CH620724A5

CH620724A5 -

Info

Publication number: CH620724A5
Application number: CH615677A
Authority: CH
Inventors: Hubert Augustin; Eduard Friesenbichler; Alfred Dr Moser
Original assignee: Voest Ag
Priority date: 1976-05-18
Filing date: 1977-05-17
Publication date: 1980-12-15
Also published as: BE854758A; SU663278A3; DE2722631B2; HU178069B; US4144442A; LU77347A1; AT343712B; JPS537553A; PL198197A1; DE2722631C3; FR2393107B1; BR7703197A; DE2722631A1; PL122894B1; JPS5730924B2; GB1552392A; FR2393107A1; ATA360576A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Weichen- oder Kreuzungsteiles, bei welchem aus austenitischem Mangan-Stahl-Guss bestehende Herzstücke mit aus Kohlenstoffstahl bestehenden Schienen unter Vermittlung eines Zwischenstückes durch Schweissung verbunden werden sowie auf nach diesem Verfahren hergestellte Weichen- oder Kreuzungsteile. Austenitischer Mangan-Stahl-Guss wird auch kurz als Manganhartstahlguss bezeichnet. Beim Schweissen werden die miteinander zu verschweissenden Teile auf eine verhältnismässig hohe Temperatur erhitzt. Austenitischer Mangan-Stahl-Guss hat die Eigenschaft, dass er bei Erwärmung auf über 300°C auf Grund von Karbidausscheidungen im Gefüge stark versprödet. Bei langsamer Abkühlung bleibt das spröde Gefüge aufrecht und es ist, um die Versprödung zu beseitigen, eine Erhitzung auf etwa 1050°C erforderlich, worauf dann die Abkühlung rasch, beispielsweise durch Ablöschung in Wasser, erfolgen muss. Der Kohlenstoffstahl, aus welchem die Schienen bestehen, hat wieder die Eigenschaft, dass er bei rascher Abkühlung spröde wird und dass, um diese Versprödung zu vermeiden, die Abkühlung langsam erfolgen muss. Wegen der guten Festigkeitseigenschaften wird die Ausbildung von Herzstücken und Kreuzungsteilen aus austenitischem Mangan-Stahl-Guss von den Bahnverwaltungen verlangt. Diese gegensätzlichen Bedingungen bringen bei der Verbindung von aus austenitischem Mangan-Stahl-Guss bestehenden Herzstük-ken oder Kreuzungsteilen mit Schienen aus dem üblichen Schienenstahl durch Schweissen somit grosse Schwierigkeiten mit sich. Es wurden daher bisher solche Herzstücke und Kreuzungsteile mit den Schienen durch Laschen verbunden. In Anbetracht der Gleisisolierung müssen Herzstücke eine gewisse Baulänge aufweisen und es muss daher, wenn die Verbindung mit den Schienen durch Verlaschung erfolgt, das

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Gusstück verhältnismässig gross bemessen werden, was wieder giessereitechnisch sehr ungünstig ist. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, dieser Schwierigkeit dadurch entgegenzuwirken, dass die Verschweissung solcher aus austenitischem Man-gan-Stahl-Guss bestehender Herzstücke mit den Schienen s mittels Elektronenstrahlschweissung unter Vakuum oder Halbvakuum stumpf durchgeführt wird. Dadurch wird die Erhitzung lokal beschränkt, jedoch können hiebei noch nicht die beschriebenen Nachteile vermieden werden. Die Versprö-dung des Mangan-Stahl-Gussteiles wird zwar auf eine schmale 10 Zone beschränkt, jedoch bleibt sie mit allen ihren Nachteilen in dieser Zone aufrecht. Ein solches Verfahren hat daher nicht zum Erfolg geführt.

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Die Erfindung zielt nun darauf ab, diese Nachteile bei der Verbindung von aus Mangan-Stahl-Guss bestehenden Herzstücken oder Kreuzungsteilen mit den aus Kohlenstoffstahl bestehenden Schienen zu vermeiden und besteht darin, dass an 2o die mit den Schienen zu verbindenden Teile des Herzstückes oder Kreuzungsteiles ein Zwischenstück angeschweisst wird, und dass dieses Zwischenstück aus austenitischem Stahl besteht, hierauf das Herzstück oder der Kreuzungsteil mit dem Zwischenstück auf eine Temperatur erhitzt wird, bei welcher 2s die Versprödung des Werkstückes beseitigt wird, hierauf das Herzstück mit dem angeschweissten Zwischenstück einer schnellen Abkühlung unterzogen wird und hierauf an das Zwischenstück die Schiene angeschweisst wird, worauf die Schweisstelle langsam abkühlen gelassen wird, wobei das 30 Zwischenstück eine geringere Höhe aufweist als die Schiene und das Herzstück und dass vor der Erhitzung des aus Herzstück und Zwischenstück bestehenden Blockes eine den Fahrspiegel bildende Aufpanzerung aus verschleissfestem Mn-Stahl vorgenommen wird. Dadurch, dass nun gemäss der Erfindung 35 Zwischenstücke aus austenitischem Stahl gewählt werden,

werden bei der Verschweissung der aus austenitischem Mangan-Stahl-Guss bestehenden Herzstücke oder Kreuzungsteile mit den Zwischenstücken die angeführten Nachteile vermieden. Wie Prüfungen ergeben haben, tritt auch in einer allfäl- 40 ligen Mischzone in der Schweissnaht nur ein rein austeniti-sches Gefüge auf. Die aus austenitischem Stahl bestehenden Zwischenstücke verspröden bei der raschen Abkühlung nicht und es kann daher der von Herzstück bzw. Kreuzungsteil und Zwischenstücken gebildete Block ohne weiteres auf eine Tem- 45 peratur von ungefähr 1050°C, bei welcher die Versprödung beseitigt wird, erhitzt und hierauf einer schnellen Abkühlung unterworfen werden, ohne dass eine Versprödung in Kauf genommen wird. Eine solche Erhitzung und Abkühlung stellt hiebei keinen zusätzlichen Aufwand dar, da auch die aus au- so stenitischem Mangan-Stahl-Guss bestehenden Herzstücke oder Kreuzungsteile der Erhitzung und schnellen Abkühlung unterworfen werden müssen, um die beim langsamen Abkühlen in der Gussform entstehende Versprödung zu beseitigen. Es wird lediglich bei dem erfindungsgemässen Verfahren die Erhitzung 5S und rasche Abkühlung auf einen späteren Zeitpunkt verschoben, zu welchem bereits die Zwischenstücke angeschweisst sind. Bei den Zwischenstücken aus austenitischem Stahl bringt nun die langsame Abkühlung keine Nachteile in Bezug auf Versprödung mit sich und es wird daher ohne weiteres mög- 60 lieh, nach dem Anschweissen der Schiene an das Zwischenstück die Schweisstelle langsam abkühlen zu lassen, wobei die Festigkeitseigenschaften des Zwischenstückes und der Schiene nicht beeinträchtigt werden. Das erfindungsgemässe Verfahren hat weiters auch den Vorteil, dass der Mangan-Stahl-Guss auf 65 das unmittelbare Herzstück bzw. Kreuzungsteil beschränkt werden kann, da ja die angeschweissten Zwischenstücke mit diesem Herzstück oder Kreuzungsteil fest verschweisst sind,

wobei abgesehen davon auch noch die Verschweissung mit der Schiene hinzukommt. Es kann daher die Gussform klein gewählt und in giessereitechnischer Hinsicht günstig gestaltet werden. Dadurch, dass das Zwischenstück eine geringere Höhe als die Schiene und das Herzstück bzw. der Kreuzungsteil aufweist, wobei vor der Erhitzung des aus Herzstück und Zwischenstück bestehenden Blockes eine den Fahrspiegel bildende Aufpanzerung aus verschleissfestem Material vorgenommen wird, wird dem Umstand Rechnung getragen, dass das austenitische Material des Zwischenstückes nur ungenügend den an die Oberfläche des Schienenkopfes gestellten Festigkeitsanforderungen entspricht, so dass die Gefahr einer vorzeitigen Ver-quetschung dieses Teiles im Lauf der Befahrung bzw. die Gefahr einer Dellenbildung auftreten könnte. Durch die Aufpanzerung jedoch erhält der Fahrspiegel günstige Festigkeitseigenschaften. Zweckmässig besteht hiebei die Aufpanzerung aus einem Material, welches in bezug auf Zusammensetzung und Eigenschaften gleich dem Material des Herzstückes bzw. Kreuzungsteiles ist. Die Aufpanzerung wird hiebei vorzugsweise in einer Stärke von 7 bis 10 mm durchgeführt. Vorzugsweise werden Zwischenstücke in einer Länge von wenigstens 150 mm verwendet. Bei einer solchen Länge der Zwischenstücke ist die Gefahr vermieden, dass die Erwärmung der Schweisstelle zwischen Zwischenstück und Schiene sich noch in einem schädigenden Ausmass auf das aus austenitischem Man-gan-Stahl-Guss bestehende Herzstück oder den Kreuzungsteil auswirkt.

Für das Zwischenstück wird vorzugsweise ein Material verwendet, welches nach dem Schäffler-Diagramm ein Ni-Äquivalent zwischen 15 und 30 und ein Cr-Äquivalent zwischen 8 und 25 aufweist. Insbesondere wird hiebei ein Zwischenstück aus austenitischem Cr-Ni-Stahl, vorzugsweise des Legierungstyps 18/8, verwendet.

Bei Verbindung des Herzstückes bzw. Kreuzungsteiles mit dem Zwischenstück durch Abbrennstumpfschweissung wird zweckmässig die Höhe des Herzstückes bzw. Kreuzungsteiles an der Verbindungsstelle mit dem Zwischenstück gleich der Höhe des Zwischenstückes gewählt, wobei dann die Aufpanzerung auch im Bereich des abgenommenen Fahrspiegels des Herzstückes durchgeführt wird. Dadurch wird erreicht, dass die Anschlussteile des Herzstückes oder Kreuzungsteiles den gleichen Querschnitt aufweist wie das Zwischenstück.

Die Aufpanzerung erfolgt durch Auftragsschweissung,

welche auf das Cr-Ni-Grundmaterial des Zwischenstückes keine Schwierigkeiten bietet. Wenn für die Aufpanzerung ein Material gewählt wird, welches dem Material des Herzstückes bzw. Kreuzungsteiles entspricht, ist es zweckmässig, die Aufpanzerung nicht bis zur Anschlussteile der Schiene durchzuführen, so dass auch eine Schädigung der Aufpanzerung an der Anschweisstelle der Schiene durch Versprödung vermieden wird. In diesem Falle wird zweckmässig so vorgegangen, dass der Fahrspiegel der an das Zwischenstück anzuschliessenden Schiene an der Anschlusstelle abgenommen ist, dass die Aufpanzerung des Zwischenstückes nur bis zu einer in Abstand vom Ende des Zwischenstückes liegenden Stelle durchgeführt wird und dass nach dem Anschweissen der Schiene die verbleibende Lücke mit einem austenitischen Stahl, vorzugsweise einem Cr-Ni-Mn-Stahl, aufgepanzert wird, dessen Verschleissfestigkeit zwischen der Verschleissfestigkeit der Aufpanzerung des Zwischenstückes und der Schiene liegt. Dieses austenitische Material für die Aufpanzerung im Bereich der Lücke kann langsam abkühlen gelassen werden, so dass die Festigkeit der Schiene und die Schweisstelle nicht beeinträchtigt werden und dadurch, dass die Verschleissfestigkeit dieser Aufpanzerung im Bereich der Lücke zwischen der Verschleissfestigkeit im Bereich des Zwischenstückes und der Schiene liegt, wird ein günstiger Übergang der Verschleissfestigkeit von dem Herzstück bzw. Kreuzungsteil zur Schiene erreicht. Die Auf

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panzerung im Bereich der Lücke kann beispielsweise mit einem Material des Typs 18-8-6, W. Nr. 4370 SEL erfolgen.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles schematisch erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein einfaches gerades Herz- s stück mit angeschlossenen Schienen, Fig. 2 zeigt den Bereich eines Zwischenstückes im Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch das Zwischenstück nach Linie III-III der Fig. 2.

Das Herzstück 1 besteht aus austenitischem Mangan-Stahl- io Guss. An die Anschlusstellen 2 des Herzstückes 1 sind übliche Schienen 3 aus Kohlenstoffstahl unter Zwischenschaltung von Zwischenstücken 4 angeschlossen. 5 sind die Schweissnähte zwischen dem Herzstück 1 und dem Zwischenstück 4 und 6 sind die Schweissnähte zwischen den Zwischenstücken 4 und is den Schienen.

7 ist der Fahrspiegel. Der Fahrspiegel ist im Bereich des

Zwischenstückes 4, an der Stelle 8 des Herzstückes 1 und an der Stelle 9 der angeschlossenen Schiene bis 7 bis 10 mm unterhalb des Fahrspiegels 7 abgenommen. Im Bereich 8 des Herzstückes 1 und im grösseren Teilbereich des Zwischenstük-kes 4 ist eine durch Auftragsschweissung hergestellte Aufpanzerung 10 aus verschleissfestem Mn-Stahl, welcher im wesentlichen der Zusammensetzung und den Eigenschaften des Hart-Mangan-Stahles des Herzstückes 1 entspricht, vorgesehen. Diese Aufpanzerung ist nicht bis zur Anschlusstelle der Schiene 3 geführt und die verbleibende Lücke 11 wird nach dem Anschweissen der Schiene 3 an das Zwischenstück 4 durch eine durch Auftragsschweissung hergestellte Aufpanzerung 12 aus einem austenitischen Cr-Ni-Mn-Stahl, vorzugsweise des Typs 18-8-6, W. Nr. 4370 SEL geschlossen. Die Schiene 3 selbst besteht aus einem üblichen C-Stahl, beispielsweise der verschleissfesten Güten nach UIC 860 oder höherfesten Sonderstahlgüten (Cr-Stahlgüten).

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zur Herstellung eines Weichen- oder Kreuzungsteiles, bei welchem aus austenitischem Mangan-Stahl-Guss bestehende Herzstücke (1) mit aus Kohlenstoffstahl bestehenden Schienen (3) unter Vermittlung eines Zwischenstückes (4) durch Schweissung verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass an die mit den Schienen zu verbindenden Teile (2) des Herzstückes (1) oder Kreuzungsteiles ein Zwischenstück (4) angeschweisst wird, und dass dieses Zwischenstück (4) aus austenitischem Stahl besteht, hierauf das Herzstück (1) oder der Kreuzungsteil mit dem Zwischenstück (4) auf eine Temperatur erhitzt wird, bei welcher die Versprö-dung des Werkstückes beseitigt wird, hierauf das Herzstück (1) mit dem angeschweissten Zwischenstück (4) einer schnellen Abkühlung unterzogen wird und hierauf an das Zwischenstück (4) die Schiene (3) angeschweisst wird, worauf die Schweiss-stelle (6) langsam abkühlen gelassen wird,wobei das Zwischenstück (4) eine geringere Höhe aufweist als die Schiene (3) und das Herzstück (1) und dass vor der Erhitzung des aus Herzstück (1) und Zwischenstück (4) bestehenden Blockes eine den Fahrspiegel (7) bildende Aufpanzerung (10) aus verschleissfe-stem Mn-Stahl vorgenommen wird.

2. Nach dem Verfahren nach Patentanspruch 1 hergestellter Weichen- oder Kreuzungsteil, bestehend aus einem Herzstück (1) aus austenitischem Mangan-Stahl-Guss und einem an dieses Herzstück (1) angeschweissten Zwischenstück (4) aus austenitischem oder austenitisch ferritischem Stahl, mit welchem eine Regelschiene (3) durch Schweissen verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Zwischenstückes (4) unterhalb des Fahrspiegels (7) liegt und der Zwischenraum zwischen der Oberfläche des Zwischenstückes (4) und dem Fahrspiegel (7) mit einem Aufpanzerungsmaterial (10) aus verschleissfestem Manganstahl aufgefüllt ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Herzstück (1) mit dem angeschweissten Zwischenstück (4) vor dem Abkühlen auf eine Temperatur von etwa 1050cC erhitzt wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das schnelle Abkühlen des Herzstückes (1) mit dem angeschweissten Zwischenstück (4) durch Ablöschen mit Wasser vorgenommen wird.

5. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Zwischenstücke (4) in einer Länge von wenigstens 150 mm verwendet werden.

6. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenstück (4) aus einem Material verwendet wird, welches nach dem SchÉfler-Diagramm ein Ni-Äquiva-lent zwischen 15 und 30 und ein Cr-Äquivalent zwischen 8 und 25 aufweist.

7. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenstück (4) aus austenitischem Cr-Ni-Stahl, vorzugsweise des Legierungstyps 18-8, verwendet wird.

8. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufpanzerung (10) aus einem Material besteht, welches in Bezug auf Zusammensetzung und Eigenschaften gleich dem Material des Herzstückes (1) bzw. Kreuzungsteiles ist.

9. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (4) mit einer Aufpanzerung (10) in einer Stärke von 7 bis 10 mm versehen wird.

10. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verbindung des Herzstückes (1) bzw. Kreuzungsteiles mit dem Zwischenstück (4) durch Abbrennstumpf-schweissung die Höhe des Herzstückes (1) bzw. Kreuzungsteiles an der Vebindungsstelle mit dem Zwischenstück (4) gleich der Höhe des Zwischenstückes (4) gewählt und die Aufpanzerung (10) auch im Bereich des abgenommenen Fahrspiegels des Herzstückes (1) durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrspiegel (7) der an das Zwischenstück (4) anzuschliessenden Schiene (3) an der Anschlussteile abgenommen ist, dass die Aufpanzerung (10) des Zwischenstückes (4) nur bis zu einer in Abstand vom Ende des Zwischenstückes (4) liegenden Stelle durchgeführt wird und dass nach dem Anschweissen der Schiene (3) die verbleibende Lücke (11) mit einem austenitischen Stahl (12), vorzugsweise einem Cr-Ni-Mn-Stahl, aufgepanzert wird, dessen Verschleissfestigkeit zwischen der Verschleissfestigkeit der Aufpanzerung (10) des Zwischenstückes (4) und der Schiene (3) liegt.

12. Weichen- oder Kreuzungsteil nach Patentanspruch 2, bei welchem das Zwischenstück (4) mit der Regelschiene (3) verschweisst ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Zwischenstückes (4) unterhalb des Fahrspiegels (7) liegt und die Oberfläche des unmittelbar an das Zwischenstück (4) angrenzenden Teiles der Regelschiene (3) abgenommen ist,

dass der Zwischenraum zwischen der Oberfläche des Zwischenstückes (4) und dem Fahrspiegel (7) bis zu einer Sielle vor der Anschlusstelle (6) der Regelschiene (3) mit einem Aufpanzerungsmaterial (10) aus verschleissfestem Manganstahl ausgefällt ist und dass der verbleibende Teil (11) des Zwischenraumes zwischen Oberfläche des Zwischenstückes (4) und dem Fahrspiegel (7) sowie der Zwischenraum zwischen dem abgenommenen Teil der Oberfläche des an das Zwischenstück (4) angrenzenden Teiles der Regelschiene (3) und dem Fahrspiegel mit einem Aufpanzerungsmaterial (12) aus austenitischem Stahl, vorzugsweise einem Chrom-Nickel-Manganstahl ausgefüllt ist.

13. Weichen- oder Kreuzungsteil nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der unmittelbar an das Zwischenstück (4) angrenzende Oberflächenteil des Herzstückes (1) unterhalb des Fahrspiegels (7) liegt und dass auch der Zwischenraum zwischen diesem Oberflächenteil des Herzstük-kes (1) und dem Fahrspiegel (7) mit einem Aufpanzerungsmaterial (10) aus verschleissfestem Manganstahl ausgefüllt ist.