird ermöglicht, sowohl bei Schienen in Normalgüte von 70-80 kglmm2 Festigkeit und insbesondere auch bei noch verschleissfesten, z.
B. naturharten Einstoff- sehienen lnit etwa 100 kglmm2 Festigkeit oder bei hochverschleissfesten Verbundschienen der Schweissstelle die nötige Festigkeit, Zähigkeit und Kerbempfindlichkeit zu geben und den noch auf der Fahrfläche die Verschleissfestig keit der Schweissstelle der Verschleissfestig- keit der Schiene anzupassen.
Diese Auftrags- schweisse kann vorztisw eise in ihrer Legie- rungszusammenset.zung dem Schienenmaterial ähnlich sein.
Hiebei kann der 'Schienenstoss zumindest bis oberhalb der neutralen Zone im Schienen steg, zweckmässig bis oberhalb der Unterkante des Sehienentkopfes nach dem Thermitschweiss- verfa.hren vergossen sein. Es kann aber auch der Spalt für die autogene oder elektrische Auftlagsseh weissung ganz oder teilweise aus dem erhärteten Thermitguss durch spanabhe bende Bearbeitung, wie Schleifen, herausge- -itet werden.
Es kann für die. Auftrags- t arbe sehweissung ein Material von angenähert glei chen Versehleisseigensehaften, vorzugsweise von ähnlicher Legierungszusammensetzung wie das Schienenmaterial, gewählt werden.
Die Schweisse kann somit optimale Zähigkeits- eigensehaften und minimale Kerbempfindlich keit aufweisen, während doch an der Lauf- fläelle der Schienen die Verschleisseigen s ehaftell der Schweisse den Verschltisseigen- schaften der Schienen entsprechen können.
Nach der Sehweissung können dann in an sich bekannter Weise zumindest die Fahrfläche des Schienenkopfes sowie dessen Seitenflächen profilgerecht bearbeitet werden.
Beispiels weise kann die Zusammensetzung der Ther- mitportionen so gewählt werden, dass der Thermitguss an festigkeitsmässig beeinflussen- den Legierungsbestandteilen schliesslich etwa 0,101/9 C und etwa. 0,500/9 Mn sowie etwa 0,30 % Si aufweist, während der Zusatzwerk stoff nach dem Verschweissen angenähert der Zusammensetzung des Schienenwerkstoffes entsprechen kann.
Im Gegensatz z1i den bekannten Verfahren können durch das erfindungsgemässe Verfah ren günstige Festigkeitseigenschaften im ge fährlichsten Querschnitt der Schiene, nämlich dem Schienenfuss ohne zusätzliche Massnahme erreicht werden, so dass alle Voraussetzungen für beste Dauerfestigkeit und damit. Entspre chen des Schweissstosses im Gleis gegeben sind, während eine harte und verschleissfeste Fahr fläche geschaffen wird.
Dabei ergibt sich die Möglichkeit,, dass die Querschnitteile, die mit Schweissstäben oder Elektroden schwierig er reichbar sind und an diesen Stellen erfah rungsgemäss unsichere Schweissverbindungen ergeben würden, nach dem viel sichereren Gussverfahren geschweisst werden, und nur norh der Querschnittsteil, der mit Schweiss- stäben oder Elektroden in zuverlässiger Art verschweissba.r ist, autogen oder elektrisch verschweisst. wird.
Durch eine Wärmebehandlung des fertig gestellten Schweissstosses, z. B. durch ein Normalglühen unter Erhitzung des fertigen Stosses auf eine Temperatur oberhalb der y-a-Umwandlung mit anschliessender Abküh lung an der Luft können auftretende Schweissspannungen beseitigt sowie eine Ge fügeverfeinerung erzielt werden, wodurch ein weiterer Gewinn. an Zähigkeitseigenschaften und Dauerfestigkeitseigenschaften erreicht werden kann. Die Zeichnung zeigt ein Beispiel eines ge mäss der Erfindung geschweissten Schienen stosses.
Die miteinander zu verschweissenden Schie nenenden 1 und 2 werden in entsprechendem Abstand voneinander gelagert und hierauf der Spalt zwischen den Schienenenden in an sieh bekannter -Weise nach dem Thermit- schweissverfahren ausgefüllt. Hiebei erfolgt die Ausfüllung des Spaltes mit. Thermit- sehweisse 3 nur ungefähr bis zur Höhe der untern Begrenzung des Schienenkopfes während der obere Teil des Spaltes autogen oder elektrisch zugeschweisst wird.
5 stellt die autogen oder elektrisch eingebrachte Schweisse dar.
Die Höhe der Thermitschweisszone 3 kann in den Grenzen zwischen dem untern Rand des Schienenkopfes 4 und der Fahrfläche 6 beliebig gewählt werden, wobei es gegebenen falls dann notwendig werden kann, bei zu ge ringer verbleibender Spalttiefe den Spalt für den Zusatzwerkstoff 5 nach Fertigstellung des Thermitgusses durch Schleifen wieder zu vertiefen. Schliesslich kann auch der Ther- mitguss bis zur Höhe der Fahrfläche 6 durch geführt und der Spalt für den einzuschwei ssenden Grundwerkstoff 5 zur Gänze durch Schleifen hergestellt werden.
Der mit Zusatz- werkstoff autogen oder elektrisch --ü. ver schweissende Spalt kann auch breiter als der Therniitschweisszone entsprechend vorgesehen werden.
Durch ein an sich bekanntes Ausschleifen der Hohlkehlen im C,bergang vom Schweiss wulst zum Schienenprofil können die Dauer festigkeitseigenschaft.en weiter erhöht werden.
Das Verfahren kann, auf der freien Strecke zur Schweissung von Schienenstössen oder auch in der Werkstätte zur Verbindung von Schienen kürzerer Länge, gegebenenfalls auch bei der Herstellung von Weichen usw. Anwendung finden.