Verfahren zum Ausbessern von Schadenstellen an Gleiselementen Es ist bekannt, dass sich im Verlauf des Betriebs einsatzes bei radtragenden Gleiselementen aller Art, wie zum Beispiel Schienen, Herzstücken, Weichen zungen u. a., auf verschiedene Weise Abnutzungs- und Fehlstellen im Fahrkopf, besonders in der Fahr fläche bilden. So werden zum Beispiel durch den Schlupf der Lokomotivräder beim Anfahren oder durch das Blockieren der Räder beim Bremsen ört liche Vertiefungen in der Fahrfläche erzeugt. Bei Herzstücken tritt an den Spitzen besonders starke Abnutzung auf.
Ferner können andere Schäden, wie Abblätterungen, Risse u. a., deren Ursachen durch Herstellungsfehler des Schienenwerkstoffes bedingt sein können, im Verlauf des Betriebseinsatzes zutage treten.
Zur Erhaltung eines betriebssicheren Gleises und zur Schonung der Fahrzeuge werden derartige Scha denstellen durch Aufschweissung beseitigt, wobei bis her zum Beispiel die elektrische Lichtbogenschwei- ssung mit unverdecktem oder verdecktem Lichtbogen o. ä. Verfahren oder die Gasschmelzschweissung an gewandt wurden.
Die Beseitigung der fehlerhaften Stellen erfolgt bei beiden Verfahren in der Weise, dass örtlich durch den elektrischen Lichtbogen oder den Schweissbrenner im Grundwerkstoff ein Schmelzbad erzeugt und dieses durch Abschmelzen der Schweisselektrode bzw. des Schweissdrahtes mit flüssigem Zusatzwerkstoff auf gefüllt wird. Beiden Verfahren haftet der Nachteil an, dass die exakte Durchführung der Schweissarbeiten in grossem Masse von der Geschicklichkeit, der hand werklichen Fertigkeit, der Stimmung und dem All gemeinzustand der die Arbeit ausführenden Schwei sser abhängig ist, und dass die Ausführung der Schweissarbeiten einen relativ grossen Zeitraum er fordert.
Es wurde nun gefunden, dass das für die Schie- nenstossschweissung gebräuchliche aluminothermische Verfahren in abgewandelter Art auch für die Besei tigung derartiger örtlich begrenzter Schadenstellen von radtragenden Gleiselementen aller Art, wie Schie nen, Herzstücken, Weichenzungen u. a., angewandt werden kann, wobei verschiedene, den bisher an gewendeten andern Schweissverfahren anhaftende Nachteile vermieden werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft also ein Ver fahren zum Ausbessern von Schadenstellen an Gleis elementen, dadurch gekennzeichnet, dass alumino- thermisch erzeugter Stahl auf die für die Schweissung vorbereitete, eingeformte und vorgewärmte Schaden stelle des Gleiselementes aufgegossen wird.
Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist gemäss der Erfindung gekennzeichnet durch einen Formkasten, zum Beispiel aus Stahlblech, Stahlguss o. a. Werkstoffen, mit beweglich angeord neten, sich gegen den Fuss des Gleiselementes ab stützenden Streben und mit unterhalb des Kopfes des Gleiselementes einschiebbar angeordneten Bodenble chen und oberhalb des Kopfes des Gleiselementes herausnehmbar und versetzbar angeordneten Begren zungsblechen.
In der beigefügten Zeichnung sind in einem Aus führungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens die einzelnen Arbeitsgänge bei der Ausbesserung einer Schadenstelle an einer Vignolschiene sowie ein Ausführungsbeispiel der dabei verwendeten Vor richtung gemäss der Erfindung veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Vignolschiene, an welcher eine schadhafte Stelle ausgearbeitet wor den ist.
Fig. 2 ist eine Draufsicht zu Fig. 1.
Fig. 3 zeigt dieselbe Schiene mit einem daran be festigten Formkasten in Draufsicht.
Fig. 4 ist ein Querschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3.
Fig. 5 zeigt in zu Fig. 3 analoger Darstellung, wie im Formkasten mit Hilfe eines Modells eine Giess form- erzeugt wird.
Fig. 6 ist ein Querschnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5.
Fig.7 zeigt das gleiche wie Fig.5 bei heraus genommenem Modell.
Fig. 8 ist ein Querschnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig.7.
Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf die Schiene nach dem Aufschweissen, aber vor dem Nachbearbeiten der Schadenstelle.
Fig. 10 ist ein Querschnitt nach der Linie X-X in Fig. 9.
Mittels Schneidgerät oder durch Ausschleifen wird die Fehlstelle a gemäss Fig. 1 und 2 so tief und so breit ausgearbeitet, bis das gesunde, nicht mehr korrodierte Material erreicht ist. Auf die so vorberei tete Stelle wird gemäss Fig. 3 und 4 ein nach unten offener Formkasten c gesetzt, dessen fester Sitz auf dem Schienenkopf<I>b</I> durch einstellbare Streben<I>d</I> er zielt wird. Anschliessend wird der Formkasten c mit einschiebbaren Bodenblechen e verschlossen und zwecks Bildung einer Giessform bis dicht unterhalb der Oberkante des Schienenkopfes b mit Klebsand Cr füllt.
Nach dem Einstampfen des untern Teils wird der den späteren aluminothermischen Stahl aufneh mende Hohlraum gemäss Fig.5 und 6 durch Ein stampfen eines Modells f erzeugt. Bei kleineren Fehl stellen wird durch Einschieben von Begrenzungs blechen g in dafür vorgesehene Leisten h die Form verkleinert. Anstelle von Klebsand könnte für die Bildung der Giessform auch Schamotte oder ein anderer feuerfester Werkstoff verwendet werden.
Dann wird die Schadenstelle unter Verwendung eines Brenners, bei grösseren Flächen zweckmässiger weise mehrerer Brenner, vorgewärmt. Nach Errei chen der erforderlichen Temperatur und dabei erfolg ter Trocknung der Giessform wird ein in seiner Zu sammensetzung hinsichtlich Härte und Verschleiss festigkeit dem Schienenwerkstoff angepasster alumino- thermisch an Ort und Stelle erzeugter Stahl auf den vorgewärmten Grundwerkstoff aufgegossen.
Der alu- minothermisch erzeugte Stahl fliesst nach Fig. 7 und 8 über einen Giesstopf i durch zwei oder mehrere Giess rinnen k auf das vorgewärmte Grundmaterial und ver bindet sich mit diesem zu einem homogenen Ganzen.
Nach erfolgtem Guss wird kurze Zeit gewartet und dann die Giessform, in der sich die bereits erstarrte und festgekrustete Schlacke befindet, etwas angeho ben, um den dann noch flüssigen aluminothermischen Stahl von der Schlackenkruste zu trennen und seine ebenmässige Oberflächenerstarrung zu erzielen. Die sem Vorgang ist wegen der meist sehr geringen Höhe der aufzuschweissenden Schicht aluminothermischen Stahls im Hinblick auf die nachherige Glattbearbei tung der Aufschweissung besondere Bedeutung zuzu messen.
Sodann wird die Sandform einschliesslich erstarrter aluminothermischer Schlacke entfernt. Durch entsprechende Dosierung der Stahlmenge wird er reicht, dass der Spiegel des Schweissgutes nicht hoch über den Fahrflächenspiegel hinausragt, so dass man mit möglichst geringer Bearbeitung auskommt. Fig.9 und 10 zeigen die fertig aufgeschweisste, noch nicht bearbeitete Schadenstelle. Der überstehende alumino- thermische Stahl L wird abgeschrotet, abgeschliffen, abgeschnitten oder auf beliebige andere Weise ent fernt. Anschliessend wird eine Feinbearbeitung mit der Schleifmaschine vorgenommen.
Zahlreiche Versuche, Untersuchungen und die praktische Baustellenerprobung haben gezeigt, dass die Beseitigung von Abnutzungs- und Fehlstellen im Fahrkopf von radtragenden Gleiselementen aller Art, wie Schienen, Herzstückspitzen, Weichenzungen und dergleichen, mittels aluminothermischen Stahl aufgusses einwandfreie, rissfreie und verschleissfeste Auftragsschweissungen ergibt.
In technologischer und metallurgischer Hinsicht sind die Auftragsschweissun- gen nach dem aluminothermischen Verfahren den mit dem elektrischen Lichtbogenverfahren bzw. mit der Gasschmelzschweissung erzeugten Auftragsschweissun- gen ebenbürtig, sind aber schneller und - wenn es sich um grössere Ausfahrungen handelt - wirt schaftlicher auszuführen.
Das beschriebene aluminothermische Aufschweiss- verfahren unterscheidet sich grundlegend von den andern bislang benutzten Verfahren, indem zur Be seitigung der fehlerhaften Stellen nicht über einen längeren Zeitraum hinweg tropfenweise geschweisst wird, sondern dass die Aufschweissung der gesamten Fläche in einem kurzzeitigen Giessvorgang durch geführt wird, wobei auch Schadenstellen wieder her gestellt werden können, die mit den bisherigen Ver fahren nicht wieder beseitigt werden konnten, zum Beispiel Schadenstellen, die durch die gesamte Schie- nenlauffläche bis zum Beispiel zum Schienensteg reichen.
Method for repairing damage to track elements It is known that in the course of operation use in wheel-bearing track elements of all types, such as rails, frogs, points tongues and. a., in various ways wear and tear and defects in the driving head, especially in the driving surface. For example, when the locomotive wheels slip when starting or when the wheels lock when braking, local depressions are created in the driving surface. In the case of frogs, particularly heavy wear occurs at the tips.
Furthermore, other damage such as flaking, cracks and the like can occur. a., the causes of which may be due to manufacturing defects in the rail material, come to light in the course of operational use.
To maintain an operationally safe track and to protect the vehicles, such damage points are removed by welding, where up to now, for example, electric arc welding with uncovered or concealed arc or similar processes or gas fusion welding have been used.
In both processes, the faulty areas are eliminated in such a way that a weld pool is created locally in the base material by the electric arc or the welding torch and this is filled with liquid filler material by melting off the welding electrode or welding wire. Both processes have the disadvantage that the exact execution of the welding work depends to a large extent on the skill, craftsmanship, mood and general condition of the welders performing the work, and that the welding work is carried out over a relatively long period of time he demands.
It has now been found that the aluminothermic process commonly used for rail butt welding can also be used in a modified manner for eliminating such locally limited damage to wheel-bearing track elements of all kinds, such as rails, frogs, switch blades and the like. a., can be used, whereby various disadvantages inherent in the other welding methods used so far are avoided.
The present invention thus relates to a method for mending damage to track elements, characterized in that alumino-thermally generated steel is poured onto the pre-welded, molded and preheated damage of the track element.
A device suitable for carrying out the method is characterized according to the invention by a molding box, for example made of sheet steel, cast steel or the like. Materials, with movably angeord designated, against the foot of the track element from supporting struts and with underneath the head of the track element retractably arranged Bodenblechen and above the head of the track element removable and relocatable limiter plates.
In the accompanying drawing, in an exemplary embodiment of the method according to the invention, the individual operations in the repair of a damaged area on a Vignole rail and an embodiment of the device according to the invention used are illustrated.
Fig. 1 shows a side view of a Vignol rail, on which a defective point wor worked out.
FIG. 2 is a plan view of FIG. 1.
Fig. 3 shows the same rail with a molding box attached to it be in plan view.
FIG. 4 is a cross section along the line IV-IV in FIG. 3.
FIG. 5 shows, in a representation analogous to FIG. 3, how a casting is produced in the molding box with the aid of a model.
FIG. 6 is a cross section along the line VI-VI in FIG. 5.
Fig.7 shows the same as Fig.5 with the model removed.
FIG. 8 is a cross section along the line VIII-VIII in FIG.
FIG. 9 shows a plan view of the rail after welding, but before the damaged area has been reworked.
FIG. 10 is a cross section along the line X-X in FIG. 9.
By means of a cutting device or by grinding out the defect a according to FIGS. 1 and 2 is worked out so deep and so wide that the healthy, no longer corroded material is reached. 3 and 4, a downwardly open molding box c is placed on the site prepared in this way, the firm fit of which on the rail head <I> b </I> is aimed by adjustable struts <I> d </I>. The molding box c is then closed with retractable bottom plates e and, for the purpose of forming a casting mold, is filled with adhesive sand Cr up to just below the upper edge of the rail head b.
After the lower part has been tamped in, the cavity which will later receive the aluminothermic steel is generated according to FIGS. 5 and 6 by tamping a model f. In the case of smaller imperfections, the shape is reduced by inserting limiting plates g into strips h provided for this purpose. Instead of adhesive sand, chamotte or another refractory material could also be used to form the casting mold.
Then the damaged area is preheated using a burner or, in the case of larger areas, more than one burner. After the required temperature has been reached and the casting mold has been dried, an alumino-thermally produced on-site steel, which is adapted to the rail material in terms of hardness and wear resistance, is poured onto the preheated base material.
The alumino-thermally produced steel flows according to FIGS. 7 and 8 via a pouring pot i through two or more pouring channels k onto the preheated base material and bonds with it to form a homogeneous whole.
After the casting has been completed, the casting mold, in which the already solidified and firmly encrusted slag is located, is slightly raised in order to separate the then still liquid aluminothermic steel from the slag crust and to achieve its even surface solidification. This process is of particular importance because of the usually very small height of the layer of aluminothermic steel to be welded on with regard to the subsequent smooth machining of the weld.
The sand mold including solidified aluminothermic slag is then removed. By appropriately metering the amount of steel, it is sufficient that the mirror of the weld metal does not protrude high above the surface of the driving surface, so that the least possible processing is required. FIGS. 9 and 10 show the completely welded, not yet machined damage area. The protruding alumino-thermal steel L is grinded off, sanded off, cut off or removed in any other way. Then fine machining is carried out with the grinding machine.
Numerous tests, investigations and practical building site tests have shown that the removal of wear and tear and imperfections in the running head of wheel-bearing track elements of all kinds, such as rails, frog tips, switch blades and the like, using aluminothermic steel infusion results in perfect, crack-free and wear-resistant build-up welds.
From a technological and metallurgical point of view, the build-up welds using the aluminothermic process are on a par with the build-up welds produced with the electric arc process or with gas fusion welding, but they can be carried out faster and - if the project involves greater experience - more economically.
The aluminothermic welding method described differs fundamentally from the other methods used so far in that to eliminate the defective areas, welding is not carried out drop by drop over a long period of time, but rather that the welding of the entire surface is carried out in a brief casting process, whereby also Damaged areas can be restored that could not be remedied with the previous methods, for example damaged areas that extend through the entire track surface to the rail web, for example.