DE2161965B2

DE2161965B2 - Process for the production of wear-resistant rails

Info

Publication number: DE2161965B2
Application number: DE2161965A
Authority: DE
Inventors: Gerhard 4300 Essen Arndt
Original assignee: Elektro Thermit GmbH
Current assignee: Goldschmidt ETB GmbH
Priority date: 1971-12-14
Filing date: 1971-12-14
Publication date: 1979-11-29
Also published as: CH544607A; SE372960B; DE2161965A1; NO133677C; GB1389098A; BE792056A; NL173296C; DE2161965C3; US3813760A; IT973741B; NO133677B; DK147499C; DK147499B; NL7216864A; AT322948B; SE372963B; NL173296B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Schienen mit hochverschleißfester Fahrkante bzw. seitlicher Führungsfläche und/oder Lauffläche durch Ausarbeiten der Fahrkante bzw. seitlichen Führungsfläche und/oder Lauffläche unter Bildung einer Ausnehmung und Autfüllen der Ausnehmung durch Aufschweißen eines Schweißdrahtes oder Schweißbandes.The invention relates to a method for producing rails with a highly wear-resistant running edge or lateral guide surface and / or running surface by working out the running edge or lateral guide surface and / or running surface to form a Recess and fill the recess by welding on a welding wire or sweat band.

Es ist bekannt, daß ausgefahrene Schienen zurIt is known that extended rails for

Wiederherstellung des Profils an den beanspruchten Teilen des Schienenkopfes aufgeschweißt und anschließend beschliffen werden. Diese Arbeiten können sowohl im ein- als auch im ausgebauten Zustand der Schienen ausgeführt werden.Restoration of the profile welded onto the stressed parts of the rail head and then ground. This work can be done both in the installed and in the dismantled state of the rails.

So ist aus der US-PS 1127177 bekannt, durch Aufschweißen von widerstandsfähigen Metallegierungen die besonders beanspruchten Stellen von Schienen zu verstärken. Dabei wird der hier vorzugsweise verwenIt is known from US Pat. No. 1,127,177, by welding on resistant metal alloys to reinforce the particularly stressed areas of rails. This is preferably used here dete Manganschweißwerkstoff auf die Schienenkopf - oder Schienenseitenfläche aufgeschweißt. Es wird weiter in der US-PS 1502092 eine Rillenschiene beschrieben, die durch Einlagen eines harten Metalls vor frühzeitiger Abnutzung gesichert ist. Die Metalleinladete manganese welding material on the rail head - or welded on the rail side surface. It is further described in US-PS 1502092 a grooved rail, which is made by inlay of a hard metal premature wear is assured. The metal insert gen werden hier durch Walzen, Gießen oder Schmie den eingebracht. Der DE-PS 829 029 kann man weiter entnehmen, daß mit Hilfe des automatischen Auftragschweißens abgenutzte Straßenbahnschienen wiederhergestellt werden können.genes are produced here by rolling, casting or forging brought in. DE-PS 829 029 can also be seen that with the help of automatic build-up welding worn tram rails can be restored.

Bisher war es die Regel, ausgefahrene Schienen im eingebauten Zustand aufzuschweißen, wobei vorzugsweise Zusatzwerkstoffe verwendet wurden, die gegenüber dem Schienenwerkstoff eine erhöhte Verschleißfestigkeit aufweisen. Es hat sich jedoch heraus-Until now it was the rule to have extended rails in the built-in state to be welded, with filler materials preferably being used that have an increased wear resistance compared to the rail material. However, it turned out- gestellt, daß die bisherige Arbeitsweise den durch den verstärkten Fahrbetrieb bedingten Anforderungen an die Lauf- und Führungsfläche der Schiene nicht mehr genügt. Die erhöhten Fahrgeschwindigkeiten erfordern außerdem genaueste Profilierung der aufge-made that the previous mode of operation of the requirements caused by the increased driving operation the running and guiding surface of the rail is no longer sufficient. The increased travel speeds also require the most precise profiling of the recorded

jo schweißten Flächen, die im eingebauten Zustand nicht erreicht werden kann.jo welded surfaces that were not in the installed state can be reached.

Weiterhin hat sich gezeigt, daß sich bei Verwendung der bekannten, verschleißfesten Zusatzwerkstoffe für diese Auftragschweißung ein erhöhter Ab-Furthermore, it has been shown that when the known, wear-resistant filler metals are used for this build-up welding, there is an increased

J5 rieb der Spurkränze der Laufräder ergab. Hierdurch wurden die Fahreigenschaften der Fahrzeuge verschlechtert und die Zweckmäßigkeit und Wirtschaftlichkeit der Wiederherstellung ausgefahrener Schienen durch Auftragschweißungen in Frage gestellt.J5 rubbed the flanges of the wheels revealed. Through this the driving characteristics of the vehicles were deteriorated and the expediency and economic viability of restoring extended rails by surfacing were called into question.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schienen mit hochverschleißfester Fahrkante bzw. seitlicher Führungsfläche und/oder Lauffläche herzustellen, wobei zweckmäßig die Schiene bereits vor ihrem Einbau, also eine neue Schiene, mit der hochverThe invention is based on the object of producing rails with a highly wear-resistant running edge or lateral guide surface and / or running surface, the rail expediently already before its Installation, i.e. a new rail, with the highly ver schleißfesten Fahrkante bzw. seitlichen Führungsflä che und/oder Lauffläche versehen wird oder bereits verlegte Schienen ausgebaut, mit der verschleißfesten Fahrkante werkstattmäßig versehen und anschließend wieder eingebaut werden. Dabei wird angestrebt, daßwear-resistant running edge or lateral guide surface surface and / or running surface is provided or rails that have already been laid are removed with the wear-resistant The driving edge can be provided in the workshop and then reinstalled. The aim is that die Fahrkante bzw. seitliche Führungsfläche und/oder Lauffläche extrem hohe Verschleißfestigkeit aufweist und die so behandelte Schiene somit eine lange Liegedauer erreicht und daß durch exakten Schliff das für gute Laufeigenschaften erforderliche genaue undthe running edge or lateral guide surface and / or running surface has extremely high wear resistance and the splint treated in this way thus achieves a long service life and that, thanks to the precise grinding, that for exact and good running properties required gleichmäßige Schienenprofil wiederhergestellt wird. Dabei ist es zweckmäßig, daß die erforderlichen Arbeiten möglichst werkstattmäßig und automatisch ausgeführt werden.uniform rail profile is restored. It is useful that the required work as possible in a workshop and automatically are executed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-This object is achieved according to the invention

löst, daß das Ausarbeiten der Fahrkante bzw. seitlichen Führungsfläche und/oder Lauffläche unter Bildung einer im wesentlichen rechteckigen Ausnehmung erfolgt, wobei a) im Falle des Ausarbeitens der Fahrkante bzw.solves that the working edge or lateral guide surface and / or running surface takes place with the formation of a substantially rectangular recess, wherein a) in the case of working out the driving edge or der seitlichen Führungsfläche die rechteckige Ausnehmung eine Höhe (b) von mindestens 10 mm und maximal 34 mm und eine Breite (α) von mindestens 3 mm und maximal 10 mm auf-the lateral guide surface, the rectangular recess has a height (b) of at least 10 mm and a maximum of 34 mm and a width (α) of at least 3 mm and a maximum of 10 mm.

weist, bzw.shows or

b) im Falle des Ausarbeitens der Lauffläche eine oder mehrere im wesentlichen mittig und parallel zur Schienenlängsachse angeordneten Ausnehmungen eine Höhe (b) von mindestens 3 mm und maximal 8 mm und eine Breite (α) von mindestens 10 mm und maximal 30 mm aufweisen, und die Ausnehmungen durch Aufschweißen eines Schweißdrahtes oder Schweißbandes der Zusammensetzung (Gew.-%)
C = ü,45 bis 0,65
Si = 0,30 bis 0,50
Ni = 3,00 bis 4,00
Mn = 13,00 bis 16,00b) in the case of finishing the running surface, one or more recesses arranged essentially centrally and parallel to the longitudinal axis of the rail have a height (b) of at least 3 mm and a maximum of 8 mm and a width (α) of at least 10 mm and a maximum of 30 mm, and the recesses by welding on a welding wire or welding tape of the composition (wt .-%)
C = ü, 45 to 0.65
Si = 0.30 to 0.50
Ni = 3.00 to 4.00
Mn = 13.00 to 16.00

Rest Fe und herstellungsbedingte Verunreinigungen ausgefüllt werden.Remainder Fe and manufacturing-related impurities are filled.

Zweckmäßig erfolgt das Ausarbeiten der Fahrkante bzw. seitlichen Führungsfläche und/oder Lauffläche und die Bildung der Schweißfuge durch Schleifen, Hobeln, Fräsen oder Lichtbogen-Fugenhobeln. Dadurch ist sichergestellt, daß sich die Schiene nur geringfügig erwärmt.The running edge or the lateral guide surface and / or the running surface is expediently worked out and the formation of the weld joint by grinding, planing, milling or arc gouging. Through this it is ensured that the rail only heats up slightly.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn im Falle des Ausarbeitens der Fahrkante bzw. der seitlichen Führungsfläche die rechteckige Ausnehmung eine Höhe b von 25 mm und eine Breite α von 6 mm hat bzw. im Falle des Ausarbeitens der Lauffläche die Ausnehmung eine Höhe b von 5 mm und eine Brei te α von 20 mm hat.It is particularly advantageous if, in the case of working out the running edge or the lateral guide surface, the rectangular recess has a height b of 25 mm and a width α of 6 mm, or in the case of working out the running surface, the recess has a height b of 5 mm and a width α of 20 mm.

Diese Angaben für Höhe und Breite der Ausnehmungen haben sich in langen praktischen Versuchen ergeben, da der Auftragschweißung wegen der RiB- und Bruchanfälligkeit der Schienen Grenzen gesetzt sind. Eine zu große Schweißgutmenge erfordert die Einbringung zu hoher Wärme, wodurch in der Schiene Spannungen erzeugt werden, die zu Rissen oder Brüchen führen können. Eine zu geringe Schweißgutmenge kann zu Schweißnahtrissen führen und damit später zu Ausbröckelungen bzw. ebenfalls zu Rissen Anlaß geben.This information for the height and width of the recesses have proven themselves in long practical tests result, since the build-up welding is limited due to the susceptibility of the rails to cracks and breakage are. Too large a quantity of weld metal requires the introduction of too much heat, which in the rail Stresses are generated that can lead to cracks or fractures. Insufficient amount of weld metal can lead to weld seams and thus later to crumbling or also to cracks To give reason.

Der erfindungsgemäß zu verwendende Schweißdraht oder das erfindungsgemäß zu verwendende Schweißband der angegebenen Zusammensetzung läßt sich auf der kalten Schiene verschweißen. Die Druckverfestigung der aufgeschweißten Legierung erfolgt durch den Raddruck beim Befahren. Eine spezielle Schienenvorwärmung kann entfallen.The welding wire to be used according to the invention or that to be used according to the invention Sweatband of the specified composition can be welded on the cold rail. the Compression hardening of the welded alloy takes place through the wheel pressure when driving on it. A special one Rail preheating can be omitted.

Vorzugsweise wird der Schweißdraht oder das Schweißband nach dem elektrischen Lichtbogenverfahren, insbesondere nach dem Unter-Pulver-Schweißverfahren, aufgeschweißt.Preferably, the welding wire or the welding tape is made using the electric arc process, especially using the submerged arc welding process.

Innerhalb der Grenzen der Zusammensetzung der erfindungsgemäß angegebenen Legierung ist eine Legierung bevorzugt, deren Kohlenstoffgehalt 0,55 bis 0,60, Siliciumgehalt 0,35 bis 0,40, Nickelgehalt 3,60An alloy is within the limits of the composition of the alloy specified according to the invention preferred, their carbon content 0.55 to 0.60, silicon content 0.35 to 0.40, nickel content 3.60

ίο bis 3,70, Mangangehalt 14,00 bis 15,00, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, ist. Bei einem Draht dieser Zusammensetzung erzielt man ein Optimum an Verschweißbarkeit, Bearbeitbarkeit, Duktilität, Kaltverfestigung und Gleiteigenschaften.ίο up to 3.70, manganese content 14.00 to 15.00, remainder iron and production-related impurities. With a wire of this composition, a Optimal weldability, machinability, ductility, work hardening and sliding properties.

Um den Verzug der Schiene beim Aufschweißen auf ein Minimum zu begrenzen, wird vorzugsweise die Schiene entweder beim Aufschweißen gegengewärmt oder nach dem Aufschweißen durch Gegenwärmung gerichtet.In order to limit the distortion of the rail during welding to a minimum, the Rail either counter-heated during welding or by counter-heating after welding directed.

Der Fertigschliff nach dem Schweißen soll profilgerechte Maße ergeben. Aus dieser Forderung geht hervor, daß ein Handschliff nur bedingt geeignet ist. Vorzugsweise wird daher für das Verschleifen ein Schleiforgan verwendet, welches über die gesamte Länge der Schiene hin- und hergleitet. Bei korrektem Aufspannen der Schiene ist es möglich, durch feinstufige Einstellung des Schleifsteines das geforderte Schienenkopfprofil zu schleifen.The final grinding after welding should result in dimensions that match the profile. From this requirement it follows that that manual sanding is only suitable to a limited extent. Therefore, a Used grinding element, which slides back and forth over the entire length of the rail. With correct It is possible to clamp the rail by fine-tuning the grindstone To grind the rail head profile.

Praktische Versuche haben ergeben_: daß eine er-Practical tests have shown _: that a

JO findungsgemäß bearbeitete Schiene allen geforderten Ansprüchen gerecht wird. Durch die werkstattmäßige Ausführung der einzelnen Arbeitsgänge ist ein zügiges und reproduzierbares Arbeiten gewährleistet.JO ingeniously machined rail all required Requirements. The workshop-like execution of the individual work steps is a quick one and reproducible work guaranteed.

Die folgenden Abbildungen sollen den GegenstandThe following illustrations are intended to illustrate the subject

j-, der Erfindung verdeutlichen. Dabei ist inj-, illustrate the invention. In

Abb. 1, bei der die seitliche Lauffläche und Fahrkante der Schiene erfindungsgemäß bearbeitet ist, mit α die Breite und mit b die Höhe der profilgemäß bearbeiteten Schweißnaht bezeichnet.Fig. 1, in which the lateral running surface and running edge of the rail is machined according to the invention, denotes the width with α and the height of the weld seam machined according to the profile with b.

Abb. 2 zeigt eine Schiene, bei der das erfindungsgemäße Verfahren nur an der seitlichen Fahrkante der Schiene durchgeführt worden ist. α und b haben wiederum die gleiche Bedeutung.Fig. 2 shows a rail in which the method according to the invention has only been carried out on the lateral running edge of the rail. α and b again have the same meaning.

Abb. 3 zeigt eine erfindungsgemäß bearbeitete Schiene mit aufgeschweißter und bearbeiteter Lauffläche. Fig. 3 shows a machined according to the invention Rail with welded and machined running surface.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Verfahren zum Herstellen von Schienen mit hochverschleißfester Fahrkante bzw. seitlicher Führungsfläche und/oder Lauffläche durch Ausarbeiten der Fahrkante bzw. seitlichen Fühmngsfläche und/oder Lauffläche unter Bildung einer Ausnehmung und Ausfüllen der Ausnehmung durch Aufschweißen eines Schweißdrahtes oder Schweißbandes, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausarbeiten der Fahrkante bzw. seitlichen Führungsfläche und/oder Lauffläche unter Bildung einer im wesentlichen rechteckigen Ausnehmung erfolgt, wobei1. Process for the production of rails with a highly wear-resistant running edge or sideways Guide surface and / or running surface by working out the running edge or lateral guide surface and / or running surface to form a Recess and filling of the recess by welding a welding wire or Sweatband, characterized in that the working edge or lateral Guide surface and / or running surface takes place with the formation of an essentially rectangular recess, wherein

a) im Falle des Ausarbeitens der Fahrkante bzw. der seitlichen Fühiungsf lache du rechteckige Ausnehmung eine Höhe (b) von mindestens 10 mm und maximal 34 mm und eine Breite (a) von mindestens 3 mm und maximal 10 mm aufweist bzw.a) in the case of working out the driving edge or the lateral guide surface, the rectangular recess has a height (b) of at least 10 mm and a maximum of 34 mm and a width (a) of at least 3 mm and a maximum of 10 mm or

b) im Falle des Ausarbeitens der Lauffläche eine oder mehrere im wesentlichen mittig und parallel zur Schienenlängsachse angeordnete Ausnehmungen eine Höhe (b) von mindestens 3 mm und maximal 8 mm und eine Breite (a) von mindestens 10 mm und maximal 30 mm aufweisen,b) in the case of finishing the running surface, one or more recesses arranged essentially centrally and parallel to the longitudinal axis of the rail have a height (b) of at least 3 mm and a maximum of 8 mm and a width (a) of at least 10 mm and a maximum of 30 mm,

und die Ausnehmungen durch Aufschweißen eines Schweißdrahtes oder Schweißbandes der Zusammensetzung (Gew.-%) C = 0,45 bis 0,65 Si = 0,30 bis 0,50 Ni = 3,00 bis 4,00 Mn = 13,00 bis 16,00and the recesses by welding a welding wire or welding tape of the composition (% by weight) C = 0.45 to 0.65 Si = 0.30 to 0.50 Ni = 3.00 to 4.00 Mn = 13.00 to 16.00

Rest Fe und herstellungsbedingte Verunreinigungen ausgefüllt werden.The remainder is Fe and production-related impurities fill out.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Maßnahm? a) die Höhe (b) 25 mm und die Breite (α) 6 mm beträgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the measure? a) the height (b) is 25 mm and the width (α) is 6 mm.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Maßnahme b) die Höhe (Jb) 5 mm und die Breite (α) 20 mm beträgt.3. The method according to claim 1, characterized in that in measure b) the height (Jb) 5 mm and the width (α) 20 mm.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schweißdraht oder ein Schweißband mit der Zusammensetzung C = 0,55 bis 0,604. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a welding wire or a sweatband with the composition C = 0.55 to 0.60

Si = 0,35 bis 0,40 Ni = 3,60 bis 3,70 Mn = 14,00 bis 15,00Si = 0.35 to 0.40 Ni = 3.60 to 3.70 Mn = 14.00 to 15.00

Rest Fe und herstellungsbedingte Verunreinigungen verwendet wird.The remainder is Fe and production-related impurities is used.