JP2005349469A - Rail bond terminal welding method and impression tool - Google Patents
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Description
この発明は、レールの疲労強度の低下を軽減するようにしたレールボンド端子の溶接方法及び圧痕工具に関するものである。 The present invention relates to a method of welding rail bond terminals and an indentation tool which are designed to reduce a decrease in fatigue strength of rails.
近年、在来線のレール(普通レール、熱処理レール)におけるレールボンド端子などの取り付け方法としては、種々の方法が提案されているが、中でも特に溶接部の接合強度が高く、高度の技能を必要としない銅テルミット溶接工法が比較的多く使用されている。
この銅テルミット溶接工法は、熱化学反応(テルミット反応)を応用した溶接方法であり、原理は酸化銅とアルミニウムとの混合粉末(銅テルミット剤)を治具を構成するルツボ内で燃焼させ、それによって生じた熱を利用してレールボンド端子をレールの胴部表面に溶接するようにしたものである。In recent years, various methods have been proposed for attaching rail bond terminals, etc. on conventional rails (ordinary rails, heat-treated rails). Especially, welding joints have high joint strength and require advanced skills. A relatively large number of copper thermite welding methods are used.
This copper thermite welding method is a welding method that applies a thermochemical reaction (thermit reaction). The principle is that a mixed powder of copper oxide and aluminum (copper thermite agent) is burned in a crucible constituting a jig, The rail bond terminal is welded to the surface of the body portion of the rail using the heat generated by.
しかしながら、このような銅テルミット溶接工法は、簡便で、高強度を実現できる溶接方法であるが、溶接外縁部に残留応力が残り、このためレールの疲労強度が低下するといわれている。例えば、三木他による「溶接止端部改良による疲労強度向上法」溶接学会論文集、第17巻、第1号にも記載されているように、溶接継ぎ手部の疲労強度を向上させるためには、溶接止端部における応力集中を低減させることと、溶接により生じる引張残留応力を低減させることが効果的であることが知られている。
また、前記論文の中には、これらの応力緩和方法として、TIG処理、グラインダー処理と併せてハンマーピーニング処理がある程度の効果があることも記載されている。However, such a copper thermit welding method is a welding method that is simple and can achieve high strength, but it is said that residual stress remains at the outer edge of the weld, and therefore the fatigue strength of the rail is lowered. For example, in order to improve the fatigue strength of the welded joint, as described in “Method of improving fatigue strength by improving weld toe” by Miki et al. It is known that it is effective to reduce the stress concentration at the weld toe and to reduce the tensile residual stress caused by welding.
The paper also describes that hammer peening is effective to some extent in combination with TIG treatment and grinder treatment as a stress relaxation method.
ところで、前記ハンマーピーニング処理とは、溶接止端部をハンマーで打撃してレールを塑性変形させ、その変形に伴って生じる押圧側の残留応力によって溶接時の引張残留応力を緩和し、結果的に溶接による疲労強度の低下を縮小させるものである。
また、前記同論文の中にも記載されているように、前記ハンマーピーニング処理は、残留する引張応力が最も高いとされる周縁部にハンマー打撃を加えることによって、疲労強度はある程度向上するが、その反面レールに傷が発生し、この傷を基点として疲労亀裂が発生することが知られている。By the way, the hammer peening treatment means that the welding toe is hit with a hammer to plastically deform the rail, and the residual stress on the pressing side caused by the deformation is relieved of the tensile residual stress at the time of welding. This reduces the decrease in fatigue strength due to welding.
In addition, as described in the same paper, the hammer peening treatment improves the fatigue strength to some extent by applying a hammer hit to the peripheral portion where the residual tensile stress is the highest, On the other hand, it is known that scratches are generated on the rail, and fatigue cracks are generated based on the scratches.
また、溶接による溶融部を取り囲む熱影響部の周縁部に引張応力が残留しており、この引張応力が疲労強度の低下と亀裂の発生とに関係していることが知られている。
さらにまた、残留引張応力が最も高いとされる熱影響部の溶接周縁部ではなく、レールボンド端子の周縁部を先端がドーム状のハンマー打撃によって凹状の塑性変形を生じさせ、溶接による疲労強度の低下を防止することもできるものである。Further, it is known that tensile stress remains in the peripheral portion of the heat-affected zone surrounding the melted portion by welding, and this tensile stress is related to the decrease in fatigue strength and the occurrence of cracks.
Furthermore, not the welded peripheral edge of the heat-affected zone where the residual tensile stress is considered to be the highest, but the peripheral edge of the rail bond terminal causes a plastic deformation with a concave shape due to the dome-shaped hammer hitting, and the fatigue strength due to welding is increased. The decrease can also be prevented.
特に、前記溶接を銅テルミット溶接工法によって行った場合は、レールの溶接部と熱影響部はレールボンドの溶着金属の下に隠れているので、熱影響部の周縁部を直接押圧あるいはピーニングすることができないが、レールボンドの溶着金属に覆われていない部分の周囲に沿ってレールの表面をハンマーで打撃することができ、これにより、凹状の塑性変形を形成することができることは、例えば特開2002−346771号公報に示すように公知である。
ところが、上記従来技術のようにレールの表面をハンマーで打撃することは、騒音が出ることとなり、しかも、その打撃作業をレールボンドの溶着金属に覆われていない部分の周囲に沿って行うことは作業量の増加及び作業が厄介となり、また、打撃の強さを、均一に保つことが難しく、圧痕の形が不揃いとなり、均一な効果を発揮し得る圧痕を施すことができないという問題点があった。 However, hitting the surface of the rail with a hammer as in the above-described prior art results in noise, and the hitting work is performed along the periphery of the portion of the rail bond that is not covered by the weld metal. There is a problem that the increase in the amount of work and the work becomes troublesome, and it is difficult to keep the strength of the hitting uniform, the shape of the indentation is uneven, and the indentation that can exert a uniform effect cannot be performed. It was.
この発明は、上記課題を解決することを目的とし、請求項1に係る発明は、レールの胴部表面にレールの長手方向に沿って略平行状態にレールボンド端子を銅テルミット溶接によってレールに溶接する工程と、前記工程によって溶接されたレールボンド端子の溶接外縁部の、しかも前記レールボンド端子を中心として略平行線からそれぞれ上下斜めに略45°放射方向のライン上の所定4箇所に所要の静加圧手段による静加圧工程によって、凹状の塑性変形領域を形成するようにしたことを特徴とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and in the invention according to
また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載のレールボンド端子の溶接方法において、前記上下斜めに略45°放射方向のライン上の所定4箇所に形成される、凹状の塑性変形領域は、前記各ラインに対し、それぞれ所要角をもって交叉する状態で、しかも所要長さおよび所要深さに形成されていることを特徴とする。 Further, the invention according to
また、請求項3係る発明は、請求項1乃至2に記載のレールボンド端子の溶接方法において、前記斜めに略45°放射方向のライン上の所定4箇所に形成される、凹状の塑性変形領域は、所要の静加圧手段による静加圧工程によって、4箇所同時に形成するようにしたことを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the method of welding rail bond terminals according to the first or second aspect of the present invention, wherein the plastic deformation region is a concave shape formed at four predetermined positions on the diagonally approximately 45 ° radial line. Is characterized in that it is formed simultaneously at four locations by a static pressure step by a required static pressure means.
また、請求項4係る発明は、請求項1乃至3に記載のレールボンド端子の溶接方法において、前記斜めに略45°放射方向のライン上の所定4箇所に形成される、凹状の塑性変形領域は、前記所要の静加圧手段による静加圧工程によって、4箇所のうちの2箇所を同時に形成し、さらに、残りの2箇所を、同時に形成する工程とを含むことを特徴とする。 A fourth aspect of the present invention is the method of welding rail bond terminals according to any one of the first to third aspects, wherein the plastic deformation region is a concave shape formed at four predetermined positions on the diagonally approximately 45 ° radial line. Includes the step of simultaneously forming two of the four locations by the static pressure step by the required static pressure means, and further forming the remaining two locations at the same time.
また、請求項5に係る発明は、基板の前方下面に先端形状を円弧状とした一対の圧痕形成爪を、把手の長手方向中心線に対し略45°の角度をもって対称に設けるとともに前記基板の把手側の下面に、当接安定用突子を設けたことを特徴とする。 Further, the invention according to
本発明の請求項1記載に係るレールボンド端子の溶接方法によれば、レールの表面をハンマーなどにより打撃することなく、静加圧手段による静加圧作用にて騒音を発せずに凹状の塑性変形領域を形成するので、レールに傷や亀裂が発生せず、作業が静かであり品質も安定、均一となり、作業量も軽減し、作業が簡単となり、楽な姿勢で作業ができるものであり、また、圧痕形成に際しては、予め圧痕形成条件に対応して、圧痕の強さ、長さ、深さ、形状等をその都度選択的に調整決定して作業を適正に行うことができるとともに圧痕の位置決めおよび形状が不揃いとならず、正確な位置に均一な効果を発揮し得る圧痕を確実に施すことができるなどのなどの効果がある。 According to the rail bond terminal welding method of the first aspect of the present invention, the concave plasticity is generated without generating noise by the static pressure action by the static pressure means without hitting the surface of the rail with a hammer or the like. Since the deformation area is formed, the rails are not damaged or cracked, the work is quiet, the quality is stable and uniform, the work amount is reduced, the work is simplified, and the work can be done in an easy posture. In addition, when forming the indentation, the strength, length, depth, shape, etc. of the indentation can be selectively adjusted and determined each time in accordance with the indentation formation conditions, and the work can be properly performed. Therefore, there is an effect that the indentation and the shape are not uneven, and an indentation capable of exhibiting a uniform effect at an accurate position can be surely applied.
また、本発明の請求項2記載に係るレールボンド端子の溶接方法によれば、上下斜めに略45°放射方向のライン上の所定4箇所に形成される、凹状の塑性変形領域は、前記各ラインに対し、それぞれ所要角をもって交叉する状態で、しかも所要長さおよび所要深さに形成されたものであるから、従来のレールボンドの溶着金属に覆われていない部分の周囲に沿って行われるものに比してに圧痕作業がきわめて容易であり、しかも、充分に溶接による疲労強度の低下を防止得る効果がある。 According to the rail bond terminal welding method according to
また、本発明の請求項3記載に係るレールボンド端子の溶接方法によれば、斜めに略45°放射方向のライン上の所定4箇所に形成される、凹状の塑性変形領域は、所要の静加圧手段によって、4箇所同時に形成されるものであるから、作業が簡単で、しかも、正確であるなどの効果がある。 Further, according to the rail bond terminal welding method of the third aspect of the present invention, the concave plastic deformation regions formed obliquely at the predetermined four locations on the line in the approximately 45 ° radial direction have the required static electricity. Since four places are formed simultaneously by the pressurizing means, there is an effect that the operation is simple and accurate.
また、本発明の請求項4記載に係るレールボンド端子の溶接方法によれば、斜めに略45°放射方向のライン上の所定4箇所に形成される、凹状の塑性変形領域は、所要の静加圧手段によって、4箇のうちの2箇所を同時に形成し、さらに、残りの2箇所を、同時に形成ものであるから、静加圧手段の静加圧を小容量かつ小型化し、携帯に便なるものとすることができる効果がある。 According to the rail bond terminal welding method according to
また、本発明の請求項5記載に係る圧痕工具によれば、基板の前方下面に先端形状を円弧状とした一対の圧痕形成爪を、把手の長手方向中心線に対し略45°の角度をもって対称に設けるとともに前記基板の把手側の下面に、当接安定用突子を設けたものであるから、圧痕形成時における、圧痕形成爪の先端を、レールの胴部表面の圧痕形成所定箇所に、前記当接安定用突子により確実に位置せしめて正確な圧痕形成を行うことができる効果がある。 Further, according to the indentation tool of
本発明は、レールの表面をハンマーなどにより打撃することなく、レールに傷や亀裂が発生せず、作業が静かであり、また、静加圧手段によるため騒音を発せず作業量も軽減し、作業が簡単となり、楽な姿勢で作業ができ、また、品質も安定、均一となり、圧痕の位置決めも不揃いとならず、正確な位置に均一な効果を発揮し得を圧痕を確実に施すことができるレールボンド端子の溶接方法及び圧痕工具を提供する。 In the present invention, the rail surface is not struck with a hammer or the like, the rail is not damaged or cracked, the operation is quiet, and because of the static pressure means, no noise is generated and the work amount is reduced. The work is simple, you can work in an easy posture, the quality is stable and uniform, the indentation positioning is not uneven, the uniform effect can be exerted on the accurate position and the indentation can be applied reliably Provided is a rail bond terminal welding method and an indentation tool.
以下、図面を参照して本発明に係るこの発明のレールボンド端子の溶接方法及び圧痕工具の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、銅テルミット溶接工法を適用する一般的な治具を構成するルツボの一例を示す一部切欠斜視図である。図2は、レールボンド端子の実施例を示す斜視図である。図3は、この発明に係るレールボンド端子の溶接方法を説明するための治具の正面図であって、静加圧手段を油圧または空圧シリンダーによるものとした場合の一例を示すものである。図4は、同静加圧手段をネジ式シリンダーによるものとした場合の一例を示すものである。図5は、図3の右側面であって、圧痕工具の使用状態の一例を示した図である。図6は、この発明の圧痕形成完成状態を示す説明図である。図7は、レールボンド端子をレール胴部一側面に溶接した状態の一例を示す斜視図である。図8、(a)〜(c)は圧痕形成工程の一例を示す説明図である。図9は、圧痕工具の一例を示す平面図、図10は、同側面図である、図11は、同斜視図である。図12は、圧痕工具の使用の一例を示した説明図である。図13、図14は、他の例を示す平面図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a rail bond terminal welding method and an indentation tool according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing an example of a crucible constituting a general jig to which a copper thermit welding method is applied. FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of the rail bond terminal. FIG. 3 is a front view of a jig for explaining the rail bond terminal welding method according to the present invention, and shows an example in which the static pressure means is a hydraulic or pneumatic cylinder. . FIG. 4 shows an example when the static pressure means is a screw-type cylinder. FIG. 5 is a right side view of FIG. 3 and shows an example of a usage state of the indentation tool. FIG. 6 is an explanatory view showing a completed indentation formation according to the present invention. FIG. 7 is a perspective view showing an example of a state in which the rail bond terminal is welded to one side of the rail body. 8, (a)-(c) is explanatory drawing which shows an example of an indentation formation process. 9 is a plan view showing an example of an indentation tool, FIG. 10 is a side view thereof, and FIG. 11 is a perspective view thereof. FIG. 12 is an explanatory view showing an example of use of the indentation tool. 13 and 14 are plan views showing other examples.
図1において、1は、従来から使用されている銅テルミット溶接工法を適用するレールボンド端子の溶接用の治具である。
この治具1は、凹部2aを形成したルツボ本体2と、湯道3と、この湯道3に連接する半円形の切り口4aを形成した銅溶着部4とから構成されている。
前記ルツボ本体2の凹部2aには、テルミット剤5とそれを覆うように点火剤6が投入されている。
初期の段階では、凹部2aの底口はスチールディスク7で塞がれている。In FIG. 1,
The
In the
At the initial stage, the bottom opening of the
このような治具1を使用して、銅テルミット溶接工法により前記半円形の切り口4aとほぼ同形の筒状のレールボンド端子8(図2に示す)を、レール10の胴部10aの面に溶接(11)する。
この筒状のレールボンド端子8には、レールボンド(電線)8aがカシメなどにより固着されている。8bは、前記銅溶着部4に位置して溶接される固着部である。Using such a
A rail bond (electric wire) 8a is fixed to the cylindrical
さらに詳細に説明すると、まずこの筒状のレールボンド端子8をルツボ本体2の半円形の切り口4aに、レール10(例えば普通レール、熱処理レール)の長手方向(例えばレールの胴部10aの面)に沿って挿入し、このルツボ本体2によりレールボンド端子8をレール10の胴部10aに溶接する際には、図示しないガスバーナによりこのルツボ本体2の内部を中心に加熱する。 More specifically, first, the cylindrical
次にレール10を必要に応じて予熱する。余熱しない場合もある。
次いで、ガスバーナによりレール10の胴部10aにレールボンド端子8を溶接する部分を加熱する。その際、ガスバーナの火炎を溶接面に直角に当て吹管を円状に動かしながら均等に加熱する。Next, the
Subsequently, the part which welds the
次いで、前記治具1をレール10に、図示しないハンドルを開いてレール頭部10bに図示しないボンド取付金具を乗せ仮取付を行う。
次にレールボンド端子8をルツボ本体2の半円形の切り口4aに、レール10の胴部10aの面に沿って挿入すると、レールボンド端子8に設けた固着部8bは、銅溶着部4に位置に止まる。Next, the
Next, when the
ここで図示しないハンドルを閉じてレール10にしっかりと固定し、レール10とルツボ本体2の間に隙間やガタが生じないよう確実に取り付ける。
この状態で、前記ルツボ本体2の上方からスチールディスク7をルツボ本体2内の中間、すなわち、前記湯道3の上方部に上向きにセットし、銅テルミット剤5を投入する。Here, the handle (not shown) is closed and firmly fixed to the
In this state, the
更に点火剤6を投入して柄の長いライターなどで点火させると、点火とほぼ同時に反応し、数秒間銅テルミット剤5が燃焼した後、スチールディスク7も溶融して溶融銅が湯道3を通って銅溶着部4に流れ、この銅溶着部4において溶着すべきレールボンド端子8とレール10とを密着させておけば、この銅溶着部4の適正な位置に止まっているレールボンド端子8の固着部8bは、溶融銅によってレール10の胴部10aに確実に溶接(11)される。 Furthermore, when the
このように、この発明においては、図7に示すようにレール10の胴部10aにレールボンド端子8を溶接させる際には、上述のような銅テルミット溶接工法を適用させるのである。
まず、前記ルツボ本体2の半円形の切り口4aに、銅溶着部4の適正な位置に止まるように形成した筒状のレールボンド端子8をレール10の胴部10aの面に沿って挿入させ、ルツボ本体2の上方で銅テルミット剤5を点火させると、銅が湯道3を通って銅溶着部4においてレールボンド端子8の固着部8bがレール10の胴部10aに確実に溶接される。Thus, in this invention, when welding the
First, a cylindrical
しかして、レール10の胴部10aに溶接されたレールボンド端子8の溶接部外縁部は、残留応力が残り、疲労強度の低下することが知られており、またこの残留応力の解消方法として、レールボンド端子の外縁部にハンマー打撃を加えることによって凹状の塑性変形を生じさせるこれによって、溶接による疲労強度の低下を防止させることが知られている。 Thus, it is known that the outer stress of the welded portion of the
図3乃至図5において、12は圧痕形成用治具本体であって、レール10に跨設可能に2股状に形成されており、前記2股状部の一方、即ちレール10の胴部一側面(レールボンド端子溶接側面)に位置する側には、所要の例えば油圧または空圧シリンダー13あるいはネジ加圧式14による静加圧手段がネジ13aにより着脱自在に設けられており、また、前記2股状部の他方は、前記静加圧手段による静加圧力を受ける受体15がネジ15aにより着脱自在に設けられている、13bは油圧または空圧シリンダー13の作動ハンドル、13cは作動解放レバーである。16は前記圧痕形成用治具本体12をレール10へ取付けるためのネジ体、17,18は同ストッパーであって、前記ネジ体16と共働して、前記圧痕形成用治具本体12をレール10に安定的に取付けることができるように設けられている。19は、手下げ用把手である。 In FIG. 3 to FIG. 5,
図9乃至図11において、20は圧痕工具の基板であって、前記基板20の前方下面には先端形状を円弧状21aとした一対の圧痕形成爪21が長手方向中心線a’に対し略45°の角度をもって対称的に設けており、また、前記基板20の把手22側の下面には、圧痕形成時に、前記圧痕形成爪21をレール10胴部の圧痕形成箇所に、安定的に当接できる当接安定用突子23が設けられている。図12において、21bは圧痕を示すものである。
なお、図13は、圧痕形成爪21を長手方向中心線a’に対し上方に、当接安定用突子23を下方にそれぞれ設けられた場合を示し、図14は、圧痕形成爪21および当接安定用突子23をを長手方向中心線a’に対し、上下斜めに略45°にそれぞれ対向して設けたものである。9 to 11,
FIG. 13 shows the case where the
圧痕形成に際しては、図8の(a)に示すように圧痕形成用治具本体12をレール10の頭部に跨るように位置させ、次に同図の(b)に示すようにネジ15aにより受体15をレール10の胴部側面に当接し、さらに、前記圧痕形成用治具本体12をネジ体16、ストッパー17,18により、前記レール10の所定位置に取付ける。次に、図12の(1回目)および図8の(c)に示すように、圧痕形成爪21をレール10胴部の圧痕形成所定箇所に位置させ、この状態で油圧または空圧シリンダー13による静加圧力により所定圧痕の21bを形成するものである。
また、圧痕形成後は、作動解放レバー13cにより、油圧または空圧シリンダー13の加圧力を解放し、前記圧痕形成爪21を図12の(2回目)に示すように反対側の圧痕形成所定箇所の位置にさせ、前記と同様の作用にて、所定の圧痕21bを形成するものである。When forming the indentation, the indentation forming jig
In addition, after the formation of the indentation, the pressurizing force of the hydraulic or
なお、同形の圧痕工具を2個用いて、図12に示すように、各圧痕形成爪21を圧痕形成所定箇所に位置にさせ、4箇所同時に圧痕21bを形成することもできる。
また、図13,14に示すような圧痕形成爪21を設けた圧痕工具にても所定の圧痕21b形成することもできることは無論である。In addition, using two indentation tools of the same shape, as shown in FIG. 12, each
Of course, the
なお、本実施例では、特に、レールにレールボンド端子を銅テルミット溶接によって溶接する工程と、この銅テルミット溶接によって溶接する工程によってレールに溶接されたレールボンド端子の溶接外縁部を、ハンマー打撃によらない所要の静加圧手段で静加圧する工程とを含むものであるから、レールの表面をハンマーなどにより打撃しないので、レールに傷や亀裂が発生せず、作業が静かであり、作業量も軽減し、作業が簡単となり、楽な姿勢で作業ができ、また品質も安定、均一となり、圧痕の位置決めおよび形状が不揃いとならず、正確な位置に均一な効果を発揮し、得る圧痕形成できることで、レールボンド端子の溶接方法に適用できること勿論である。 In this embodiment, in particular, the hammering of the welded outer edge portion of the rail bond terminal welded to the rail by the step of welding the rail bond terminal to the rail by copper thermit welding and the step of welding by this copper thermit welding. Because it includes a process of applying static pressure with the required static pressure means, it does not hit the rail surface with a hammer, so the rail is not damaged or cracked, the work is quiet, and the amount of work is reduced. In addition, the work is easy, the work can be done in an easy posture, the quality is stable and uniform, the indentation positioning and shape are not uneven, the uniform effect can be achieved at the exact position, and the indentation can be formed Of course, it can be applied to the welding method of the rail bond terminal.
1 レールボンド端子の溶接用の治具
2 ルツボ本体
2a 凹部
3 湯道
4 銅溶着部
4a 半円形の切り口
5 テルミット剤
6 点火剤
7 スチールディスク
8 筒状のレールボンド端子
8a レールボンド(電線)
8b 固着部
10 レール
10a レール胴部
10b レール頭部
11 溶接
12 圧痕形成用治具本体
13 油圧または空圧シリンダー
13a ネジ
13b 作動ハンドル
13c 作動解放レバー
14 ネジ加圧式
15 受体
15a ネジ
16 ネジ体
17 ストッパー
18 ストッパー
19 手下げ用把手
20 基板
21 圧痕形成爪21
21a 円弧状
21b 圧痕
22 圧痕把手
23 当接安定用突子
a−a レールボンド端子の長手方向中心線
a’−a’ 基板の長手方向中心線DESCRIPTION OF
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2004
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