JPH05169292A - レ−ルの補修溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レ−ル母材と同程度の硬度、耐摩耗性を有す
る金属を肉盛する鉄道用レ−ル頭部の諸欠陥部補修溶接
方法を提供することにある。 【構成】 レ−ル頭部の諸欠陥を除去し、該レ−ル頭部
を肉盛溶接で補修するに当たって、溶加材全重量に対し
てＣ ０．５超〜１．５％を含有する被覆ア−ク溶接用
溶加材及びガスシ−ルドア−ク溶接用溶加材を用い、該
レ−ル頭部の諸欠陥を除去した部分を補修肉盛溶接する
ことを特徴とするレ−ルの補修溶接方法にある。 【効果】 溶接部には従来の肉盛溶接ではさけることが
出来なかったレ−ル母材の溶融境界線近傍に高温割れの
発生が完全に防止することが出来、母材レ−ルと類似の
パ−ライト組織、耐摩耗性の優れた金属肉盛が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄道用レ−ル頭部の諸欠
陥部補修溶接方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、レ−ル肉盛溶接には突き合わせ溶
接部のレ−ル頭部表面を硬化肉盛したり、レ−ルの局部
的な表面疵または摩耗部分を肉盛補修する方法がある。
特に、これらレ−ルの局部的な表面疵または摩耗部分を
肉盛補修する方法としては、レ−ルを突き合わせ溶接ま
たは肉盛溶接する際に用いられる被覆ア−ク溶接法、す
なわち、低水素系８０キロ高張力鋼用もしくは、低合金
系金属耐摩耗用の被覆ア−ク溶接法ないし半自動ガスシ
−ルドア−ク溶接法が行われているのが現状である。こ
の上記溶接材料を用いた被覆ア−ク溶接法ないし半自動
ガスシ−ルドア−ク溶接法では、一般に鉄道レ−ル等の
高炭素鋼の溶接に当って母材の熱影響部に微細な粒界割
れを発生し易く、しかもこれを防止するための溶接入熱
量温度管理が極めて困難であり、又これらの方法によっ
てレ−ル母材と同程度の硬度、耐摩耗性を有する金属を
肉盛することも容易でないという問題がある。

【０００３】また、溶加棒を用いる酸素−アセチレンガ
ス溶接法があるが、この方法で得られた溶接部は非金属
介在物、ブロ−ホ−ルなどに起因するクラックが発生し
たり、母材の熱影響部が広くなるなどの欠点があり、し
かも鉄道レ−ルの場合、そのレ−ル母材は高炭素鋼であ
るため、この方法では肉盛性が悪いばかりでなく母材へ
の熱影響による弊害が大きく、従って安定かつ高品質の
肉盛層を得ることが困難とされている。このような理由
から特公昭５７−１９１８９号公報の如く鉄道用レ−ル
等のレ−ル溶射肉盛補修用に適した自溶性合金組成物と
してＦｅ及びＮｉを主成分とした合金に一定範囲のＢ及
びＭｏを添加するもので、そのレ−ル肉盛補修用自溶合
金組成物として、Ｎｉ２０〜５０％、Ｃｒ３〜１５％、
Ｂ０．１〜１．２％、Ｓｉ０．４〜３％、Ｃ０．０１〜
０．５％、Ｍｏ１〜８％、及び残部Ｆｅからなるもの
が、強度、硬さおよび耐摩耗性の向上と作業性の改善を
図ったものとして知られている。しかし、この方法は、
ガス溶射法であるためレ−ル頭部に投入される全入熱量
が著しく大きくなり、肉盛補修後、補修溶接による熱影
響の軟化幅が広くなり、いわゆる落ち込みが問題にな
る。そこで、被覆ア−ク溶接法ないし半自動ガスシ−ル
ドア−ク溶接法のように入熱量を低入熱側に制御できる
溶接法の適用が望まれている。

【０００４】

【発明が解決するための課題】上述のように、従来の技
術で用いられている被覆ア−ク溶接法ないし半自動ガス
シ−ルドア−ク溶接法では溶接熱影響部（ＨＡＺ）の液
化割れを防止することは出来ない。これらの主要な要因
は溶接金属とレ−ルとのＣ量の差があるため、両者の凝
固温度が大きく異なるので、高Ｃで凝固温度の低いレ−
ルの溶融境界線近傍の再溶解液化したオ−ステナイト粒
界に、溶接金属の凝固収縮に起因して発生する収縮歪が
加わる結果生じるものである。一方、レ−ルの耐摩耗、
耐疲労損傷性には、硬さが高く、高Ｃ共析組織（Ｃ量が
約０．８％含有）で得られる微細パ−ライト組織が有効
であり、従って従来技術で用いられている溶加材で得ら
れるベ−ナイト組織は高Ｃ系パ−ライト組織に比較して
硬さが同一でも耐摩耗、耐疲労損傷性が劣る等の問題が
ある。

【０００５】

【課題を解決しようとする手段】本発明は、前記のよう
な従来技術における問題点を解消すべき、本発明者ら
は、鋭意研究を重ねた結果、従来の溶加材によって形成
された溶着金属は母材レ−ルと著しく異なった成分とな
るために前記問題が発生することを知見し、溶着金属が
従来の溶着には不適当とされてきた母材レ−ルと類似の
高Ｃ型パ−ライト組成となるレ−ルの補修溶接方法を見
出した。その発明の要旨とするところは、 （１）レ−ル頭部の諸欠陥を除去し、該レ−ル頭部を肉
盛溶接で補修するに当たって、溶加材全重量に対してＣ
０．５超〜１．５％を含有する被覆ア−ク溶接用溶加材
を用い、該レ−ル頭部の諸欠陥を除去した部分を補修肉
盛溶接することを特徴とするレ−ルの補修溶接方法 （２）レ−ル頭部の諸欠陥を除去し、該レ−ル頭部を肉
盛溶接で補修するに当たって、溶加材全重量に対してＣ
０．５超〜１．５％を含有するガスシ−ルドア−ク溶接
用溶加材を用い、該レ−ル頭部の諸欠陥を除去した部分
を補修肉盛溶接することを特徴とするレ−ルの補修溶接
方法にある。

【０００６】以下、本発明について図面に従って詳細に
説明する。図１は本発明に係る補修溶接個所を示す図で
ある。図１（Ａ）は鉄道用レ−ル１の頭部２のゲ−ジコ
−ナ−部３の詳細図である。このゲ−ジコ−ナ−部３の
側表面及びその内部は車輪との接触部に当り、空転傷、
シェリング、疲労などの諸欠陥を生じ易く、通常、ゲ−
ジコ−ナ−部に当るＨ＝２５ｍｍの部分において、ｈ＝
５ｍｍ、ｈ´＝３ｍｍ程度の諸欠陥を生ずる。また、図
１（Ｂ）はレ−ル頭部２の部分もゲ−ジコ−ナ−部と同
様、車輪との接触部に当り、やはり空転傷、シェリン
グ、疲労などの諸欠陥を生じ、通常ｈ゛＝３ｍｍ程度と
なる。そのため、レ−ルのゲ−ジコ−ナ−部ないし、頭
部を何らかの形で補修してやる必要がある。

【０００７】このような諸欠陥を生じた部分の位置、形
状に応じて、レ−ル頭部を適当な手段、例えば、エア−
ガウジングまたはグラインダ−などにより研削し、平底
の開先を形成する必要がある。図２は諸欠陥を生じたレ
−ル頭部を研削した開先溝部の形状を示す図であって、
例えば、４５°の傾斜を付けた開先で約幅１００ｍｍ、
深さ１０ｍｍ程度の諸欠陥部分を除去した状態を図示し
た。このように諸欠陥部分を除去した後、補修肉盛溶接
するに先立ち、２００〜５００℃の範囲で先ず予熱を行
い、レ−ル頭部側の両側に図３に示すように、銅当金４
を当て、溶接パス方向をレ−ル軸方向に合わせて下向き
多パスを重ねて肉盛を行う。図３は本発明に係るレ−ル
頭部の多層肉盛した断面図であって、開先が深くて初層
のみで肉盛りが完成されない場合には、番号（１）〜
（１５）のように多パスの肉盛溶接を行い２層以上続け
て実施する。この際、各溶接パスの開始および終端（ク
レ−タ−）処理に充分注意を払い、レ−ル頭部表面に出
して行うようにする。これは、本発明に用いる溶加材の
特徴として、ブロ−ホ−ル、スラグ巻き込みおよびクレ
−タ−部の高温割れに注意する必要があり、それらの欠
陥の発生を完全に防止するために必要な手段である。

【０００８】

【実施例】

実施例１ 対象とするレ−ル鋼種は表１に示す。これら鋼種を対象
として表２に示す溶加材、すなわち、溶加材全重量に対
し０．５超〜１．５％までの範囲で炭素量を含有するＡ
〜Ｄ種のいわゆる溶接棒を用いた被覆ア−ク溶接法及び
比較例Ｅ〜Ｇ種の、いわゆる溶接棒を用いた被覆ア−ク
溶接法によりレ−ル頭頂部に図２に示すような形状に準
備した開先溝部を補修肉盛溶接した。そのときの溶接施
工条件は、溶接棒径：４〜５ｍｍ、極性：ＤＣＲＰ（棒
＋）、溶接電流：１３０〜１７０Ａ（４ψ）、２００〜
２３０Ａ（５ψ）、電圧：２４〜２７Ｖ、肉盛速度：７
〜１２ｃｍ／ｍｉｎで行った。なお、溶接施工は、予め
２００℃以上、５００℃以内で予熱を施した後、レ−ル
頭側面を銅当金で囲み、図３に示すようなパス順序
（１）〜（１５）で最終パス側がレ−ルのゲ−ジコ−ナ
−部３側になるように実施した。その結果を表３に示
す。この表３から明らかなように本発明においては、耐
摩耗性と耐疲労、損傷性の優れたパ−ライト組織とな
り、欠陥発生も全くない。これに対して比較例は耐摩耗
性の低いベイナイトを生成し、高温ＨＡＺ液化われを生
じた。

【０００９】実施例２ 実施例１と同様に、表１に示す対象レ−ル鋼種を表２に
示す溶加材、すなわち、溶加材全重量に対し０．５超〜
１．５％までの範囲で炭素量を含有するＨ〜Ｊ種の、い
わゆる溶接ワイヤを用いた炭酸ガスシ−ルドア−ク溶接
法及び比較例Ｋ，Ｌ種の、いわゆる溶接ワイヤを用いた
炭酸ガスシ−ルドア−ク溶接法によりレ−ル頭頂部に図
２に示すような形状に準備した開先溝部を補修肉盛溶接
した。そのときの溶接施工条件は、ワイヤ径：１．６ｍ
ｍ、極性：ＤＣＲＰ、溶接電流：１８０〜２２０Ａ、電
圧：２４〜３０Ｖ、肉盛速度：８〜１５ｃｍ／ｍｉｎで
行った。なお、溶接施工は実施例１と同様に実施した。
その結果は表３に示すように実施例１と同様の結果が得
られた。

【００１０】

【表１】

【００１１】

【表２】

【００１２】

【表３】

【００１３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る溶加材
を用いて、レ−ル頭部の肉盛補修溶接すれば、溶接部に
は従来の肉盛溶接ではさけることが出来なかったレ−ル
母材の溶融境界線近傍に高温割れの発生が完全に防止す
ることが出来、母材レ−ルと類似のパ−ライト組織、耐
摩耗性の優れた金属肉盛が得られるレ−ル頭部の肉盛補
修溶接法にある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る補修溶接個所を示す図、

【図２】同、本発明に係る開先溝部の形状を示す図、

【図３】同、本発明に係るレ−ル頭部の多層肉盛した断
面図である。

【符号の説明】

１ レ−ル ２ レ−ル頭部 ３ ゲ−ジコ−ナ−部 ４ 銅当金

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１２月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】

【課題を解決しようとする手段】本発明は、前記のよう
な従来技術における問題点を解消すべき、本発明者ら
は、鋭意研究を重ねた結果、従来の溶加材によって形成
された溶着金属は母材レールと著しく異なった成分とな
るために前記問題が発生することを知見し、溶着金属が
従来の溶接には不適当とされてきた母材レールと類似の
高Ｃ型パーライト組成となるレールの補修溶接方法を見
出した。その発明の要旨とするところは、 （１）レール頭部の諸欠陥を除去し、該レール頭部を肉
盛溶接で補修するに当たって、溶加材全重量に対してＣ
０．５超〜１．５％を含有する被覆アーク溶接用溶加材
を用い、該レール頭部の諸欠陥を除去した部分を補修肉
盛溶接することを特徴とするレールの補修溶接方法 （２）レール頭部の諸欠陥を除去し、該レール頭部を肉
盛溶接で補修するに当たって、溶加材全重量に対してＣ
０．５超〜１．５％を含有するガスシールドアーク溶接
用溶加材を用い、該レール頭部の諸欠陥を除去した部分
を補修肉盛溶接することを特徴とするレールの補修溶接
方法にある。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】以下、本発明について図面に従って詳細に
説明する。図１は本発明に係る補修溶接個所を示す図で
ある。図１（Ａ）は鉄道用レール１の頭部２のゲージコ
ーナー部３の詳細図である。このゲージコーナー部３の
側表面及びその内部は車輪との接触部に当り、空転傷、
シェリング、疲労などの諸欠陥を生じ易く、通常、ゲー
ジコーナー部に当るＨ＝２５ｍｍの部分において、ｈ＝
５ｍｍ、ｈ′＝３ｍｍ程度の諸欠陥を生ずる。また、図
１（Ｂ）はレール頭部２の部分もゲージコーナー部と同
様、車輪との接触部に当り、やはり空転傷、シェリン
グ、疲労などの諸欠陥を生じ、通常ｈ″＝３ｍｍ程度と
なる。そのため、レールのゲージコーナー部ないし、頭
部を何らかの形で補修してやる必要がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内野 耕一 北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新日本製 鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 岡崎 睦 北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新日本製 鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 大石橋 宏次 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 上山 且芳 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 大原 宗行 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 辰己 光正 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レ−ル頭部の諸欠陥を除去し、該レ−ル
   頭部を肉盛溶接で補修するに当たって、溶加材全重量に
   対してＣ０．５超〜１．５％を含有する被覆ア−ク溶接
   用溶加材を用い、該レ−ル頭部の諸欠陥を除去した部分
   を補修肉盛溶接することを特徴とするレ−ルの補修溶接
   方法
2. 【請求項２】 レ−ル頭部の諸欠陥を除去し、該レ−ル
   頭部を肉盛溶接で補修するに当たって、溶加材全重量に
   対してＣ０．５超〜１．５％を含有するガスシ−ルドア
   −ク溶接用溶加材を用い、該レ−ル頭部の諸欠陥を除去
   した部分を補修肉盛溶接することを特徴とするレ−ルの
   補修溶接方法