DE862026C

DE862026C - Process for the electrical welding of railway and tram rails with automatic welding machines and products manufactured by this process

Info

Publication number: DE862026C
Application number: DES24960A
Authority: DE
Original assignee: ANONIMA ELETTRIFICAZIONE SpA
Current assignee: ANONIMA ELETTRIFICAZIONE SpA
Priority date: 1951-09-28
Filing date: 1951-09-28
Publication date: 1953-01-08

Description

Verfahren zur elektrischen Schweißung von Eisenbahn- und Straßenbahnschienen mit selbsttätigen Schweißmaschinen und durch dieses Verfahren hergestellte Erzeugnisse Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrischen Schweißung mittels selbsttätiger Schweißmaschinen zum Stumpfschweißen von Schienen, insbesondere von Eisenbahn- und Straßenbahnschienen, und zwar sowohl auf der Bahnstrecke selbst als auch auf dem feststehenden Werkplatz, und die nach diesem Verfahren hergestellten Erzeugnisse.Process for the electrical welding of railway and tram rails with automatic welding machines and products made by this process The invention relates to a method for electrical welding by means of automatic Welding machines for butt welding rails, in particular railway and Tram tracks, both on and on the line fixed workstation, and the products manufactured using this process.

Es ist bekannt, daß selbsttätige elektrische Schweißmaschinen mit fortlaufender Elektrode bisher für die Schweißung zweier Schienenstrecken wegen des hohen Kohlenstoffgehalts des zur Herstellung der Normalschienen verwendeten Stahls nicht zur Anwendung kommen konnten. Ebenso ist bekannt, daß mit selbsttätigen Schweißmaschinen die Schweißung bei in einem besonderen desoxydierenden Pulver versenkten elektrischen Bogen vorgenommen wird, wodurch eine glasartige Schlacke auf der fertigen Schweißung zurückbleibt.It is known that automatic electric welding machines with continuous electrode so far for the welding of two rail lines because of the high carbon content of the one used to make the normal rails Stahls could not be used. It is also known that with automatic Welding machines make the weld when sunk in a special deoxidizing powder electric arc is made, creating a vitreous slag on the finished Weld remains.

Die Erfindung schafft nun ein sicheres und schnelles Verfahren, welches die Anwendung selbsttätiger Schweißmaschinen zur Verbindung von Schienenstrecken-gestattet. Das Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß die beiden zu verschweißenden Schienenteile nivelliert werden, der senkrechte Zwischenraum zwischen beiden Teilen eingestellt wird, die beiden Kopfenden der erwähnten Teile mittels eines dem bei der selbsttätigen Schweißung verwendeten desoxydierenden Pulver ähnlichen Stoffes isoliert werden, in den zwischen den Fußenden der beiden Teile bestehenden Zwischenraum eine Masse bildehde '` Siahlplätte besonderer Gestaltung eingeschoben wird, daß ferner eine aus mehreren Stücken Kupfer oder sonstigen metallischen oder feuerbeständigen Stoffen bestehende Kokille angebracht wird, welche geeignet ist, ein Negativ der für die Verdickung oder den Ausguß gewünschten Gestalt zu bilden, und schließlich, daß mit einer normälen selbsttätigen Schweißmaschine eine Schweißung zur Ausfüllung des Zwischenraums im Bereiche des Fußes, des Stegs und des Kopfes der Schiene, mit oder ohne Vorwärmung der zu schweißenden Enden in einem oder mehreren Arbeitsgängen hergestellt wird.The invention now creates a safe and quick method, which the use of automatic welding machines for connecting rail lines is permitted. The method consists essentially in the fact that the two rail parts to be welded be leveled, the vertical space between the two parts is set is, the two head ends of the parts mentioned by means of one of the automatic Deoxidizing powder of a similar substance used in the welding process, a mass in the space between the foot ends of the two parts education A special design slab is inserted, as well as one of several Pieces of copper or other metallic or fire-resistant materials Mold is attached, which is suitable, a negative for the thickening or to form the desired shape of the spout, and finally that with a normal automatic welding machine a weld to fill the gap in the Areas of the foot, the bar and the head of the splint, with or without preheating the ends to be welded is produced in one or more operations.

Durch dieses Schweißverfahren können geschweißte Fugen mit vorzüglichen Kennzeichen in bezug auf Einheitlichkeit und mechanischer Widerstandsfähigkeit hergestellt werden, nachdem die wichtigsten Arbeitsbedingungen, wie z. B. die Stromstärke, die Spannung, die Geschwindigkeit des Gusses und des horizontalen Vorrückens der Elektrode, vorbestimmt worden sind und unverändert gehalten werden.This welding process allows welded joints with excellent Marks made for uniformity and mechanical resistance after the main working conditions, such as B. the amperage that Tension, the speed of casting and horizontal advancement of the electrode, have been predetermined and are kept unchanged.

Das Verfahren ermöglicht rasches Arbeiten, da es eine Arbeitsdauer von höchstens, 15 .Minuten erfordert, und ist infolgedessen sehr wirtschäftlich. Schließlich gestattet das Verfahren, die Arbeiten für die Vorbereitung der zu schweißenden Teile und die Schweißung selbst voneinander getrennt vorzunehmen.The procedure allows for quick work as there is a working time of 15 minutes at the most, and is therefore very economical. Finally, the process allows the work to be carried out for the preparation of the parts to be welded Make parts and the weld itself separately from each other.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachfolgend beispielsweise an Hand der Zeichnungen die verschiedenen Arbeitsgänge des vorliegenden Verfahrens beschrieben, und zwar für die Stumpfschweißung von Schienen, die schon auf der Strecke verlegt sind, und von solchen, die noch auf Lager liegen.For a better understanding of the invention, the following are examples the various work steps of the present process on the basis of the drawings for the butt welding of rails that are already on the line are relocated, and from those that are still in stock.

In den Zeichnungen zeigt Fig. i die an Ort und Stelle zu verschweißenden Enden von zwei Schienenstrecken, in Vorder- bzw. Seitenansicht, nach Abschluß eines- ersten Arbeitsganges, Fig. 2 und 3 Vorderansichten derselben an Ort und Stelle zu verschweißenden Schienenstrecken, wie sie während der nachfolgenden Stufen des Schweißverfahrens nach der Erfindung erscheinen, Fig. 4 einen Querschnitt der obigen Schienenstrecken in der Ebene der.Schweißung; -Fig. 5, 6, 7 und 8 zeigen in der Ebene der Schweißung ausgeführte Querschnitte von Schienenstücken, wie sie während der folgenden Arbeitsgänge- der Schweißung auf dem feststehenden Werkplatz erscheinen.In the drawings, Figure i shows those to be welded in place Ends of two rail sections, in front or side view, after completion of one- first operation, Figs. 2 and 3 front views of the same in place Welding rail sections as they occur during the subsequent stages of the welding process appear according to the invention, Fig. 4 shows a cross section of the above rail lines in the plane of the weld; -Fig. 5, 6, 7 and 8 show in the plane of the weld executed cross-sections of rail sections, as they are during the following work steps the weld appear on the fixed workstation.

Untet. Bezugnahme auf die Fig. i bis 4 wird zunächst das selbsttätige Schweißverfahren nach der Erfindung zur Stumpfschweißung von Schienenstxecken eingehend beschrieben.Untet. Referring to FIGS. I to 4, the automatic Welding method according to the invention for butt welding rail sections in detail described.

- ,Nach der Nivellierung der zu verschweißenden Teile der.Schiienenkann der senkrechte Zwischenraum derselben.durch Sägen oder Fräsen auf eine Mindestbreite von. 9 mm bzw. eine höchste Breite von 23 mm gebracht werden; hierauf werden mittels Spannzangen die erwähnten Zwischenräume auf ii bis 12 mm bzw. 22 bis 23 mm gebracht, um dem durch die Schweißung verursachten Schwindmaß Rechnung zu tragen. - After leveling the parts of the rails to be welded, the vertical space between them can be cut to a minimum width of. 9 mm or a maximum width of 23 mm can be brought; then the mentioned gaps are brought up to 12 mm or 22 to 23 mm by means of collets in order to take account of the shrinkage caused by the weld.

,: Die Isolierung der beiden Schienenenden wird in der Weise .hergestellt;: daß. auf die vordersten zu verschweißenden Flächen mit Ausnahme .des unteren dem Schienenfuß entsprechenden Teils, mit einem Pinsel ein zähflüssiges desoxydierendes Isoliermittel aufgetragen wird, welches nach dem Eintrocknen eine zementähnliche Schicht mit guten Isoliereigenschaften bildet. Diese Isolierschicht ist gegen Temperaturen bis zu 700° widerstandsfähig; sie verhindert, daß der elektrische Bogen die erwähnten vordersten Flächen der Schienen angreift.,: The insulation of the two rail ends is produced as follows ;: that. on the foremost surfaces to be welded with the exception of the lower dem Rail foot corresponding part, with a brush a viscous deoxidizing Isolating agent is applied, which after drying a cement-like Forms layer with good insulating properties. This insulating layer is against temperatures resistant up to 700 °; it prevents the electric arc from doing the aforementioned attacks the foremost surfaces of the rails.

Hierauf werden in senkrechter Richtung neben der Schweißfläche Asbeststreifen 2 angeordnet. Sie dienen zur Sicherung gegen Ausfließen des Schweißmittels, das infolge der beim Walzen der einzelnen Schienen zulässigen Maßabweichungen auftreten könnte.Asbestos strips are then placed in a vertical direction next to the welding surface 2 arranged. They are used to protect against leakage of the welding material that as a result of the permissible dimensional deviations when rolling the individual rails could.

In den dem Schienenfuß entsprechenden Teil des Zwischenraums, welcher, wie erwähnt, nicht mit dem Isoliermittel behandelt wurde, wird eine Stahlplatte 4, zweckmäßig mit trapezförmigem Querschnitt, eingeführt, welche aus dem gleichen Werkstoff wie die Schienen besteht und in einem mit Gewinde versehenen Stift 5 endet, welcher Muttern 6 od. dgl. zur Befestigung der Masse der Schweißmaschine trägt.In the part of the space corresponding to the rail foot, which as mentioned, has not been treated with the insulating agent, becomes a steel plate 4, suitably with a trapezoidal cross-section, introduced which consist of the same Material like the rails is made and ends in a threaded pin 5, which nuts 6 or the like. Carries for fastening the mass of the welding machine.

Zweckmäßig -weist die eingeschobene Stahlplatte eine vom' oberen gegen den unteren Teil abnehmende Schmelzgeschwindigkeit auf, wobei im unteren Teil eine elektrische Verbindung für, den Durchfluß von Starkstrom hergestellt ist.Appropriately, the inserted steel plate has one of the 'upper against the lower part decreasing melting rate, with a electrical connection for the flow of heavy current is established.

Hierauf werden die unteren Teile der Kokille angebracht, die im wesentlichen aus vier kleinen Begrenzuhgsförmen 7 .(Fig. 2) bestehen. In diesem Zustand ist die Schiene für den ersten Arbeitsgang der Schweißung bereit, der darin besteht, die beiden Schienenfüße 8 aneinanderzuschweißen. Zur Herstellung dieser Schweißung wird eine selbsttätige Gußelektrode, in der Zeichnung schematisch mit 9 bezeichnet, auf mehreren horizontalen Strecken S1 bewegt, bis sich au den Schienenfüßen ein Schweißungsanguß gebildet hat. - Die Form dieses Angusses, welche durch den Hohlraum gegeben ist, der durch die obenerwäbnten, die Kokille bildenden Teile entstanden ist, entspricht ungefähr der mit io in Fig. 3 angegebenen Gestalt.Then the lower parts of the mold are attached, essentially consist of four small Grenzuhgsförmen 7. (Fig. 2). In this state is the Rail ready for the first welding operation, which consists of the two rail feet 8 to be welded together. To produce this weld is an automatic cast electrode, denoted schematically in the drawing by 9, on several horizontal stretches S1 moves until a weld sprue is on the rail feet has formed. - The shape of this sprue, which is given by the cavity, which was created by the above-mentioned parts forming the mold approximately the shape indicated by io in FIG.

Nach Entfernung der Schlacke werden die oberen Teile der Kokille angebracht, welche im wesentlichen aus Seitenwänden ii bestehen, die durch Klemmbolzen z2,13 befestigt- sind. An der Stelle des Angusses io des Schienenfußes wird die Fuge zwischen dem Anguß und den Seitenwänden 1i durch Asbesteinlagen 14 abgedichtet.After removing the slag, the upper parts of the mold are attached, which essentially consist of side walls ii, which are secured by clamping bolts z2,13 are attached. At the point of the sprue io of the rail foot, the joint between the sprue and the side walls 1i sealed by asbestos inserts 14.

Hierauf wird der zweite Arbeitsgang der Schweißung durchgeführt, welcher darin besteht, den verbleibenden Zwischenraum der - Schienenenden mit Schweißgut auszufüllen. Insbesondere wird dieser Arbeitsgang in der Weise durchgeführt, daß die selbsttätige Gußelektrode 9 erst auf einer Strecke SZ, die etwas breiter ist als der Schienensteg 15, und dann auf einer Strecke S3, die etwas breiter als der Schienenkopf 16 ist, bewegt wird.The second welding work step is then carried out, which consists in the remaining space between the - rail ends with weld metal to be filled out. In particular, this operation is carried out in such a way that the automatic cast electrode 9 only on a section SZ that is slightly wider than the rail web 15, and then on a stretch S3 that is slightly wider than that Rail head 16 is moved.

Nach Entfernen der Schlacke der letzten Schwei-Bung hat die vollständig verschweißte Schiene ungefähr den in Fig. 4 gezeigten Umriß. Sie wird dann, z. B; :mittels Schmirgelscheibe, fertiggestellt.After removing the slag from the last weld, it is completely welded rail approximately the outline shown in FIG. You will then, for. B; : by means of an emery disk, finished.

Schließlich kann die molekular perlitische, grobkörnige Struktur der Schweißung und der dieselbe umgebenden Stellen, die thermische Veränderungen erfahren hat, -durch ein geeignetes thermisches Verfahren wieder in den Normalzustand zurückgebracht werden.Finally, the molecular pearlitic, coarse-grained structure of the Weld and the places surrounding it, the thermal changes Experienced has, - brought it back to normal by a suitable thermal process will.

Falls es erwünscht ist, die Schweißung in einem einzigen Arbeitsgang vorzunehmen, müssen die zu verschweißenden Endflächen der Schienen einer Vorwärmung unterworfen werden.If desired, the weld can be carried out in a single operation the end faces of the rails to be welded must be preheated be subjected.

Wenn Schienenstücke auf dem Lagerplatz verschweißt werden müssen, wird der oben beschriebene Arbeitsgang etwas verändert, weil dann die Schienen nach Belieben angeordnet, verstellt und umgeschlagen werden können, anstatt, wie im vorhergehenden Fall, unbeweglich zu liegen. Dieser neue besondere Arbeitsgang wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 5, 6 und 7 beschrieben. Unter Berücksichtigung des Kennzeichens der selbsttätigen Schweißmaschinen, welches darin besteht, daß die Arbeit reihenmäßig auf langen Strängen vorgenommen wird, ist es vorteilhaft, damit zu beginnen, daß die zu verschweißenden Schienen nebeneinander angeordnet werden, wie in Fig. 5 gezeigt ist, so daß die Fugen auf eine flache Kupferschiene 17 zu stehen kommen. Die selbsttätige Schweißmaschine verschweißt reihenweise eine Fuge nach der anderen, während die Vorrichtung zur Entfernung der Schlacke in geeigneter Entfernung folgt. Wie im folgenden noch erläutert wird, wird dann jedes Schienenpaar horizontal nach rechts und nach links aus der ursprünglichen Vertikallage umgeschlagen, so daß die Schweißnarben horizontal gelagert werden, wie bei der Schweißung von Flachblechen.If rail sections have to be welded in the storage area, the operation described above is changed a little, because then the rails after Can be arranged, adjusted and turned over at will instead of as in the previous one Fall of lying immobile. This new particular operation is shown below with reference to FIGS. 5, 6 and 7. Taking into account the Characteristic of the automatic welding machines, which is that the If work is done in a row on long strands, it is beneficial so to begin that the rails to be welded are arranged side by side, as shown in Fig. 5, so that the joints on a flat copper bar 17 to come to stand. The automatic welding machine welds a joint in rows after another, while the device for removing the slag in more appropriate Distance follows. As will be explained in the following, each pair of rails is then turned horizontally to the right and left from the original vertical position, so that the weld pits are stored horizontally, as in the case of welding Flat sheets.

Nach der Nivellierung jedes Schienenpaares werden die Maßnahmen zur Einstellung der Zwischenräume wie im oben beschriebenen Fall durchgeführt, mit Ausnahme des Umstands, daß jetzt die Klemmbolzen nicht erforderlich sind.After leveling each pair of rails, the measures for Adjustment of the gaps carried out as in the case described above, with the exception the fact that now the clamping bolts are not required.

Auch für die Isolierung der beiden zu verschweißenden Teile jedes Schienenpaares werden die im vorhergehenden Beispiel beschriebenen Maßnahmen befolgt.Also for the isolation of the two parts to be welded each Pair of rails, the measures described in the previous example are followed.

Hierauf wird, dem unteren Teil jedes Zwischenraums entsprechend, die Stahlplatte 4 angebracht, welche zum Teil in einem in der Kupferschiene 17 vorgesehenen Hohlraum aufgenommen wird. Auch in diesem Fall tragen die Platten 4 Befestigungsmuttern 6 zur Befestigung eines Leiters 18, welcher zur Mässe der selbsttätigen elektrischen Schweißmaschine führt. Auf diese Weise wird eine Reihenschaltung sämtlicher Stahlplatten 4 bewirkt. Durch die vier kleinen Begrenzungsformen 7 wird für jedes Schienenpaar die besondere durch das vorliegende Verfahren bestimmte Form des Angusses io des Schienenfußes erzeugt.Then, corresponding to the lower part of each space, the Steel plate 4 attached, some of which is provided in a copper bar 17 Cavity is added. In this case too, the plates have 4 fastening nuts 6 for attaching a conductor 18, which to the extent of the automatic electrical Welding machine leads. In this way, all the steel plates are connected in series 4 causes. Due to the four small delimitation shapes 7, for each pair of rails the particular shape of the sprue determined by the present process Rail foot generated.

Gleich nach Abschluß der Schweißung des Schienenfußes wird in dem verbleibenden Zwischenraum ein Stahlstäbchen ig (Fig. 6) eingeführt, welches durch das infolge der ersten Schweißung erfolgte Schwindmaß eingeklemmt wird, wodurch eine genaue geradlinige Gestaltung der Schiene gewährleistet wird.Immediately after the welding of the rail foot is finished, the remaining space a steel rod ig (Fig. 6) inserted, which through the amount of shrinkage that occurred as a result of the first weld is jammed, as a result of which an exact linear design of the rail is guaranteed.

Jedes Schienenpaar wird dann horizontal umgeschlagen, z. B. nach rechts, wie durch den Pfeil 2o in Fig. 6 angedeutet ist. Dann wird eine Begrenzungswand 21 angebracht, worauf die Elektrode g auf den horizontalen Strecken SZ bewegt wird, wodurch die Schweißung der Schienenstege und eines Teils der Schienenköpfe auf der einen Seite des Stäbchens ig, wie bei 22 angegeben, durchgeführt wird. Wenn die Schweißnarben 2a eine bestimmte Höhe erreicht haben, wird eine zweiteBegrenzungswand 23 angebracht und die Elektrode g auf den horizontalen Strecken S3 bewegt, bis zur Vervollständigung der Schweißung auf derselben Seite des Stäbchens, wie bei 24 gezeigt ist.Each pair of rails is then turned over horizontally, e.g. B. to the right, as indicated by the arrow 2o in FIG. Then it becomes a boundary wall 21 attached, whereupon the electrode g is moved on the horizontal sections SZ, whereby the welding of the rail webs and part of the rail heads on the one side of the rod ig, as indicated at 22, is performed. If the Weld pits 2a have reached a certain height, a second boundary wall becomes 23 attached and the electrode g moved on the horizontal stretches S3, up to Completion of the weld on the same side of the rod as shown at 24 is.

Dieselben Schweißvorgänge werden auf der anderen Seite des Stäbchens ig wiederholt, nachdem jedes Schienenpaar in der durch den Pfeil 25 in Fig. 7 angedeuteten Weise umgeschlagen worden ist. Die zwei folgenden Schweißvorgänge sind durch die fortschreitenden Bezeichnungen S,, und S;; angegeben.The same welding operations are done on the other side of the rod ig repeated after each pair of rails in the indicated by the arrow 25 in FIG Way has been turned over. The following two welding operations are through the progressive designations S ,, and S ;; specified.

Beim Abschluß der erläuterten Arbeitsgänge ist der Umriß der Schweißung ungefähr wie in Fig. 8 dargestellt. Hierauf wird die - Fertigstellung mittels Schmirgelscheibe vorgenommen und gegebenenfalls die Wiederherstellung der molekularen Struktur der Schweißüng -in der für den vorhergehenden Fall angegebenen Weise bewirkt.At the completion of the operations explained, the outline of the weld is roughly as shown in FIG. This is followed by - finishing with an emery disk made and, if necessary, the restoration of the molecular structure of the Welding-effected in the manner indicated for the previous case.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the electric butt welding of two Rails by means of a normal automatic welding machine, characterized in that that the end faces to be welded, leaving a small gap are arranged against each other, the rail lines are leveled against each other, the vertical space between the end faces to a minimum width of g mm or a maximum width of 23 mm is set, the end faces mentioned by a normal deoxidizing isolating agent with the exception of the lower one, the rail foot corresponding part are insulated, a mass-forming steel plate in the gap made of the same material as the rails. inserted and in connection with the non-insulated point and attached to the ground of the electric welding machine is connected that a mold is also attached to the gap, the has a cavity which corresponds to the shape required for the sprue, that with a normal automatic welding machine, a weld in a or several operations are made, through which the space in the area of the foot, the web and the head of the rail is filled in that the slag removed and by means of an emery disk or the like. The excess of welding material is compensated for and that finally, if desired, the molecular structure of the weld is returned to the normal state by suitable thermal treatments.

2. The method according to claim i, characterized in that the insulating and deoxidizing Fabric is resistant to temperatures of up to 7oo °, and that it is on the to be welded End faces is applied in such a way that the electric arc with certainty the inserted steel plate or on the one already registered Welding fluid acts without attacking the end faces of the rail.

3. The method according to claim i, characterized in that the inserted steel plate is one from the top against the lower part has decreasing melting speed, wherein in the lower part an electrical connection is made for the flow of heavy current. q ..

Method according to claim i, characterized in that the mold consists of several Parts are made one by one as the weld progresses around the gap be placed.

5. The method according to claim q., Characterized in that the parts the mold made of refractory material or metal, in particular made of copper.

6. The method according to claim i, characterized in that the cross section of the cavity the mold is larger than the cross-section of the rail and has an outline, can be adapted to the different rail shapes, taking into account the Rolling dimensions permissible deviations and the wear and tear of the rails.

7. Procedure according to claim i, characterized in that the end faces to be welded are two Rail sections are subjected to long preheating, if required, to carry out the welding in a single operation. B. Mass forming steel plate for use in welding according to one of claims x to 7, characterized by a trapezoidal cross-section. G. At the rail feet through the weld sprue produced according to one of claims i to 7, characterized by an approximately rectangular outline with rounded upper edges.