PL131267B1 - Method of joining of frogs from hadfield cast steel with rails of carbon steel - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób laczenia krzyzownic z austenitycznego staliwa Hadfielda znajdujacych sie na skrzyzowaniach lub rozjazdach z szynami ze stali weglowej za pomoca zgrzewania Staliwo Hadfielda nadaje sie w szczególnej mierze na krzyzownice ze wzgledu na dobra odpornosc na zuzycie. Zgrzewanie takich krzyzownic ze staliwa Hadfielda z szynami ze stali weglowej, zwlaszcza z szynami znormalizowanymi, nastrecza jednak duze trudnosci. Trudnosci te wynikaja przede wszystkim z tego powodu, ze austenityczne staliwo Hadfiel¬ da musi byc szybko chlodzone w celu unikniecia wytworzenia sie wydzielin wywolujacych kruchosc struktury, podczas, gdy szyny ze stali weglowej musza byc chlodzone powoli w celu unikniecia utwardzenia. Obydwa te wymagania sa w stosunku do siebie przeciwstawne. Ze wzgledu na to znane jest wstawianie miedzy krzyzownice i laczone szyny posrednich wkladek z niskoweglowej ciagliwej stali o strukturze austenitycznej.W tym znanym sposobie te wkladki posrednie moga byc albo odlewane razem z krzyzownica w odlewie warstwowym lub osobno zgrzewane. W ostatnim przypadku postepowano z reguly tak, ze zgrzewano wkladke posrednia z manganowa krzyzownica, a nastepnie szyny z wkladkami posrednimi. Na skutek dlugosci wkladki posredniej zapobiega sie przez to w znacznym stopniu przenoszeniu ciepla przy drugiej operacji zgrzewania na wykonana najpierw spoine. Wskutek tego mozliwe jest wyzarzenie i szybkie ochlodzenie krzyzownicy ze staliwa Hadfielda z wkladka posrednia i po nastepnym zgrzewaniu z szyna powolne ochlodzenie spoiny, gdyz unika sie przez wkladjke posrednia podgrzania do wyzszej temperatury krzyzownicy ze staliwa Hadfielda. Te znane sposoby wymagaja jednak stosunkowo duzej dlugosci wkladki posredniej. Poniewaz wkladka posrednia jest wykonana ze stali mniej miekkiej i mniej odpornej na zuzycie niz szyna i krzyzownica, wystepuje w miejscu wkladki posredniej odksztalcenie powierzchni tocznej podczas eksploatacji, wskutek czego komfort jazdy ulega duzemu pogorszeniu. Mozna bylo wprawdzie nalozyc pancerz przez naparowanie stali odpornej na zuzycie, jednak pociaga to za soba dodatkowa operacje.Celem wynalazku jest wiec usuniecie tych wad Zgodnie z wynalazkiem cel ten osiagnieto dzieki temu, ze przy stosowaniu wkladki posredniej z austenitycznej stali niskoweglowej najpierw zgrzewa sie wkladke posred¬ nia z szyna znormalizowana lub szyna bocznicowa, zwlaszcza za pomoca doczolowego zgrzewania oporowego w ten sposób, ze dlugosc polaczonej z szyna znormalizowana wkladki posredniej jest ustalona w granicach najwyzej 20 do 25 mm, korzystnie 15 do 20 mm, a w drugiej operacji zgrzewania zgrzewa sie krzyzownice ze2 131267 staliwa Hadfielda z wkladka posrednia, zwlaszcza za pomoca doczolowego zgrzewania oporowego, przy czym chlodzenie po drugiej operacji zgrzewania nastepuje szybciej niz chlodzenie po pierwszej operacji zgrzewania.Wskutek tego, ze dlugosc wkladki posredniej jest bardzo mala, unika sie wglebienia powierzchni tocznej wkladki posredniej ze wzgledu na stosunkowo duza srednice kola Srednica kola wynosi okolo 330 do 1100 mm, a przy takiej malej dlugosci wkladki posredniej dlugosc polaczenia zgrzewaniem wkladki posredniej wynosi okolo 1/2 do maksimum 2%, srednio tylko okolo 1% srednicy kola. Gdyby nawet powierzchnia toczna wkladki posredniej ulegla wglebieniu promieniem kola, to glebokosc tego wglebienia wynosilaby maksimum 0,1 mm, a takie wglebienie nie zaklóca komfortu jazdy. Chlodzenie po pierwszej operacji zgrzewania, w której zgrzewano wkladke posrednia z szyna nastepuje wolniej niz chlodzenie po drugiej operacji zgrzewania, w której wkladka posrednia jest zgrzewana z krzyzownica. Chlodzenie po pierwszej operacji zgrzewania moze byc prowa¬ dzone bez zadnej kwestii tak wolno, ze uniknie sie utwardzenia stali szyny, przy czym wskutek tego w zaden sposób nie wplynie to ujemnie na krzyzownice. Gdy teraz w drugiej operacji zgrzewania zgrzewa sie krzyzownice z wkladka posrednia, to przy krótkiej dlugosci wkladki posredniej nagrzewa sie pierwsza spoina miedzy szyna i wkladka posrednia równiez tylko do temperatury okolo 700°C, a ochlodzenie z tej temperatury nie musi nastepowac tak wolno, jak z temperatury zgrzewania.Okazalo sie, ze nagrzewanie krzyzownicy po operacji zgrzewania nie jest konieczne. Dlatego tez mozna chlodzic bezposrednio z temperatury zgrzewania, przy czym predkosc chlodzenia mozna dobierac taka wysoka, aby nie wystapil jeszcze wzrost kruchosci staliwa Hadfielda i jednak taka mala, aby przy chlodzeniu z 700°C stal weglowa szyny nie nabyla kruchosci. Istotne jest zatem to, ze najpierw zgrzewa sie wkladke posrednia z szyna i dopiero nastepnie w drugiej operacji z krzyzownica. Korzystnie zgrzewanie dokonuje sie za pomoca doczolowe¬ go zgrzewania oporowego. Ma to te zalete, ze podgrzanie wystepuje tylko na malym odcinku, przy czym czesc materialu podgrzana do stanu plynnego niezaleznie od tego jest wyciskana i odpada.Wedlug korzystnej postaci rozwiazania wedlug wynalazku, chlodzenie po drugim zgrzewaniu nastepuje w spokojnym powietrzu, podczas gdy chlodzenie po pierwszym zgrzewaniu jest opózniane w stosunku do chlo¬ dzenia w spokojnym powietrzu. Okazalo sie, ze chlodzenie w spokojnym powietrzu jest wystarczajaco szybkie, aby uniknac kruchosci staliwa Hadfielda przy chlodzeniu z temperatury zgrzewania i jest wystarczajaco powolne, aby przy chlodzeniu, poczynajac od temperatury 700°C, uniknac utwardzenia szyny z niskoweglowej stali.W sposobie wedlug wynalazku stosuje sie korzystnie wkladke posrednia majaca profil odpowiadajacy znormalizowanej szynie. Przy doczolowym zgrzewaniu oporowym wkladka posrednia musi miec dlugosc, która umozliwia umocowanie jej w zgrzewarce. Dlatego wedlug wynalazku mozna tak postepowac, ze przygotowuje sie wkladke posrednia o wiekszej dlugosci, korzystnie o dlugosci okolo 50 mm i zgrzewa z szyna znormalizowa¬ na i nastepnie obcina na zadana dlugosc. Sposób mozna jednak równiez tak realizowac, ze szyne wykonana z materialu wkladki posredniej zgrzewa sie z szyna znormalizowana i odcina nastepnie pozostala czesc szyny z materialu wkladki posredniej od wkladki posredniej. W stosunku do sposobu, w którym przygotowuje sie wkladki posrednie o wiekszej dlugosci, daje to te korzysc, ze potrzebne jest tylko jedno ciecie.Wynalazek opiera sie dalej na fakcie, ze nie tylko istotne jest oddzielanie obu punktów zgrzewania ze wzgledów termicznych, aby móc utrzymac wymagania dla chlodzenia. Wzrost kruchosci staliwa Hadfielda nalezy w znacznej czesci sprowadzic równiez do tego, ze w miejscu zgrzewania tworzy sie w wyniku dyfuzji strefa mieszania, w której powstaje niekorzystna struktura. Dlugosc wkladki posredniej jest dlatego okreslona zgodnie z wymaganiami w tym celu, ze unika sie dyfuzji skladników stopowych miedzy szyna i staliwem Hadfielda krzyzownicy. Równiez i dlatego celu wystarcza opisana na wstepie dlugosc wkladki posredniej.Nalezy sie liczyc z tym, ze przy kazdej operacji zgrzewania okolo 10 mm wkladki posredniej ulega wyto¬ pieniu lub wycisnieciu. Gdy dlugosc wkladki posredniej polaczonej zgrzewaniem znormalizowana szyna jest ograniczona do maksimum 20-25 mm, korzystnie 15 do 20 mm, to jest juz przy tym uwzglednione wypalenie przy pierwszym zgrzewaniu, w którym zgrzewa sie wkladke posrednia z szyna. Gdy wiec na przyklad dlugosc wkladki posredniej polaczonej zgrzewaniem ze znormalizowana szyna wynosi 15 do 20 mm, to uwzglednione jest przez to juz wypalenie 10 mm przy pierwszej operacji zgrzewania. W drugiej operacji zgrzewania wypala sie dalsze okolo 10 mm tak, ze dlugosc wkladki posredniej skróci sie na 5 do 10 mm. Dlugosc rzedu 5 do 10 mm wystarcza oczywiscie, aby osiagnac zadany efekt, gdyz do przeszkodzenia dyfuzji wystarcza warstwa zaporowa ; o grubosci od 0,1 do 1 mm.Poniewaz jednak teraz trzeba uwzglednic dyfuzje miedzy skladnikami stopowymi wkladki posredniej i staliwa Hadfielda, znaczenie posiada równiez dobór materialu wkladki posredniej dla sposobu wedlug wynalaz¬ ku. Wedlug korzystnej postaci rozwiazania wynalazku stosuje sie wkladke posrednia z austenitycznej stali chro- mowo-niklowej, której sklad odpowiada w odniesieniu do wykresu Schaefflera równowaznikowi niklu 13 do 30% i równowaznikowi chromu 8 do 25%, przy czym wartosc równowaznika dla niklu jest równa 1-% niklu + 30*% wegla + 0,5*% manganu, a wartosc równowaznika dla chromu jest równa 1 •% chromu + 1 •% molibdenu + 1,5-% krzemu. Przy takim doborze materialu na wkladke posrednia zjawiska dyfuzji miedzy materialem wkladki posredniej i staliwem Hadfielda krzyzownicy nie oddzialuja szkodliwie.131 267 3 Przedmiot wynalazku jest blizej objasniony w przykladzie wykonania za pomoca rysunku, na którym fig. 1 przedstawia krzyzownice skrzyzowania z dolaczonymi szynami znormalizowanymi w widoku z góry, fig. 2 - frag¬ ment krzylownicy w przekroju wedlug linii II - II na fig. 1, fig. 3 -fragment krzylownicy w przekroju wedlug linii III - III na fig. 1. Krzyzownica 1 jest wykonana ze staliwa Hadfielda. Do krzylownicy sa przylaczone za pomoca zgrzewania szyny znormalizowane 2 poprzez umieszczone miedzy nimi wkladki posrednie 3 za pomo¬ ca doczolowego zgrzewania oporowego.Przygotowuje sie wkladki posrednie o dlugosci okolo 50 mm. Dlugosc 50 mm wystarcza, aby te wkladki posrednie umocowac w zgrzewarce. Wkladki posrednie maja pokazany na fig. 3 profil szyny znormalizowanej. Te wkladki posrednie o dlugosci 50 mm zgrzewa sie w zwykly sposób z szyna znormalizowana 2 za pomoca doczo¬ lowego zgrzewania oporowego, przy czym powstaje pokazana na fig. 2spoina 4. Miejsce zgrzewania 4 chlodzi sie powoli, na przyklad pod warstwa cieplo-izofacyjna. Nastepnie obcina sie wkladki posrednie w ten sposób, ze ich dlugosc liczac od spoiny 4 wyniesie 15 mm. Nastepuje teraz zgrzewanie równiez za pomoca doczolowego zgrze¬ wania oporowego z krzyzownica 1, Przy zgrzewaniu upala sie z wkladki posredniej znowu dlugosc okolo 10 mm tak, ze otrzymuje sie dlugosc wkladki posredniej 5 mm miedzy spoina 4 i spoina 5 utworzona miedzy serców¬ ka 3 i czescia krzylownicy 1.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób laczenia krzyzownic z austenicznego staliwa Hadfielda, znajdujacych sie na skrzyzowaniach lub rozjazdach z szynami wykonanymi ze stali weglowej za posrednictwem austenitycznej stali niskoweglowej za pomoca zgrzewania, znamienny t y m, ze najpierw laczy sie przez doczolowe zgrzewanie oporowe wklad¬ ke posrednia, o dlugosci co najwyzej od 20 do 25 mm, korzystnie od 15 do 20 mm, z szyna znormalizowana wzglednie szyna bocznicowa, a miejsce zgrzewania chlodzi sie powoli pod warstwa termoizolacyjna, nastepnie drugi koniec wkladki posredniej laczy sie równiez przez doczolowe zgrzewanie oporowe z krzyzownica ze staliwa Hadfielda, a miejsce zgrzewania chlodzi sie na wolnym powietrzu z predkoscia wieksza niz predkosc chlodzenia miejsca pierwszego zgrzewania, przy czym stosuje sie wkladke posrednia ze stali chromoniklowej, której sklad odpowiada odniesionemu do wykresu Schaefflera równowaznikowi niklu od 13 do 30% i równowaz¬ nikowi chromu od 8 do 25%, przy czym wartosc równowaznika dla niklu jest równa 1*% niklu + 30*% wegla + 0,5*% manganu, a wartosc równowaznika dla chromu jest równa 1*% chromu +1*% molibdenu + 1,5*% krzemu. 2. Sposób wedlug zastrz. 1-, znamienny t y m, ze stosuje sie wkladke posrednia o profilu odpowia¬ dajacym profilowi szyny znormalizowanej. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze przygotowuje sie wkladke posrednia o wiekszej dlugosci, korzystnie o dlugosci okolo 50 mmi zgrzewa z szyna znormalizowana i nastepnie obcina do zadanej dlugosci. 4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze zgrzewa sie szyne wykonana z materialu wkladki posredniej z szyna znormalizowana i nastepnie odcina sie pozostala czesc szyny z materialu wkladki posredniej od wkladki posredniej.131 267 FI61 3 2 PracowniaPoligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 100zl PL PL PL PL PL PL PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób laczenia krzyzownic z austenicznego staliwa Hadfielda, znajdujacych sie na skrzyzowaniach lub rozjazdach z szynami wykonanymi ze stali weglowej za posrednictwem austenitycznej stali niskoweglowej za pomoca zgrzewania, znamienny t y m, ze najpierw laczy sie przez doczolowe zgrzewanie oporowe wklad¬ ke posrednia, o dlugosci co najwyzej od 20 do 25 mm, korzystnie od 15 do 20 mm, z szyna znormalizowana wzglednie szyna bocznicowa, a miejsce zgrzewania chlodzi sie powoli pod warstwa termoizolacyjna, nastepnie drugi koniec wkladki posredniej laczy sie równiez przez doczolowe zgrzewanie oporowe z krzyzownica ze staliwa Hadfielda, a miejsce zgrzewania chlodzi sie na wolnym powietrzu z predkoscia wieksza niz predkosc chlodzenia miejsca pierwszego zgrzewania, przy czym stosuje sie wkladke posrednia ze stali chromoniklowej, której sklad odpowiada odniesionemu do wykresu Schaefflera równowaznikowi niklu od 13 do 30% i równowaz¬ nikowi chromu od 8 do 25%, przy czym wartosc równowaznika dla niklu jest równa 1*% niklu + 30*% wegla + 0,5*% manganu, a wartosc równowaznika dla chromu jest równa 1*% chromu +1*% molibdenu + 1,5*% krzemu.

2. Sposób wedlug zastrz. 1-, znamienny t y m, ze stosuje sie wkladke posrednia o profilu odpowia¬ dajacym profilowi szyny znormalizowanej.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze przygotowuje sie wkladke posrednia o wiekszej dlugosci, korzystnie o dlugosci okolo 50 mmi zgrzewa z szyna znormalizowana i nastepnie obcina do zadanej dlugosci.

4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze zgrzewa sie szyne wykonana z materialu wkladki posredniej z szyna znormalizowana i nastepnie odcina sie pozostala czesc szyny z materialu wkladki posredniej od wkladki posredniej.131 267 FI61 3 2 PracowniaPoligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz. Cena 100zl PL PL PL PL PL PL PL