DE10015522B4

DE10015522B4 - Rillenschienenherzstück sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen

Info

Publication number: DE10015522B4
Application number: DE10015522A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Benenowski; Thomas Christ
Original assignee: Voestalpine BWG GmbH; Butzbacher Weichenbau GmbH
Current assignee: Voestalpine Turnout Technology Germany GmbH
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2012-03-29
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: HK1042734B; HK1042734A1; EP1138829A2; DE10015522A1; DE50107245D1; EP1138829A3; ATE303471T1; ES2246951T3; EP1138829B1

Abstract

Rillenschienenherzstück (10) umfassend einen durch sich schneidende Rillen (12, 14) gebildeten Herrzstückschnittpunktbereich, wie Radüberlaufbereich (44), wobei das Herzstück zwei in dessen Längsrichtung verlaufende Konstruktionsprofile (18, 20) umfasst, die im Herzstückschnittpunktbereich (44) in Längsrichtung des Herzstücks verschweißt sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Konstruktionsprofile (18, 20) Vollkopfprofile oder Dickstegschienen oder Vierkantprofile sind,
dass entlang der Längsachse des Herzstücks (10) betrachtet der Verlauf eines jeden Konstruktionsprofils einer Hälfte des Herzstücks entspricht,
dass jedes Konstruktionsprofil eine Schweißnahtvorbereitung (22, 24, 26, 28) in einem Schienenkopf aufweist, in dem die Konstruktionsprofile miteinander verschweißt sind, und dass in den Kopfbereichen der Konstruktionsprofile die sich schneidenden Rillen (12, 14) ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rillenschienenherzstück umfassend einen durch sich schneidende Rillen gebildeten Herzstückschnittpunktbereich, wie Radüberlaufbereich, wobei das Herzstück zwei in dessen Längsrichtung verlaufende Konstruktionsprofile umfasst, die im Herzstückschnittpunktbereich in Längsrichtung des Herzstücks verschweißt sind. Ferner nimmt die Erfindung Bezug auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Rillenschienenherzstücks.
Bekannte Rillenschienenherzstücke bestehen aus einem Herzstückblock, an dessen Stirnflächen Anschlussschienen angeschweißt werden. In dem Block selbst werden sich schneidende Rillen zur Ausbildung eines Radüberlaufbereiches ausgearbeitet, die gewöhnlich in die der Anschlussschienen übergehen.
Auch ist es bekannt, Herzstücke zu gießen, gleichwenn eine diesbezügliche Lösung aufwendig und kostenintensiv ist.
Aus der EP 0 533 528 B1 ist ein Schienenherzstück bekannt, bei dem als Ausgangsmaterial eine Bramme benutzt wird, die von ihren Stirnflächen ausgehend aufgeschlitzt und sodann die Schenkel gespreizt werden.
Alle diesbezügliche Lösungsvorschläge gehen davon aus, dass das Rillenschienenherzstück im Bereich der sich kreuzenden Rillen aus einem homogenen Material besteht, wobei im mehr oder weniger großen Abstand vom Schnittpunkt der Rillen eine Verbindung mit den Anschlussschienen erfolgt.
Aus der DE 712 843 A ist ein aus Einzelschienen zusammengesetztes Kreuz- und Herzstück bekannt, das aus zwei V-förmig gebogenen Schienen besteht, die quer zur Längsrichtung des Kreuz- oder Herzstücks stumpf verschweißt sind.
In der DE 2 051 983 A ist ein Herzstück für Weichen und Kreuzungen beschrieben, bei dem alle Schienenelemente unter Verwendung angeformter Schweißkanten miteinander verschweißt sind.
Ein gattungsbildendes Rillenschienenherzstück ist aus der US 1 878 984 A bekannt. Dieses weist im Herzstückbereich ein gesondertes im Schnitt U-förmiges Element auf, das z. B. aus Manganstahl bestehen kann.
Bei einer Doppelkreuzungsweiche nach der US 1,794,287 A sind Schienen mit ihren Köpfen miteinander verschweißt. Hierzu sind in diesen Schweißfugen ausgebildet.
Bei einem Herzstück nach der DE 196 21 019 C1 ist ein Zwischenstück vorgesehen, dass eine Metallschicht aus Nickelbasislegierung umfasst.
Flügelschienen und Herzstückspitze eines Herzstücks sind nach der WO 98/07928 A1 auf einer Rippenplatte mit vertikal abstehenden Rippen angeordnet, über die die Spurrille im Herzstückbereich vorgegeben wird.
Die FR 2 396 833 A1 schlägt ein Rillenschienenherzstück mit gesondertem Einsatz vor.
Der US 5 820 702 A sind miteinander verschweißte Schienen zur Ausbildung eines Herzstücks mit Haupt- und Beispitze zu entnehmen.
Zum Verbinden von Werkstücken wird nach der DE 197 50 156 A1 das Laserstrahlschweißen vorgeschlagen.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, ein Rillenschienenherzstück bzw. ein Verfahren zur Herstellung eines solchen so weiterzubilden, dass dieses mit konstruktiv einfachen Maßnahmen zur Verfügung gestellt wird und auch über eine große Länge vom Schnittpunkt der Rillen aus betrachtet in Längsrichtung einen homogenen Werkstoffverlauf zeigt. Dabei sollen gewünschte Herzstückwinkel problemlos ausgebildet werden können. Ferner soll die Möglichkeit geschaffen sein, den verschleißintensiven Radüberlaufbereich verschleißfest auszubilden.
Das Problem wird erfindungsgemäß mit einem Rillenschienenherzstück der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Konstruktionsprofile Vollkopfprofile oder Dickstegschienen oder Vierkantprofile sind, dass entlang Längsachse des Herzstücks betrachtet Verlauf eines jeden Konstruktionsprofils einer Hälfte des Herzstücks entspricht, dass jedes Konstruktionsprofil eine Schweißnahtvorbereitung in einem Schienenkopfbereich aufweist, in dem die Konstruktionsprofile miteinander verschweißt sind, und dass in den Kopfbereichen der Konstruktionsprofile die sich schneidenden Rillen ausgebildet sind.
Abweichend vom vorbekannten Stand der Technik besteht der Herzstückschnittpunktbereich aus Abschnitten von zwei getrennt hergestellten Konstruktionsprofilen, die im Schnittpunktbereich wie Überlaufbereich miteinander verschweißt sind. Da das Schienenherzstück jeweils nur ein Abschnitt der miteinander verbundenen Konstruktionsprofile ist, kann im erheblichen Abstand zum Herzstück selbst eine Verbindung mit Anschlussschienen erfolgen. Somit ist im unmittelbaren Bereich des Herzstückes ein Stumpfschweiß nicht erforderlich mit der Folge, dass sich in Längsrichtung ein homogener Werkstückverlauf ergibt. Da der nach dem Stand der Technik erforderliche homogene Herzstückblock nicht notwendig ist, kann der Herzstückbereich selbst kürzer ausgebildet werden. Somit ergibt sich eine kurze kompakte Bauweise, die auch große Herzstückwinkel zulässt, ohne dass der Fahrtkomfort eines ein entsprechendes Herzstück durchfahrenden Fahrzeuges beeinträchtigt wird.
Erfindungsgemäß werden zwei symmetrische Konstruktionsprofile so gebogen, dass ihre Form einem in der Längsachse geteilten Herzstück entspricht. Dabei sind die Konstruktionsprofile in ihren einander zugewandten und miteinander zu verschweißenden Fügeflächen plan bearbeitet. Die Schienenköpfe selbst weisen Schweißnahtvorbereitungen wie Fugen auf, um die Konstruktionsprofile durch Verbindungsschweißung verbinden zu können. Dabei kann die Schweißverbindung aus verschiedenen Lagen bestehen, die gegebenenfalls Zusätze aufweisen. Insbesondere kann die Verschweißung eine Decklage mit einem Zusatzwerkstoff umfassen, der sowohl für Verbindungsschweißungen zum Beispiel für hochlegierte rostfreie Stähle und Mischverbindungen zwischen diesen und normalen Baustählen als auch als Auftragswerkstoff für Schienen und Weichenteile üblich ist Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, dass die verwendeten Schweißzusatzwerkstoffe verschleißmindernde Eigenschaften erfahren, so dass insbesondere die von dem Rad durchfahrenen Bereiche verschleißfest ausgebildet werden können. Hierzu ist auch vorgesehen, dass die sich kreuzenden Rillen des Herzstückes in ihren Böden bzw. ihrem gemeinsamen Boden durch Schweißmaterial gebildet sind bzw. ist.
Des Weiteren können die Konstruktionsprofile über zwei oder mehrere Schraubverbindungen zueinander fixiert sein und als so gebildete Einheit auf einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet und mit dieser durch normale Schweißtechniken verbunden werden. Andere Verbindungsarten sind gleichfalls möglich.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Rillenschienenherzstückes zeichnet sich durch die Verfahrensschritte aus:

– Verwenden von zwei Konstruktionsprofilen mit Vollkopf, die nebeneinander ausgerichtet und untereinander verschweißt werden,
– planes Bearbeiten der Konstruktionsprofile in ihren miteinander zu verschweißenden Fügeflächen und Ausbilden von Fugen im jeweiligen Schienenkopf,
– Ausrichten der Konstruktionsprofile zueinander derart, dass jedes Konstruktionsprofil einem Verlauf einer Hälfte des herzustellenden Herzstücks entlang seiner Längsachse betrachtet entspricht,
– Verschweißen der Konstruktionsprofile und
– Ausbilden von Rillen in den Köpfen der Konstruktionsprofile.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Konstruktionsprofile vor dem Verschweißen miteinander auf einer gemeinsamen Unterlage wie Platte angeordnet und mit dieser verbunden wie verschweißt werden. Ferner sollten die Konstruktionsprofile vor dem Verschweißen untereinander und/oder vor dem Verbinden mit der Unterlage durch Schraubverbindungen miteinander verbunden und fixiert werden.
Die Konstruktionsprofile selbst werden insbesondere durch Verbindungsschweißen wie Elektrodenhandschweißen oder Metallschutzgasschweißen verbunden. Auch kann vorgesehen sein, dass die Längsschweißnaht zwischen den Konstruktionsprofilen mehrlagig ausgebildet ist. So können Wurzel- und Fülllagen sowie Decklagen vorgesehen sein, die gegebenenfalls unterschiedliche Werkstoffeigenschaften durch Zusatzwerkstoffe aufweisen können. Hierdurch können die einem besonderen Verschleiß ausgesetzten Bereiche der nach dem Verbinden der Konstruktionsprofile auszubildenden bzw. auszuarbeitenden Rillen verschleißfeste Eigenschaften erhalten. Dabei kann die Wurzel- bzw. Fülllage durch Verbindungsschweißen und/oder die Decklage durch Auftragsschweißen hergestellt werden.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnungen zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf ein Rillenschienenherzstück,
2 einen Schnitt entlang der Linie C-C in 1,
3 einen Schnitt entlang der Linie D-D in 1 und
4 einen Schnitt entlang der Linie E-E in 1.
In 1 ist rein prinzipiell ein Rillenschienenherzstück 10 dargestellt, in dem in bekannter Weise sich schneidende Rillen 12, 14 verlaufen. Der Herzstückschnittpunktbereich wie Radüberlaufbereich, in dem sich die Rillen 12, 14 kreuzen und in 1 umrandet ist (Bezugszeichen 16), ist nach dem Stand der Technik üblicherweise als homogener Block ausgebildet. Dieser kann durch Gießen oder durch Schlitzen und Spreizen einer Bramme hergestellt werden, wie der eingangs abgehandelte Stand der Technik verdeutlicht.
Erfindungsgemäß besteht das Rillenschienenherzstück aus zwei Konstruktionsprofilen 18, 20, die im Ausgangszustand als Vollkopfprofil ausgebildet sind. Als Konstruktionsprofile kommen zum Beispiel Dickstegschienen oder Vierkantprofile in Frage, ohne dass hierdurch eine Einschränkung der erfindungsgemäßen Lehre erfolgt. Die Konstruktionsprofile 18, 20 werden nun derart gebogen und zueinander ausgerichtet, dass sie die Form des in seiner Längsachse geteilten fertigen Herzstückes 10 entsprechen. In ihren vorgesehenen Fügeflächen werden die Profile 18, 20 plan bearbeitet. Ferner erfolgt im jeweiligen Schienenkopf eine Schweißnahtvorbereitung in Form von Fugen 22, 24, 26, 28, die für das Verschweißen der Konstruktionsprofile 18, 20 erforderlich sind. Sodann werden die Konstruktionsprofile 18, 20 zueinander mittels Schraubverbindungen 30 kraftschlüssig verbunden. Dabei können die Schraubverbindungen Nord-Lock-Schraubsicherungen aufweisen. Insoweit wird auf bekannte Konstruktionen verwiesen.
Die miteinander verschraubten und eine Einheit bildenden Konstruktionsprofile 18, 20 werden auf einer gemeinsamen Unterlage wie Grundplatte 32 aufgebracht und mit dieser in normaler Schweißtechnik verbunden.
Die Konstruktionsprofile 18, 20 werden sodann in Längsrichtung des Herzstückes 10 im Wesentlichen durch Verbindungsschweißung verbunden. Die entsprechenden in den Fugen 22, 24, 26, 28, 30, 32 ausgebildeten Schweißnähte sind mit den Bezugszeichen 38, 40, 42 versehen, wobei in den Schnittdarstellungen die Schweißnähte selbst bereits teilweise bearbeitet sind, und zwar durch Ausbilden der Rillen 12, 14; denn erst nach dem Verschweißen der Konstruktionsprofile 18, 20 werden in deren Köpfen 19, 21 die Rillen 12, 14 ausgebildet, so dass infolgedessen im Schnittbereich 44 der Rillen 12, 14 die Schweißnaht 42 bis auf einen Bodenbereich abgetragen ist, der gleichzeitig den Boden der den Radüberlaufbereich 44 schneidenden Rillen 12, 14 ist.
Da erst nach dem Verschweißen der Konstruktionsprofile 18, 20 die Rillen 12, 14 durch zum Beispiel Fräsen ausgearbeitet werden, können die Schweißnähte derart ausgelegt werden, dass die einem besonderen Verschleiß ausgesetzten Rillenbereiche wie der Boden im Schnittbereich 44 oder die Innenflanken der Rillen 12, 14 in der Nähe des Schnittpunktes 44 (3) aus verschleißarmen Material bestehen. Hierzu können beim Verbindungsschweißen der Konstruktionsprofile 18, 20 Schweißzusatzwerkstoffe mit verschleißmindernden Eigenschaften verwendet werden, die zum Beispiel für hochlegierte rostfreie Stähle und Mischverbindungen zwischen diesen und normalen Baustählen oder als Auftragswerkstoffe für Schienen und Weichenteile zum Einsatz gelangen.
Ferner besteht die Möglichkeit, die Schweißnähte 38, 40 durch Lagen, sogenannte Wurzel- und Fülllagen und Decklagen auszubilden, wobei die Wurzel- und Fülllagen Verbindungszusätze und die Decklage, die mit einem das Herzstück 10 durchfahrenden Rades Wechselwirken, mit Auftragszusätzen versehen werden.
Außerhalb des unmittelbaren Radüberlaufbereichs 44 sind zwischen den zueinander divergierenden Schenkeln der Konstruktionsprofile 18, 20 in gewohnter Weise Abdeckbleche 44, 46 wie Tränenbleche angebracht, um einen straßenbündigen Einbau zu ermöglichen.
Durch die erfindungsgemäße Lehre ist im unmittelbaren Bereich der sich schneidenden Rillen 12, 14 eine Stumpfschweißverbindung nicht notwendig. Vielmehr werden zur Ausbildung des Herzstücks 10 in dessen Längsrichtung Konstruktionsprofile verschweißt, die im Ausgangszustand ein Vollkopfprofil zeigen. Die erfindungsgemäße Lehre ermöglicht die Herstellung von Herzstücken z. B. mit kleinen Herzstückwinkeln zwischen zum Beispiel 0°–40° und/oder Flachrillenbereichen gewünschte Länge, auf denen die Spurkranzkuppe eines Rades abrollen kann.
Losgelöst hiervon sind die nach dem Stand der Technik aufgrund der verwendeten homogenen Herzstückblöcke zu berücksichtigenden Nebenbedingungen, die konstruktive Begrenzungen bei der Ausbildung von Herzstücken erforderlich machen, gegenstandslos.

Claims

Rillenschienenherzstück (10) umfassend einen durch sich schneidende Rillen (12, 14) gebildeten Herrzstückschnittpunktbereich, wie Radüberlaufbereich (44), wobei das Herzstück zwei in dessen Längsrichtung verlaufende Konstruktionsprofile (18, 20) umfasst, die im Herzstückschnittpunktbereich (44) in Längsrichtung des Herzstücks verschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsprofile (18, 20) Vollkopfprofile oder Dickstegschienen oder Vierkantprofile sind, dass entlang der Längsachse des Herzstücks (10) betrachtet der Verlauf eines jeden Konstruktionsprofils einer Hälfte des Herzstücks entspricht, dass jedes Konstruktionsprofil eine Schweißnahtvorbereitung (22, 24, 26, 28) in einem Schienenkopf aufweist, in dem die Konstruktionsprofile miteinander verschweißt sind, und dass in den Kopfbereichen der Konstruktionsprofile die sich schneidenden Rillen (12, 14) ausgebildet sind.
Rillenschienenherzstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsprofile (18, 20) von einer gemeinsamen Unterlage wie Grundplatte (36) ausgehen und mit dieser verbunden wie verschweißt sind.
Rillenschienenherzstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsprofile (18, 20) in ihren einander zugewandten und miteinander zu verschweißenden Fügeflächen plan bearbeitet sind.
Rillenschienenherzstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnahtvorbereitung eine Fuge (22, 24, 26, 28) ist, in der eine Schweißnaht insbesondere durch Verbindungsschweißen, ausgebildet ist.
Rillenschienenherzstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schweißnaht (38, 40) aus zumindest einer Wurzellage und einer Decklage gegebenenfalls unterschiedlicher Materialeigenschaften besteht, wobei vorzugsweise die Decklage einen verschleißfesten Zusatzwerkstoff enthält oder aus einem solchen besteht.
Rillenschienenherzstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sich kreuzenden Rillen in ihrem gemeinsamen Boden aus Schweißwerkstoffmaterial bestehen.
Rillenschienenherzstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsprofile (18, 20) über Schraubverbindungen (34) kraftschlüssig verbunden sind.
Verfahren zum Herstellen eines Rillenschienenherzstücks nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Verfahrensschritte: – Verwenden von zwei Konstruktionsprofilen mit Vollkopf, die nebeneinander ausgerichtet und untereinander verschweißt werden, – planes Bearbeiten der Konstruktionsprofile in ihren miteinander zu verschweißenden Fügeflächen und Ausbilden von Schweißfugen, – Ausrichten der Konstruktionsprofile zueinander derart, dass jedes Konstruktionsprofil einem Verlauf einer Hälfte des herzustellenden Herzstücks entlang seiner Längsachse betrachtet entspricht, – Verschweißen der Konstruktionsprofile und – Ausbilden von Rillen in den Köpfen der Konstruktionsprofile.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsprofile vor dem Verschweißen untereinander auf einer gemeinsamen Unterlage wie Platte angeordnet und mit dieser verbunden, wie verschweißt, werden.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsprofile vor dem Verschweißen untereinander und/oder vor dem Verbinden mit der Unterlage über zumindest eine Schraubverbindung miteinander kraftschlüssig verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8–10, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsprofile durch Verbindungsschweißen verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8–11, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsprofile mehrlagig mit gegebenenfalls unterschiedlichen Materialeigenschaften verschweißt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8–12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht zwischen den Konstruktionsprofilen zumindest abschnittsweise eine Decklage mit verschleißmindernden Eigenschaften aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8–13, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsprofile mittels Elektrodenhandschweißen oder Metallschutzgasschweißen oder Laserstrahlschweißen oder Elektroschlackeschweißen oder Metalllichtbogenschweißen verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8–14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht zumindest abschnittsweise als Auftragsschweißung ausgebildet wird.