DE1515248A1 - Anordnung und Verfahren zum Schmelzschweissen - Google Patents

Description

• Anordnung und Verfahren zum Schmelsechweißen Die vorliegende Erfindung betrifft das Blektroschweißen, genauer das Schmelzschweißen mit wenigstens einer ver@xngerten Elektrode.
• Das Äneinanderechweißen von Eisenbahnschienen kann auf einem der drei folgenden Wege durchgeführt werden s 1. Ausachweißen der Fuge bei montierten Winkeleisen; dieses Verfahren ist Gegenstand der vorliegenden Beechreibuna. 2. Verschweißen mit abgenommenen Winkeleisen, aber intakten Schraubenlöchern an den urgekröpften Schienenenden.
• 3. Verschweißen der gebohrten Schienenenden in gekröpftem Zustand, wobei die Schiene in einem für den Schweißvorgang geeigneten Abstand gehalten wird, Offensichtliche Bedenken gegen das Verfahren zwei betreffen Sprünge oder in der Anlage vorhandene Springe den unten der Schraubenlöcher. Eine eolc@-:e Beschafferüia; t wäre im Hinblick auf einen Sohii:Au;JI)ru::ii besc-riders desba'-'Lh gefährlich, wt@Ii hi -rbei die 'r@t`@°kz, °hzril" =li,t@ r@k .y. a@@ r: @@t gegeben wäre. Punkt drei@eteht in keiner Beziehung zu dieser Erfindung, mit einer Ausnahme insofern, als ein kurzen Stück einen angenommenen Winkeleigene auf einer Seite .der Schweißstelle montiert wird: um durch den Schweißvorgang an der Schiene befestigt zu werden. Bei der in Punkt drei angegebenen Methode ist zu bemerken, daß die Schiene an zwei Stellen außerhalb der Länge der Winkeleisen gekröpft werden muß und daß anschließend die Schiene auf den geeigneten Abstand gebracht werden mu9. Das Kröpfen und Einrichten erfordert schwere und teuere Maschinen, viel zusätzliche Arbeit und ist zeitraubend und kostspielig. Viele Eisenbahnen ziehen eine Instandhaltung der mit winkeleisen verschraubten Schienen vor, da@Schienenraddunä Radrand aufeinander augeschliffen sind, was eine sanfte Beförderung von Bracht und/oder Passagieren ergibt. Solche Eisenbahnen heben lange Zeit einen zufriedenstellenden Weg zum Verschweißen des verschraubten Stoßes gesucht, um eine zusammenhängen-de Lauffläche zu erhalten, um das Befestigen von Stromleitun-gen zu sparen, und die Instandhaltungskosten von Fugen, Schwellen und Sehotterbett herabzusetzen. Die vorliegende Erfindung beschreibt eins Verfahren zum Schmelzschweißen im wesentlichen horizontaler Hauptglieder aus Metall mit waagerechten unterteilten und im wesentlichen senkrechten Endflächen. Das Verfahren umfaßt die waagerechte Anordnung eines Hinterfüllungsgliedes unterhalb des zwischen den Endflächen liegenden und an die Unterseite dieser Endflächen angrenzenden Spalte, die Befestigung den genannten Hauptgliedern gegeaUberliegenner Hilfsglieder aus ketall zur Schaffung eines durch die obere Flache des genannten Einter-.füllungsgliedes, den Endflächen und den inneren Flächen der genanaten Hilfsglieder begrenzten Sohuchts, die Errichtung einer Porn auf der Oberseite der genannten Hauptglieder zur wirksamen Erhöhung dieses Schachts, Einsetzen einer Schmelzelektrode aus Netall in diesen Hohlraue, Verbinden dieser Elektrode und wenigstens einer der genannten Glieder mit ei- ner Stromquelle für Schweißstrom und Vereinigung aller dieser Glieder düroh Schmelzschweißen mit einer solchen Elektrode, wobei der Schacht gleichzeitig mit eingeschweißtem Metall aufgefüllt wird. Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der neuen Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Darstellungen von Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden Hesohreibung. Es zeigt Fig. 1 stellt eine teilweise Draufsicht einer Gleisfuge nach der Vorbereitung, aber vor dem Schweißen dar; Fit. Z stellt eine Teilansicht des in Richtung der Linie 2-2 von Fig. 1 gemachten Querschnitts durch eine solche Fuge dar; Fi6. 3 stellt eine verkleinerte Seitenansicht einer sol- chen Fuge und. Fig.'4 ein Prinzipsahema der Erfindung dar, welches die Fuge im Schnitt zeigt. Wie in den Figuren 1 bis 3 der Zeichnungen gezeigt wird, wird die Fuge vor dem Schweißen aus Abschnitten von Stahlschienen 10, 10, gebildet, deren an die Fuge angrenzende Enden zwischen zu beiden Seiten dieser Schienenendstücke angebrachten Winkel- eisen 12, 12 aus Stahl mittels Schrauben 14 eingeklemmt wer- den. Eine stählerne Ankerplatte 16 ist unterhalb der Fuge angebracht, welche eine Öffnung 18 entsprechend eines in ei- nem aus Graphit bestehenden Unterteil 22 eingelassenen Sumpf 20, besitzt. Für die Aufnahme von Schweißmetall ist ein Hohl- raum 24 zwischen den Enden der Schienenabschnitte 26, 26 vor- gesehen und Dämme 28, 28 aus feuerfestem Material füllen die Spalte zwischen dem Winkeleisen 12, 12 und dem Schienensteg 30, jedes an diese Endflächen angrenzenden Sohienenabsohnittes aus. Die Spalte zwischen dem Sohienenfluß werden mit Dämmen aus Keramik gefüllt 29, 29. Eine Form 32 ist auf der Oberseite der Schienenabschnitte oberhalb des Schweißschachtes ange- bracht 24. ^@ Im Falle eines Aneinandersehweißens von Schienen gemäß der Erfindung wird eine solche Fuge vorzugsweise auf folgende Art vorbereitet : Die Schrauben werden von den Sinkeleisen und Schienen an der zu verschweißenden Fuge entfernt und die Winkeleisen von den Schienen abgenommen. Die längsgerichteten Vorsprünge 34 auf Ober- und Unterseite jeder Innenfläche der Winkeleisen werden ausgeschnitten, um angemessenen Raum für das Schweißmittel zu erhalten. Die Ankerplatte wird unter der Voraussetzung, daß die Ankerplatte in die Vorrichtung eingeschweißt wird, so ausgeschnitten, daß entweder eine längliche oder runde Höhlung 20 - ersteres wird vorgezogen - entsteht. Die Schienenenden werden in einem Abstand von ea. 2 cm gehalten; um das Abstandsverhältnis zu erhalten, wird am zweckmäßigsten ein Schienenende durch maschinelles Schneidbrennen quer durchgeschnitten. Feuerfestes Material, vorzugsweise in Form von Sand-Gießkernen, wird längs der zu schweißenden Zonen auf der Innenfläche der Winkeleisen und der Stegzone der Schiene aufgelegt, um das geschmolzene Metall, in dem Maße, wie der Schweißvorgang nach oben fortschreitet, aufzunehmen. Die Winkeleisen werden wieder an die Schiene montiert, die Schrauben wieder eingesetzt und die Winkeleisenanordnung durch Anziehen der Schrauben befestigt. Wie in Fig. 4 gezeigt wird, enthält der Schweißkopf einen Düsenstock aus Kupfer 359 der ein dem Verschleiß unterworfenes Führungsrohr 36 besitzt, durch welches eine Drahtelektrode 39 in den Schweißschacht während des Schweißvorganges eingeführt wird. Der Düsenstock 35 ist über eine Arbeitsleitung 45 mit dem Anschluß für Schweißenergie verbunden. Das Werkstück ist mit der Energieversorgung durch eine Erdleitung 49 verbunden. Die Drahtelektrode 39 wird durch Düsenstock 35 und Führungsrohr 36 von einer Zuführungsrolle aus 51 eingeführt. Diese Rolle wird mit einem Motor 53, der mit einer Steuerungseinrichtung für gleichmäßige Zuführung 55 ausgerüstet ist, in dem Maße betrie- ben, wie die Elektrode von einer Vorratsrolle 5? abgezogen wird. Der Düsenstock 35 ist auf einem Rahmen 59 gelagert und wird durch einen Motor über eine Kurbel, die mit dem Düsenstock durch ein Gelenk verbunden ist, in Querschwingungen versetzt. Der Schweißvorgang wird in dem Schweiachacht 20 dadurch ein- geleitet, daß zuerst ein Knäuel Stahlwolle in letzteren eingebracht wird. Dann wird das Führungsrohr 36 und das Ende der Drahtelektrode in den Schweißschacht abgesenkt, bis die Drahtelektrode dieses Knäuel berührt. Anschließend wird granulierte Unterpulverschweißmasse über das Knäuel geschüttet und Schweißspannung zwischen. Elektrodenende und Grundplatte angelegt. Während des Schweißens läßt das Regelgerät den Motor zur Drahtzuführung mit einer elektronisch regulierten, festgelegten Geschwindigkeit laufen. Die Energieversorgung 47, die vorzugsweise konstante Spannung liefert, gleicht Änderungen der Lichtbogenlänge durch Veränderung des Ausgangsstromes und damit der Abbrenngeschwindigkeit, aus. Wenn die Bogenlänge kürzer als der vorgewählte Wert wird,, steigt der Strom an und der Draht brennt schneller ab, als er nachgeliefert wird. Wenn der Bogen zu lang wird, fällt der Strom ab und der Draht wird in dem Maße zugeführt, wie er abbrennt. Schweißmasse wird bei fortschreitenden Betrieb zugefügt. Bei diesem Vorgang läßt man das Führungsrohr in einer zur senkrechten quergerichteten Ebene innerhalb der Begrenzungen des Schachtes schwingen; es ist dabei darauf zu achten, daß das Führungsrohr nicht Schienenenden, Formteile, oder Winkeleisen berührt; in einem solchen ::'alle kann Kurzschluß eintreten. Die Sand-Gießkerne 28 halten das flüssige Schweißmetall beim Aufsteigen der Schweißmasse im Schacht zurück. Das Elektrodenende schmilzt laufend während des Schweißvorgangs weg. Das Schweißen wird so durchgeführt, daß der fertige Strang der erhärteten Schweißmasse 71 von erhärteter ebenfalls strangfürmiger Schlacke 73, Fig. 4, bedeckt wird. Das erhär- tete Metall in dem Sumpf 20 wird autogen nach Entfernen des Grdphitaumpfblocka 22 weggeaohnitten. Natürlich kann der Graphitaumpfblock, wenn die Ankerplatte nicht mit geschweißt wird, wie in hig. 4 in unmittelbarer Berührung mit der Unteraeite der Sehienenbaeie stehen.
• Bei einer Naohprüfung der Erfindung herrschten folgende Bedingungen vor :

  SehweiBdrsht-Durchmeser 4,0 lim

  SehweiBatro® 600 - 700 A

  Schweißepannung = 37-38 v

  Schweißzeit 17,5 Min.

  Schienengröße 57 kg/m (R.E. Rail)

  Zusammensetzung des granu-lierten Schweißmittels in Gewichtsprozenten zu Beginn :

  = 999 % C02039 191 96 M003

  = 1099 g6 Mn0, 5,1 g6 A1203

  = 2197 % C&0, 492 g6 CaF2

  = 091 % 9g0, 893 % F102

  und 38t6 g6 Si02

  = 4690 % *Si02, 2592 96

  A12039 25,6 y6 Mg09

  291 % 0a0 und 1,0 C0203.

  zu Ende Zur Nachbildung einer Ankerplatte wurde eine 9,5 mm dicke Flußstahlplatte verwendet. Die Schweißung verlief von unten nach oben in einem ununterbrochenen Vorgang. Der kleine über- stehende Gußzapfen wurde von Hand mittels Schneidbrenner weg- geschnitten; da die Ankerplatte unmittelbar auf einer Holz- schwelle ruht, ist kein Abschleifen der Basis nötig. Die Erfindung umfaßt folgende Merkmale : Das automatische Schweißen durch das verbesserte Unterpulver- schweißverfahren einer aus zwei Schienenenden, zwei Winkel- eisen und Ankerplatte bestehenden Baugruppe, wobei eine Form aus Kupfer oder feuerfestem Material nur zu dem Zweck verwendet wird, die Schmelze in der Schweißzone zu enthalten. Es wird außerdem eine Graphitform verwendet, um einen Hohlraum für das Einleiten des Schweißvorganges zu schaffen. Vorbereitung der Winkeleisen, wobei ein größerer Spielraum für die schwingende Elektrode erhalten wird, so daß die Sei- ten der Winkeleisen, die dem Schienensteg beidseitig zugekehrt sind, vollkommen verschmolzen werden können. Die Winkeleisen sollten vorzugsweise von der Schiene abgenom- men werdeng so daß der Abstand der Enden durch maschinelles Schneidbrennen eingestellt werden kann und die Sand-Gießkerne schnell und ordentlich auf jeder Seite der in jeder Eckschiene zu sehweißenden Zone angebracht werden können. Vorzugsweise wird die Ankerplatte an Ort und Stelle mit ver- schweißt; es mag jedoch Fälle geben, wo ein als rückwärtige Stütze dienender Metallstreifen oder eine flache Graphitrückstütze ausreicht.

Claims (2)

1. Patentansprüche 1. $erfahren zum Schmelzschweißen im wesentlichen horizonta-ler Hauptglieder aus Metall mit waagerecht unterteilten und im wesentlichen senkrechten Endflächen, gekennzeichnet durch die waagerechte Anordnung eines Hinterfüllungsgliedes unterhalb des zwischen diesen Endflächen liegenden. und an die Unterseite derselben angrenzenden Spalte; ferner gekennzeichnet durch die Befestigung den genannten Hauptgliedern gegenüberliegender Hilfsglieder aus Metall zur Schaffung eines durch die obere Fläche des genannten Hinnterfüllungsgliedes, den Endflächen und den inneren Flächen der genannten Hilfsglieder begrenzten Schachts, ferner gekennzeichnet durch die Errichtung einer Form auf der Oberseite der genannten Hauptglieder zur wirksamen Erhöhung dieses Schachts, ferner gekennzeichnet durch das Einsetzen einer Schmelzelektrode aus Metall in diesen Schacht, Verbinden dieser Elektrode und wenigstens einer der genannten Glieder mit einer Stromquelle für Schweißstrom und Vereinigung a11 dieser Glieder durch Schmelzschweißen mit einer solchen Elektrode, wobei der Hohlraum gleichzeitig mit Schweißmetall aufgefüllt wird.
2. 2. Ein Sohmelzschweißverfahren zum Schweißen von Schienen, welche durch Winkeleisen, die an die der Fuge benachbarten Schienenenden angeschraubt sind und auf einer Ankerplatte ruhen, verbunden sind, gekennzeichnet durch das Entfernen der Schrauben von den Winkeleisen an der zu schweißenden Fuge, das Abnehmen der genannten Winkeleisen von den genannten Schienen, die Schaffung eines vorgewählten Abstande zwischen den genannten Schienen durch Abschneiden einer derselben, wie es beispielsweise zur Schaffung ei- ner neuen Endfläche erforderlich sein kann, das Abschnei- den der auf der Innenseite der genannten Winkeleisen vorhandenen Vorsprünge, so daß senkrechte Kanäle entspre- chend dem Abstand zwischen den Endflächen der genannten Schienen entstehen, das Einschneiden eines Fensters in die .Ankerplatte entsprechend dem genannten Raum, Ausfül- len des Raumes zwischen den Flanschen auf den inneren Seiten der Winkeleisen, die an die genannten Kanäle grenzeng mit feuerfestem Material, Wiederbefeetigen der Win- keleisen an die Schienen durch Wiedereinsetzen und An- ziehen der Schrauben, so daß in dem Zwiechenraum, der auf der Unterseite durch die genannte Ankerplatte, an den Enden durch die Enflächen der Schiene und feuerfesten Füllstoffe, und an den Seiten durch die mit Kanälen versehenen Winkeleisen gebildet wird, ein Schweißschacht entsteht, Füllen des solcher Art geschaffenen Schachtes mit Metall von einer schmelzbaren Elektrode, welche an eine Schweiß-Stromquelle im Stromkreis mit den zu verbin- denden Gliedern angeschlossen ist. 3: Ein Verfahren zum Schmelzschweißen einer Gleisfuge gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Form von feuerfestem Material auf den Schienenköpfen oberhalb eines solchen Schachtes angeordnet wird, und die an die- sen Schweißschacht begrenzenden Schienenenden und Winkel- eisen im Unterpulverschweißverfahren verschweißt werden.