Vorrichtung zur aluminothermischen Zwischengussschweissung Im Hauptpatent ist ein aluminothermisches Zwi schengussschweissverfahren sowie eine Vorrichtung für die Durchführung dieser Schweissung unter Schutz gestellt. Dabei wird durch Verkürzen der Vorwärm zeit die früher für eine Schweissung notwendige Zeit erheblich verkürzt.
Die Vorwärmung der Schienenenden erfolgt ge mäss dem Hauptpatent durch von oben in den über dem Schienenkopf angeordneten Steigerkanal und damit zwangläufig in die Zwischengusslücke schla gende Flammen.
Die bei dem Zwischengussschweissverfahren ver wendeten, andernorts gefertigten Giessformen besit zen ebenso wie auch bei anderen bekannten an Ort und Stelle gefertigten Giessformen im Bereich der Schweissstelle über das Schienenprofil hinausgehende grosse wulstförmige Aussparungen, die in Verbin dung mit der Zwischengusslücke den Giessformhohl raum bilden. Diese wulstförmigen Aussparungen sind für die Giessformen zur Durchführung der bekannten aluminothermischen Zwischengussschweissung kenn zeichnend, ebenso wie die dabei nach dem Einguss des aluminothermisch erzeugten Stahles an der Schweissstelle gebildeten Stahlwülste.
Es hat sich gezeigt, dass, bedingt durch den gro ssen Giessformhohlraum, die im Verhältnis zum Schienenkopf schwachen Steg- und Fusszonen der Schienen viel mehr als die Kopfzonen erhitzt werden, so dass in Verbindung mit der starken Wulst in den Stegen und Füssen breite Aufschmelzungszonen ent stehen, die sich auf die Festigkeitseigenschaften un günstig auswirken können.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur aluminothermischen Zwischenguss schweissung von Werkstücken, insbesondere von Schienen, bei deren Anwendung der Nachteil einer grossen Steg- und Fussaufschmelzung vermieden wird. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Giessform verwendet wird, die keine oder die Zwischengusslücke nur unwesentlich vergrössernde Aussparungen besitzt.
Bei Anwendung dieser vorzugsweise aus Form hälften bestehenden Giessform schlägt das vom Bren ner kommende Flammenband auf die die Lücke unterhalb des Schienenkopfes abdeckenden Formteile, so dass entsprechend dem von der Zwischengusslücke und den die Zwischengusslücke an Stegen und Füssen abdeckenden Formteilen gebildeten engen Raum nur ein kleiner Teil der Flammen bis zu den Schienen füssen gelangt. Hierdurch wird eine dem Schienen profil angepasste Wärmezufuhr erzielt.
Durch An wendung dieser Giessform wird ferner eine Massen anhäufung aluminothermisch erzeugten Stahles, be sonders in der Stegzone, vermieden, so dass man eine erwünschte schmale gleichmässige Aufschmel- zungszone über dem ganzen Schienenquerschnitt er hält.
Um eine Zerstörung der die Lücke unterhalb des Schienenkopfes abdeckenden Formteile, die von dem vom Brenner ausgehenden Flammenband sehr stark beaufschlagt und beansprucht werden, zu vermeiden, werden bei Verwendung eines dieser Wärmebean spruchung nicht standhaltenden Formstoffes für die übrigen Teile der Giessform diese Formteile vor zugsweise aus Formstoffen hergestellt, die gegenüber dem eigentlichen Formstoff feuerfester sind. Es hat sich gezeigt, dass in diesem Falle z. B. Magnesit allen Anforderungen genügt.
Da die die Lücke unterhalb des Schienenkopfes abdeckenden Formteile durch die direkte Flammen einwirkung wesentlich stärker erwärmt werden als die übrigen Formteile, können diese Teile z. B. zur Ver- meidung von Wärmespannungen innerhalb der Form auch aus feuerfesten und gleichzeitig die Wärme gut ableitenden Formstoffen bestehen. Es wurde gefun den, dass z. B. Siliciumkarbid hierfür gut geeignet ist.
An Hand einer Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe, aus zwei Formhälften bestehende Giessform 1 mit eingeformter Schiene 2, wobei nur die die Lücke unterhalb des Schienenkopfes abdeckenden Formteile 3 gegenüber dem restlichen Formstoff der Form aus feuerfesterem Material, z. B. Magnesit, bestehen.
Fig. 2 stellt einen Schnitt durch eine andere erfindungsgemässe Giessform 1 mit eingeformter Schiene 2 dar, wobei die die Lücke abdeckenden Formteile 3 unterhalb des Schienenkopfes am Steg und am Oberteil des Fusses aus feuerfestem Material hoher Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Siliciumkarbid, bestehen.
Durch die vorliegende Erfindung wird die For derung nach einer wesentlich verringerten Aufschmel zung der Schienenstege und -füsse voll erfüllt. Ferner hat sich ergeben, dass durch die erfindungsgemäss bedingten Massnahmen weitere mit dem bekannten Verfahren verbundene Nachteile, die durch die star ken Schweisswülste bedingt sind, vermieden werden.
Durch das erfindungsgemässe Weglassen der Wül ste wird bei der Schweissung die bisher für die Stahlwülste am Steg bestehende Gefahr des An reissens ausgeschaltet. Dieses Anreissen wurde her vorgerufen durch die ungleiche Massenverteilung des eingegossenen Stahles und der damit verbundenen zeitlich und örtlich unterschiedlichen Abkühlung der Schweissung in der Stegzone.
Weiterhin wird die Dauerfestigkeit der Verbin dungsschweissung infolge Vermeidung krasser Quer= schnittsübergänge, wie sie durch die starken Wülste bedingt waren, erhöht. Auch wird durch die erfin dungsgemässe äussere Form der Schweissung eine satte Auflage der Schienenfüsse im Bereich der Schweiss stelle nicht beeinträchtigt, so dass die aluminothermi- sche Schweissung nicht wie bisher zwischen zwei Schwellen liegen muss, sondern auch auf Unterlags platten oder auf der Schwelle angeordnet werden kann. Ein Abarbeiten des Wulstes oder Heraus schneiden der Schweissung vor Aufarbeitung alt brauchbarer Schienen durch Rollenrichtmaschinen entfällt ebenfalls, was -eine Arbeitsverminderung und eine Stoffeinsparung mit sich bringt.
Durch die Erfindung wird also nicht nur eine wesentliche Gütesteigerung der Schweissung, sondern auch eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit er zielt, so dass sie gegenüber den bekannten Verfahren einen wesentlichen Fortschritt darstellt.
Device for aluminothermic inter-cast welding In the main patent, an aluminothermic inter-cast welding process and a device for performing this weld are protected. By shortening the preheating time, the time previously required for a weld is considerably reduced.
According to the main patent, the rail ends are preheated by flames penetrating into the riser duct above the rail head and thus inevitably into the inter-casting gap.
The casting molds used in the inter-cast welding process and manufactured elsewhere, as well as in other known cast-in-place molds, have large bulge-shaped recesses in the area of the welding point beyond the rail profile, which in connection with the inter-casting gap form the casting mold cavity. These bead-shaped recesses are characteristic of the casting molds for carrying out the known aluminothermic inter-cast welding, as well as the steel beads formed at the weld point after the aluminothermic steel has been cast.
It has been shown that, due to the large mold cavity, the web and foot zones of the rails, which are weak in relation to the rail head, are heated much more than the head zones, so that, in conjunction with the strong bulge in the webs and feet, wide melting zones are created that can have an un favorable effect on the strength properties.
The present invention relates to a device for the aluminothermic inter-cast welding of workpieces, in particular rails, which avoids the disadvantage of large web and foot melting when used. This device is characterized in that a casting mold is used which has no recesses or which only slightly enlarges the inter-casting gap.
When using this casting mold, which preferably consists of mold halves, the band of flames coming from the burner hits the molded parts covering the gap below the rail head, so that only a small part of the narrow space formed by the intermediate casting gap and the intermediate casting gap on the webs and feet the flames reach the feet of the rails. In this way, a heat supply adapted to the rail profile is achieved.
By using this mold, an accumulation of mass of aluminothermically produced steel, especially in the web zone, is avoided, so that a desired narrow, uniform melting zone is maintained over the entire rail cross-section.
In order to avoid destruction of the mold parts covering the gap below the rail head, which are very strongly acted upon and stressed by the band of flames emanating from the burner, when using a mold material that does not withstand this thermal stress, these mold parts are preferably made of for the remaining parts of the casting mold Molding materials produced that are more refractory than the actual molding material. It has been shown that in this case, for. B. Magnesite meets all requirements.
Since the molded parts covering the gap below the rail head are heated much more strongly than the other molded parts by the direct flames, these parts can, for. B. to avoid thermal stress within the mold also consist of refractory and at the same time the heat dissipating molding materials. It was found that z. B. silicon carbide is well suited for this.
Using a drawing, an execution example of the subject invention is explained in more detail. 1 shows a section through a casting mold 1 according to the invention, consisting of two mold halves, with molded-in rail 2, only the mold parts 3 covering the gap below the rail head compared to the remaining mold material of the mold made of refractory material, e.g. B. magnesite exist.
Fig. 2 shows a section through another mold 1 according to the invention with molded rail 2, wherein the gap covering molded parts 3 below the rail head on the web and on the upper part of the foot made of refractory material of high thermal conductivity, such as. B. silicon carbide exist.
With the present invention, the requirement for a significantly reduced melting of the rail webs and feet is fully met. Furthermore, it has been found that the measures required according to the invention avoid further disadvantages associated with the known method, which are caused by the strong weld beads.
By omitting the Wül ste according to the invention, the previously existing risk of tearing for the steel beads on the web is eliminated during welding. This cracking was caused by the uneven mass distribution of the cast steel and the associated temporal and localized cooling of the weld in the web zone.
Furthermore, the fatigue strength of the connection weld is increased as a result of the avoidance of crass cross-sectional transitions, such as those caused by the strong beads. The external shape of the weld in accordance with the invention also does not impair the support of the rail feet in the area of the weld, so that the aluminothermic weld does not have to be between two sleepers as before, but is also arranged on base plates or on the sleeper can. There is also no need to work off the bead or cut out the weld before refurbishing old usable rails by means of roller straightening machines, which brings about a reduction in work and material savings.
The invention therefore not only aims at a significant increase in the quality of the weld, but also at an improvement in economic efficiency, so that it represents a significant advance over the known methods.