DE2837986A1

DE2837986A1 - Giessform zur aluminothermischen schienenverbindungsschweissung

Info

Publication number: DE2837986A1
Application number: DE19782837986
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl Ing Moering; Gerhard Skreba; Josef Stratmann
Original assignee: Elektro Thermit GmbH
Current assignee: Goldschmidt ETB GmbH
Priority date: 1978-08-31
Filing date: 1978-08-31
Publication date: 1980-03-20
Also published as: ZA794239B; FR2434678A1; IT7950056A0; JPS5533896A; YU41346B; US4247074A; FR2434678B1; AU4933079A; GB2028704B; GB2028704A; AU521837B2; IT7950137A0; YU201879A; IN152044B; DE2837986C2; JPS595397B2; IT1188852B

Description

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E 1 e k t r ο - Thermit GmbH, Essen

Gießform zur aluminothermischen Schienenverbindungsschweißung

Patentansprüche: Seite 2 bis 3 Beschreibung: Seite 4 bis 9 Zeichnungen: Seite 10 bis 12

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Die Erfindung betrifft eine aus zwei Formhälften bestehende vorgefertigte Gießform zur aluminothermisehen Verbindungsschweißung von mit einer Lücke verlegten Schienen unter Zuschweißung eines jeweils im Schienenendbereich befindlichen Laschenloches.

Bei der aluminothermisehen Verbindungsschweißung tritt häufig das Problem auf, zwei Schienenenden miteinander zu verschweißen, welche Laschenlöcher aufweisen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn an die Stelle eines Isolierstoßes eine durchgehende, elektrisch leitende Verschweißung treten soll, da üblicherweise bei einem Isolierstoß die beiden Schienenenden durch zwei ge'gen die Schiene isolierte Laschen verbunden sind, die mit hochfesten Schrauben mit der Schiene νerschraubt sind.

Verschweißt man derartige, Laschenlöcher aufweisende Schienenenden, wird der Wärmefluß im Bereich der der Schweißstelle benachbarten Laschenlöcher behindert und gestört. Es kommt deshalb während der Verschweißung und bei und/oder nach der Abkühlung der Schweißstelle im Bereich der der Schweißstelle benachbarten Laschenlöcher häufig zu Spannungsrissen, die zu einer Beschädigung der Schiene führen können.

Um dies zu vermeiden, hat man nach dem Stand der Technik den Isolierstoß einschließlich der Schienenenden auf einer Länge von mehreren Metern herausgetrennt und anschließend

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ein entsprechend langes Schienenpaßstück eingesetzt und aluminothermisch auf beiden Seiten verschweißt. Es sind somit zwei aluminothermische Verbindungsschweißungen erforderlich. Diese Verfahrensweise ist zwar technisch einwandfrei, jedoch verhältnismäßig teuer.

Um nur eine einzige aluminothermische Schweißung durchführen zu müssen, hat man auch die der Schweißstelle benachbarten Läschenlöcher nach entsprechender Vorwärmung auf etwa 450 C elektrisch zugeschweißt und dann die aluminothermische Verbindungsschweißung durchgeführt. Die Zuschweißung der Laschenlöcher muß jedoch sehr sorgfältig geschehen. Bei einer Durchführung im Baustellenbetrieb treten dabei häufig Mängel in Form von Schweißfehlern auf. Diese Art der Verfahrensdurchführung bedingt auch einen hohen Personalaufwand, da elektrische Schweißungen und aluminothermische Schweißungen in der Regel von verschiedenen, entsprechend geschulten Bautrupps durchgeführt werden.

Schließlich ist es möglich, vor der aluminothermisehen Ver- · bindungsschweißung die Laschenlöcher mit speziellen Gießformen ebenfalls aluminothermisch zususchweißen. Dieses Verfahren ist jedoch ebenfalls umständlich und teuer, da dann drei Schweißungen durchzuführen sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, die Verbindungsschweißung und die Aus- _: füllungsschweißung (Zuschweißung) der Laschenlöchergleich-

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zeitig durch eine einzige aluminothermische Schweißung vornehmen zu können.

Erfindungsgemäß gelingt dies mit Hilfe einer aus zwei Formhälften bestehenden vorgefertigten Gießform, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen die Schienenenden umschließenden Hohlraum bildet, der im Stegbereich in Schienenlängsrichtung so verbreitert ist, daß die beiden Laschenlöcher innerhalb des Gießformhöhlraumes liegen und Steigerkanäle angeordnet sind, wobei mindestens ein Steigerkanal mittig in den Schienenfußbereich des Gießformhohlraumes mündet und zusätzlich im Schienenstegbereich eine Verbindung, mit dem Gießformhohlraum hat, und mindestens ein Steigerkanal im Bereich eines jeden Laschenloches mit dem Gießformhohlraum in Verbindung steht.

Eine besondere Ausgestaltung der Gießform ist dadurch gekennzeichnet, daß sich der Gießformhohlraum in Schienenlängsrichtung im Stegbereich von der SchienenkopfUnterseite zum Schienenfuß hin verbreitert.

Beim Zusammensetzen der Gießform verwendet man zweckmäßig zwei miteinander identische Formhälften. Es genügt dabei,, in jeder Formhälfte nur einen einzigen Steigerkanal im Bereich eines Laschenloches vorzusehen. Beim Zusammensetzen beider Formhälften sind dann die beiden Steigerkanäle im Bereich der Laschenlöcher diagonal gegeneinander versetzt.

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Bei der Schweißung bildet sich im Schienenstegbereich ein Schweißwulst, welcher relativ breit ist und wobei durch die aluminothermisch erzeugte Metallschmelze die beiden Laschenlöcher ausgefüllt sind, die nun im Bereich des flachen, breiten Wulstes liegen. Dieser Wulst verjüngt^:sich bei Verwendung der bevorzugten Gießform im Stegbereich in Richtung zum Schienenkopf dachartig. -

Bei einem solch breiten Wulst mußte erwartet werden, daß durch die ungleichmäßige Wärmeabführung im Kopf-, Steg- und Fußbereich der Schiene, insbesondere im Stegbereich, Gießfehler z.B. durch Seigerungen und durch Ausbildung innerer Spannungen entstehen. Bei der üblichen Schienenverbindungsschweißung des Standes der Technik hat man aus diesen Gründen auch immer darauf geachtet, die Aufschmelzzone der Schienenschweißung möglichst eng und in Längsrichtung der Schiene möglichst gleichmäßig zu halten. Von diesem Prinzip wird hierbei erstmalig abgegangen. Es hat sich überraschend gezeigt, daß man durch Verwendung der erfindungsgemäßeri Form die Ausbildung von fehlerhaften Schweißstellen vermeidet. Es wird vermutet, daß dies u.a. auf die Verbindung (8) des Steigerkanals (7) im Schienenstegbereich (4) zurückzuführen ist. Hierdurch wird bewirkt, daß auch nach Verfestigung des Schienenkopfes, die durch die erhöhte Wärmeabführung schneller erfolgt als im Schienenstegbereich, Schweißgut nachgeliefert wird, wodurch die Bildung von Seigerungen und Spannungsrissen vermieden wird»

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Die erfindungsgemäße Form ist in den Abbildungen 1 uns 2 beschrieben.

Dabei zeigt Abb. 1 eine der beiden symmetrischen Formhälften. Abb. 2 zeigt die Formhälfte, welche an die beiden Schienenenden angesetzt ist und wobei in die Formhälfte ein Gießriegel eingesetzt ist. Abb. 3 zeigt eine unter Verwendung der erfindungsgemäßen Form erhaltene Schweißstelle.

In Abb. 1 ist die Gießform mit (1) bezeichnet. Sie zeigt die der Form zugehörige Hälfte des Gießformhohlraumes, v/elcher die spätere Gestalt des Schweißwulstes bestimmt. Der Steigerkanal C7) erstreckt sich in der Form nach unten zum Schienenfuß, wobei der Kanal zusätzlich mit dem Schienenstegbereich. (4) über die Öffnung (8) verbunden ist. Der Steiger (9) mündet in den Gießformhohlraum im Bereich (10). Im oberen Teil der Gießform sind VorSprünge (11) angeordnet, auf welche ein Gießriegel aufgelegt werden kann.

Dieser Gießriegel ist in Abb. 2 dargestellt. Er verteilt die in die Form fließende, aluminothermisch erzeugte Stahlschmelze. Diese wird in einem Gießtiegel, welcher oberhalb der Form angeordnet ist,, erzeugt. Bei der Durchführung der Schweißung werden die Form und die Schienenenden durch von oben in die Gießform schlagende Flammen auf 900 bis 1200 C vorgewärmt. Anschließend wird der Riegel in die Form eingelegt und das aluminothermische Reaktionsgemisch im Gießtiegel

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gezündet. Nach abgeschlossener aluminothermischer Reaktion und Trennung der Schlacke von der Metallschmelze wird der hier nicht dargestellte Gießtiegel abgestochen, pie Metallschmelze fließt in die Gießform auf den Gießriegel, strömt an den beiden Schmalseiten des Gießriegels durch die Gießführungen in den Gießformhohlraum und füllt zunächst die Form im Bereich des Schienenfußes. Ist der Schienenfußbereich gefüllt, tritt nun auch Metallschmelze in die Steiger (7/9) über die Öffnungen (8/10) ein und füllt die Form aus. Man läßt nun die Schmelze erstarren. Nach Verfestigung des Metalls wird die Form entfernt. Die Steiger können dann z.B. mit Hilfe des Preßluftmeißels abgearbeitet werden. Man erhält eine Schienenverbindung^schweißung, bei der der Schienenstegbereich vorzugsweise einen dreieckigen, flachen Wulst (13) aufweist. Die Schweißstelle ist frei von Schweißfehlern und kann den üblichen Verkehrsbelastungen ausgesetzt v/erden.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

iV Aus zwei Formhälften bestehende vorgefertigte Gieß-

form zur aluminothermischen Verbindungsschweißung von mit einer Lücke verlegten Schienen unter Zuschweißung eines jeweils im Schienenendbereich befindlichen Laschenloches, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengesetzte Gießform einen die Schienenenden (2/3) umschließenden Hohlraum bildet, der im Stegbereich (4) in Schienenlängsrichtung so verbreitert ist, daß die beiden Laschenlöcher (5/6)· innerhalb des Gießformhohlraumes liegen und Steigerkanäle (.7/9) angeordnet sind, wobei mindestens ein Steigerkanal (7) mittig in den Schienenfußbereich des Gießformhohlraumes mündet und zusätzlich im Schienenstegbereich (.4) eine Verbindung (8) mit dem Gießformhohlraum hat, und mindestens ein Steigerkanal (9) im Bereich eines jeden Laschenloches {5/6) mit dem Gießformhohlraum in Verbindung steht.
2. Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Gießformhohlraum in Schienenlängsrichtung im Stegbereich (4) von der Schienenkopfunterseite zum Schienenfuß hin verbreitert.

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3. Gießform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steigerkanäle (9) im Bereich der Laschenlöcher (5/6) diagonal gegeneinander versetzt sind, wobei in jeder Formhälfte (1) jeweils ein Kanal (9) angeordnet ist.

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