ITMI980274A1

ITMI980274A1 - PROCEDURE AND DEVICE FOR FRICTION WELDING OF RAILWAY RAILS

Info

Publication number: ITMI980274A1
Application number: IT98MI000274A
Authority: IT
Inventors: Werner Prof Dr In Schwenzfeier
Original assignee: Schwenzfeier Werner
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 1999-08-13
Also published as: FR2760201A1; IT1298242B1; GB2322586A; DE19807457A1; FR2760201B1; GB9804271D0

Description

Descrizione di un brevetto d'invenzione avente per titolo: Description of an invention patent entitled:

PROCEDIMENTO E DISPOSITIVO PER LA SALDATURA AD ATTRITO DI ROTAIE FERROVIARIE" PROCEDURE AND DEVICE FOR FRICTION WELDING OF RAILWAY RAILS "

DESCRIZIONE DESCRIPTION

L'invenzione concerne un procedimento ed un dispositivo per la saldatura ad attrito di rotaie ferroviarie e simili, paragonabili a profilati portanti. The invention relates to a method and a device for friction welding of railway rails and the like, comparable to load-bearing sections.

Per un collegamento senza fughe delle rotaie ferroviarie vengono oggigiorno adottati sostanzialmente due procedimenti di saldatura, la saldatura allumino termica e la saldatura elettrico ad arco testa a testa. For a seamless connection of the railway rails, two welding methods are currently used, thermal aluminum welding and electric arc butt welding.

I due procedimenti hanno specifici vantaggi ma anche dei difetti che un nuovo procedimento di saldatura deve rendere evitabili. The two processes have specific advantages but also some defects that a new welding process must make avoidable.

La saldatura per attrito di corpi a simmetria circolare è un procedimento da lungo tempo noto il quale sfrutta il calore di attrito che sorge dal moto relativo tra due corpi premuti 1'uno contro l'altro per riscaldare in modo sufficiente le parti volumetriche da saldare. Nelle saldatrici ad attrito a rotazione almeno una delle due parti da saldare viene fatta ruotare, dopo adeguato riscaldamento tale parte viene premuta sul contropezzo e poi si interrompe il moto rotatorio. Nelle saldatrici ad oscillazione una delle due parti da saldare viene fatta oscillare relativamente al contropezzo o premuta su queste fino a quando non viene sviluppato un calore di attrito sufficiente per la saldatura. Friction welding of circularly symmetrical bodies is a long-known process which exploits the heat of friction arising from the relative motion between two bodies pressed against each other to sufficiently heat the volumetric parts to be welded. In rotary friction welders at least one of the two parts to be welded is made to rotate, after adequate heating this part is pressed onto the counterpart and then the rotary motion is interrupted. In oscillation welders, one of the two parts to be welded is made to oscillate relative to the counterpart or pressed against them until sufficient frictional heat is developed for welding.

Con il termine "oscillazione" si intende qui un movimento periodico di va e vieni di almeno una delle due parti da saldare. Se la traiettoria seguita è rettilinea, il movimento viene definito "oscillazione lineare". Se la traiettoria è curva, ad esempio circolare, ellittica o simile, il movimento è definito "oscillazione orbitale". The term "oscillation" here means a periodic back and forth movement of at least one of the two parts to be welded. If the trajectory followed is straight, the movement is called "linear oscillation". If the trajectory is curved, such as circular, elliptical or similar, the motion is called "orbital wobble".

Poiché le rotaie nel binario non possono essere condotte a ruotare, per la saldatura delle rotaie viene presa in considerazione solo l'oscillazione. Since the rails in the track cannot be made to rotate, only the oscillation is taken into account for the welding of the rails.

Il compito della presente invenzione è quello di realizzare un procedimento della tipologia indicata, in cui la saldatura per attrito viene utilizzata per collegare rotaie sia nelle produzioni di rotaie lunghe come pure per il montaggio nel binario. The object of the present invention is to provide a process of the indicated type, in which friction welding is used to connect rails both in the production of long rails as well as for mounting in the track.

Questo compito viene inventivamente risolto mediante un procedimento della tipologia indicata muovendo con oscillazione lineare o orbitale un pezzo intermedio tra le estremità da congiungere delle rotaie, mentre parallelamente a ciò le due estremità delle rotaie vengono sul pezzo intermedio, l'una verso l'altra, nella loro direzione longitudinale per poter generare il calore necessario alla saldatura dall'energia di attrito sulle due superfici di contatto tra ciascuna delle estremità delle rotaie e ciascuna superficie di taglio del pezzo intermedio. Con un tale procedimento impiegando un pezzo intermedio si possono ottenere in modo particolarmente vantaggioso zone più piccole termicamente influenzate, tempi di saldatura più brevi e meno errori di saldatura. Inoltre il dispendio costruttivo per attuare il procedimento inventivo viene vantaggiosamente ridotto al minimo. This task is inventively solved by a method of the type indicated by moving an intermediate piece between the ends to be joined of the rails with linear or orbital oscillation, while parallel to this the two ends of the rails come onto the intermediate piece, one towards the other, in their longitudinal direction in order to be able to generate the heat necessary for welding from the friction energy on the two contact surfaces between each of the ends of the rails and each cutting surface of the intermediate piece. With such a process, using an intermediate piece, smaller thermally affected areas, shorter welding times and fewer welding errors can be achieved particularly advantageously. Furthermore, the construction effort required to carry out the inventive method is advantageously reduced to a minimum.

Ulteriori vantaggiosi sviluppi dell'invenzione risultano dalle sottorivendicazioni e dal disegno. La figura 1 mostra una sezione di un dispositivo per la saldatura per attrito di oscillazione di rotaie corrispondente alla traccia A-A, e Further advantageous developments of the invention result from the subordinate claims and from the drawing. Figure 1 shows a section of a rail oscillation friction welding device corresponding to track A-A, and

la figura 2 mostra una vista in pianta del dispositivo di figura 1. Figure 2 shows a plan view of the device of Figure 1.

Due dispositivi di serraggio 1 che sono tra loro distanziati e congiunti mediante tiranti 2 mobili idraulicamente parallelamente alla direzione delle rotaie, impegnano le estremità 7 delle rotaie da congiungere tra loro portandole nella posizione di partenza, cioè a distanza "X" l'una dall'altra. In questo interspazio situato tra i dispositivi di serraggio 1 viene introdotto un adeguato pezzo intermedio o formato 4 (pezzo di rotaia o di profilato) di lunghezza Χ-Δχ, pezzo che è trattenuto da un dispositivo di afferramento 5, il quale è da un lato connesso cinematicamente con un comando oscillante 3 e dall'altro - opportunamente all'estremità libera inferiore distanziata da tale comando 3 - con una o più aste di guida attraverso un sistema preferibilmente elastico di guida 6. Il comando oscillante 3 è sopportato su uno dei due dispositivi di serraggio 1. Il sistema di guida 6 si sostiene su parte d'incastellatura 9 che collega scorrevolmente tra loro i due dispositivi di serraggio. Two clamping devices 1 which are spaced apart and joined by means of tie rods 2 hydraulically movable parallel to the direction of the rails, engage the ends 7 of the rails to be joined together, bringing them to the starting position, i.e. at a distance "X" from each other. other. In this gap located between the clamping devices 1 a suitable intermediate or formed piece 4 (rail or profile piece) of length Χ-Δχ is introduced, piece which is held by a gripping device 5, which is on one side kinematically connected with an oscillating control 3 and on the other - suitably at the lower free end spaced from this control 3 - with one or more guide rods through a preferably elastic guide system 6. The oscillating control 3 is supported on one of the two clamping devices 1. The guide system 6 is supported on a frame part 9 which connects the two clamping devices together in a sliding way.

Con dispositivi di registrazione nel comando di oscillazione 3 (che preferibilmente è realizzato come doppio eccentrico) e nel sistema di guida si registra il pezzo 4 assialmente a filo tra le estremità 7 delle rotaie. Poi i tiranti 2 (azionati idraulicamente) avvicinano i dispositivi di serraggio 1 con le estremità 7 da saldare delle rotaie nella loro direzione longitudinale portandole a contatto del pezzo 4. Il comando oscillante 3 inizia a correre e muove il dispositivo di afferramento 5 con il pezzo 4 tra le estremità 7 delle rotaie facendo oscillare lungo traiettorie lineari o orbitali comunque curvilinee. Sulle superfici di contatto tra ciascuna estremità 7 ed il pezzo 4 si genera calore per attrito quando i tiranti 2 aumentano la pressione di contatto. With adjustment devices in the oscillation control 3 (which is preferably designed as a double eccentric) and in the guiding system, the workpiece 4 is adjusted axially flush between the ends 7 of the rails. Then the tie rods 2 (hydraulically operated) approach the clamping devices 1 with the ends 7 to be welded of the rails in their longitudinal direction bringing them into contact with the workpiece 4. The oscillating drive 3 starts to run and moves the gripping device 5 with the workpiece 4 between the ends 7 of the rails making them oscillate along linear or orbital trajectories in any case curvilinear. On the contact surfaces between each end 7 and the piece 4 heat is generated by friction when the tie rods 2 increase the contact pressure.

Il calore per attrito generato è determinato dal coefficiente d'attrito, dalla forza di contatto nonché dall'intero percorso oscillatorio e tale calore può quindi essere variato a volontà. Dopo raggiungimento della temperatura necessaria alla saldatura si aumenta rapidamente la forza di contatto, si arresta il moto oscillante ed il comando 3 dell'oscillazione viene posizionato nella posizione di zero, in cui il pezzo 4 è posizionato simmetricamente rispetto al piano di simmetria verticale 10 delle rotaie. Impiegando un doppio eccentrico come comando 3 della oscillazione la posizione di zero è ottenibile spostando relativamente la posizione di fase dei due eccentrici . The frictional heat generated is determined by the friction coefficient, the contact force as well as the entire oscillatory path and this heat can therefore be varied at will. After reaching the temperature necessary for welding, the contact force is rapidly increased, the oscillating motion stops and the oscillation control 3 is positioned in the zero position, in which the piece 4 is positioned symmetrically with respect to the vertical symmetry plane 10 of the rails. By using a double eccentric as command 3 of the oscillation, the zero position can be obtained by relatively shifting the phase position of the two eccentrics.

Con 8 sono indicati i due punti di saldatura tra loro paralleli e distanziati nella direzione longitudinale delle rotaie. 8 indicates the two welding points parallel to each other and spaced apart in the longitudinal direction of the rails.

Claims

CLAIMS 1. Process for friction welding railway rails and similar bearing profiles characterized in that an intermediate piece (4) is moved by oscillating linearly or orbitally between two ends (7) of rails to be joined, while parallel to this the two ends (7) rails are pressed on the intermediate piece (4) towards each other in the longitudinal direction of the rails to generate the heat necessary for welding by means of the frictional energy on the two contact surfaces between each of the ends (7) of the rails and each cutting surface of the intermediate piece (4).

Method and device according to claim 1, characterized in that the oscillating movement of the intermediate piece (4) is preferably carried out by means of an oscillating drive (3) realized as a double eccentric with which the zero position of the piece is simultaneously reached intermediate (4) to the stop of the oscillating motion by shifting the relative phase position of the two eccentrics.

3. Device relating to the method of claim 1, characterized in that the clamping device (5) for receiving the intermediate piece is on one side kinematically connected to the oscillation control (3) and on the other hand guided on guides (6) preferably elastically displaceable.