DE1191922B - Method for welding railway tracks - Google Patents
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Description
Verfahren zum Schweißen von Eisenbahnschienen Die vorliegende Erfindung betrifft das Schweißen von Eisenbahnschienen, insbesondere ein Verfahren zum selbsttätigen vertikalen Stoßschweißen von Schienenabschnitten entweder in einem oder längs eines Gleises.Method of Welding Railway Rails The present invention relates to the welding of railroad tracks, in particular a method for automatic vertical butt welding of rail sections either in one or along one Track.
Es ist bekannt, daß Eisenbahngleise, bei denen die Schienenabschnitte zur Bildung eines zusammenhängenden Bandes zusammengeschweißt sind, gegenüber Gleisen sehr vorteilhaft sind, die mittels Bolzen oder in anderer Weise sicher miteinander verbunden sind. Bis heute ergab es sich indessen, daß mit Hilfe der bekannten Gasdruckschweißung oder elektrischen Funkenschweißung verbundene Schienenabschnitte bisweilen unbefriedigende Schweißungen ergaben, die neu- oder nachgeschweißt werden mußten.It is known that railway tracks in which the rail sections are welded together to form a continuous band, opposite rails are very advantageous, which are secured to each other by means of bolts or in some other way are connected. Until today it has been found, however, that with the help of the known gas pressure welding rail sections connected by electrical spark welding are sometimes unsatisfactory Welds resulted that had to be rewelded or rewelded.
Ein weiterer Nachteil bekannter Verfahren zum Schweißen von Gleisen ist, daß »Lang«-Schienen in vorgeschriebenen Längen miteinander vereinigt, dann zur Gleisbaustelle transportiert und in das Gleis eingebaut werden müssen.Another disadvantage of known methods of welding tracks is that "long" rails unite in prescribed lengths, then must be transported to the track construction site and built into the track.
Es ist auch ein Verfahren zum Schweißen von Eisenbahnschienen durch Anordung der Schienen mit ihren Stirnendflächen in parallelem Abstand zueinander auf einem Kühlblock mit darin befindlicher Ausnehmung bekannt. Die Ausnehmung ist hierbei unterhalb des zwischen den Schienen befindlichen Abstands zentriert. Das einen blanken Strom führende Elektrodendraht-Führungsrohr ist mittig zwischen den Schienenenden angeordnet. Ein Paar genuteter Kühlformteile ist um die peripheren Endabschnitte der Schienen festgespannt. Die Wandungen der Nut wirken mit den Endoberflächen der Schienen zur Bildung eines Hohlraumes für die Aufnahme von Schweißmetall zusammen. Das Führungsrohr und der Kühlblock sind über eine Schweißstromquelle miteinander verbunden. Eine abschmelzende Drahtelektrode ist durch das Führungsrohr hindurchgeführt, um einen Lichtbogen in der Ausnehmung zu zünden. Der Lichtbogen ist bei diesem Verfahren in ein schmelzendes Schweißpulver eingetaucht. Die Drahtelektrode wird fortgesetzt zugeführt, um den eingetauchten Lichtbogen aufrechtzuerhalten, wodurch das abgelagerte Metall zum Aufsteigen in den Formhohlraum und das Führungsrohr in steigendem Maße zum Wegschmelzen gebracht werden. Gleichzeitig wird eine Schwingung des Führungsrohres parallel zu den Stirnendflächen der Schienen erzeugt, wenn das Schweißbad die Sohle des Schienenkopfes erreicht hat. Die Schwingung sowie der Schweißstromfluß werden unterbrochen, wenn das Schweißbad über die Oberfläche des Schienenkopfes innerhalb der Form gestiegen ist. Erfindungsgemäß wird dieses Verfahren so durchgeführt, daß die Ausnehmung im Kühlblock zu einem Startbecken von etwa 2,5 cm Tiefe und annähernd 5 cm Durchmesser ausgebildet wird. In dieses Startbecken wird das Schweißpulver eingeführt. Der Schweißvorgang wird bei verhältnismäßig niedrigem Schweißstrom bis zur Erzielung eines Beruhigungszustandes eingeleitet. Darauf wird der Schweißstrom gesteigert und die Schweißzone mit einem zweiten Schweißpulver versorgt, das den Beruhigungszustand bis zum Ende der Schweißung aufrechterhält.It is also a method of welding railroad tracks through Arrangement of the rails with their end faces at a parallel distance from one another known on a cooling block with a recess therein. The recess is centered below the distance between the rails. That a bare current-carrying electrode wire guide tube is centered between the Rail ends arranged. A pair of grooved cooling mold parts are around the peripheral End sections of the rails clamped. The walls of the groove interact with the end surfaces the rails together to form a cavity for receiving weld metal. The guide tube and the cooling block are connected to one another via a welding power source tied together. A melting wire electrode is passed through the guide tube, to ignite an arc in the recess. The arc is in this procedure immersed in a melting welding powder. The wire electrode continues fed to maintain the submerged arc, thereby removing the deposited Metal to rise into the mold cavity and the guide tube in increasing amounts melted away. At the same time, the guide tube vibrates parallel to the end faces of the rails produced when the weld pool is the sole of the rail head has reached. The oscillation as well as the welding current flow are interrupted when the weld pool is within the surface of the rail head the shape has risen. According to the invention, this process is carried out so that the recess in the cooling block to a starting pool approximately 2.5 cm deep and approximately 5 cm in diameter is formed. The welding powder is placed in this starting pool introduced. The welding process is up to at a relatively low welding current initiated to achieve a state of calm. Thereupon the welding current increased and supplies the welding zone with a second welding powder, which the Maintains steady state until the end of the weld.
Es wurde ferner gefunden, daß mit besonderem Vorteil eine erste Schweißmasse benutzt werden kann, die aus 19,5 bis 22,5% Ca0 und Ba0, 5 bis 71/o CaF,, 10 bis 120/9 Mg0, 34 bis 38()/o Si02, 11,5 bis 1-1,5% Al@03, 6 bis 8 % MnO, 4,5 bis 5,5191o Cr,03 und 0,5 bis 1,0% Mo03 besteht.It has also been found that a first welding compound is particularly advantageous can be used, which from 19.5 to 22.5% Ca0 and Ba0.5 to 71 / o CaF ,, 10 to 120/9 Mg0.34 to 38% Si02, 11.5 to 1-1.5% Al @ 03, 6 to 8% MnO, 4.5 to 5.51910 Cr, 03 and 0.5 to 1.0% Mo03.
Als zweite Schweißmasse empfiehlt sich eine Mischung, die aus nicht mehr als 5 % CaO und Ba0, 43 bis 47 % SiO." 21 bis 25 % A1203, nicht mehr als 3 % Fe0, 23 bis 27 % Mg0, nicht mehr als 3 0/0 Cr.,03, nicht mehr als 0,07 % S und 3,5 bis 5,5 0/0 CaF, besteht.As a second welding mass, a mixture that is not recommended is recommended more than 5% CaO and Ba0, 43 to 47% SiO. "21 to 25% A1203, not more than 3 % Fe0, 23 to 27% Mg0, not more than 3 0/0 Cr., 03, not more than 0.07% S and 3.5 to 5.5% CaF.
Es wird sonach ein selbsttätiges Schweißen des größeren Teiles der Schienenenden verwirklicht, so daß nur noch ein verhältnismäßig kleiner Teil an den äußersten Abschnitten der Schienensohle von Hand geschweißt werden muß. Dieses restliche Schweißen betrifft aber nur verhältnismäßig dünne Metallteile und erfordert daher keine Spezialerfahrungen auf Seiten des Schweißers. Während der anfänglichen Stadien der Entwicklung des Verfahrens nach der neuen Erfindung war es unmöglich, an dem unteren Teil des Schienenabschnittes eine gesunde Schweißung auszuführen. Die fertige Schweiße war stets porös und enthielt Einschlüsse, die natürlich die Festigkeit der Schweiße verminderten.It becomes an automatic welding of the larger part of the Rail ends realized, so that only a relatively small part of it the outermost sections of the rail sole must be welded by hand. This remaining welding only affects relatively thin metal parts and requires therefore no special experience on the part of the welder. While the initial stages of the development of the method according to the new invention it was impossible to get a healthy weld on the lower part of the rail section to execute. The finished sweat was always porous and contained inclusions that naturally diminished the strength of the sweat.
Herkömmliche Schweißmassen führten zu größeren Schrumpfhohlräumen im Schweißbereich an der Verbindung der Steg- und Sohlen- oder Fußteile. überdies vermochten diese herkömmlichen Schweißmassen nicht, die aneinanderstoßenden Außenteile der Schiene in den betreffenden Bereichen verläßlich und technisch einwandfrei miteinander zu verschweißen. Es zeigt F i g. 1 einen Aufriß einer typischen Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der neuen Erfindung, F i g. 2 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, der Schweißeinrichtung nach der F i g. 1, F i g. 3 eine Ansicht zur Veranschaulichung der relativen Lage der Schiene zur Kühlblockform und F i g. 4 eine perspektivische Ansicht der Kühlblockform.Conventional weld masses resulted in larger shrink cavities in the welding area at the connection of the bridge and sole or foot parts. moreover These conventional welding compounds, the butting outer parts, were not able to do this the rail in the relevant areas reliably and technically flawlessly with each other to weld. It shows F i g. 1 is an elevation of a typical device for Implementation of the method according to the new invention, FIG. 2 a perspective View, partly in section, of the welding device according to FIG. 1, Fig. 3 is a view to illustrate the relative position of the rail to the cooling block shape and F i g. 4 is a perspective view of the cooling block mold.
Bei der bevorzugten Ausführungsform des Vorganges zur Vereinigung
von 57 und 63 kg/m normalen American-Dudley-Schienenstücken wurde eine erste Masse
von 160 bis 180 g in das Startbecken gegeben, um die Startschmelzkugel zu bedecken
und eine Berührung mit dem Ende des stromtragenden Führungsrohres herzustellen.
Diese erste Masse, die sich hervorragend brauchbar erwies, besaß die folgende Zusammensetzung:
Nachdem die Schweißwirkung beruhigt war, wurde eine zweite abweichende
Schweißmasse zugegeben. In ihrer bevorzugten Ausführungsform hatte die der Schweiße
zugesetzte Masse, deren Gewicht 135 bis 180 g betrug, die folgende Zusammensetzung:
Der Umriß der die Schweiße gestaltenden Form ist ebenfalls zur Erzielung befriedigender Schweißen wichtig und soll später näher geschildert werden.The outline of the weld shape is also to be achieved satisfactory welding is important and will be described in more detail later.
Der anfängliche Strom ist ein weiterer wichtiger Faktor zur Erzielung porositätsfreier Schweißen am Fuß der Schiene.The initial current is another important factor in achieving this non-porous welding at the foot of the rail.
Im allgemeinen wird ein anfänglicher Lichtbogenstrom von etwa 500 bis etwa 600 Ampere bei einer Spannung von 35 bis 37 Volt (Gleichstrom, konstantes Potential, Elektrode negativ) benutzt, und der Strom wird, nachdem sich die Schweißwirkung einmal zu beruhigen begonnen hat, auf etwa 700 bis 800 Ampere erhöht. Auf diese Weise können die meisten Gase, die Porosität erzeugen, durch das geschmolzene Metall und durch die Schlacke hindurch entweichen.Generally, an initial arc current of about 500 up to about 600 amps at a voltage of 35 to 37 volts (direct current, constant Potential, electrode negative), and the current is used after the welding effect once it has started to calm down, increased to around 700 to 800 amps. To this Way, most of the gases that create porosity can pass through the molten metal and escape through the slag.
Ferner wird vorzugsweise ein abschmelzender Draht folgender chemischer
Zusammensetzung benutzt:
Eine typische Vorrichtung zur praktischen Durchführung der bevorzugten Ausführungsform gemäß der F i g. 1 weist ein stationäres, abschmelzendes, stromleitendes Führungsrohr 10 auf, durch das ein abschmelzender Schweißdraht 12 hindurchläuft, der von einem Drahthaspel 14 zugeführt wird. Der Draht wird mittels Zuführrollen 15 mit Hilfe eines nicht veranschaulichten Motors dem Führungsrohr 10 zugeführt. Das Rohr 10 ist zwischen den parallelen, im Abstand zueinander angeordneten Außenflächen der miteinander zu verschweißenden Schienen 16 angeordnet. Die Schienen 16 sind auf einem Formblock 17, z. B. einem Kühlblock, vorzugsweise aus Graphit, angeordnet, in dem ein Startbecken 18 vorgesehen ist, über dem die Lücke zwischen den Schienen 16 über dem Becken 18 zentriert wird. Gemäß der Erfindung benötigt das Startbecken eine Tiefe von etwa 2,5 cm und einen Durchmesser von annähernd 5 cm, um eine Schweiße wesentlich frei von Porosität und Einschlüssen zu erzielen.Typical apparatus for practicing the preferred embodiment of FIG. 1 has a stationary, melting, current-conducting guide tube 10 through which a melting welding wire 12 , which is fed from a wire reel 14 , runs. The wire is fed to the guide tube 10 by means of feed rollers 15 with the aid of a motor (not shown). The tube 10 is arranged between the parallel, spaced apart outer surfaces of the rails 16 to be welded together. The rails 16 are on a mold block 17, for. As a cooling block, preferably made of graphite, disposed in which a start basin 18 is provided, is above the centers the gap between the rails 16 above the basin 18th According to the invention, the starting pool needs a depth of approximately 2.5 cm and a diameter of approximately 5 cm in order to achieve a weld substantially free of porosity and inclusions.
Aus den F i g. 3 und 4 ergibt sich, daß Kühlformteile 19 (von denen nur eines veranschaulicht ist) mit ihren formgestalteten Außenflächen F in Berührung mit den äußeren Oberflächen der Schienen 16 verklammert werden, wobei die Wandungen der Nut mit den Schienenenden ausgefluchtet werden. Die Abmessungen der Schweiße gestaltenden Nut dieser Teile 19, die vorzugsweise aus Kupfer bestehen, sind zur Erzielung befriedigender Schweißen wichtig. Beispielsweise sollte bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wenn 57-kg/m-Schienen und 63-kg/m-Dudley-Schienen mit 19 mm Abstand voneinander verschweißt werden, die Breite A der Nut im Teil 19 etwa 3 cm betragen. Wird die Breite der Nut A viel kleiner als 3 cm, tritt ein scharfes Hinterschneiden längs des Randes der vertikalen Schweiße ein. Eine Nuttiefe B von 9,5 mm reicht im allgemeinen aus, um ein Zusammenschmelzen der Form mit der Schiene zu verhindern.From the F i g. 3 and 4 it can be seen that cooling moldings 19 (only one of which is illustrated) are clamped with their shaped outer surfaces F in contact with the outer surfaces of the rails 16, the walls of the groove being aligned with the rail ends. The dimensions of the groove forming the weld of these parts 19, which are preferably made of copper, are important for achieving satisfactory welds. For example, in the preferred embodiment, if 57 kg / m rails and 63 kg / m Dudley rails are welded 19 mm apart, the width A of the groove in part 19 should be about 3 cm. If the width of the groove A becomes much smaller than 3 cm, a sharp undercut occurs along the edge of the vertical welds. A groove depth B of 9.5 mm is generally sufficient to prevent the mold from melting together with the rail.
Wie F i g. 1 weiter zeigt, hat eine Schweißstromquelle 20, vorzugsweise eine Konstant-Potentialquelle, eine Klemme, die mit dem Schweißkopf verbunden ist, während die andere Klemme mit dem Kühlblock 17 verbunden ist. Beste Ergebnisse werden erzielt, wenn das Strom tragende Führungsrohr negativ und der Kühlblock 17 positiv sind. Obwohl dies für die erfolgreiche Durchführung der Erfindung nicht wesentlich ist.Like F i g. 1 further shows, a welding current source 20, preferably a constant potential source, has one terminal which is connected to the welding head, while the other terminal is connected to the cooling block 17 . Best results are achieved when the current-carrying guide tube is negative and the cooling block 17 is positive. Although this is not essential to the successful practice of the invention.
Die Schienen 16 werden auf dem Kühlblock 17 so angeordnet, daß der Raum zwischen ihnen über dem Startbecken oder -reservoir 18 zentriert wird, und die erste Schweißmasse wird in diesem Reservoir so vorgesehen, daß sie eine Starkschmelzkugel bedeckt, die zwischen dem Draht 12 und dem Kühlblock 17 vorgesehen ist. Die Formteile 19 werden in ihrer vorbestimmten Stellung verklammert und ein Lichtbogen zwischen dem Draht 12 und dem Kühlblock 17 im Startbecken 18 gezündet. Der Draht 12 wird mit einer Geschwindigkeit zugeführt, daß sich die Ablagerung von Schweißmetall fortsetzt, und das abschmelzende Führungsrohr wird, wenn das Schweißbad zwischen den Teilen 19 hochsteigt, zunehmend zusammen mit dem Draht und längs desselben weggeschmolzen. Nachdem ein Beruhigungszustand erreicht ist, wird der Strom von etwa 500 auf 600 Ampere Gleichstrom, Elektrode negativ, bei 35 bis 37 Volt auf etwa 700 bis 800 Ampere gesteigert und eine zweite abweichende Masse zugegeben, die notwendig ist, um den Beruhigungszustand aufrechtzuerhalten. Wenn das geschmolzene Metall in dem durch die Schienen 16 und die Formteile 19 gebildeten Hohlraum zu einer Stelle an der Vereinigung des Schienenstegs W mit dem Schienenkopf H hochgestiegen ist, wird das Stromführende Rohr 10 mittels des Schweißkopfes WH parallel zu den Schienenstirnflächen in oszillierende Bewegung versetzt, damit sich die Schweißwirkung über die ganzen Stirnflächen der Schienenköpfe ausbreitet. Die ersten und zweiten Schwingungen haben eine Amplitude von 2,5 cm, die restlichen Schwingungen eine Amplitude von 5 cm. Die Schwingungsbewegung wird fortgesetzt, bis der Schienenkopfteil vollständig zusammengeschweißt ist. Erreicht das Schweißmetall die Oberseite des Schienenkopfes, wird der Schweißstrom auf etwa 400 Ampere vermindert und der Schweißvorgang fortgesetzt, bis das Schweißmetall den Steigteil der Form ausfüllt. Tritt dies ein, wird die Leistung abgeschaltet, der automatische Arbeitsvorgang ist vollendet. Die Formteile 19 sowie der darunterliegende Graphitblock werden dann entfernt, worauf die nicht verschweißten Teile an den äußeren Enden des Fußes der Schiene durch Handschweißung in zweckentsprechender Weise miteinander vereinigt werden.The rails 16 are placed on the cooling block 17 so that the space between them is centered over the starting basin or reservoir 18, and the first weld mass is provided in this reservoir so that it covers a high-strength melt ball which is placed between the wire 12 and the Cooling block 17 is provided. The molded parts 19 are clamped in their predetermined position and an arc is ignited between the wire 12 and the cooling block 17 in the starting basin 18. The wire 12 is fed at a rate such that the deposition of weld metal continues, and as the weld pool rises between the parts 19, the consumable guide tube is increasingly melted away together with and along the wire. After a steady state is reached, the current is increased from about 500 to 600 amps direct current, electrode negative, at 35 to 37 volts to about 700 to 800 amps and a second different mass is added, which is necessary to maintain the steady state. When the molten metal in the cavity formed by the rails 16 and the molded parts 19 has risen to a point at the junction of the rail web W with the rail head H, the current-carrying tube 10 is set in an oscillating motion parallel to the rail end faces by means of the welding head WH, so that the welding effect spreads over the entire end face of the rail heads. The first and second oscillations have an amplitude of 2.5 cm, the remaining oscillations have an amplitude of 5 cm. The oscillating movement is continued until the rail head section is completely welded together. When the weld metal reaches the top of the rail head, the welding current is reduced to about 400 amps and the welding process is continued until the weld metal fills the rising part of the mold. If this occurs, the power is switched off and the automatic work process is completed. The molded parts 19 and the graphite block underneath are then removed, whereupon the non-welded parts at the outer ends of the foot of the rail are joined together in an appropriate manner by hand welding.
Wahlweise kann ein nicht abschmelzendes Strom führendes Leitrohr benutzt werden; in diesem Fall wird der Schweißkopf angehoben, wenn die Schweiße fortschreitet. Das Verfahren läßt sich ferner für das Schweißen anderer Formwerkteile benutz8n.Optionally, a non-melting current-carrying guide tube can be used will; in this case the welding head is raised as the welding proceeds. The method can also be used for welding other molded parts.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US1191922XA | 1962-09-24 | 1962-09-24 |
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Country Status (1)
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DE (1) | DE1191922B (en) |
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