SK284023B6 - Spôsob navarovania koľajníc - Google Patents

Spôsob navarovania koľajníc Download PDF

Info

Publication number
SK284023B6
SK284023B6 SK654-98A SK65498A SK284023B6 SK 284023 B6 SK284023 B6 SK 284023B6 SK 65498 A SK65498 A SK 65498A SK 284023 B6 SK284023 B6 SK 284023B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
welding
rail
carbon
manganese
silicon
Prior art date
Application number
SK654-98A
Other languages
English (en)
Other versions
SK65498A3 (en
Inventor
V�Clav Foldyna
Ivo Hlavat�
Kamil P�Tro�
Jarom�R Polach
Zden�K K�Bel
Michal Hrot�K
Original Assignee
Jinpo Plus A.S.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CZ953087A external-priority patent/CZ308795A3/cs
Application filed by Jinpo Plus A.S. filed Critical Jinpo Plus A.S.
Priority claimed from CZ19963436A external-priority patent/CZ287365B6/cs
Publication of SK65498A3 publication Critical patent/SK65498A3/sk
Publication of SK284023B6 publication Critical patent/SK284023B6/sk

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/04Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/001Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
    • B23K35/004Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of a metal of the iron group
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01BPERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B31/00Working rails, sleepers, baseplates, or the like, in or on the line; Machines, tools, or auxiliary devices specially designed therefor
    • E01B31/02Working rail or other metal track components on the spot
    • E01B31/18Reconditioning or repairing worn or damaged parts on the spot, e.g. applying inlays, building-up rails by welding; Heating or cooling of parts on the spot, e.g. for reducing joint gaps, for hardening rails
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/26Railway- or like rails
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent
    • B23K35/3066Fe as the principal constituent with Ni as next major constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent
    • B23K35/308Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
    • B23K35/3086Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent containing Ni or Mn

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

Spôsob automatického alebo poloautomatického navarovania s použitím taviva s bazicitou pH = 1,3 až 3,2 na opotrebovanú hornú alebo bočnú plochu koľajnice, s chemickým zložením v hmotnostných %: uhlík C = 0,45 až 0,82 %, mangán Mn = 0,7 až 1,5 %, kremík Si = 0,07 až 0,55 %, zvyšok tvorí železo Fe a výrobné nečistoty, pričom prídavný materiál je v rozmedzí: uhlík C = 0,06 až 0,1 %, mangán Mn = 0,5 až 1,5 %, kremík Si = 0,05 až 0,5 %, zvyšok tvorí železo Fe a výrobné nečistoty. Na navarovanie hlavy koľajnice sa aplikuje oblúkové navarovanie, pri ktorom sa privedené teplo Q pohybuje v rozmedzí (5,9 až 8). K (kJ/cm), kde K = 1 pri navarovaní na hornej (vodorovnej) ploche koľajnice a K = 2,6 pri navarovaní na bočnej (zvislej) strane koľajnice. Privedené teplo Q = h. 60. U. I/v, kde h je tepelná účinnosť, U = napätie, I = prúdová intenzita a v = rýchlosť navarovania, ktorá sa pohybuje v rozmedzí 40 až 75 cm/min. Ak je prídavný materiál legovaný, pričom celkový obsah legujúcich prvkov je maximálne 5 hmotnostných %, a to: nikel Ni = 1,8 až 4,5 %, vanád V = 0,0 až 0,2 %, molybdén Mo = 0,0 až 0,3 %, niób Nb = 0,0 až 0,1 %, chróm Cr = 0,0 až 0,4 %, hliník Al = 0,0 až 1,6 % a titán Ti = 0,0 až 0,1 %, zvýši sa horná hranica dodaného tepla na 11,5 kJ/mól.ŕ

Description

Oblasť techniky
Vynález sa týka spôsobu automatického alebo poloautomatického navarovania opotrebovaných úsekov hláv koľajníc a iných exponovaných miest koľajnicovej dráhy, ako napríklad jazykov výhybiek, srdcoviek a krížení koľajníc. Navarovanie je výhodné uskutočňovať bez ich demontáže, priamo na koľajnicovej dráhe.
Doterajší stav techniky
Podľa dosiaľ známych postupov sa uskutočňuje navarovanie opotrebovaných úsekov hláv koľajníc, jazykov výhybiek, srdcoviek a krížení koľajníc pomocou prídavných materiálov, elektrickým oblúkom, a to ručne obalenou elektródou alebo zváracím automatom s použitím plného drôtu alebo rúrkových drôtov s vlastnou ochranou, alebo v ochrannej atmosfére, alebo pod tavivom. Automatické navarovanie je oproti ručnému navarovaniu výhodnejšie z hľadiska produktivity práce, nemennej kvality návaru po celej dĺžke navarovaného úseku v dôsledku minimalizovaných vplyvov ľudského faktora. Dosiaľ sa pri navarovaní automatom pod tavivom používali prídavné materiály zo stredne alebo vysoko legovaných ocelí, ktorých hmotnostné percentuálne zloženie sa pohybuje v rozmedzí: uhlík C = = 0,04 až 0,15 %, kremík Si = 0,05 až 1,0 %, mangán Mn = = 1,1 až 15,0 %, chróm Cr = 0,05 až 20,0 %, nikel Ni = = 0,05 až 13,0 %, molybdén Mo = 0,05 až 1,0 %, hliník Al = 0,02 až 1,5 %, vanád V = 0,05 až 0,6 %, pričom zvyšok tvorí železo Fe a výrobné nečistoty. Tieto materiály sa navarujú na koľajnicu podľa odporúčaní výrobcu predhriate na 350 až 400 °C pod tavivom s pH =1,3 až 3,2 pri navarovacích parametroch v rozmedzí napätia U = 25 až 32 V, intenzity prúdu I = 270 až 500 A a rýchlosti navarovania v = 55 až 85 cm/min.
Hlavné nevýhody tohto spôsobu navarovania spočívajú v používaní drahého, vysoko legovaného materiálu a v niektorých prípadoch prebytočnej alebo dokonca škodlivej tvrdosti návaru, ktorá je o viac než 30 % vyššia než tvrdosť základného materiálu koľajnice, pričom tvrdosť návaru sa pri nasledujúcej prevádzke ďalej zvyšuje mechanickým namáhaním vyvolaným prejazdom kolies podvozku po koľaji. Vyššia tvrdosť návaru než tvrdosť koľajnice je nevhodná a v danom prípade škodlivá, napríklad v oblúkoch, kde spôsobuje rýchle opotrebovanie okolesníkov kolies električkového, respektíve železničného podvozku, čo potom ďalej vyvoláva náklady na ich výmenu a renováciu.
Ďalšie nevýhody tohto spôsobu spočívajú v tom, že následkom veľmi ťažkej opracovateľnosti návaru daného chemického zloženia nie je možné neskôr opotrebovaný navar znovu opraviť ďalším návarom, že pri navarovaní je vo väčšine prípadov nutný predohrev na 350 až 400 °C.
Nevýhody drahého prídavného materiálu a vysokej tvrdosti navarenej vrstvy sa nevyskytujú pri ručnom oblúkovom navarovaní, pri ktorom sa ako prídavný materiál používajú obalené elektródy, ktorých hmotnostné percentuálne zloženie sa pohybuje v rozmedzí: uhlík C = 0,06 až 0,75 %, kremík Si = 0,1 až 0,5 %, mangán Mn = 0,7 až 1,5 %, molybdén Mo = 0,1 až 0,35 %, zvyšok tvorí železo Fe a výrobné nečistoty.
Nevýhodou ručného oblúkového navarovania je však už skôr uvedená nízka produktivita práce a nezaručená stála kvalita návaru.
Navarovanie koľajníc automatom pod tavivom iným materiálom, než uvedenými, sa nevykonávalo, pretože existoval predsudok, že pri navarovaní nelegovaného prí davného materiálu vznikne následkom metalurgických pochodov pri navarovaní prevažne difúziou uhlíka zo základného materiálu koľajníc do návaru, buď to nevhodná martenzitická štruktúra, alebo nežiaduce trhliny v návare a jeho okolí. Preto sa pri navarovaní automatom pod tavivom dosiaľ používajú vysoko legované prídavné materiály na báze chrómu Cr, niklu Ni, napríklad prídavné materiály pod obchodným označením OK - Tubrodur 15.65 a 14.71, ktoré teplom dodaným pri navarovaní a spravidla v kombinácii s predchádzajúcim ohrevom vytvoria po vychladení na vzduchu pri teplote cca 10 °C a vyššej austenitickú štruktúru návaru a martenzitickú štruktúru podnávarovej vrstvy.
Úlohou predkladaného vynálezu je taký spôsob automatického alebo poloautomatického navarovania opotrebovaných hláv koľajníc koľajového zvršku, pri ktorom sa dosiahne tvrdosť návaru v rozmedzí návaru cca 250 HV až 315 H V, čo v podstate zodpovedá tvrdosti základného materiálu koľajnice, ako aj dosiahnutiu nemennej kvality návaru s prípustnými chybami zodpovedajúcimi prípustným chybám koľajnice pri použití niekoľkonásobne lacnejšieho prídavného materiálu, ako sa dosiaľ používal pri navarovaní automatom pod tavivom. Cieľom vynálezu sú tiež úspory nákladov na predohrev koľajníc a možnosť neobmedzeného opakovania ďalších opráv navarovania.
Ďalšou úlohou predloženého vynálezu je dosiahnuť tvrdosť návaru, respektíve hornej vrstvy návaru od 285 HV do 350 HV a pri použití známych stredne a vysoko legovaných materiálov od cca 400 HV až 500 HV, bez dosiaľ nutného predhriatia úsekov koľajníc, pri podstatne nižšej spotrebe týchto drahých prídavných materiálov. Výhodnosť tohto postupu je obzvlášť zjavná pri opravách jazykov výhybiek, kde pri až dosiaľ nutnom predhriatí vznikali nežiaduce deformácie.
Podstata vynálezu
Tieto úlohy sú vyriešené význakmi uvedenými v nárokoch 1,4 a 7, pričom ďalšie výhodné význaky sú uvedené v závislých návrhoch.
Spôsob automatického alebo poloautomatického navarovania prídavného materiálu podľa vynálezu pri použití taviva s bazicitou pH =1,3 až 3,2 na opotrebované homé alebo bočné plochy koľajnicovej dráhy, napríklad hlavy koľajníc, jazykov výhybiek, srdcoviek a krížení koľajníc, ktoré sú vyrobené z ocele s hmotnostným chemickým zložením pohybujúcim sa v rozmedzí: uhlík C = 0,45 až 0,82 %, mangán Mn = 0,7 až 1,5 %, kremík Si = 0,07 až 0,55 %, zvyšok tvorí železo Fe a výrobné nečistoty. Podstata vynálezu spočíva v tom, že prídavný materiál s hmotnostným chemickým zložením : uhlík C = 0,06 až 0,10 %, mangán Mn = 0,5 až 1,5 %, kremík Si = 0,05 až 0,5 %, zvyšok tvorí železo Fe a výrobné nečistoty, sa navaruje na koľajnicu elektrickým oblúkom pri množstve dodaného tepla Q = (5,9 až 8,0 kJ/cm) . K a rýchlosti posunu v = 40 až 70 cm/min., kde Q = η . 60.U. I /v, pričom η je účinnosť, U napätie, I intenzita prúdu, v rýchlosť posunu a konštanta K = 1 pre navarovanie hornej plochy koľajnice a K = 2,6 pre navarovanie bočnej plochy koľajnice.
Spôsobom podľa uvedeného vynálezu, pri použití lacného prídavného materiálu a bez nutnosti predhriatia koľajnice, sa docieli návar, ktorého tvrdosť sa nelíši od tvrdosti základného materiálu o viac než 10 % a je teda v rozmedzí od 250 HV do 315 HV, pričom v návare ani jeho okolí sa nevyskytuje nepriaznivá martenzitická štruktúra ani trhliny. Vzhľadom na to, že chemické zloženie koľajníc aj prídavného materiálu sa pohybuje v určitých toleranciách, je vý
SK 284023 Β6 hodné, ak sa zvolia parametre navarovania hornej plochy hlavy koľajnice v tomto rozmedzí: napätie U -24 až 27 V, intenzita prúdu I = 250 až 350 A, parametre pre navarovanie bočných plôch koľajnice: napätie U = 34 až 38 V, intenzita prúdu I = 450 až 550 A. Pri navarovani týmito parametrami sa aj pri nevhodnom strete tolerancií hmotnostného chemického zloženia a nečistôt základného materiálu koľajnice a prídavného materiálu docieli vždy navar bez nepopustenej martenzitickej štruktúry a bez škodlivých trhlín. Pokiaľ je nutné dosiahnuť vyššiu tvrdosť návaru až cca 350 HV je výhodné použiť prídavný materiál s hmotnostným chemickým zložením: nikel Ni = 1,8 až 4,5 %, vanád V = 0,0 až 0,2 %, molybdén Mo = 0,0 až 0,3 %, niób Nb = = 0,0 až 0,1 %, chróm Cr = 0,0 až 0,4 %, hliník Al = 0,0 až 0,6 %, titán Ti = 0,0 až 0,1 %, pričom celkový obsah legujúcich prvkov nesmie prekročiť 5 %. Tento prídavný materiál sa navaruje pri privádzanom množstve tepla Q = (5,9 až 11,5 kJ/cm) . K pri rýchlosti posunu v = 40 až 75 cm/min., pritom je vhodné zvoliť navarovacie parametre horných plôch koľajnice v rozmedzí: napätie U = 24 až 34 V, intenzita prúdu I = 250 až 350 A, pri navarovani na bočných stenách koľajnice: napätie U = 34 až 38 V, intenzita prúdu 1 = 450 až 550 A.
Ak je potrebné dosiahnuť tvrdosť návaru hornej plochy koľajnice v rozmedzí cca 350 HV až 500 HV bez predhriatia opravovaného úseku koľajnice, je výhodné, ak sa navarí na koľajnicu predkladaným spôsobom podkladová vrstva, na ktorú sa potom navarí homá vrstva stredne alebo vysoko legovaného materiálu.
Týmto spôsobom sa jednak docieli značná úspora vysoko legovaného prídavného materiálu, ktorým sa už nevypĺňa celý obsah opotrebovanej koľajnice, ale iba jej homá povrchová časť. Okrem toho je vďaka podkladovej vrstve značne obmedzená difúzia uhlíka C zo základného materiálu koľajnice do hornej povrchovej návarovej vrstvy, takže odpadá dosiaľ nutné predhriatie opravovaného úseku. Pritom sa docieli prinajmenšom rovnaká kvalita návaru ako pri predošlom predhriatí.
Ak sa má dosiahnuť tvrdosť návaru cca 400 HV, ktorá sa pri následnom mechanickom spevňovaní pri prevádzke už markantne nezvyšuje, je výhodné navariť na podkladovú vrstvu viac legovaný materiál so smerným hmotnostným zložením: uhlík C = 0,15 %, kremík Si = max 0,5 %, mangán Mn = 1,1 %, chróm Cr =1 %, nikel Ni - 2,3 %, molybdén Mo = 0,5 %, hliník Al = 1,4 %, zvyšok tvorí železo Fe a výrobné nečistoty.
Ak sa má dosiahnuť navar, ktorého tvrdosť dosiahne pri následnom mechanickom spevňovaní až 500 HV, je výhodné navariť na podkladovú vrstvu vysoko legovaný prídavný materiál so smerným hmotnostným chemickým zložením: uhlík C = 0,3 %, kremík Si = 0,55 %, mangán Mn = = 13,5 %, chróm Cr = 16 %, nikel Ni = 1,7 %, molybdén Mo = 0,8 %, vanád V = 0,6 %, zvyšok tvorí železo Fe a výrobné nečistoty.
Z dôvodu vytvorenia čo možno najmenej zvlneného obrysu návaru, a tým zjednodušenia nasledujúceho prebrúsenia, ako aj vhodného prevarenia je výhodné, ak zviera os hubice, ktorou je privádzaný prídavný materiál vo forme drôtu, s kolmicou uhol α = 0 až 45°.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Ďalšie prednosti podľa vynálezu sú schematicky znázornené na vybraných príkladoch uskutočnenia návaru. Na priložených výkresoch je znázornený príklad profilu koľajníc, na ktorých opotrebované hlavy sa navaruje prídavný materiál podľa vynálezu, kde jednotlivé obrázky predstavujú:
obr. 1 - Priečny rez žliabkovou alebo električkovou koľajnicou.
obr. 2 - Priečny rez hlavovou alebo železničnou koľajnicou, obr. 3 - Spojenie koncov dvoch hlavových koľajníc.
obr. 4 - Prierez hlavovej koľajnice (pozri obr. 3) pri navarovaní.
obr. 5 - Jazyk výhybky.
obr. 6 - Prierez jazykom výhybky (pozri obr. 5) pri navarovaní.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Na priloženom obrázku 1 je znázornená hlava žliabkovej - električkovej koľajnice a na obrázku 2 je znázornená hlava hlavovej- železničnej koľajnice v reze, kde vyšrafovaná časť znázorňuje tvar opotrebovanej hlavy a nevyšrafované časti ju dopĺňajú na pôvodný neopotrebovaný tvar. Opotrebovaná homá časť hlavy koľajnice je označená vzťahovou značkou 1 a opotrebovaná bočná časť hlavy je označená vzťahovou značkou 2. Opotrebované plochy sa očistia, zbrúsia do kovového lesku a hlava sa doplní do pôvodného tvaru navarením prídavného materiálu, ktorým je navarovací drôt 9, automatom pod tavivom 7, pri ďalej uvedených parametroch. Húsenice 4, 4’ návaru sa nanášajú na nepredhriate koľajnice koľajového zvršku v pozdĺžnom smere pri teplote okolitej atmosféry vyššej alebo rovnajúcej sa 10 °C a pred nasledujúcim nanesením nasledujúcej susednej alebo hornej húsenice sa predchádzajúca húsenica vždy očistí. Ako je zjavné z obrázku 2, zviera os hubice os 8, ktorou je privádzaný navarovací drôt 9, s kolmicou 3 uhol v rozmedzí α = 0° až 45°, čím sa docieli jednak minimálne zvlnenie navarenej plochy, tvorenej obálkou 4, 4’ a jednak vhodný návar. Húsenice 4, 4’ sa navarujú na základný materiál koľajnice na ploche stavenia 5, 5’ a na bočnú, respektíve hornú plochu predchádzajúcej húsenice. Plocha stavenia 5 hornej húsenice 4 je K-krát väčšia než plocha stavenia 5’ bočnej húsenice 4’, pričom K = 2,6. V tomto pomere tiež difunduje pri navarovani uhlík zo základného materiálu koľajnice do návaru pri rovnakom vnášanom teple Q, takže pri navarovani bočných húseníc 4’ je možné zvýšiť tepelný príkon Qb na hodnotu Qb = Qb. K bez toho, aby sa výrazne zvýšil obsah uhlíka v bočnom návare, pričom Qb = dodané teplo Q pri navarovani bočnej plochy, Qh = dodané teplo pri navarovani hornej plochy.
K = konštanta 2,6
Q = η . 60 .U. I/v(kJ/cm) η = účinnosť zdroja (0,95 pri navarovani automatom pod tavivom)
U = zváracie napätie (V)
I = intenzita zváracieho prúdu (A) v = rýchlosť posunu navarovacej hubice (cm/min.)
Obsah uhlíka v návare značne ovplyvňuje štruktúru návaru a nesmie byť vyšší než 0,3 hmotnostných %, aby návar neobsahoval martenzitickú štruktúru a nežiaduce trhliny.
Hmotnostné percentuálne chemické zloženie oceľových koľajníc, na ktoré sa návar uskutočňuje: uhlík C = 0,4 až 0,85 %, mangán Mn = 0,7 až 1,45 %, kremík Si = 0,08 až 0,55 %, pričom zvyšok tvorí železo Fe a výrobné nečistoty. Ide napríklad o koľajnice podľa podnikovej normy TŽ 4201150 firmy „Železámy Tŕinec AG“ - CZ, ktoré sú vyrobené z oceli známych pod obchodným označením 75 ČSD s tvrdosťou cca 250 HV, 85 ČSD -Vk s tvrdosťou cca 270 HV a 95 ČSD - Vk s tvrdosťou cca 290 HV. Navaro
SK 284023 Β6 vanie sa uskutočňuje automatom pod tavivom s bazicitou pH =1,3 až 3,2, napríklad ta vi vo s obchodným označením OK 10.71. Navaruje sa nelegovaným prídavným materiálom vo forme drôtu s hmotnostným chemickým percentuálnym zložením: uhlík C = 0,06 až 0,10 %, mangán Mn = = 0,5 až 1,5 %, kremík Si = 0,05 až 0,50 %; zvyšok tvorí železo Fe a výrobné nečistoty.
V nasledujúcej tabuľke I sú uvedené parametre prídavného materiálu - navarovacieho drôtu pod obchodným označením A106 so smerným hmotnostným percentuálnym chemickým zložením: uhlík C = 0,07 %, kremík Si = 0,06 %, mangán Mn =1,11 %, fosfor P = 0,009 %, sira S = 0,011 % na horné plochy (poradové číslo 1 až 12) a na bočné plochy (poradové číslo 13 až 17) hláv koľajníc 75 CSD a 95 ČSDVk, ktorými sa docieli navar maximálne o 10 % vyšší než tvrdosť základného materiálu koľajnice, t. j. v rozmedzí 250 až 350 HV, neobsahuje martenzit, pričom prípustné chyby zodpovedajú prípustným chybám základného materiálu koľajnice. Táto tvrdosť návaru je vhodná na opravy úsekov koľajového zvršku s nižšou požadovanou tvrdosťou, napr. oblúkov alebo rovných úsekov dráhy.
Tabuľka č. 1
Por. číslo Typ koľajnice Parametre navarovania Dodané teplo Q (kJ/cm) Tvrdosť HV
U (V) I(A) v (cm/min.)
1 95 ČSD-Vk 24 350 75 6,38 287
2 24 350 61 7,85 295
3 24 360 75 6,57 315
4 27 300 75 6,15 310
5 75 ČSD 24 250 43 7,95 255
6 24 250 57 6,00 260
7 24 300 60 6,84 267
8 24 350 61 7,85 265
9 24 360 75 6,57 270
10 24 280 65 5,90 265
11 24 330 57 7,92 263
12 27 350 75 7,18 271
13 34 450 60 14,50 252
14 34 450 45 19,30 264
15 34 550 55 19,38 272
16 36 450 60 15,39 258
17 38 550 60 19,90 261
Ak je potrebné dosiahnuť tvrdosť návaru od 285 do 350 HV, je výhodné použiť prídavný materiál s nasledujúcim chemickým zložením v hmotnostných percentách: uhlík C = 0,06 až 0,10 %,mangán Mn = 0,5 až 1,5 %, kremík Si = 0,05 až 0,5 %, nikel Ni =1,8 až 4,5 %, vanád V = 0,0 až 0,2 %, molybdén Mo = 0,0 až 0,3 %, niób Nb = 0,0 až 0,1 %, chróm Cr = 0,0 až 0,4 %, hliník Al = 0,0 až 1,6 %, titán Ti = 0,0 až 0,1 %, zvyšok je železo Fe a výrobné nečistoty, pričom spodná hranica uvedených legujúcich prvkov môže byť 0,0 % a súčet všetkých prvkov neprekročí 5 %. Ide o prídavný materiál známy pod obchodným označením A234 so smerným chemickým zložením v hmotnostných percentách: uhlík C = 0,07 %, kremík Si = = 0,3 %, mangán Mn = 1,2 %, nikel Ni = 2,3%, fosfor P = = 0,01 I %, síra S = 0,14 %, ktorý sa navaruje pri parametroch uvedených v tabuľke 2, v ktorej sú tiež uvedené tvrdosti návaru, táto tvrdosť sa nezvyšuje pri nasledujúcom mechanickom namáhaní v prevádzke koľajnicového zvršku.
Tabuľka č. 2
Por. číslo Typ koľajnice Parametre navarovania Dodané teplo Q (kJ/cm) Tvrdosť HV
U (V) I(A) v (cm/min.)
1 75CSD 25 250 60 5,94 328
2 25 300 60 7,13 328
3 34 350 60 11,31 339
4 34 480 60 15,50 286
5 38 550 60 19,86 289
6 95 ČSD-Vk 34 450 60 14,54 292
7 25 250 60 6,18 332
8 30 330 60 9,41 346
9 34 480 60 15,50 297
10 38 550 60 19,86 296
Poradové čísla 1 až 3 ako aj 7 a 8 opisujú príklady navarovania na hornej ploche koľajnice, zatiaľ čo poradové čísla 4 až 6 ako aj 9 a 10 opisujú príklady navarovania na bočnej strane koľajnice.
Predložený spôsob automatického a poloautomatického navarovania opotrebovaných úsekov hláv koľajnice vyžaduje vhodnú kombináciu chemického zloženia materiálu, navarovaného prídavného materiálu a zváracích parametrov, to znamená napätia U, prúdovej intenzity I a rýchlosti posunu v, v rámci uvedených hodnôt dodaného tepla Q. Dodané teplo Q sa pri navarovaní hornej plochy koľajnice pohybuje v rozmedzí QH = 5,9 až 11,5 kJ/cm, rýchlosť navarovania vH = 40 až 75 cm/min., napätie Uh= 24 až 34 V a prúdová intenzita Ih= 250 až 350 A, dodané teplo QB pre navarovanie bočných plôch koľajnice sa pohybuje v rozmedzí Qb =15,3 až 29,9 kJ/cm, rýchlosť navarovania vB = = 40 až 75 cm/min., napätie UB = 34 až 38 V, prúdová intenzita IB= 450 až 550 A.
Pri navarovaní uvedenými parametrami je potlačená difúzia uhlíka do návaru, takže návar obsahuje uhlík C v rozmedzí 0,1 až 0,3 %, takte privedené teplo Q zaručuje, že pri ochladzovaní na vzduchu pri teplote rovnajúcej sa alebo vyššej 10 °C sa neprekročí kritická rýchlosť ochladzovania, ktorá vedie ku vzniku martenzitických štruktúr a v návare ani jeho okolí nevzniknú žiadne trhliny.
Ak je potrebné dosiahnuť tvrdosť návaru od cca 350 HV až do cca 500 HV, čo je nutné pri opravách extrémne namáhaných úsekov koľajníc, ako napríklad spojení koncov koľajníc (pozri obr. 3), jazykov výhybiek (pozri obr. 5 a 6), srdcoviek a krížení koľajníc, postupuje sa nasledujúcim spôsobom: opotrebované plochy sa očistia a zbrúsia do kovového lesku a nanesie sa jedna podkladová vrstva v hrúbke minimálne 1 húsenice 4, 4’, a to prídavným materiálom a postupom podľa patentových nárokov 1 a 4. Na túto podkladovú vrstvu sa navaria ďalšie húsenice 44, 44’ až dosiaľ používaným materiálom pod obchodným označením OK - Tubrodur 15.43 so smerným chemickým zložením v hmotnostných percentách: uhlík C = 0,15 %, kremík Si = max 0,5 %, mangán Mn = 1,1 %, chróm Cr =1 %, nikel Ni = 2,3 %, molybdén Mo = 0,5 %, hliník Al = 1,4 %, zvyšok tvorí železo Fe a výrobné nečistoty. Tiež je možné použiť prídavný materiál OK -Tubrodur 15.65 so smerným chemickým zložením: uhlík C = 0,3 %, kremík Si = 0,55 %, mangán Mn =13,5 %, chróm Cr =16,5 %, nikel Ni = 1,7 %, molybdén Mo = 0,8 %, vanád V = 0,6 %, zvyšok tvorí železo Fe a výrobné nečistoty, podkladovú vrstvu môžu tvoriť jedna alebo viac vrstiev navarovacích húseníc 4,4’ a horná vrstva môže byť tvorená jednou alebo viacerými vrstvami navarených húseníc 44,44’.
Parametre navarovania hornej povrchovej vrstvy stredne alebo vysoko legovaným materiálom sú odporúčané výrobcom a sú všeobecne známe. Navarovaním podkladovej vrstvy s nízkym obsahom uhlíka sa dosiahne zníženie obsahu uhlíka v návare povrchovej vrstvy stredne alebo vysoko legovaného materiálu. Tým sa dosiahne stálosť návaru proti krehkému porušeniu a tvrdosť návaru podľa požiadaviek na dané exponované úseky (napríklad pri použití OK -
- Tubrodur 15.43 od 350 do 400 HV a pri použití OK -
- Tubrodur 15.65 od 400 do 500 HV). Spôsob navarovania opotrebovaných úsekov koľajníc koľajnicovej dráhy je možné využiť pri opravách vysoko opotrebovaných koľajníc železničných, električkových, žeriavových, lanovkových a iných analogických dráh, rovnako ako jazykov výhybiek a srdcoviek a krížení koľajníc. Predložený postup v žiadnom prípade nemení tvar a prierez koľajnice alebo dielu koľajového zvršku.

Claims (10)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Spôsob automatického alebo poloautomatického navarovania prídavného materiálu s použitím taviva s bazicitou pH = 1,3 až 3,2 na opotrebované horné alebo bočné plochy koľajnicovej dráhy, ako napríklad hláv koľajníc, výhybkových jazykov a srdcoviek, krížení koľajníc, obzvlášť električkového a železničného zvršku s hmotnostným chemickým zložením oceľových koľajníc pohybujúcim sa v rozmedziach: uhlík C = 0,45 až 0,82 %, mangán Mn = 0,7 až 1,5 %, kremík Si = 0,7 až 0,55 %, pričom zvyšok tvorí železo Fe a výrobné nečistoty, vyznačujúci sa tým, že prídavný materiál s hmotnostným chemickým zložením v rozmedzí: uhlík C = 0,06 až 0,10 %, mangán Mn = 0,5 až 1,5 %, kremík Si = 0,05 až 0,5 %, zvyšok tvorí železo Fe a výrobné nečistoty, sa nanáša na hlavu koľajnice elektrickým oblúkom pri množstve privedeného tepla Q = (5,9 až 8,0 kJ/cm). K a rýchlosti navarovania v = 40 až 75 cm/min., kde Q = η . 60 . U . I/v, kde η je účinnosť, U je napätie, I je intenzita prúdu, v je rýchlosť navarovania, kde K = 1 pre navarovanie hornej plochy koľajnice a K = 2,6 pre navarovanie bočnej plochy koľajnice.
  2. 2. Spôsob navarovania podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že parametre navarovania hornej plochy koľajnice sa volia v rozmedzí napätia U = 24 až 27 V a intenzita prúdu I = 250 až 350 A.
  3. 3. Spôsob navarovania podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že parametre navarovania bočnej plochy koľajnice sa pohybujú v rozmedzí napätia U = = 34 až 38 V a intenzita prúdu I = 450 až 550 A.
  4. 4. Spôsob automatického alebo poloautomatického navarovania prídavného materiálu s použitím taviva s bazicitou pH =1,3 až 3,2 na opotrebované horné alebo bočné plochy koľajnicovej dráhy, ako napríklad hláv koľajníc, výhybkových jazykov a srdcoviek, krížení koľajníc, obzvlášť električkového a železničného zvršku s hmotnostným chemickým zložením oceľových koľajníc pohybujúcim sa v rozmedziach: uhlík C = 0,45 až 0,82 %, mangán Mn = 0,7 až 1,5 %, kremík Si = 0,7 až 0,55 %, pričom zvyšok tvorí železo Fe a výrobné nečistoty, vyznačujúci sa tým, že prídavný materiál s chemickým zložením v hmotnostných percentách je v rozmedzí: uhlík C = 0,06 až 0,10 %, mangán Mn = 0,5 až 1,5 %, kremík Si = 0,05 až 0,5 %, nikel Ni =1,8 až 4,5 %, vanád V = 0,0 až 0,2 %, molybdén Mo = 0,0 až 0,3 %, niób Nb = 0,0 až 0,1 %, chróm Cr = 0,0 až 0,4 %, hliník Al = 0,0 až 1,6 %, titán Ti = 0,0 až 0,1 %, kde celkový súčet obsahov niklu Ni, vanádu V, molybdénu Mo, nióbu Nb, chrómu Cr, hliníka Al a titánu Ti neprekročí 5 %, zvyšok tvorí železo Fe a výrobné nečistoty, pričom navarovanie na koľajnicu sa uskutočňuje pomocou elektrického oblúka pri množstve dodaného tepla Q = (5,9 až 11,5 kJ/cm). K a rýchlosti navarovania v = 40 až 75 cm/min., kde Q = η . 60 . U . I/v, kde η = účinnosť, U = napätie, I = intenzita prúdu, v = rýchlosť navarovania, kde K = 1 pre navarovanie hornej plochy koľajnice a K = = 2,6 pre navarovanie bočnej plochy koľajnice.
  5. 5. Spôsob navarovania podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že parametre navarovania hornej plochy koľajnice sa volia v rozmedzí: napätie U = 24 až 34 V a intenzita prúdu I = 250 až 350 A.
  6. 6. Spôsob navarovania podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že parametre navarovania na bočnej ploche koľajnice sa volia v rozmedzí: napätie U = = 34 až 38 Va intenzita prúdu I = 450 až 550 A.
  7. 7. Spôsob navarovania podľa nárokov 1 a 4, vyznačujúci sa tým, že na takto navarenú vrstvu sa navarí vrstva z viac legovaného materiálu.
  8. 8. Spôsob navarovania podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že sa použije viac legovaný prídavný materiál so smerným chemickým zložením: uhlík C = 0,15 %, kremík Si = max 0,5 %, mangán Mn = 1,1 %, chróm Cr = 1,0 %, nikel Ni = 2,3 %, molybdén Mo = 0,5 %, hliník Al = 1,4 %, kde zvyšok tvorí železo Fe a výrobné nečistoty.
  9. 9. Spôsob navarovania podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že sa použije viac legovaný prídavný materiál so smerným chemickým zložením: uhlík C = 0,3 %, kremík Si = 0,55 %, mangán Mn =13,5 %, chróm Cr =16,0 %, nikel Ni =1,7 %, molybdén Mo = 0,8 %, vanád V = 0,6 %, kde zvyšok tvorí železo Fe a výrobné nečistoty.
  10. 10. Spôsob navarovania podľa nárokov 1 a 4, vyznačujúci sa tým, že prídavný materiál sa privádza hubicou tak, že os hubice zviera s vertikálou uhol α = 0 až 45°.
SK654-98A 1995-11-23 1996-11-22 Spôsob navarovania koľajníc SK284023B6 (sk)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ953087A CZ308795A3 (en) 1995-11-23 1995-11-23 Process of automatic or semi-automatic welding on rail heads
PCT/CZ1996/000023 WO1997018921A1 (de) 1995-11-23 1996-11-22 Verfahren zur aufschweissung der schienen
CZ19963436A CZ287365B6 (cs) 1996-11-22 1996-11-22 Způsob automatického nebo poloautomatického navařování kolejnic

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK65498A3 SK65498A3 (en) 1998-11-04
SK284023B6 true SK284023B6 (sk) 2004-08-03

Family

ID=25746918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK654-98A SK284023B6 (sk) 1995-11-23 1996-11-22 Spôsob navarovania koľajníc

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP0866741B1 (sk)
AT (1) ATE216936T1 (sk)
AU (1) AU7559596A (sk)
DE (1) DE59609164D1 (sk)
HU (1) HU223154B1 (sk)
PL (1) PL181562B1 (sk)
SK (1) SK284023B6 (sk)
WO (1) WO1997018921A1 (sk)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ9574U1 (en) * 1999-11-17 2000-01-31 Dt Vyhybkarna A Mostarna Steel for railway crossing points
DE10015507A1 (de) * 2000-03-30 2001-10-04 Butzbacher Weichenbau Gmbh Rillengleisabschnitt sowie Verfahren zum Herstellen eines solchen
CN1098186C (zh) * 2000-06-05 2003-01-08 张维克 一种关于铁路车钩、钩舌的带极埋弧自动堆焊方法
GB0107559D0 (en) 2001-03-27 2001-05-16 Rolls Royce Plc Apparatus and method for forming a body
FR2864117A1 (fr) * 2003-12-17 2005-06-24 Didier Pierre Rene Dages Procede de renovation de coeurs de voie
FR2864118B1 (fr) * 2003-12-17 2006-08-25 Didier Pierre Rene Dages Procede de renovation de coeurs de voie
DE102005029005B3 (de) * 2005-06-21 2006-10-12 Kölner Verkehrs-Betriebe AG Verfahren zur Herstellung einer Schiene mit vermindertem Abrollgeräusch und Schiene mit vermindertem Abrollgeräusch
ATE373743T1 (de) * 2005-06-22 2007-10-15 Didier Dages Renovation method for frogs by arc welding build up in combination with cooling
WO2007009165A1 (en) * 2005-07-15 2007-01-25 Advanced Intellectual Holdings Pty Ltd Method and apparatus for applying a surface layer to a member
WO2008078977A1 (en) * 2006-12-26 2008-07-03 Basant, Rajan Canted rail for railway locomotion
BG66078B1 (en) * 2008-06-17 2011-02-28 "Дендрит" Оод A method and a device for recovering the initial geometric form and strength of the ends of joined railway rails
CN101943802A (zh) * 2010-08-26 2011-01-12 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 火车运行中利用大功率半导体激光对钢轨硬化的光学装置
CN101929114B (zh) * 2010-08-26 2012-02-08 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于火车运行对钢轨硬化的光学装置的应用方法
KR101149037B1 (ko) 2011-08-16 2012-05-24 (주)한국에이앤지 경사구간용 레일바이크의 미끄럼방지선로
CN103643604B (zh) * 2013-12-18 2015-10-21 西南交通大学 一种线路锁定焊接和热处理一机化作业施工方法
US10286460B2 (en) * 2017-04-07 2019-05-14 Robert J. Murphy Single-pass, single-radial layer, circumferential-progression fill-welding system, apparatus and method for refurbishing railway and other transit rails
CN110670063A (zh) * 2019-09-29 2020-01-10 东南大学 一种在钢轨表面进行在线修复的熔覆设备及方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3175074A (en) * 1962-10-03 1965-03-23 Union Carbide Corp Electric arc welding
DE2539944C2 (de) * 1975-09-09 1983-04-07 Elektro-Thermit Gmbh, 4300 Essen Verfahren zur Auftragschweißung von Schienen
DE2621357A1 (de) * 1976-05-14 1977-11-24 Paul Weber Verfahren zum wiederherstellen der seitlich ausgefahrenen fuehrungsflaechen von schienen
AT374396B (de) * 1982-09-15 1984-04-10 Voest Alpine Ag Verfahren zur herstellung eines herzstueckes, insbesondere herzstueckspitze, aus stahl fuer schienenkreuzungen oder -weichen
JP3272845B2 (ja) * 1993-12-27 2002-04-08 新日本製鐵株式会社 Cr−Mo系レール用被覆アーク溶接棒

Also Published As

Publication number Publication date
EP0866741A1 (de) 1998-09-30
PL326842A1 (en) 1998-10-26
HUP0003611A2 (hu) 2001-02-28
PL181562B1 (pl) 2001-08-31
ATE216936T1 (de) 2002-05-15
HU223154B1 (hu) 2004-03-29
EP0866741B1 (de) 2002-05-02
WO1997018921A1 (de) 1997-05-29
DE59609164D1 (de) 2002-06-06
HUP0003611A3 (en) 2001-03-28
SK65498A3 (en) 1998-11-04
AU7559596A (en) 1997-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SK284023B6 (sk) Spôsob navarovania koľajníc
Saita et al. Trends in rail welding technologies and our future approach
US4258242A (en) Welding process for production of a steel pipe
JP5019781B2 (ja) ガスシールドアーク溶接フラックス入りワイヤを使用するmigアーク溶接方法
US5605283A (en) Weld joint between two rails arranged behind each other along a rail track
US20090242519A1 (en) Welding of an element of a track unit and a rail section without adding any material
Dahl et al. Repair of rails on-site by welding
KR920004548B1 (ko) 철도 전철기(轉轍器)의 프러그의 제조방법
JP2601741B2 (ja) レ−ルの補修溶接方法
CN1515743A (zh) 一种激光强化的铁路道岔辙叉
CN109226994A (zh) 一种硬面堆焊用药芯焊丝
CZ287365B6 (cs) Způsob automatického nebo poloautomatického navařování kolejnic
JP3272845B2 (ja) Cr−Mo系レール用被覆アーク溶接棒
CZ308795A3 (en) Process of automatic or semi-automatic welding on rail heads
JP2601742B2 (ja) 溶接クロッシングの製造方法
RU2136462C1 (ru) Способ плазменной наплавки изделий из высокомарганцовистых сталей
US2186967A (en) Repaired railroad rail
JPH04123892A (ja) 硬化肉盛溶接用フラックス入りワイヤ
JPH08276293A (ja) レール溶接用複合ワイヤ
JPH0451275B2 (sk)
JPH08164497A (ja) レール鋼のエレクトロスラグ溶接用ソリッドワイヤ
JPH08168895A (ja) レール鋼の溶接用複合ワイヤ
Ravichandran Stainless steel welding in railways
JPH0455793B2 (sk)
JP2988607B2 (ja) レールの突き合わせ溶接方法及び溶接材料