JP3134876U - 凹み加工用冶具 - Google Patents

Abstract

【課題】レール同士のテルミット溶接部に装着することで、疲労強度の向上を安定して発揮させるために凹み加工を行うレール部位を容易に認識できる凹み加工用冶具を得る。
【解決手段】テルミット溶接部を含むレール頭頂面１ａ及びレール頭部側面１ｂを覆うレール頭部被覆部１０と、テルミット溶接部の両側におけるテルミット溶接による残り砂や鋳バリが存在する範囲の各レール腹部１ｃを覆うレール腹部被覆部２０と、前記各レール腹部被覆部２０に連続しレール底部１ｄを支持するレール底部支持部３０を有する凹み加工用冶具とすることで、テルミット溶接部への装着に際して、テルミット溶接部２の溶接部分と余盛端部３ａ、及び、テルミット溶接部における凸状の溶接余盛３の余盛端部３ａらレール長手方向において溶接による残り砂や鋳バリが付着している箇所をレール腹部被覆部２０により覆うようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、レール同士をテルミット溶接することでロングレールを作製する場合において、レール溶接部の疲労強度を向上させるための凹み加工を行うに際して用いられる冶具に関する。

レールの敷設現場において、レール同士をテルミット溶接することでロングレールを作製する場合、車輪が通過するテルミット溶接部のレール頭頂面と頭部両側面については研摩が行われるが、それ以外の部分は凸状の溶接余盛がそのまま存在する状態で使用される。そのため、凸状の溶接余盛が存在する部位においては、車両通過時の応力集中による疲労破壊が発生する場合がある。

一般に凸状の溶接余盛を有する溶接部で疲労強度を向上させる場合には、レールの敷設現場において、特許文献１に示されるように、溶接部における余盛端部を機械的に叩いて凹ませ、圧縮残留応力を付加することにより疲労強度を向上させる方法が取られている。
特開２００５−１１８８７１号公報

しかしながら、レール同士をテルミット溶接で接続したテルミット溶接部の場合は、その余盛端部において溶接に使用した耐火材の残り砂の残留や溶接時に生じた鋳バリの発生が生じることがある。
残り砂は、耐火材が余盛端部に付着残留したものである。また、鋳バリは、レールを耐火材で覆った際に生じた僅かな隙間にテルミット溶鋼が入って発生したものである。
テルミット溶接部の余盛端部を、一般の溶接部の場合と同様に叩いて凹ませると、レール表面に残り砂が食い込んで切り欠き部を生じさせて疲労強度を低下させる不都合があった。また、鋳バリの上を叩いて凹ませても、レール表面を直接凹ませる事ができないので、所望の疲労強度の向上を期待できないという問題点があった。

また、レールの敷設現場における保守作業に関しては、列車通行がない夜間に行うことが多いため、テルミット溶接部における前記した残り砂や鋳バリを目視で判断することは難しく、残り砂や鋳バリの部分を避けてテルミット溶接の凹み加工処理を行うことは困難であった。
このため、レール同士のテルミット溶接部の溶接余盛端部に対して、疲労強度の向上を安定して発揮させる凹み加工処理の仕方が望まれていた。

本考案は、上記事情を考慮して提案されたもので、レール同士のテルミット溶接部に装着することで、疲労強度の向上を安定して発揮させるための凹み加工を行うレール部位を容易に認識できる凹み加工用冶具を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため本考案は、レール同士のテルミット溶接部を覆う凹み加工用冶具であって、次の構成を含むことを特徴としている。
前記テルミット溶接部２を含むレール頭頂面１ａ及びレール頭部側面１ｂを覆うレール頭部被覆部１０を有する。
前記テルミット溶接部２の両側における前記テルミット溶接による残り砂や鋳バリが存在する範囲の各レール腹部１ｃを覆うレール腹部被覆部２０を有する。
前記各レール腹部被覆部２０に連続しレール底部１ｄを支持するレール底部支持部３０を有する。

また、前記レール腹部被覆部２０間に開口部４０を形成することで、この部分に溶接余盛３を挟んで凹み加工用冶具を装着できるので、前記テルミット溶接部２への位置決めが容易となる。

また、請求項１に記載の凹み加工用冶具をレール同士のテルミット溶接部２に装着した際に、前記各レール腹部被覆部２０の端部２０ａが、前記テルミット溶接部２の余盛端部３ａから１０ｍｍ以上であることを特徴としている。

本考案によれば、レール同士のテルミット溶接部２に凹み加工用冶具を装着した場合、テルミット溶接部２の溶接部分と余盛端部３ａ、及び、テルミット溶接部２における凸状の溶接余盛３の余盛端部３ａらレール長手方向において溶接による残り砂や鋳バリが付着している箇所をレール腹部被覆部２０により覆うことができる。したがって、この冶具の外側（レール腹部被覆部２０の端部２０ａ）に沿ってレール腹部を叩いて凹み加工処理を行えば、疲労強度の向上を発揮させる位置に確実に凹み加工処理を施すことができる。

レール同士のテルミット溶接において、テルミット溶接による残り砂や鋳バリが生じない位置は、レールの長手方向における溶接余盛３の余盛端３ａから１０ｍｍ以上離れた位置であるので、凹み加工処理冶具における各レール腹部被覆部２０の端部２０ａが、テルミット溶接部２の余盛端３ａから１０ｍｍ以上になるように各レール腹部被覆部２０の幅を設計すればよい。

本考案に係る凹み加工用冶具の実施の形態の一例について、図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は、凹み加工用冶具の正面説明図及び側面説明図である。図１及び図２中の点線部分はレールを示している。
図３は、テルミット溶接が行われたレール同士のテルミット溶接部に、図１及び図２で示した凹み加工用冶具が装着された状態を示している。

先ず、レール１，１同士をテルミット溶接により溶接した場合のレールの状態について、図３を参照して説明する。
テルミット反応により生成させたテルミット溶接部（接続部）２において、列車車輪の接触するレール頭頂面１ａとその両側の頭部側面１ｂの溶接余盛についてだけは、テルミット溶接部２が高温の時に専用の熱間剪断器で除去し、さらに、６００℃まで温度が下がる間にグラインダー研磨で粗仕上げをする。テルミット溶接部２のレール頭頂面１ａと頭部両側面１ｂ以外の部分のレール周囲においては、凸状の溶接余盛３がそのまま存在する状態となっている。

レール１，１同士のテルミット溶接部２の溶接余盛３から両側位置における一定範囲の部位４は、耐火材が余盛端部３ａに付着残留したものである残り砂や、レールと耐火材との製造公差等によるわずかな寸法差があるため、レールを耐火材で覆った際に僅かな隙間が生じ、この僅かな隙間にテルミット溶鋼が入って発生したものである鋳バリが存在する場所である。

本考案による凹み加工用冶具は、レールのテルミット溶接部２における適宜位置を機械的に叩いて凹ませて圧縮残留応力を付加する事により疲労強度を向上させるに際して、余盛端部３ａに近い部分における残り砂や鋳バリがある部分を覆うことにより、誤って残り砂や鋳バリの上を叩くことを防止するための冶具である。

凹み加工用冶具は、例えば、鋳造材等の高耐熱性を有する金属で一体的に形成され、方形柱に対して所望の凹部が形成された形状を有することでレール同士のテルミット溶接部を跨ぐように装着されるように構成されている。
すなわち、凹み加工用冶具は、レール頭頂面１ａの全体とこのレール頭頂面１ａに連続する一方側の頭部側面１ｂを覆う形状の面１１を有するレール頭部被覆部１０と、テルミット溶接部２の両側に位置する一定範囲の各レール腹部１ｃを覆うレール腹部被覆部２０と、前記レール腹部１ｃに連続するレール底部１ｄを支持するレール底部支持部３０と、レール腹部被覆部２０間に形成される開口部４０を有して構成されている。

レール頭部被覆部１０の面１１は、レール同士のテルミット溶接部２を含むレール頭頂面１a及び頭部側面１ｂのレール形状に沿って形成され、レールの頭部側面１ｂに接触するように形成されている。レール頭部被覆部１０の中央には孔１２が穿孔され、この孔１２に把持部１３を有するねじ部材１４のねじ部１５が進退可能に螺着されることで、ねじ部１５の先端がレール頭頂面１ａの上面に当接し、レール１に対して凹み加工用冶具が固定されるように構成されている。

レール腹部被覆部２０は、テルミット溶接部２の両側において、テルミット溶接による残り砂や鋳バリが存在する範囲の各レール腹部１ｃを覆う幅を有して形成されている。テルミット溶接による残り砂や鋳バリが存在する範囲は、レール１の長手方向における溶接の余盛端３ａから１０ｍｍ以下の範囲であるので、各レール腹部被覆部２０の端部２０ａが、テルミット溶接部２の余盛端３ａから１０ｍｍ以上になるようにレール腹部被覆部２０の幅Ｌが決められる。レール腹部被覆部２０の面２１は、レール腹部１ｃのレール形状に沿って形成され、レール腹部１ｃに接触するように形成されている。

レール底部支持部３０は、レール足表部１ｄからレール底面１ｅのレール中心位置にかけて、レール形状に沿って形成され、レール底面１ｅに接触して支持するように形成されている。

凹み加工用冶具のレール腹部被覆部２０間には、テルミット溶接部２の余盛部３に対向する位置に開口部４０が形成されている。この開口部４０は、レール腹部１ｃからレール底部１ｅ側に通じるように連続して開口されている。したがって、レールのテルミット溶接部２に凹み加工用冶具を装着する場合において、余盛部３が開口部４０から臨むように装着することで、テルミット溶接による残り砂や鋳バリが存在する範囲をレール腹部被覆部２０の外側に配置させる位置決めを容易に行うことができる。

次に、凹み加工用冶具の使用方法について説明する。
レール同士のテルミット溶接を行った後、テルミット溶接部２が３００℃以下の時に、レール同士のテルミット溶接部２に対して側方から凹み加工用冶具を嵌合させ、レール頭部被覆部１０がレール頭頂面１ａ及びレール頭部側面１ｂを覆うように、また、溶接余盛３の両側においてレール腹部被覆部２０がレール腹部１ｃを覆うように、レール底部支持部３０がレール底部１ｅを支持するように配置させる。テルミット溶接部２の溶接余盛３は、開口部４０に臨ませるように位置している。
そして、レール頭部被覆部１０に装着されたねじ部材１４を締付けることにより、ねじ部１５の先端をレール頭頂面１ａに押し当てることでテルミット溶接部２に対して凹み加工用冶具を固定するので、凹み加工用冶具をレールのテルミット溶接部２に容易に取り付けることができる。

続いて、凹み加工用冶具の両側のレール腹部被覆部２０の各外側の端部２０ａに沿って打痕機でレール腹部１ｃのレール面（レール部位）に対して凹み加工処理を行う。
レール同士のテルミット溶接部２において、残り砂や鋳バリがある部分はレール腹部被覆部２０で覆われているので、この部分を誤って叩くことでレール表面に残り砂が食い込んで切り欠き部を生じさせて疲労強度を低下させることを防止でき、テルミット溶接部２の余盛端部を機械的に叩いて凹ませて圧縮残留応力を付加するに際して、確実に疲労強度の向上を図ることができる。

また、凹み加工用冶具のレール腹部被覆部３０の外側に沿って凹み加工を行うため、レール腹部被覆部３０のレールに当たる箇所の幅Lを変化させた凹み加工用冶具（例えば、幅Lが１０ｍｍ、２０ｍｍ等にする）を複数種作成しておけば、１０ｍｍ以上、又は２０ｍｍ以上の所望のレール部位に安定して凹み加工を行うことができる。
また、レール腹部被覆部２０間に開口部４０を設けることなく、テルミット溶接部２の余盛端部３ａと、レール腹部被覆部２０が接触する様な構造であっても良い。

本考案の凹み加工用冶具によれば、レール同士のテルミット溶接部に取り付けが容易であるために作業効率を下げることがなく、レール腹部被覆部の存在により、残り砂や鋳バリがある部分を叩くことを防止してレール表面に切り欠き部を生じさせることなく、確実に疲労強度を上げることができる。

本考案の凹み加工用冶具を使用することにより、レール同士のテルミット溶接部において、溶接部の疲労強度が向上する加工を安定して実施することが可能となるので、テルミット溶接における溶接箇所の加工処理を行う冶具として有用なものである。

本考案の凹み加工用冶具の正面説明図である。 本考案の凹み加工用冶具の側面説明図である。 本考案の凹み加工用冶具をレール同士のテルミット溶接部に装着した状態を示す斜視説明図である。

符号の説明

１ レール
１ａ レール頭頂面
１ｂ レール頭部側面
１ｃ レール腹部
１ｄ レール足表面
１ｅ レール底部
２ テルミット溶接部
３ 溶接余盛
３ａ 余盛端部
１０ レール頭部被覆部
２０ レール腹部被覆部
２０ａ 端部
３０ レール底部支持部
４０ 開口部

Claims (3)

1. レール同士のテルミット溶接部を覆う冶具であって、
   前記テルミット溶接部を含むレール頭頂面及びレール頭部側面を覆うレール頭部被覆部と、
   前記テルミット溶接部の両側における前記テルミット溶接による残り砂や鋳バリが存在する範囲の各レール腹部を覆うレール腹部被覆部と、
   前記各レール腹部被覆部に連続しレール底部を支持するレール底部支持部と、
   を備えて成ることを特徴とする凹み加工用冶具。
2. 前記レール腹部被覆部間に開口部を形成した請求項１に記載の凹み加工用冶具。
3. 請求項１に記載の凹み加工用冶具をレール同士のテルミット溶接部に装着した際に、前記各レール腹部被覆部の端部が、前記テルミット溶接部の余盛端部から１０ｍｍ以上である凹み加工用冶具。
   

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