CZ17081U1 - Mezikus z chromniklové oceli pro svarové spoje - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká mezikusu z chromniklové oceli pro svarové spoje výhybkového dílu z manganové oceli s kolejnicí z uhlíkové oceli a způsob jeho svařování.

Dosavadní stav techniky

Manganová austenitická ocel má proti uhlíkové kolejnicové oceli naprosto odlišné vlastnosti, proto spoj těchto dvou ocelí není možno realizovat přímým svařením obou ocelí. Tak zatímco kolejnice je vyrobena z kalitelného materiálu, který potřebuje pomalé chladnutí ze svařovací teploty za účelem vyhnutí se vzniku křehké martenzitické struktury, manganová austenitická ocel by ío se stala křehkou vysrážením karbidů po hranicích zrn jako výsledek pomalého chladnutí.

Doposud známé a používané spojování výhybkových dílů, především železničních a tramvajových výhybek s kolejnicí z uhlíkové oceli jsou mechanická spojení pomocí spojek a vysokopevnostních šroubů nebo kombinované se šikmými lepenými spoji. Takto spojené výhybkové díly jsou pak dále uzpůsobeny tak, aby je bylo možné instalovat pomocí svařování do trati tak, aby svarový spoj byl realizován mezi kolejnicemi z uhlíkové oceli.

Nevýhodou mechanického spojení výhybkových dílů pomocí spojek a vysokopevnostních šroubů nebo v kombinaci se šikmými lepenými spoji je trhání šroubů a lepených spojů a jejich nutná výměna v důsledku různé tepelné roztažností spojovaných materiálů v trati, což má nepříznivý vliv na jízdu železničních a tramvajových souprav.

Další známé spojování výhybkových dílů z manganové oceli je také pomocí vložky z austenitické oceli s vysokým obsahem Cr a Ni, které umožňuje jejich vzájemné svaření s kolejnicí z perlitické oceli pomocí svařování stykově s odtavením. Podmínkou vzniku kvalitního spoje je žíhání vložky svařené s perlitickou kolejnicí před svařením s manganovou ocelí za účelem odstranění eventuelně vytvořeného martenzitu, případně předehřívání kolejnicové oceli před vlastním sva25 řováním z důvodu zamezení rychlého ochlazování kolejnicové oceli po svařování a rovněž zabránění tím vzniku martenzitické struktury.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky odstraňuje mezikus z chromniklové oceli pro svarové spoje výhybkového dílu z manganové oceli s kolejnicí z uhlíkové oceli, jehož podstata spočívá zejména v tom, že mezikus z chromniklové oceli obsahuje kromě železa, chrómu a niklu v procentech hmotnostních 0,06 % až 0,09 % uhlíku, maximálně 0,5 % manganu, 0,3 % až 1 % křemíku, 0,69 % až 0,9 % niobu.

Z chemického hlediska se jeví výhodné, když mezikus obsahuje nikl v rozmezí 8,0 % až 9,0 % hmotnosti a chrom v rozmezí 18,5 % až 19,5 % hmotnosti.

Jako obzvlášť upřednostněný se prokázal mezikus, který obsahuje kromě železa v procentech hmotnostních 0,064 % uhlíku, 0,3 % manganu, 0,53 % křemíku, 18,93 % chrómu, 8,36 % niklu a 0,69 % niobu.

Výhodou mezikusu z chromniklové oceli uvedeného chemického složení oproti stávajícímu stavu techniky je jeho univerzálnost vzhledem k použití různých druhů výhybkových manganových ocelí, lepší svařitelnost bez nutnosti tepelného zpracování kolejnicové oceli nebo jejího předehřevu.

Podstata výhodného svařování mezikusu podle vynálezu spočívá zejména v tom, že u mezikusu o délce 5 až 8 mm se provede nejprve první svar s kolejnicí, načež se provede svar s výhybkovým dílem z manganové oceli a teplem tohoto svaru se popouští první svar.

- 1 CZ 17081 Ul

Popis příkladných provedení

Příkladem provedení je mezikus z chromniklové oceli vzájemného spojení výhybkového dílu z manganové oceli s kolejnicí z uhlíkové oceli obsahující kromě železa v procentech hmotnostních 0,064% uhlíku, 0,3% manganu, 0,53% křemíku, 18,93% chrómu, 8,36% niklu a 0,69% niobu.

U takovéhoto spoje se dosahuje hodnot průhybu 25 mm a hodnoty meze únavy minimálně 200 N/mm^{2 * * *} při 2.10⁶ cyklů.

Vlastní spojení je provedeno svařováním stykově s odtavením tak, že nejprve v prvním svařovacím postupu se přivaří mezikus z chromniklové oceli ke kolejnici a po upravení mezikusu řezá10 ním pilou na délku 18 mm se ve druhém svařovacím postupu svaří mezikus s již přivařenou kolejnicí k manganové oceli, přičemž teplem z druhého svaru přeneseným přes mezikus do prvního svaru se popouští první svar. Tímto popouštěním prvního svařuje zamezeno tvorbě nežádoucích křehkých struktur, případně dojde k rozpuštění eventuálně vytvořených křehkých struktur v prvním svařovacím postupu.

Ukazuje se, že analogických hodnot lze dosáhnout při mezních hranicích složení, tj. při spodním obsahu kromě železa v procentech hmotnostních 0,06 % uhlíku, 0,2 % manganu, 0,3 % křemíku, 0,69 % niobu, 8 % niklu a 18,5 % chrómu, popřípadě při horním obsahu kromě železa v procentech hmotnostních 0,09 % uhlíku, 0,5 % manganu, 1 % křemíku, 0,9 % niobu, 9 % niklu a 19,5 % chrómu.

Průmyslová využitelnost

Spojování výhybkových dílů z manganové oceli s kolejnicí z uhlíkové oceli prostřednictvím mezikusu z chromniklové oceli je s výhodou využitelné při výrobě železničních a tramvajových výhybek s vysokými nároky na pevnost a odolnost svařovaných dílů.

Mezikus z chromniklové oceli je s výhodou určen pro spoje výhybkového dílu z oceli v kvalitě

Mangan Super Speciál nebo v kvalitě UIC 866 s kolejnicí z uhlíkové oceli v kvalitě 900A nebo 95 CSD-Vk.

Claims (2)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Mezikus z chromniklové oceli svarového spoje výhybkového dílu z manganové oceli s kolejnicí z uhlíkové oceli, vyznačující se tím, že obsahuje kromě železa v procentech

   30 hmotnostních 0,06 % až 0,09 % uhlíku, maximálně 0,5 % manganu, 0,3 % až 1 % křemíku, 0,69 % až 0,9 % niobu, 8,0 % až 9,0 % niklu, 18,5 % až 19,5 % chrómu.
2. 2. Mezikus z chromniklové oceli podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje kromě železa v procentech hmotnostních 0,064 % uhlíku, 0,3 % manganu, 0,53 % křemíku,

   18,93 % chrómu, 8,36 % niklu a 0,69 % niobu.