PL208441B1 - Sposób łączenia elementów rozjazdowych wykonanych ze staliwa wysokomanganowego i stali szynowej węglowej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób łączenia elementów rozjazdowych wykonanych ze staliwa wysokomanganowego z szyną ze stali węglowej.

Znane są takie sposoby w których dokonuje się najpierw zgrzania odcinka pośredniego z austenitycznej stali niskowęglowej z szyną lub łącznikiem, przy czym po przycięciu odcinka pośredniego na długość mniejszą od 25 mm. w drugim zgrzewaniu dokonuje się przyłączenia odcinka pośredniego do wykonanej z utwardzonego staliwa manganowego części lub do szyny ze stali manganowej.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 167992 sposób łączenia wykonanych z utwardzonego staliwa manganowego austenitycznego części rozjazdów lub szyn ze stali manganowej z szyną ze stali węglowej, przy zastosowaniu odcinków pośrednich z austenitycznej stali niskowęglowej, w którym dokonuje się najpierw zgrzania odcinka pośredniego z szyną ze stali węglowej lub łącznikiem, po czym po przycięciu odcinka pośredniego na długość mniejszą niż 25 mm, w drugim zgrzewaniu, dokonuje się przyłączenia odcinka pośredniego do wykonanej z utwardzanego staliwa manganowego części lub do szyny ze stali manganowej, przy czym stosuje się odcinek pośredni wykonany z niskowę glowej austenitycznej stali stabilizowanej Nb i lub Ti, w szczególnoś ci stali chromowo-niklowej stabilizowanej Nb i lub Ti, przy czym po pierwszym zgrzewaniu dokonuje się obróbki cieplnej, korzystnie wyżarzania dyfuzyjnego, w zakresie temperatur od 350°C do 1000°C.

Znany jest z austriackiego opisu patentowego nr 350 881 sposób łączenia, gdzie dodatkowo poza oporowym zgrzewaniem doczołowym dokonuje się połączenia odcinka pośredniego z szyną typu znormalizowanego, odcinek pośredni przycinany jest na długość co najwyżej 20 do 25 mm, korzystnie 18 do 20 mm, po czym dokonuje się drugiego oporowego zgrzewania doczołowego odcinka pośredniego z krzyżownicą z utwardzonego staliwa manganowego. Po drugim zgrzewaniu następuje ochłodzenie, szybsze niż po pierwszym zgrzewaniu, przy czym stosując powolne chłodzenie dąży się do uniknięcia zahartowania stalowej szyny. Dobór stosunkowo krótkiego odcinka pośredniego ma na celu uwzględnienie faktu, że stale austenityczne z reguły mniej się zużywają przy ścieraniu niż materiał krzyżownicy, tak że przez dobranie mniejszej ich długości unika się powstania wgłębień na bieżni odcinka pośredniego. W związku z tym, że pożądane jest stosowanie krótkiego odcinka pośredniego, przy drugim zgrzewaniu ze względu na małą długość odcinka pośredniego, następuje jeszcze znaczne nagrzanie pierwszego szwu, między szyną a odcinkiem pośrednim. Następuje nagrzewanie aż do temperatur około 700°C i z tego względu jest nie do uniknięcia zwiększenie kruchości przy swobodnym stygnięciu w powietrzu, bez jego odpowiedniego spowolnienia. Zastosowanie odcinka pośredniego służy przy tym przede wszystkim do rozdzielenia termicznego obu miejsc zgrzewania, dla umożliwienia zachowania wymaganych warunków chłodzenia. Możliwe jest jednak zwiększenie kruchości utwardzanego staliwa manganowego spowodowane tym, że w miejscu zgrzewania wskutek dyfuzji powstaje strefa mieszana, w której możliwe jest powstanie niepożądanej struktury materiału.

Znany jest z opisu patentowego RFN nr 29 52 079 sposób na przeprowadzenie zgrzewania między odcinkiem roboczym z austenitycznego staliwa manganowego a szynami ze stali węglowej w taki sposób, że najpierw do utwardzonej stali manganowej zgrzewa się doczołowo metodą oporową odcinek pośredni, po czym odcinek roboczy poddaje się obróbce cieplnej polegającej na wyżarzaniu zupełnym i szybkim ochłodzeniu w wodzie i następnie dokonuje się połączenia z normalną stalą szyny przez oporowe zgrzewanie doczołowe w ten sposób. że utwardzana stal manganowa równocześnie jest schładzana, a zgrzew z szyną typu znormalizowanego chłodzony jest wolniej, tak że następuje przemiana struktury z wytworzeniem perlitu drobnopasmowego. W przypadku tych znanych sposobów proponuje się jako szczególnie korzystne stosowanie w charakterze materiału odcinka pośredniego stopu na bazie niklu. W przypadku zastosowania stali austenitycznych proponuje się jako materiał odcinka pośredniego zwykłe stale chromowo-niklowe lub manganowe stopowe stale chromowo-niklowe.

Istota wynalazku łączenia elementów rozjazdowych ze staliwa wysokomanganowego z szynami ze stali węglowej z zastosowaniem strefy pośredniej o grubości od 15-25 mm ze stali niskowęglowej austenitycznej polega na tym, że na elementy szynowe ze stali węglowej nakładana jest metodą napawania strefa pośrednia ze stali austenitycznej niskowęglowej, która w drugim zabiegu jest zgrzewana z elementem rozjazdowym ze staliwa wysokomanganowego utwardzonego powierzchniowo, przy czym po procesie zgrzewania następuje operacja normalizowania złącza na zgrzewarce w temperaturze 850-900°C.

Korzystnie jest aby strefa pośrednia miała wyrównaną powierzchnię czołową.

PL 208 441 B1

Korzystne jest aby materiał do napawania strefy pośredniej posiadał określony skład chemiczny stali austenitycznej niskowęglowej chromowo-niklowej, lub chromowo-niklowo-manganowej.

Korzystne jest aby napawanie strefy pośredniej odbywało się w atmosferze ochronnej argonu z tlenem.

Korzystnie jest wykonanie napawania strefy pośredniej ręcznie łukowo elektrodami otulonymi, lub półautomatycznie metodą MIG.

Korzystnie jest aby sposób łączenia elementów rozjazdowych ze staliwa wysokomanganowego z szynami ze stali wę glowej za poś rednictwem strefy poś redniej realizowany był na zgrzewarce elektroiskrowej przy takim ustawieniu strefy zgrzewu, gdzie odległość strefy zgrzewa wynosi odpowiednio 1/5 odległości między szczękami zgrzewarki dla staliwa wysokomanganowego i 4/5 odległości między szczękami dla strefy pośredniej i stali szynowej węglowej.

W szczególnie korzystny sposób obróbkę cieplną złącza zgrzewanego przeprowadza się tak, że odbywa się ona na zgrzewarce za pomocą ciepła wytwarzanego w trakcie przepływu impulsów elektrycznych przez zgrzane złącze.

Korzystne jest, aby położenie złącza do procesu normalizowania było identyczne jak ustawienie strefy zgrzewu przy łączeniu elementów rozjazdowych ze staliwa wysokomanganowego i stali szynowej węglowej za pośrednictwem strefy pośredniej ze stali austenitycznej niskowęglowej.

Sposób łączenia elementów rozjazdowych wykonanych ze staliwa wysokomanganowego i stali szynowej węglowej według wynalazku charakteryzuje się tym, że przedstawiona technologia nie wymaga przygotowania odlewu wkładki do wykonania strefy pośredniej o ściśle określonym składzie chemicznym. Strefa pośrednia jest uzyskiwana poprzez napawanie ogólnodostępnym drutem spawalniczym. Poprzez odpowiednie ułożenie złącza na zgrzewarce zapewnione jest równomierne nagrzanie w procesie zgrzewania i obróbki cieplnej, realizowanej również na zgrzewarce.

Metoda według wynalazku charakteryzuje się dużą łatwością w wykonaniu, jak również pozwala na jednostkowe wykonywanie wyrobu, którego złącze posiada wymagane własności mechaniczne.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia połączenie zgrzewane odlewu dzioba ze staliwa wysokomanganowego, fig. 2 - ustawienie elementów zgrzewanych na zgrzewarce.

W procesie łączenia elementów szynowych rozjazdów z austenitycznego staliwa wysokomanganowego 1 np. dziobnica krzyżownicy z szynami 2 ze stali węglowej zastosowana jest strefa pośrednia 3 ze stali austenitycznej niskowęglowej. Na elementy szynowe 2 nakładana jest metodą napawania strefa pośrednia 3 którą następnie zgrzewa się z elementem ze staliwa wysokomanganowego 1 utwardzonego powierzchniowo. Materiał do napawania strefy pośredniej 3 ma określony skład chemiczny stali austenitycznej niskowęglowej chromowo-niklowej chromowo-niklowo-manganowej. Proces napawania strefy pośredniej 3 odbywa się w atmosferze ochronnej argonu z tlenem. Sposób łączenia w/w materiałów polega na napawaniu na czoło elementów szynowych 2 ze stali węglowej strefy pośredniej 3 o grubości około 15-25 mm, a następnie w drugim zabiegu zgrzewania, po wyrównaniu powierzchni czołowej strefy pośredniej 3 z elementem 1 ze staliwa wysokomanganowego. Napawanie strefy pośredniej 3 na elementach szynowych 2 ze stali węglowej można wykonać ręcznie lub łukowo elektrodami otulonymi lub półautomatycznie metodą MIG. Na zgrzewarce elektroiskrowej elementy łączone powinny być tak ustawione jak pokazano na fig. 2 co gwarantuje równomierny rozkład temperatury w procesie zgrzewania. Po procesie zgrzewania następuje operacja normalizowania złącza na zgrzewarce w temperaturze 850-900°C co pozwala na wyeliminowanie powstawania stref podhartowych stali szynowej węglowej 2.

Claims (8)

1. Sposób łączenia elementów rozjazdowych ze staliwa wysokomanganowego z szynami ze stali węglowej z zastosowaniem strefy pośredniej o grubości od 15-25 mm ze stali austenitycznej niskowęglowej, znamienny tym, że na elementy szynowe (2) ze stali węglowej nakładana jest metodą napawania strefa pośrednia (3) a następnie w drugim zabiegu zgrzewana jest z elementem rozjazdowym ze staliwa wysokomanganowego (1) utwardzonego powierzchniowo, przy czym po procesie zgrzewania następuje operacja normalizowania złącza na zgrzewarce w temperaturze 850 - 900°C.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że strefa pośrednia (3) ma wyrównaną powierzchnię czołową.

PL 208 441 B1

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał do napawania strefy pośredniej (3) ma określony skład stali austenitycznej niskowęglowej chromowo-niklowej, lub chromowo-niklowo-manganowej.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że napawanie strefy pośredniej (3) odbywa się w atmosferze ochronnej argonu z tlenem.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że napawanie strefy pośredniej (3) wykonane jest ręcznie łukowo elektrodami otulonymi, lub półautomatycznie metodą MIG.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sposób łączenia elementów rozjazdowych ze staliwa wysokomanganowego (1) z szynami ze stali węglowej (2) za pośrednictwem strefy pośredniej (3) realizowany jest na zgrzewarce elektroiskrowej przy takim ustawieniu strefy zgrzewu, gdzie odległość strefy zgrzewu wynosi odpowiednio 1/5 odległości między szczękami zgrzewarki (4) i 4/5 odległości między szczękami (4) dla strefy pośredniej (3) i stali szynowej węglowej (2).

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obróbka cieplna złącza zgrzewanego odbywa się na zgrzewarce za pomocą ciepła wytwarzanego w trakcie przepływu impulsów elektrycznych przez zgrzane złącze.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że położenie złącza do normalizowania jest identyczne jak ustawienie strefy zgrzewu przy łączeniu elementów rozjazdowych ze staliwa wysokomanganowego (1) i stali szynowej węglowej (2) za pośrednictwem strefy pośredniej (3).