DE2927890C2

DE2927890C2 - Schiene für spurgebundene Fahrzeuge

Info

Publication number: DE2927890C2
Application number: DE2927890A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Elektro Thermit GmbH
Current assignee: Goldschmidt ETB GmbH
Priority date: 1979-07-11
Filing date: 1979-07-11
Publication date: 1983-12-22
Also published as: EP0022451B1; US4389015A; DE2927890A1; EP0022451A1; ATE362T1

Description

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.

3. Schiene nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff folgende Zusammensetzung aufweist:

Die Erfindung betrifft eine Schiene für spurgebundene Fahrzeuge mit einem Werkstoff von martensitischem Gefüge im Bereich der Lauf- und/oder Führungsflachen.

Bei allen Schienenbahnen spielt die Aufrechterhaltung einer einwandfreien Lauf- und FQhrungsfläche der Schiene eine wichtige Rolle, wobei dem Problem der Riffelbildung besondere Bedeutung zukommt.

Riffeln sind periodische Unebenheiten auf der Schie- -to ncnoberfläche 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 regelmäßig glänzende Berge und Taler dar. Diese Riffeln vermindern das Fahrkomfort und tragen erheblich zur -»5 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 ^⁰ 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 Schleifen sehr bald erneut auftreten.

Zur Vermeidung der Riffelbildung wurden eine Vielzahl von Verfahren und Maßnahmen erprobt. So wurde /. B. vorgeschlagen, riffelanfiilllge Schienen zu glühen, um Spannungen, die man für die Entstehung von Riffeln verantwortlich hielt, abzubauen. Ferner wurde versucht, durch metallurgische Maßnahmen bei der Schienenstahlherstellung. Insbesondere In bezug auf Vermeidung oc. r Verminderung nichtmetallischer Elemente In Schienenstühlen, die Riffelbildung zu beseitigen. Der DE-PS 19 03 753 ist zu entnehmen, riffelbehaftete bzw. riffelanfällige Schienen im Bereich der Lauf- und/oder Führungsflachen 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. Maßnahmen brachten auf die Dauer nicht den angestrebten Erfolg. Auch Maßnahmen zur Verschleißverminderung, bei denen die Lauf- und/oder Führungsflachen aus vorzugsweise aufgeschweißtem austenitischem Werkstoff bestehen, hatten auf die Riffelbildung keinen Einfluß.

Die DE-AS 20 64 344 betrifft die Verwendung von Schienen mit an sich bekannter Zusammensetzung des Schienenstchls und mit mindestens einem in der Lauffläche angeordneten, mit dem Schienenstahl metallisch verbundenen und sich über die gesamte -Schienenlänge erstreckenden Längsstreifen aus Stahl, uer sich vom Schienenstahl in mechanischen und/oder physikalischen Eigenschaften unterscheidet, für solche Gleise, die unter Bedingungen der Riffelbildung beansprucht werden zwecks Vermeidung von Riffelbildung in den Laufflächen der Schienen. Vorzugsweise soll der Längsstreifen aus Stahl einer niedrigeren Festigkeit als der des Schienenstahis bestehen Jedoch hat sich in der Praxis gezeigt, daß sich auch solche Schienen unter Riffelbildung verformen können.

Aus der DE-PS 7 62 326 ist ein Verfahren zur Herstellung hochverschleißfester gehärteter Schienen bekannt, bei dem die Schienen aus einem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von über 0,2% bis unter 0,4% und einem SiIiciumgchalt von mehr als 0,6% hergestellt, an der Fahrfläche durch Eintauchen in fließendes Wasser zwecks Erzeugung von Martensit an der Fahrfläche abgeschreckt und durch die innere Wärme der Schiene angelassen werden. Hierdurch wird die Fahrfläche unter Bildung von angelassenem Martensit gehärtet. Jedoch ist auch ein Werkstoff mit diesem Gefüge kaltverformbar und verriffelt unter Bedingungen des Fahrbetriebes.

Mit den üblicherweise verwendeten Schienenstählen und/oder durch festigkeitserhöhende Nachbehandlung von Schienen, war das Problem der Vermeidung der Riffelbildung im Fahrbetrieb nicht zu lösen. Es gab vielmehreine Fülle von unterschiedlichen Theorien zur Entstehung und Vermeidung der Riffelbildung, die beispielsweise in dem Buch »Die Eisenbahnschiene« von Fritz Fastenrath, Verlag Wilhelm Ernst & Sohn. 1977. Selten 256 bis 288, zusammengefaßt sind. Auch Forschungsvorhaben der jüngsten Zelt, ι. b. das Foirschungsvorhaben »Erforschung der Grenzen des Rad/Schlene-Systems«. befassen sich mit Untersuchungen zur Riffelbildung und beziehen dabei den Einfluß der Zusammensetzung des Stahles, aus dem die Schiene gebildet ist, in die Untersuchungen mit ein.

Aus diesen Untersuchungen, Vermutungen und Theorien gehl hervor, daß eine einwandfreie Klärung des Riffelproblems noch nicht gelungen ist. Es besteht nach wie vor ein dringendes Bedürfnis, eine Schiene zu finden, die keine Neigung zur Riffelbildung aufweist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schiene aufzufinden, die Im Bereich der Lauf- und/oder Führungsflächen aus einem Werkstoff besteht, der die Bildung von Riffeln vermeldet.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß Schienen für spurgebundene Fahrzeuge mit einem Werkstoff von martensitischem Gefüge im Bereich der Lauf- und/oder Führungsfliichcn dann nicht verriffeln, wenn erflndungsgemilll der Werkstoff durch Kaltverformung unter der

betrieblichen Radbelastung nicht verfestigbar ist und eine Härte von 40 bis 60 HRC aufweist.

Besonders geeignete Werkstoffe haben folgende Zusammensetzung:

Kohlenstoff 0,2 bis 0,4%

oder

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.

Die Herstellung der erfindungsgemaßen Schiene kann dabei entsprechend dem Stand der Technik auf verschiedene Weise erfolge« Als besonders geeignet hat sich die elektrische Auftragsschweißung zur Herstellung einer solchen Schiene ecwiesen. 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 einzuwalzen oder auch zu kleben. Ferner ist es möglich. Werkstoffe entsprechender Eigenschaft und Zusammensetzung mit Hilfe der bekannten Verfahren aufzuspritzen.

Es ist auch möglich, den Werkstoff der Schienenstähle in den Bereichen der Lauf- und/oder Führungsflächen durch Vergütung so zu modifizieren, daß er durch Kaltverformung unter der betrieblichen Radbelastung nicht verfestigbar ist und eine Härte von 40 bis 60 HRC aufweist. Hierzu eignet sich z. B. der Plasma-Lichtbogen in besonderem Maße, da er die erforderliche schnelle Erhitzung mit nachfolgender beschleunigter Abkühlung erlaubt.

Unabhängig von der speziellen Arbeitsweise ist es nur wesentlich, Werkstoffzonen zu schaffen, deren Eigenschaften den Bedingungen des Patentanspruchs 1 entsprechen.

Claims

Patentansprüche:

1. Schiene für spurgebundene Fahrzeuge mit einem Werkstoff von martensitischem Gefüge im Bereich der Lauf- und/oder Führungsflächen, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff durch Kaltverformung unter der betrieblichen Radbelastung nicht verfestigbar äst und eine Härte von 40 bis 60 HRC aufweist.

2. Schiene nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff folgende Zusammensetzung aufweist: