JP2008544861A - 超音波衝撃処理により溶接レール継手特性の品質および信頼性を改善する方法 - Google Patents
超音波衝撃処理により溶接レール継手特性の品質および信頼性を改善する方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、熱溶接即ちテルミット溶接、例えばアルミノテルミット溶接もしくは銅テルミット溶接などの溶接、ならびにアーク溶接、ガス圧接溶接、およびフラッシュバット溶接などの溶接プロセスによって相互連結されたレールのセクションの性能を、溶接前、溶接中、溶接後、または使用済みレールの修理中のいずれかにおいて超音波衝撃処理(UIT)プロセスを利用して溶接継手を再加工することによって改善することに関する。これは、連続的にまたは数回に分けた、手動または自動的方法での超音波衝撃工具によるUITの適用による、継手、継手のまわり、および/またはレール全長の処理を含み、溶接されたレールセクションの疲労寿命および/または他の特性を増加させることを目的する。
レールは、鉄道および地下鉄の車両、路面電車、機関車、モノレール、トロリー、および他の移動可能な回転および回動構造物のための輸送手段を提供するために用いられる。レールは、それが設置されている国によって決定される様々な基準および規格を満たさなければならない。レールは適当な材料で製造してよく、またテルミット溶接などの適当な方法で連結してよい。レールのテルミット溶接中に、化学反応によってテルミット鋼が生成され、それが鋳造構造を有する溶接部を形成する。不十分な予熱または溶接面間の大きすぎるギャップの結果として起こる不完全な融合により、溶接中にレールに割れが生じる可能性がある。割れはまた、位置がずれたレール端によって生じる可能性もある。溶接レールの他の欠陥には、溶込み不良および熱結晶化割れが含まれる。
本発明は、熱溶接即ちテルミット溶接、例えばアルミノテルミット溶接もしくは銅テルミット溶接などの溶接、ならびにアーク溶接、ガス圧接溶接、およびフラッシュ溶接などの溶接プロセスによって相互連結されたレールのセクションの性能を、溶接前、溶接中、溶接後、または使用済みレールの修理中のいずれかに溶接継手を超音波衝撃処理(UIT)プロセスを利用して再加工することによって改善することに関する。これは、連続的にまたは数回に分けた、手動または自動的方法での超音波衝撃工具によるUITの適用による、継手、継手のまわり、および/またはレール全長の処理を含み、溶接されたレールセクションの疲労寿命および/または他の特性を増加させることを目的する。
− 強靱性、接触強度、熱および収縮サイズの変化に対する耐性、低サイクルおよび高サイクル耐久性、腐食および腐食疲労損傷に対する耐性、変動する荷重下の耐久限度、および耐衝撃性が増大すること;
− 材料の強度に対して保証される最大許容荷重が、実際の水準と比べて増大すること;
− 溶接部横断面中、熱影響域(HAZ)中、および溶接部止端の微細粒構造に対して、保証された均一性が提供されること;
− 液相の溶接材料の収率が増大すること;
− ガス抜きされ溶接された材料が提供されること;
− 超音波衝撃処理パルスの影響下で溶融池の中央から液体金属を移動させることにより、溶接部の境界の衝風冷却領域中の熱および質量交換が最適化されること;
− 超音波衝撃処理パルスを作用させることに起因する現象による、孔、液化(liquidation)割れ、不安定相、粒間の沈降および損傷、ならびに不完全融合の形で存在するミクロおよびマクロの欠陥が抑制されること;
− 第一、第二、および第三の種類の応力および構造変形が制御されること;
− 材料のたわみモード、ならびに粒子、亜粒子、およびモザイク構造に影響を与えることにより決定される材料特性が制御されること;
− 引張応力領域中の溶接部およびHAZ金属のたわみモードが、最適化されること;
− 超音波衝撃処理影響下の改善されたプロセス信頼度および継手品質に基づいて、溶接用の溶接継手を準備する際および溶接中に技術的パラメータの範囲が拡大して制限が最小限になること;ならびに
− 溶接継手の溶接後熱処理プロセスの統計的信頼度が改善されること、および溶接継手の熱処理が廃止されること。
本発明は、熱溶接即ちテルミット溶接、例えばアルミノテルミット溶接もしくは銅テルミット溶接などの溶接、ならびにアーク溶接、ガス圧接溶接、およびフラッシュ溶接などの溶接プロセスによって相互連結されたレールのセクションの性能を、溶接前、溶接中、溶接後、または使用済みレールの修理中のいずれかにおいて、超音波衝撃処理(UIT)プロセスを利用して溶接継手を再加工することによって改善することに関する。これは、連続的にまたは数回に分けた、手動または自動的方法での超音波衝撃工具による超音波衝撃処理の適用による、継手、継手のまわり、および/またはレール全長の処理を含み、溶接されたレールセクションの疲労寿命および/または他の特性を増加させることを目的する。
− 強靭性、接触強度、熱および収縮サイズの変化に対する耐性、低サイクルおよび高サイクル耐久性、腐食および腐食疲労損傷に対する耐性、変動する荷重下の耐久限度、および耐衝撃性が増大すること;
− 材料の強度に対して保証される最大許容荷重が実際の水準と比べて増大すること;
− 溶接部横断面中、HAZ中、および溶接部止端の微細粒構造に対して、保証された均一性が提供されること;
− 液相の溶接材料の収率が増大すること;
− ガス抜きされ溶接された材料が提供されること;
− 超音波衝撃処理パルスの影響下で溶融池の中央から液体金属を移動させることによる、溶接部の境界の衝風冷却領域中の熱および質量交換が最適化されること;
− 超音波衝撃処理パルスを作用させることに起因する現象による、孔、液化割れ、不安定相、粒間の沈降および損傷、ならびに不完全融合の形で存在するミクロおよびマクロの欠陥が抑制されること;
− 第一、第二、および第三の種類の応力および構造変形が制御されること;
− 材料のたわみモード、ならびに粒子、亜粒子、およびモザイク構造に影響を与えることにより決定される材料特性が制御されること;
− 引張応力領域中の溶接部およびHAZ金属のたわみモードが最適化されること;
− 超音波衝撃処理影響下の改善されたプロセス信頼度および継手品質に基づいて、溶接用の溶接継手を準備する際および溶接中に技術的パラメータの範囲が拡大して制限が最小限になること;ならびに
− 溶接継手の溶接後熱処理プロセスの統計的信頼度が改善されること、および溶接継手の熱処理が廃止されること。
Claims (11)
- 超音波衝撃処理により、レールの少なくとも一部を処理する工程と、
該超音波衝撃処理により、該レールに少なくとも一つの技術的効果をもたらす工程と
を含む、インパルス処理によりレールに少なくとも一つの所定の特性を改変するかまたは生じさせることによってレールに少なくとも一つの技術的効果をもたらす方法。 - 超音波衝撃処理の少なくとも一つの技術的効果が以下の中の少なくとも一つである、請求項1記載の方法:
− 強靭性、接触強度、熱および収縮サイズの変化に対する耐性、低サイクルおよび高サイクル耐久性、腐食および腐食疲労損傷に対する耐性、変動する荷重下の耐久限度、ならびに/または耐衝撃性が増大すること;
− 材料の強度に対して保証される最大許容荷重が実際の水準と比べて増大すること;
− 溶接部横断面中、HAZ中、および/または溶接部止端の微細粒構造に対して、保証された均一性が提供されること;
− 液相の溶接材料の収率が増大すること;
− ガス抜きされ溶接された材料が提供されること;
− 超音波衝撃処理パルスの影響下で溶融池の中央から液体金属を移動させることにより、溶接部の境界の衝風冷却領域中の熱および質量交換が最適化されること;
− 超音波衝撃処理パルスを作用させることに起因する現象による、孔、液化(liquidation)割れ、不安定相、粒間の沈降および損傷、ならびに/または不完全融合として存在するミクロおよびマクロの欠陥が抑制されること;
− 第一、第二、および第三の種類の応力および構造変形が制御されること;
− 材料のたわみモード、ならびに粒子、亜粒子、およびモザイク構造に影響を与えることにより決定される材料特性が制御されること;
− 引張応力領域中の溶接部およびHAZ金属のたわみモードが最適化されること;
− 超音波衝撃処理影響下の改善されたプロセス信頼度および継手品質に基づいて、溶接用の溶接継手を準備する際および溶接中に技術的パラメータが拡大して制限が最小限になること;ならびに
− 溶接継手の溶接後熱処理プロセスの統計的信頼度が改善されること、および溶接継手の熱処理が廃止されること。 - 超音波衝撃処理の少なくとも一つの技術的効果が、以下の中の少なくとも一つである、請求項1記載の方法:
− 溶接部、熱影響域、溶接部止端、ソルバイト構造、および/またはベイナイト構造中の、微細粒、および粒子の良好な均一性;
− 高温割れ、気孔、孔、スラグ混入、および/または不良融合を含む欠陥の除去;
− 増大された、衝撃強度、接触強度、熱および収縮サイズの変動に対する耐性、低サイクルおよび高サイクル強度、腐食および腐食疲労損傷に対する耐性、ならびに/または変動する荷重下の疲労限界および耐衝撃性;
− 現在の水準と同程度の材料強度のレベルでの、増大された保証される最大許容荷重;
− 液相の溶接材料の改善された収率;
− 超音波衝撃処理パルスの効果の下で、溶融池の中心から液体金属を移動させることによる、溶接部の境界の衝風冷却領域中の最適化された熱および質量交換;ならびに
− 超音波衝撃処理パルスを作用させることにより引き起こされる、孔、液化割れ、不安定相、粒間の沈降および損傷、ならびに不完全融合を含むミクロおよびマクロの欠陥の抑制。 - 超音波衝撃処理によりレールの少なくとも一部を処理する工程が、該レールの該少なくとも一部の溶接または接合の前、間、または後に行われる、請求項1記載の方法。
- 超音波衝撃処理によって処理されるレールの少なくとも一部が溶接部である、請求項1記載の方法。
- 超音波衝撃処理によって処理されるレールの少なくとも一部が、レール頭部、レール基部、またはレール腹部である、請求項1記載の方法。
- レールの少なくとも一部が、その製造の後に、使用場所での組立ての前にもしくは後に、保守および損傷防止の一部として、または大規模な損耗の後に処理される、請求項1記載の方法。
- 超音波衝撃処理が工具によって提供される、請求項1記載の方法。
- 工具が、機械化工具または手動工具でもよい、請求項8記載の方法。
- 超音波衝撃処理中、レールに沿って移動可能なトロリーの上に工具が置かれる、請求項8記載の方法。
- 超音波衝撃処理中、レールに沿って静止しているトロリーの上に工具が置かれる、請求項8記載の方法。
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