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Verfahren zur Verbesserung der Dauerfestigkeit von geschweißten Schienenstößen
Es ist bekannt, zur Herstellung eines geschweißten Schienenstoßes die zu verschweißenden
Schienenenden am unteren Ende des Schienensteges parallel zum Schienenfuß zu schlitzen,
die dadurch erhaltenen Lappen des Schienenfußes, gegebenenfalls nach Anwärmung mit
einem Schweißbrenner od. dgl., nach abwärts zu biegen, worauf dann die beiden zu
verschweißenden Schienenenden bis auf einen Spalt von z. B. etwa 15 mm einander
genähert werden und dar gesamte Spalt zwischen den Schienen sowie der Schlitz zwischen
Schienenfuß und Schienensteg beim Verschweißen ausgefüllt werden. Die Verschweißung
erfolgt meist elektrisch mit geeigneten Elektroden, jedoch ist auch die autogene
Schweißeng anwendbar. Auf der Oberseite des Schienenfußes kann dabei durch Auftragsschweißeng
eine Querschnittsverstärkung 'hergestellt werden. Es wurde auch vorgeschlagen, zur
Verbesserung der Dauerfestigkeit die Übergänge von der Schweiße zum Schienenwerkstoff
durch Schleifen zu bearbeiten, so daß die Kerbwirkung an diesen Stellen möglichst
weitgehend vermindert wird.
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Da eine Schweißeng niemals mit Sicherheit völlig fehlen- und porenfrei
ausgeführt werden, kann und auch das Gefüge der Schweiße selbst eine Verminderung
der Dauerfestigkeit des geschweißten Schienenstoßes gegenüber der ungeschweißten
Schiene bewirken kann, stellt die in solcher Weise erzielte Verstärkung im Bereich
des Schweißstoßes
eine zweckmäßige Erhöhung der Festigkeit des Schweißstoßes
dar, welche die in den Schweißungen nie mit Sicherheit zu. vermeidenden Fehler teilweise
ausgleichen kann. Die Verstärkung der Schiene am Fuß ist deswegen am günstigsten,
weil bei den Betriebsbeanspruchungen der Schiene im- Gleis der Schienenfuß die größten
statischen und schwingenden Zugbeanspruchungen aufzunehmen hat. Es hat sich gezeigt,
daß ein derartiger Schienenstoß bei einer Belastungsschwankung von o bis i9 kg/mm'
im Daue..rversüch über a ooo ooo Lastwechsel aushät, während vergleichsweise die
stärksten gelaschten Stöße bei dieser Beanspruchung nur etwa ioo ooo Lastwechsel
aushalten.
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Die genaue UnteTs.uchung von: nach den bekannten Verfahren geschweißten
Schienenstößen hat jedoch ergeben, daß es praktisch nicht möglich ist, den Zusatzwerkstoff
im Grund des Schlitzes zwischen Schienenfuß und Schienensteg unter Vermeidung von.
Poren, Einbrandkerben und in der Schweißeng verbleibenden .Schlackenresten- einzubringen.
Diese Poren, Einbrandkerben und SchlackeneinschJüsse stehlen Kerben dar, welche
die Ursprungsfestigkeit eines derartigen Schweißstoßes herabmindern. Die bei den.
Untersuchungen festgestellte Tatsache, daß der Dauerbruch praktigch bei allen derartigen
am Pulsator auf ihre Ursprungsfestigkeit geprüfte. Schweißstöße durch solche Fehlstellen
im Schlitzgrund geht bzw. augenscheinlich von solchen Fehlstellen seinen Ausgang
nimmt, obwohl in diesem Querschnitt nicht das größte biegende Moment auftritt, bestätigt
diesen Mangel der bekanntem. Schienenschweißverfahren.
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Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Verbesserung der Dauerfestigkeit
von geschweißten Schienenstößen, bei welchem an den zu verschweißenden Schienenenden
oberhalb des Schienenfußes ein Schlitz in den Schienensteg eingearbeitet und der
Schienenfuß nach unten abgebogen wird, worauf der Zwischenraum zwischen den Schienenenden
sowie die Schlitze im Schienensteg mit Schweiße ausgefüllt werden,, das erfindungsgemäß
darin besteht, daß der Schlitz zu einer keilförmigen Ausnehmung mit gegen das Schienenende
zu ansteigender oberer Begrenzung erweitert und/oder die Schlitzbreite im Schlitzgrund
vor dem Abbiegen des Schienenfußes auf über io mm, vorzugsweise auf mindestens 15
mm, vergrößert wird. Eine besonders günstige Wirkung kann hierbei erzieht werden,
wenn sowohl die obere Begrenzung des Schlitzes abgeschrägt als auch der Schlitzgrund
verbreitert wird. Versuche haben gezeigt, da.ß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
geschweißte Schienenstöße bei einigermaßen sorgfältiger Schweißeng eine völlig dichte
und fehlerfreie Schweiße auch im Bereich des Schlitzgrundes aufwiesen, und es wurden
demgemäß wesentlich erhöhte Ursprungs.festigkei.ten im Pulsatorversuch festgestellt.
Beispielsweise konnte mit erfindungsgemäß ausgeführten Schweißstößen an Schienen
in Normalgüte eine Ursprungsfestigkeit von etwa 3o kg/mm2 und mehr erzielt werden,
welche knapp an die Ursprungsfestigkeit - der ungeschweißten Schiene herankommt.
Der Bruchverlauf ging dabei nicht wie bei den nach bekannten Verfahren geschweißten
Schienenstößen durch den Schlitzgrund.
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Es ist vorteilhaft, bei Schienen mit einem Gewicht von mehr als 3o
kg pro laufenden Meter den Schlitzgrund nach einem Kreisbogen mit einem Radius von
über 5 mm, vorzugsweise von mindestens 7,5 mm, abzurunden, so daß sich an keiner
Stelle ein scharfer einspringender Winkel bildet, in welchem die Gefahr einer mangelhaften
Schweißung erhöht ist. Für die keilförmige Abschrägung der Schlitze hat es sich
als günstig erwiesen, wenn die obere Begrenzung des eingearbeiteten Schlitzes mit
der Schienenlängsachse einen Winkel von mehr als 1o°, vorzugsweise mindestens ao.°,
einschließt. Durch die Abschrägung der oberen Begrenzung des Schlitzes ergibt sich
ein besonders günstiger Spannungsverlauf. Hierbei kann in an sich bekannter Weise
durch Auftragsschweißung an der Oberseite des Schienenfußes der Schienenquerschnitt
an der Schweißstelle verstärkt werden, jedoch ermöglicht es die erfindungsgemäße
Maßnahme wegen der Vermeidung von Fehlern in der Schweiße, auf eine solche Querschnittsvt2rrstärkung,
welche bei den bekannten Schweißstößen dieser Art erforderlich war, zu verzichten.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles
schematisch erläutert. Fig. i zeigt die beiden vorbereiteten Schienenenden vor der
Schweäßung; Fig. z zeigt den geschweißten Schienenstoß, -,wobei der Übersichtlichkeit
halber die beiden Schienenenden in Ansicht, die Schweiße und die Unterlegplatte
jedoch im Schnitt durch die Schienenachse dargestellt sind.
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An den beiden miteinander zu verschweißenden Schienenden i, z werden
oberhalb des Schienenfußes 3 Schlitze 4 in den Schienensteg 5 eingearbeitet. Diese
Schlitze 4 sind so ausgebildet, daß die Breite d im Profilgrund 6 zumindest io mm
oder sogar 15 mm beträgt. Der Schlitzgrund selbst ist hierbei mit einem Radius von
5 bis 7,5 mm je nach der gewählten Schlitzbreite ausgerundet. Die obere Begrenzung
7 der Schlitze 4 ist hierbei schräg ausgebildet, so daß sich ein gegen das Schienenende
offener Keilwinkel a ergibt.
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Hierauf worden die durch die Schlitze 4 vom Steg 5 getrennten Enden
3' der Schienenfüße in der in Fig. a dargestellten Weise nach unten. abgebogen.
Die miteinander zu verschweißenden. Schienenenden worden bis auf einen Spalt b von
ungefähr 15 mm einander genähert, wobei zur Erleichterung des Schweißens eine Unterlegplatte
8 aus Kupfer od. dgl. an der Schweißstelle unterlegt wird. Hierauf werden der Zwischenraum
b sowie die durch das Abbiegen der Schienenfußenden 3' erweiterten Schlitze 4' mit
Schweiße 9 gefüllt. Hierbei kann durch eine Auftragsschweißung auf der Oberseite
des Schienenfußes, deren Begrenzung durch die gestrichelte Linie io angedeutet ist,
der Schienenquerschnitt an der Schweißstelle verstärkt werden. In einem solchen
Falle ist es vorteilhaft, an den Übergangsstellen i i durch Schleifen od. dgl. einen
glatten
übergang herzustellen, so daß eine Kerbwirkung an diesem Stellen vermieden wird.