DE2927890A1 - Riffelfreie schiene - Google Patents
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Description
El e k t r ο - T h er m i t GmbH, Essen
Riffelfreie Schiene
Patentansprüche: Seite 2 bis 3 Beschreibung: Seite 4 bis 9
O3G063/0555
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schiene für spurgebundene Fahrzeuge, die keine Neigung zur Riffelbildung aufweist.
Bei allen Schienenbahnen spielt die Aufrechterhaltung einer einwandfreien Lauf- und Führungsfläche der Schiene eine
wichtige Rolle, wobei dem Problem der Riffelbildung besondere
Bedeutung zukommt.
Riffeln sind periodische Unebenheiten auf der Schienenoberfläche mit Wellenlängen von ca. 30 bis 60 mm und Amplituden
bis zu ca. 0,4 mm und stellen sich vorzugsweise auf der Fahrfläche als mehr oder weniger regelmäßige glänzende Berge und
Täler dar. Diese Riffeln vermindern den Fahrkomfort und tragen erheblich zur Beanspruchung der Fahrzeuge und des Oberbaus
bei. Sie bewirken eine vorzeitige Verschlechterung der Gleislage und erhöhen die Geräuschemission beträchtlich.
Die Ursachen für die Entstehung der Riffeln entziehen sich bisher weitgehend der Forschung, und es sind bis heute keine
sicheren Abhilfe- und Vorsorgemaßnahmen zur Vermeidung der Riffelbildung bekannt. Um die schädlichen Auswirkungen zu
vermindern, stellt das Abschleifen der mit Riffeln behafteten Flächen bisher die einzige wirksame Maßnahme zur Beseitigung
der Riffeln dar. Das Abschleifen der Riffeln verkürzt die
Liegedauer der Schienen erheblich und ist mit hohen Schleifkosten verbunden, vor allem, da die Riffeln nach dem Schlei-
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ORIGINAL INSPECTED
fen sehr bald erneut auftreten. -
Zur Vermeidung der Riffelbildung wurden/eine Vielzahl von
Verfahren und Maßnahnen erprobt. -So."wurde "-z.B.-- vorgeschlagen,
riffelanfallige Schienen zu glühen, um Spannungen, die man
für die Entstehung von Riffeln verantwortlich hielt, abzubauen. Ferner.wurde versucht, durch metallurgische Maßnahmen
bei der Schienenstahlhersteilung, insbesondere in bezug- auf
Vermeidung oder Verminderung nichtmetallischer Elemente-in
nchienenstählen, die Riffelbildung zu beseitigen. Weiterhin
wurde gemäß DE-PS -19 03 7 53 vorgeschlagen, riffelbehaftefce
bzw. riffelanfällige Schienen im Bereich der Lauf- und/oder
Führungsflächen ganz oder teilweise auf- bzw. umzuschmelzen,
wobei die Um- bzw. AufSchmelzung elektrisch durch einen
Lichtbogen zwischen der zu behandelnden Schiene und einer verbrauchenden oder nicht verbrauchenden Elektrode erfolgt.
Alle diese Verfahren-bzw. Maßnähmen brachten auf die Dauer nicht
den angestrebten Erfolg. Auch Maßnahmen zur Verschleiß-Verminderung, bei denen die Lauf- und/oder Führungsflächen
aus vorzugsweise aufgeschweißtem austenitischem Werkstoff bestehen, hatten auf die Riffelbildung keinen Einfluß.
Die Fülle von unterschiedlichen Theorien zur Entstehung-und \
Vermeidung der Riffelbildung läßt sich auch durch das Buch
"Die Eisenbahnschiene", Verlag von Wilhelm Ernst & Sohn,
herausgegeben von Fritz Fastenrath, 1977, belegen. Von Seite 256 bis Seite 288 werden die verschiedensten Ursachen für
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INSPECTED
die Entstehung von Riffeln diskutiert. Interessant ist dabei, daß man auch bei Forschungsvorhaben der jüngsten Zeit, z.B.
dem Forschungsvorhaben "Erforschung der Grenzen des Rad/ Schiene-Systems", innerhalb der Voruntersuchungen zur Riffelbildung
den Einfluß der Zusammensetzung des Stahles, aus dem die Schiene gebildet ist, in die Untersuchungen miteinbezogen
hat. Dabei sind insbesondere auf Seite 271 des vorgenannten Buches folgende Schienen genannt:
Schiene aus perlitischen Stählen mit 0,7 % Kohlenstoff und je etwa 1 % Mangan und Chrom
Schiene aus Zwischenstufenstählen mit 0,3 % Kohlenstoff und
2,5 % Chrom
Schiene aus kohlenstoffarmen Stählen mit 0,07 % Kohlenstoff
und 4,5 % Mangan
Schiene aus austenitischen Stählen mit Mangan-Gehalten über 10 %
Aus all diesen Untersuchungen, Vermutungen und Theorien kann man nur den Eindruck gewinnen, daß letztlich bis heute eine
einwandfreie Klärung des Riffelproblems nicht gelungen ist. Es besteht nach wie vor ein dringendes Bedürfnis, eine Schiene
zu finden, die keine Neigung zur Riffelbildung aufweist. Die Lösung dieser Aufgaoe liegt vorliegender Erfindung zugrunde.
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ORIGINAL INSPECTED
Die erfindungsgemäße Schiene, die keine Neigung zur Riffelbildung
aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß sie im Bereich der Lauf- und/oder Führungsflächen einen Werkstoff
aufweist, dessen Dehn- bzw. Streckgrenze-oberhalb der durch
das Rad verursachten Flächenpressung liegt.
Dabei hat sich herausgestellt, daß es besonders vorteilhaft ist, wenn die Schiene im Bereich der Lauf- und/oder Führungsflächen aus einem durch Kaltformung nicht verfestigbaren
Werkstoff besteht. ■■".-'-"
Als Werkstoffe haben sich Zusatzwerkstoffe bewährt, die im
Schweißzustand martensitisches Gefüge mit Härten von 40 bis
60 HRC und Streckgrenzen auf v/eisen, die "weit oberhalb der
durch das Rad verursachten Flächenpressungen liegen. Geeignete
Zusatzwerkstoffe können folgende Zusammensetzung haben:
Kohlenstoff 0,2 bis 0,4 % ""_-.;"-
Chrom 13 bis 18%"
Molybdän 0,3 bis 1,5 % Mangan . ." 0,5 bis 1,5 %
Silicium 0,3 bis 1 % Rest Eisen
Kohlenstoff 0,4 bis 0,6 %
Chrom 8 bis 11 %
Silicium 3 bis 4 % Rest Eisen
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Die Herstellung der erfindungsgemäßen riffelfreien Schiene
kann dabei auf verschiedene Weise erfolgen. Als besonders geeignet hat sich die elektrische Auftragsschweißung zur
Herstellung einer solchen Schiene erwiesen. Hierbei wird z.B. die Schiene im Bereich der Lauf- und/oder Führungsflächen auf 2 bis 3 mm Tiefe und ca. 20 bis 30 mm Breite mechanisch
oder autogen ausgenommen, und die Ausnehmungen werden mit einem Schweißgut entsprechender Zusammensetzung ausgefüllt.
Anschließend wird der Schienenkopf profilgerecht bearbeitet. Es ist auch möglich, ein Schweißgut ohne Ausnehmung
aufzutragen und fahrgerecht zu beschleifen, so daß die Schweißnaht erhaben über das eigentliche Schienenprofil
hinausragt.
Es ist aber auch möglich, stabförmige Werkstoffe entsprechender Zusammensetzung in an sich bekannter Weise in die
Schiene ein::uwalzen oder auch zu kleben. Ferner ist es möglich, Werkstoffe entsprechender Eigenschaft und Zusammensetzung
mit Hilfe der bekannten Verfahren aufzuspritzen.
Es ist auch möglich, die Dehn- bzw. Streckgrenzen normaler Schienenstähle in den Bereichen der Lauf- und/oder Führungsflächen durch Vergütung so anzuheben, daß sie oberhalb der
durch das Rad verursachten Flächenpressungen liegen. Hierzu eignet sich z.B. der Plasma-Lichtbogen in besonderem Maße,
da er die erforderliche schnelle Erhitzung mit-nachfolgender
beschleunigter Abkühlung erlaubt."
030063/0555
Unabhängig von der speziellen Arbeitsweise ist es nur wesentlich,
Werkstoffzonen zu schaffen, deren Dehn- bzw. Streckgrenzen
im Bereich der Lauf- und/oder Führungsflächen ober- "
halb der durch das Rad verursachten Flächenpressungen liegen.
Ausgedehnte Versuche und Erprobungen der erfindungsgemäßen
Schiene haben gezeigt, daß auch über einen längeren Beobachtungszeitraum keine Riffeln aufgetreten sind, wobei sich
bei in einem Parallelgleis verlegten Schienen bekannter Zusammensetzung
und üblicher Dehn- bzw. Streckgrenzen deutliche Riffeln bildeten. Es wurde auch der Versuch unternommen,
innerhalb einer verriffelten Strecke ein längeres Schienen-■"■
stück durch die erfindungsgernäße Schiene zu ersetzen; anschließend wurden die angrenzenden, verbliebenen verriffelten
Schienen plangeschliffen. Es zeigte sich bereits nach kurzer
Zeit, daß die erfindungsgemäße Schiene riffel-frei blieb,
während die angrenzenden Schienen wieder Riffeln bekamen. Das gleiche Ergebnis wurde erzielt, als man anstelle der verriffel
ten und dann plangeschliffenen Schienen neue Schienen herkömmlicher Zusammensetzung wechselweise mit erfindungsgemäßen
Schienen verlegte. Die konventionellen Schienen zeigten Riffelbildung,
die dazwischen verlegte erfindungsgemäße Schiene
verriffelte im BeobachtungsZeitraum nicht.
Die erfindungsgemäßen Schienen bieten sich deshalb besonders
in den Gleisteilen an, welche besonders beansprucht werden und starke Riffelbildungen zu erwarten sind,,
030063/0555
Claims (5)
- Ρα tentansprücheί 1.1 Riffelfreie Schiene für spürgebundene Fahrzeuge, dadurch '!okennzQiehnet, daß die Schiene im Bereich der Lauf- und/ oder Führungsflächen einen Werkstoff aufweist, dessen Dehn- bzw. Streckgrenze oberhalb der durch das Rad verursachten Flächenpressung liegt,
- 2. Schiene gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene im Bereich der Lauf- und/oder Führungsflachen aus einem durch Kaltformung nicht verfestigbaren Werkstoff besteht. - - - -
- 3. Schiene gemäß Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff im Bereich der Lauf- und/ oder Führungsflächen martensitisches Gefüge und eine Härte von 40 bis 60 HRC aufweist.
- 4. Schiene gemäß einem oder mehreren der Patentansprüche1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff folgende Zusammensetzung aufweist: "--.---Kohlenstoff 0,2 bis 0,4 %Chrom 13 bis 18 % . ."Molybdän 0,3 bis 1,5 %Mangan 0,5 bis 1,5 % ._ " " - ---' - Silicium 0,3 bis 1 %Rest Eisen.- -030063/0555ORIGINAL INSPECTED
- 5. Schiene gemäß einem oder mehreren der Patentansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff folgende Zusammensetzung aufweist:Kohlenstoff 0,4 bis 0,6 %Chrom 8 bis 11 %Silicium 3 bis 4 % Rest Eisen.Q30063/055S
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