DE2722631A1

DE2722631A1 - Verfahren zur herstellung eines weichen- oder kreuzungsteiles sowie nach dem verfahren hergestellter weichen- oder kreuzungteil

Info

Publication number: DE2722631A1
Application number: DE19772722631
Authority: DE
Inventors: Hubert Dipl Ing Augustin; Eduard Ing Friesenbichler; Alfred Dipl Ing Dr Moser
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine Turnout Technology Zeltweg GmbH
Priority date: 1976-05-18
Filing date: 1977-05-18
Publication date: 1977-11-24
Also published as: CH620724A5; DE2722631B2; JPS5730924B2; US4144442A; LU77347A1; JPS537553A; PL198197A1; BE854758A; DE2722631C3; AT343712B; BR7703197A; PL122894B1; SU663278A3; GB1552392A; FR2393107A1; HU178069B; FR2393107B1; ATA360576A

Description

Patentanwälte Dipl. Ing. H. Weickmann, Dipl. Phys. Dr. K. Fincke Dipl. Ing. F. A. Weickmann, Dipl. Chem. B. Huber Möhlstraße 22, 8000 München 80

Vereinigte Österreichische Eisen- und Stahlwerke - Alpine Montan Aktiengesellschaft Friedrichstraße 4 - 1011 Wien I / Österreich

Verfahren zur Herstellung eines Weichenoder Kreuzungsteiles sowie nach dem Verfahren hergestellter Weichen- oder Kreuzungsteil

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^S 2722G31

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Weichen- oder Kreuzungsteiles, bei welchem aus austenitischem Mangan-Stahl-Guß bestehende Herzstücke mit aus Kohlenstoffstahl bestehenden Schienen unter Vermittlung eines Zwischenstückes durch Schweißung verbunden werden sowie auf nach diesem Verfahren hergestellte Weichen- oder Kreuzungsteile. Austenitischer Mangan-Stahl Guß wird auch kurz als Manganhartstahlguß bezeichnet. Beim Schweißen werden die miteinander zu verschweißenden Teile auf eine verhältnismäßig hohe Temperatur erhitzt. Austenitischer Mangan-Stahl-Guß hat die Eigenschaft, daß er bei Erwärmung auf über 300⁰C auf Grund von Karbidausscheidungen im Gefüge stark versprödet. Bei langsamer Abkühlung bleibt das spröde Gefüge aufrecht und es ist, um die Versprödung zu beseitigen, eine Erhitzung auf etwa 1.O5o° C erforderlich, worauf dann die Abkühlung rasch, beispielsweise durch Ablöschung in Wasser, erfolgen muß. Der Kohlenstoffstahl, aus welchem die Schienen bestehen, hat wieder die Eigenschaft, daß er bei rascher Abkühlung spröde wird und daß, um diese Versprödung zu vermeiden, die Abkühlung langsam erfolgen muß. Wegen der guten Festigkeitseigenschaften wird die Ausbildung von Herzstücken und Kreuzungsteilen aus austenitischem Mangan-Stahl-Guß von den Bahnverwaltungen verlangt. Diese gegensätzlichen Bedingungen bringen bei der Verbindung von aus austenitischem Mangan-Stahl-Guß bestehenden Herzstücken oder Kreuzungsteilen mit Schienen aus dem üblichen Schienenstahl durch Schweißen somit große Schwierigkeiten mit sich. Es wurden daher bisher solche Herzstücke und Kreuzungsteile mit den Schienen durch Laschen verbunden. In Anbetracht der Gleisisolierung müssen Herzstücke eine gewisse Baulänge aufweisen und es muß daher, wenn die Verbindung mit den Schienen durch Verlaschung erfolgt, das Gußstück verhältnismäßig groß bemessen werden, was wieder gießereitechnisch sehr ungünstig ist. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, dieser Schwierigkeit dadurch entgegenzuwirken, daß die Verschweißung solcher aus austenitischem Mangan-Stahl-Guß bestehender Herzstücke mit den Schienen mittels Elektronenstrahlschweißung unter Vakuum oder Halbvakuum stumpf durchgeführt wird. Dadurch wird die Erhitzung lokal beschränkt, jedoch können hiebei noch

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nicht die beschriebenen Nachteile vermieden werden. Die Versprödung des Mangan-Stahl-Gußteiles wird zwar auf eine schmale Zone beschränkt, jedoch bleibt sie mit allen ihren Nachteilen in dieser Zone aufrecht. Ein solches Verfahren hat daher nicht zum Erfolg geführt.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, diese Nachteile bei der Verbindung von aus Mangan-Stahl-Guß bestehenden Herzstücken oder Kreuzungsteilen mit den aus Kohlenstoffstahl bestehenden Schienen zu vermeiden und besteht im wesentlichen darin, daß an die mit den Schienen zu verbindenden Teile des Herzstückes oder Kreuzungsteiles ein an sich bekanntes Zwischenstück angeschweißt wird, und daß dieses Zwischenstück aus austenitischem Stahl besteht, hierauf das Herzstück oder der Kreuzungsteil mit dem Zwischenstück auf eine Temperatur erhitzt wird, bei welcher die Versprödung des Werkstückes beseitigt wird, vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 1050⁰C, hierauf das Herzstück mit dem angeschweißten Zwischenstück einer schnellen Abkühlung, beispielsweise durch Ablöschen mit Wasser, unterzogen wird und hierauf an das Zwischenstück die Schiene angeschweißt wird, worauf die Schweißstelle langsam abkühlen gelassen wird, wobei das Zwischenstück eine geringere Höhe aufweist als die Schiene und das Herstück und daß vor der Erhitzung des aus Herzstück und Zwischenstück bestehenden Blockes eine den Fahrspiegel bildende Aufpanzerung aus verschleißfesbem Mn-Stahl vorgenommen wird. Dadurch, daß nun gemäß der Erfindung Zwischenstücke aus austentitischem Stahl gewählt werden, werden bei der Verschweißung der aus austenitischem Mangan-Stahl-Guß bestehenden Herzstücke oder Kreuzungsteile mit den Zwischenstücken die angeführten Nachteile vermieden. Wie Prüfungen ergeben haben, tritt auch in einer allfälligen Mischzone in der Schweißnaht nur ein rein austenitisches Gefüge auf. Die aus austenitischem Stahl bestehenden Zwischenstücke verspröden bei der raschen Abkühlung nicht und es kann daher der von Herstück bzw. Kreuzungsteil und Zwischenstücken gebildete Block ohne weiteres auf die Temperatur von ungefähr 1050⁰C, bei welcher die Versprödung beseitigt wird,

erhitzt und hierauf einer schnellen Abkühlung unterworfen werden, ohne daß eine Versprödung in Kauf genommen wird. Eine solche Erhitzung und Abkühlung stellt hiebei keinen zusätz-

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liehen Aufwand dar, da auch die/austenitischem Mangan-Stahl-Guß bestehenden Herzstücke oder Kreuzungsteile der Erhitzung und schnellen Abkühlung unterworfen werden müssen, um die beim langsamen Abkühlen in der Gußform entstehende Versprödung zu beseitigen. Es wird lediglich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Erhitzung und rasche Abkühlung auf einen späteren Zeitpunkt verschoben, zu welchem bereits die Zwischenstücke angeschweißt sind. Bei den Zwischenstücken aus austenitischem Stahl bringt nun·die langsame Abkühlung keine Nachteile in Bezug auf Versprödung mit sich und es wird daher ohne weiteres möglich, nach dem Anschweißen der Schiene an das Zwischenstück die Schweißstelle langsam abkühlen zu lassen, wobei die Festigkeitseigenschaften des Zwischenstückes und der Schiene nicht beeinträchtigt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren hat weiters auch den Vorteil, daß der Mangan-Stahl-Guß auf das unmittelbare Herzstück bzw. Kreuzungsteil beschränkt werden kann, da ja die angeschweißten Zwischenstücke mit diesem Herzstück oder Kreuzungsteil fest verschweißt sind, wobei abgesehen davon auch noch die Verschweißung mit der Schiene hinzukommt. Es kann daher die Gußform klein gewählt und in gießereitechnischer Hinsicht günstig gestaltet werden. Dadurch, daß das Zwischenstück eine geringere Höhe als die Schiene und das Herzstück bzw. der Kreuzungsteil aufweist, wobei vor der Erhitzung des aus Herzstück und Zwischenstück bestehenden Blockes eine den Fahrspiegel bildende Aufpanzerung aus verschleißfestem Material vorgenommen wird, wird dem Umstand Rechnung getragen, daß das austenitische Material des Zwischenstückes nur ungenügend den an die Oberfläche des Schienenkopfes gestellten Festigkeitsanforderungen, entspricht, so daß die Gefahr einer vorzeitigen Verquetschung dieses Teiles im Lauf der Befahrung bzw. die Gefahr einer Dellenbildung auftreten könnte. Durch die Aufpanzerung jedoch erhält der Fahrspiegel günstige Festigkeitseigenschaften. Zweckmäßig besteht hiebei die Aufpanzerung aus einem Material,

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welches in bezug auf Zusammensetzung und Eigenschaften gleich dem Material des Herzstückes bzw. Kreuzungsteiles ist. Die Aufpanzerung wird hiebei gemäß der Erfindung vorzugsweise in einer Stärke von 7 bis 10 mm durchgeführt. Gemäß der Erfindung werden vorzugsweise Zwischenstücke in einer Länge von wenigstens 150 mm verwendet. Bei einer solchen Länge der Zwischenstücke ist die Gefahr vermieden, daß die Erwärmung der Schweißstelle zwischen Zwischenstück und Schiene sich noch in einem schädigenden Ausmaß auf das aus austenitischem Mangan-Stahl-Guß bestehende Herzstück oder den Kreuzungsteil auswirkt.

Für das Zwischenstück wird gemäß der Erfindung

vorzugsweise ein Material verwendet, welches nach dem Schaffler-Diagramm ein Ni-Äquivalent zwischen 15 und 30 und ein Cr-Äquivalent zwischen 8 und 25 aufweist. Insbesondere wird hiebei ein Zwischenstück aus austenitischem Cr-Ni-Stahl, vorzugsweise des Legierungstyps 18/8, verwendet.

Bei Verbindung des Herzstückes bzw. Kreuzungsteiles mit dem Zwischenstück durch Abbrennstumpfschweißung wird gemäß der Erfindung zweckmäßig die Höhe des Herzstückes bzw. Kreuzungsteiles an der Verbindungsstelle mit dem Zwischenstück gleich der Höhe des Zwischenstückes gewählt, wobei dann die Aufpanzerung auch im Bereich des abgenommenen Fahrspiegels des Herzstückes durchgeführt wird. Dadurch wird erreicht, daß die Anschlußstelle des Herzstückes oder Kreuzungsteiles den gleichen Querschnitt aufweist wie das Zwischenstück.

Die Aufpanzerung erfolgt durch Auftragschweißung, welche auf das Cr-Ni-Grundmaterial des Zwischenstückes keine Schwierigkeiten bietet. Wenn für die Aufpanzerung ein Material gewählt wird, welches dem Material des Herzstückes bzw. Kreuzungsteiles entspricht, ist es zweckmäßig, die Aufpanzerung nicht bis zur Anschlußstelle der Schiene durchzuführen, so daß auch eine Schädigung der Aufpanzerung an der Anschweißstelle der Schiene durch Versprödung vermieden wird. In diesem Falle wird gemäß der Erfindung zweckmäßig so vorgegangen, daß der Fahrspiegel der an das Zwischenstück anzuschließenden Schiene an der An-

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schlußstelle abgenommen ist, daß die Aufpanzerung des Zwischenstückes nur bis zu einer in Abstand vom Ende des Zwischenstückes liegenden Stelle durchgeführt wird und daß nach dem Anschweißen der Schiene die verbleibende Lücke mit einem austenitischen Stahl, vorzugsweise einem Cr-Ni-Mn-Stahl, aufgepanzert wird, dessen Verschleißfestigkeit zwischen der Verschleißfestigkeit der Aufpanzerung des Zwischenstückes und der Schiene liegt. Dieses austenitische Material für die Aufpanzerung im Bereich der Lücke kann langsam abkühlen gelassen werden, so daß die Festigkeit der Schiene und die Schweißstelle nicht beeinträchtigt werden und dadurch, daß die Verschleißfestigkeit dieser Aufpanzerung im Bereich der Lücke zwischen der Verschleißfestigkeit im Bereich des Zwischenstückes und der Schiene liegt, wird ein günstiger übergang der Verschleißfestigkeit von dem Herzstück bzw. Kreuzungsteil zur Schiene erreicht. Die Aufpanzerung im Bereich der Lücke kann beispielsweise mit einem Material des Typs 18-8-6, W.Nr. 437Ο SEL erfolgen.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles schematisch erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein einfaches gerades Herzstück mit angeschlossenen Schienen, Fig. 2 zeigt den Bereich eines Zwischenstückes im Schnitt nach Linie II - II der Fig. 1, Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch das Zwischenstück nach Linie III - III der Fig. 2.

Das Herzstück 1 besteht aus austenitischem Mangan-Stahl-Guß. An die Anschlußstellen 2 des Herzstückes 1 sind übliche Schienen 3 aus Kohlenstoffstahl unter Zwischenschaltung von Zwischenstücken 4 angeschlossen. 5 sind die Schweißnähte zwischen dem Herzstück 1 und dem Zwischenstück 4 und 6 sind die Schweißnähte zwischen den Zwischenstücken 4 und den Schienen.

7 ist der Fahrspiegel. Der Fahrspiegel ist im Bereich des Zwischenstückes 4, an der Stelle 8 des Herzstückes 1 und an der Stelle 9 der angeschlossenen Schiene bis 7 bis 10 mm unterhalb des Fahrspiegels 7 abgenommen. Im Bereich 8 des Herz-

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Stückes 1 und im größeren Teilbereich des Zwischenstückes 4 ist eine durch Auftragsschweißung hergestellte Aufpanzerung 10 aus verschleißfestem Mn-Stahl, welcher im wesentlichen der Zusammensetzung und den Eigenschaften des Hart-Mangan-Stahles des Herzstückes 1 entspricht, vorgesehen. Diese Aufpanzerung ist nicht bis zur Anschlußstelle der Schiene 3 geführt und die verbleibende Lücke 11 wird nach dem Anschweißen der Schiene an das Zwischenstück 4 durch eine durch Auftragsschweißung hergestellte Aufpanzerung 12 aus einem austenitischen Cr-Ni-Mn-Stahl, vorzugsweise des Typs 18-8-6, W.Nr. 4370 SEL geschlossen. Die Schiene 3 selbst besteht aus einem üblichen C-Stahl, beispielsweise der verschleißfesten Güten nach UIC 860 oder höherfesten Sonderstahlgüten (Cr-Stahlgüten).

Patentansprüche:

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Claims

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1. Verfahren zur Herstellung eines Weichen- oder Kreuzungsteiles, bei welchem aus austenitischem Mangan-Stahl-Guß bestehende Herzstücke mit aus Kohlenstoffstahl bestehenden Schienen unter Vermittlung eines Zwischenstückes durch Schweißung verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß an die mit den Schienen zu verbindenden Teile des Herzstückes oder Kreuzungsteiles ein an sich bekanntes Zwischenstück angeschweißt wird, und daß dieses Zwischenstück aus austenitischem Stahl besteht, hierauf das Herzstück oder der Kreuzungsteil mit dem Zwischenstück auf eine Temperatur erhitzt wird, bei welcher die Versprödung des Werkstückes beseitigt wird, vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 1050⁰C, hierauf das Herzstück mit dem angeschweißten Zwischen stück einer schnellen Abkühlung, beispielsweise durch Ablöschen mit Wasser, unterzogen wird und hierauf an das Zwischenstück die Schiene angeschweißt wird, worauf die Schweißstelle langsam abkühlen gelassen wird, wobei das Zwischenstück eine geringere Höhe aufweist als die Schiene und das Herzstück und daß vor der Erhitzung des aus Herzstück und Zwischenstück bestehenden Blockes eine den Fahrspiegel bildende Aufpanzerung aus verschleißfestem Mn-Stahl vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zwischenstücke in einer Länge von wenigstens 150 mm verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenstück aus einem Material verwendet wird, welches nach dem Schaffler-Diagramm ein Ni-Äquivalent zwischen 15 und 30 und ein Cr-Äquivalent zwischen 8 und 25 aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenstück aus austenitischem Cr-Ni-Stahl, vorzugsweise des Legierungstyps 18-8, verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufpanzerung aus einem Material besteht, welches in bezug auf Zusammensetzung und Eigenschaften gleich dem Material des Herzstückes bzw. Kreuzungsteiles ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück mit einer Aufpanzerung in einer Stärke von 7 bis 10 mm versehen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verbindung des Herzstückes bzw. Kreuzungsteiles mit dem Zwischenstück durch Abbrennstumpfschweißung die Höhe des Herzstückes bzw. Kreuzungsteiles an der Verbindungsstelle mit dem Zwischenstück gleich der Höhe des Zwischenstückes gewählt und die Aufpanzerung auch im Bereich des abgenommenen Fahrspiegels des Herzstückes durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrspiegel der an das Zwischenstück anzuschließenden Schiene an der Anschlußstelle abgenommen ist, daß die Aufpanzerung des Zwischenstückes nur bis zu einer in Abstand vom Ende des Zwischenstückes liegenden Stelle durchgeführt wird und daß nach dem Anschweißen der Schiene die verbleibende Lücke mit einem austenitischen Stahl, vorzugsweise einem Cr-Ni-Mn-Stahl, auf gepanzert, wird, dessen Verschleißfestigkeit zwischen der Verschleißfestigkeit der Aufpanzerung des Zwischenstückes und der Schiene liegt.

9. Nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche

1 bis 8 hergestellter Weichen- oder Kreuzungsteil, bestehend aus einem Herzstück aus austenitischem Mangan-Stahl-Guß und einem an dieses Herzstück angeschweißten Zwischenstück aus austenitischem oder austenitisch ferritischem Stahl, mit welchem eine Regelschiene durch Schweißen verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Zwischenstückes (4) unterhalb des Fahrspiegels (7) liegt und der Zwischenraum zwischen der Oberfläche des Zwischenstückes (4) und dem Fahrspiegel (7) mit einem Aufpanzerungsmaterial (10) aus ver-

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schleißfestern Manganstahl aufgefüllt ist.

10. Nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellter Weichen- oder Kreuzungsteil, bestehend aus einem Herzstück aus austenitischem Mangan-Stahl-Guß und einem an dieses Herzstück angeschweißten Zwischenstück aus austenitischem oder austenitisch ferritischem Stahl, mit welchem eine Regelschiene verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Zwischenstückes (4) unterhalb des Fahrspiegels (7) liegt und die Oberfläche (9) des unmittelbar an das Zwischenstück (4) angrenzenden Teiles der Regelschiene (3) abgenommen ist, daß der Zwischenraum zwischen der Oberfläche des Zwischenstückes (4) und dem Fahrspiegel (7) bis zu einer Stelle vor der Anschluß— stelle der Regelschiene (3) mit einem Aufpanzerungsmaterial (10) aus verschleißfestem Manganstahl ausgefüllt ist und daß der verbleibende Teil (11) des Zwischenraumes zwischen Oberfläche des Zwischenstückes (4) und dem Fahrspiegel (7) sowie der Zwischenraum zwischen dem abgenommenen Teil (9) der Oberfläche des an das Zwischenstück (4) angrenzenden Teiles der Regelschiene (3) und dem Fahrspiegel (7) mit einem Aufpanzerungsmaterial (12) aus austenitischem Stahl, vorzugsweise einem Chrom-Nickel-Manganstahl ausgefüllt ist.

11. Weichen- oder Kreuzungsteil nach Anspruch oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der unmittelbar an das Zwischenstück (4) angrenzende Oberflächenteil (8) des Herzstückes (1) unterhalb des F^hrspiegels (7) liegt und daß auch der Zwischenraum zwischen diesem Oberflächenteil (8) des Herzstückes (1) und dem Laufspiegel (7) mit einem Aufpanzerungsmaterial (10) aus verschleißfestem Manganstahl ausgefüllt ist.

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- 10 - 1977 05 06 /hr.