EP4642982A1 - Verfahren und eine vorrichtung zum verschweissen von befahrbaren komponenten eines gleises mittels abbrennstumpfschweissen - Google Patents

Verfahren und eine vorrichtung zum verschweissen von befahrbaren komponenten eines gleises mittels abbrennstumpfschweissen

Info

Publication number
EP4642982A1
EP4642982A1 EP23837787.3A EP23837787A EP4642982A1 EP 4642982 A1 EP4642982 A1 EP 4642982A1 EP 23837787 A EP23837787 A EP 23837787A EP 4642982 A1 EP4642982 A1 EP 4642982A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
welding
cooling
post
temperature
heating step
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP23837787.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erik Stocker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voestalpine Railway Systems GmbH
Original Assignee
Voestalpine Railway Systems GmbH
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
Application filed by Voestalpine Railway Systems GmbH filed Critical Voestalpine Railway Systems GmbH
Publication of EP4642982A1 publication Critical patent/EP4642982A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/04—Flash butt welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/36—Auxiliary equipment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B11/00—Rail joints
    • E01B11/44—Non-dismountable rail joints; Welded joints
    • E01B11/50—Joints made by electric welding
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B9/00—Fastening rails on sleepers, or the like
    • E01B9/68—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B9/00—Fastening rails on sleepers, or the like
    • E01B9/68—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair
    • E01B9/681—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair characterised by the material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/26—Railway- or like rails

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for welding drivable components of a track, in particular rails, by means of flash butt welding.
  • the material In the flashing phase, the material is melted at the abutting surfaces with strong spark spray and brought to welding temperature as evenly as possible.
  • the actual welding process then takes place in an upsetting process, in which the abutting surfaces of the two parts, which have been brought to welding temperature, are pressed together with the required welding force after the current has been switched off.
  • the molten Material areas from the contact surface areas are pressed into a weld bead.
  • the contact force between the parts to be joined is maintained for some time or reduced gradually or continuously.
  • the welding process causes structural changes in the weld joint and in the adjacent heat-affected zones, which have a detrimental effect on the component properties, in particular on the hardness.
  • the weld area i.e. the weld joint and the adjacent heat-affected zones, is therefore subjected to heat treatment in some cases.
  • This usually includes normalisation, consisting of austenitisation and subsequent accelerated cooling in air, which is intended to eliminate structural irregularities and achieve a fine-grained, uniform structure with reproducible strength and formability properties.
  • Normalizing is carried out in a heat treatment device separate from the butt welding machine. Heating is usually carried out by means of inductive heating using an inductor adapted to the rail cross-section or by means of a burner flame. Alternatively, the use of resistance heating has also been suggested.
  • the present invention therefore aims to further develop a flash butt welding process with regard to the aforementioned properties.
  • the invention provides, according to a first aspect, a method for welding drivable components of a track, in particular rails, by means of flash butt welding in a welding device, comprising the steps of burning, preheating, burning and upsetting, wherein a welding area is produced by the upsetting process, whereupon the welding area is subjected to a cooling step from the welding heat in which an austenite structure of the welding area is converted into a pearlite structure, whereupon the welding area is subjected to a post-heating step in which the welding area is heated above the Acl transformation temperature, wherein the heating is carried out by electrical resistance heating in the welding device using the power source used for burning, preheating and burning, whereupon an area of the component, in particular the rail head, which comes into contact with a wheel is subjected to cooling in the welding area.
  • the invention is therefore based on the one hand on a special design of the individual steps of a heat treatment and on the other hand on the idea of carrying out the heat treatment in conjunction with the welding process in the welding device itself. Because the welded rails or track components do not have to be removed from the welding device for the heat treatment, the post-heating step can be carried out immediately after the cooling step. The cooling is just sufficient to ensure that a The austenite structure of the welding area is converted into a pearlite structure. Further cooling, which would occur during the period required to move the rails to a position removed from the welding device, does not have to be accepted. This increases energy efficiency because the residual heat lost in this way does not have to be reintroduced in the subsequent reheating process.
  • the cooling step immediately following the welding process is carried out in ambient air with natural convection.
  • the cooling step is carried out until the temperature of the welding region is below 500 °C. This ensures that the cooling curve in a time-temperature transformation (TTT) diagram leads into or through the pearlite region, in particular into the region in which complete transformation of the austenite into pearlite is ensured.
  • TTT time-temperature transformation
  • the duration of the cooling step is preferably 120-240 seconds.
  • the post-heating step is started immediately after completion of the cooling step at a temperature of the welding area of > 400 ° C, in particular at a temperature of the welding area of between 400 ° C and 500 ° C.
  • the heat supply for the post-heating step is carried out by electrical resistance heating using the welding power source used for face burning, pre-heating and burning off.
  • a direct current is preferably passed through the welding area.
  • an alternating current can also be used.
  • the current is preferably supplied in a plurality of successive current pulses, between which there are current-free periods.
  • the heat supply can be controlled, in particular with regard to a desired warm-up characteristic, such as a desired temperature curve over time.
  • the post-heating step is carried out in such a way that the welding area is heated above the Acl transformation temperature.
  • the Acl transformation temperature is understood here to be the temperature of a steel at which the formation of austenite begins when heated.
  • the duration of the post-heating step is a maximum of 30 seconds, in particular 25-30 seconds.
  • the post-heating step is carried out with an average heating rate of 13 - 20 ° C/sec in order to promote the formation of a fine-grained austenite and to limit the heat input to the welding area as far as possible.
  • This and Higher heating rates are easily achieved by the power source.
  • the last step of the heat treatment is cooling the area of the component that comes into contact with a wheel, in particular the rail head. Cooling can take place either in the welding device or in a position of the track component that has been removed from the welding device. Cooling can be accelerated or not, depending on the type of steel. Accelerated cooling increases the hardness of the rail head and produces a fine-grained pearlitic structure with a very fine ferrite network.
  • the accelerated cooling is carried out in such a way that the pearlite region "P" in the time-temperature transformation diagram is traversed in such a way that at least 90% of the pearlitic structure is present (preferably after approx. 80 seconds). Thereafter, the accelerated cooling can be continued until a temperature of less than 500 ° C is reached, preferably less than 400 ° C, particularly preferably less than 350 ° C. The duration of the accelerated cooling is preferably 80-150 seconds.
  • the accelerated cooling of the region of the component, in particular the rail head, which comes into contact with a wheel is preferably carried out by forced convection of a cooling gas, preferably air.
  • the method according to the invention is particularly suitable for flash butt welding of railway rails to one another and for flash butt welding of railway rails to other parts of the track, such as crossing pieces and the like, as well as for their production, since welding areas of crossing pieces which are particularly difficult to access are difficult to heat evenly using inductors or gas burners.
  • the method according to the invention without accelerated cooling is particularly suitable for the flash butt welding of track components consisting of steel of type R260 or similar naturally hard rail steels with a C content of ⁇ 0.75%.
  • a welding device for welding drivable components of a track by means of flash butt welding comprising a welding power source, a feed device for pressing the track components together and a programmable logic control unit for controlling a temporal sequence of current pulses from the welding power source and a feed movement of the feed device, characterized in that the control unit is set up to control the feed device and the welding power source in a welding phase to carry out the steps of face burning, preheating, burning off and upsetting, wherein a welding area is created by the upsetting process in order to control the welding power source in a subsequent post-heating phase to carry out a post-heating step and to start the post-heating step after a cooling step in which the welding area is cooled from the welding heat.
  • the welding device according to
  • control unit has stored a metallurgical specification of the track components to be welded and is configured to heat the welding area above the Acl transformation temperature in the post-heating step. It is preferably provided that the control unit is set up to begin the post-heating step after an austenite structure of the welding region has been converted into a pearlite structure in the cooling step, wherein preferably residual heat present in the welding region from the welding phase can be used.
  • control unit is configured to carry out the cooling step until the temperature of the welding region is below 500 °C.
  • control unit is configured to carry out the post-heating step for a period of 120-240 seconds.
  • control unit is configured to begin the post-heating step immediately after completion of the cooling step and preferably at a fixed time interval from the welding at a temperature of the welding region of between 400 ° C and 500 ° C.
  • control unit is configured to carry out the post-heating step for a maximum period of 30 seconds.
  • control unit is configured to carry out the post-heating step at an average heating rate of 13-20 °C/sec.
  • the control unit is configured to heat the welding region in the post-heating step to a temperature of > 850 ° C, preferably to a temperature of 900-950 ° C.
  • the welding device further comprises a cooling device for accelerated cooling of the welding region , wherein the control unit interacts with the cooling device in such a way that a region of the component that comes into contact with a wheel , in particular the rail head , is subjected to accelerated cooling in the welding region after the post - heating step .
  • the cooling device is designed to blow a gas or gas mixture onto at least one section of the welding area for accelerated cooling thereof.
  • At least one flow rate of the gas or gas mixture through the cooling device or its pressure is controllable.
  • control unit is set up to carry out the accelerated cooling down to a temperature of below 500 ° C, preferably below 400 ° C, particularly preferably below 350 ° C, wherein the duration of the accelerated cooling is preferably 80-150 seconds.
  • Carrying out a weld followed by heat treatment of the weld area in the same welding machine allows the control of the welding machine to maintain a specific time sequence of welding and heat treatment.
  • current pulses from the power source can produce both the desired weld and the required temperature control for the heat treatment of the weld area for a known combination of components according to a predetermined time sequence.
  • the desired temperature profile of the welding area is determined once for a specific combination of two components using a temporal sequence of current pulses and their pulse shapes.
  • the heat treatment which is carried out at a fixed time interval from the welding, ensures a constant initial condition for the heat treatment in terms of existing welding heat or temperature distribution in the welding area.
  • the adherence to a programmed temporal sequence of welding and heat treatment and the temporally fixed sequence of current pulses for the heat treatment guaranteed by the control of the welding machine means that there is no need to measure or regulate the temperature of the welding area.
  • At least one controllable cooling device is provided to accelerate cooling of the welding area, whereby this can be controlled by the control system of the welding machine.
  • the desired temporal temperature profile of the welding area is determined once for a specific combination of two components, in addition to a temporal sequence of current pulses and their pulse shapes, by the temporal sequence of operating states of the cooling device.
  • a welding machine enables welding with heat treatment with high robustness and repeatability, wherein a measurement or control of a temperature of the welding area is no longer necessary, especially for the heat treatment.
  • a welding machine with the following features is also disclosed:
  • Welding machine for welding two components of a track for rail vehicles by means of flash butt welding comprising a welding power source and a programmable logic controller, each with a program for welding a specific combination of two components of a track, wherein the program for welding specifies a temporal sequence of current pulses of the welding power source, wherein a program for heat treatment of the welding area of the two components, preferably for execution on the programmable logic controller of the welding machine, is provided for controlling the welding power source in temporal connection with a program for welding or is included in a program for welding.
  • the welding machine is preferably developed in such a way that, in a program for a heat treatment, sequences of current pulses of the welding power source can be programmed in such a way that an uninfluenced cooling, a delayed cooling, a holding of a temperature as well as a heating can be achieved for a welding area, wherein residual heat from a previous flash butt weld in the welding area can be used for heating the welding area, for a preferably at least partial austenitization of the structure of the welding area.
  • the welding machine is preferably further developed in such a way that at least one, preferably by its programmable logic controller, controllable device for accelerated cooling of the welding area is provided.
  • the welding machine is preferably developed in such a way that the program for a heat treatment further comprises the control of the device for accelerated cooling.
  • the welding machine is preferably further developed in such a way that a controllable cooling device is designed to blow a gas or gas mixture onto at least one section of the welding area for accelerated cooling thereof.
  • the welding machine is preferably further developed in such a way that at least one flow stream of a gas or gas mixture through the device for accelerated cooling or its pressure can be controlled.
  • the welding machine is preferably further developed in such a way that following a flash spot weld the microstructure of the weld area, preferably the fineness of a pearlitic structure, can be influenced via an associated or integrated program for a heat treatment.
  • Fig. 1 shows the course of the force, the current, the path and the temperature of the joining partners moving towards each other during a flash butt welding process according to the invention
  • Fig. 2 is a temperature-time conversion diagram in which the cooling curve is shown during the cooling step
  • Fig. 3 is a temperature-time 4 shows a temperature-time conversion diagram showing cooling curves during a final accelerated cooling step.
  • Fig. 1 shows the various phases of a flash butt welding process, comprising face burning 1, preheating 2, burning 3 and upsetting 4.
  • a cooling step 5 follows while maintaining the force with which the two rails are pressed against each other, which in the present example lasts approximately 180 seconds.
  • a post-heating step 6 is carried out over the "Acl" transformation temperature line, in which the welding area is resistively heated by passing several successive current pulses through it, the current intensity being selected to be decreasing and an upsetting force acting on the welding area.
  • the welding area is understood to be the longitudinal section of welded components of a track, e.g. rails, which has or consists of the weld joint and the heat-affected zones arranged on both sides of the weld joint.
  • the welding area on a rail head is subjected to accelerated cooling 7 .
  • Fig . 2 the temperature curve for the cooling step 5 is shown , whereby a possible cooling curve 8 is shown with the line starting at about 910 ° C.
  • the cooling curve 8 represents a cooling over a period of about 2-3 minutes.
  • the cooling curve reaches the pearlite region marked "P" or passes through it, so that the austenite is transformed into pearlite.
  • the cooling step is stopped at a temperature below 500 °C.
  • Fig. 3 shows the temperature curve 9 starting from 600 °C during the post-heating step 6 and it can be seen that the heating takes place within a period of about 30 seconds to above the Acl transformation temperature 10, whereby in this example an austenitization of about 90 percent is achieved.
  • Fig. 4 various cooling curves of the accelerated cooling 7 following the reheating 6 are shown.
  • curve 11 shows a course of the accelerated cooling of the rail head with a faster cooling rate
  • curve 12 shows a course of the accelerated cooling of the associated rail foot with a slower cooling rate.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

Verfahren zum Verschweißen von befahrbaren Komponenten eines Gleises mittels Abbrennstumpfschweißen in einer Schweißvorrichtung, umfassend die Schritte Planbrennen, Vorwärmen, Abbrennen und Stauchen, wobei durch den Stauchprozess ein Schweißbereich erzeugt wird, worauf der Schweißbereich aus der Schweißwärme einem Abkühlschritt (5) unterworfen wird, in dem ein Austenitgefüge des Schweißbereichs in ein Perlitgefüge umgewandelt wird, wonach der Schweißbereich einem Nachwärmschritt (6) unterworfen wird, in dem der Schweißbereich über die Ac1- Umwandlungstemperatur erwärmt wird, wobei die Erwärmung durch elektrische Widerstandsheizung in der Schweißvorrichtung unter Verwendung der für das Planbrennen, Vorwärmen und Abbrennen genutzten Stromquelle erfolgt, worauf ein mit einem Rad in Kontakt kommender Bereich der Komponente, insbesondere Schienenkopf, im Schweißbereich einer Kühlung (7) unterworfen wird.

Description

Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschweißen von befahrbaren Komponenten eines Gleises mittels Abbrennstumpf schweißen
Die Erfindung betri f ft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschweißen von befahrbaren Komponenten eines Gleises , insbesondere Schienen, mittels Abbrennstumpfschweißen .
Beim Abbrennstumpfschweißen von stumpf miteinander zu verbindenden Teilen, wie z . B . Schienen, werden die Fügeteile in eine Stumpfschweißmaschine eingespannt und nach Einschalten des Stromes in Verbindung gebracht , wobei in einer ersten Phase ein Planbrennen ( „straight flashing" ) erfolgt , das dem Einebnen von Ungleichmäßigkeiten in den Stoß flächen der Verbindung dient . In einer nachfolgenden Vorwärmphase ( „preheating" ) werden die unter Spannung stehenden Fügeteile mit einer bestimmten Kontaktkraft gegeneinander gefahren und wieder auseinander gezogen, und an den Kontaktstellen durch den elektrischen Widerstand eine hohe Erwärmung auf tritt . Dieser Vorgang wird mehrere Male wiederholt bis sich eine ausreichende Erwärmung über den ganzen Querschnitt gebildet hat und die Stoß flächen so warm geworden sind, dass die zugeführte Energie ausreicht , um den sich daran anschließenden Abbrennprozess einzuleiten . In der Abbrennphase ( „flashing" ) wird der Werkstof f an den Stoß flächen unter starkem Funkensprühen abgeschmol zen und möglichst gleichmäßig auf Schweißtemperatur gebracht , worauf in einem Stauchprozess ( „upsetting" ) der eigentliche Schweißvorgang erfolgt , bei dem die auf Schweißtemperatur gebrachten Stoß flächen der beiden Teile nach dem Abschalten des Stroms mit der erforderlichen Schweißkraft zusammengepresst werden . Dabei werden die schmel z flüssigen Werkstof fbereiche aus den Kontaktflächenbereichen in einen Schweißwulst gepresst .
Nach dem Stauchen wird die Kontaktkraft zwischen den Fügeteilen für einige Zeit aufrechterhalten bzw . schrittweise oder kontinuierlich verringert .
Der Schweißvorgang verursacht im Schweißstoß und in den angrenzenden Wärmeeinfluss zonen Gefügeveränderungen, die sich nachteilig auf die Bauteileigenschaften, insbesondere auf die Härte , auswirken . Der Schweißbereich, d . h . der Schweißstoß und die angrenzenden Wärmeeinfluss zonen, wird daher in manchen Fällen einer Wärmebehandlung unterzogen . Dies umfasst in der Regel ein Normalisieren, bestehend aus einem Austenitisieren und nachfolgendem beschleunigten Abkühlen an Luft , wodurch Gefügeungleichmäßigkeiten beseitigt und ein feinkörniges , gleichmäßiges Gefüge mit reproduzierbaren Festigkeits- und Verformbarkeitseigenschaften erreicht werden soll .
Das Normalisieren wird in einer von der Stumpfschweißmaschine gesonderten Wärmebehandlungsvorrichtung vorgenommen . Die Aufwärmung erfolgt hierbei meist mittels induktiver Hei zung unter Verwendung eines an den Schienenquerschnitt angepassten Induktors oder mittels einer Brennerf lamme . Alternativ ist auch die Verwendung einer Widerstandshei zung vorgeschlagen worden .
Es besteht ein Bedarf einer verbesserten Wärmebehandlung, welche zu einer Härtesteigerung am Schienenkopf und einem feinkörnigen perlitischen Gefüges mit einem sehr feinen Ferritnetzwerk führt . Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, ein Abbrennstumpfschweißverfahren hinsichtlich der genannten Eigenschaften weiterzuentwickeln .
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Verschweißen von befahrbaren Komponenten eines Gleises , insbesondere Schienen, mittels Abbrennstumpfschweißen in einer Schweißvorrichtung vor, umfassend die Schritte Planbrennen, Vorwärmen, Abbrennen und Stauchen, wobei durch den Stauchprozess ein Schweißbereich erzeugt wird, worauf der Schweißbereich aus der Schweißwärme einem Abkühlschritt unterworfen wird, in dem ein Austenitgefüge des Schweißbereichs in ein Perlitgefüge umgewandelt wird, wonach der Schweißbereich einem Nachwärmschritt unterworfen wird, in dem der Schweißbereich über die Acl-Umwandlungstemperatur erwärmt wird, wobei die Erwärmung durch elektrische Widerstandshei zung in der Schweißvorrichtung unter Verwendung der für das Planbrennen, Vorwärmen und Abbrennen genutzten Stromquelle erfolgt , worauf ein mit einem Rad in Kontakt kommender Bereich der Komponente , insbesondere Schienenkopf , im Schweißbereich einer Kühlung unterworfen wird .
Die Erfindung beruht somit einerseits auf einer besonderen Ausbildung der einzelnen Schritte einer Wärmebehandlung und andererseits auf der Idee die Wärmebehandlung im Zusammenspiel mit dem Schweißprozess in der Schweißvorrichtung selbst durchzuführen . Dadurch, dass die verschweißten Schienen bzw . Gleiskomponenten für die Wärmebehandlung nicht aus der Schweißvorrichtung entnommen werden müssen, kann der Nachwärmschritt unmittelbar nach dem Abkühlschritt vorgenommen werden . Es wird hierbei eine Abkühlung vorgenommen, die gerade dafür ausreicht , dass ein Austenitgefüge des Schweißbereichs in ein Perlitgefüge umgewandelt wird . Eine weitere Abkühlung, welche während eines für das Verlagern der Schienen in eine aus der Schweißvorrichtung entnommene Position erforderlichen Zeitraums passieren würde , muss nicht in Kauf genommen werden . Dies erhöht die Energieef fi zienz , weil die solcherart verloren gegangene Restwärme im nachfolgenden Nachwärmvorgang nicht neuerlich eingebracht werden muss .
Bevorzugt wird der an den Schweißvorgang unmittelbar anschließende Abkühlschritt an Umgebungsluft mit natürlicher Konvektion durchgeführt .
Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form wird der Abkühlschritt bis zu einer Temperatur des Schweißbereichs von unter 500 ° C durchgeführt . Dies stellt sicher, dass die Abkühlkurve in einem Zeit-Temperatur-Umwandlungs ( ZTU) - Diagramm in oder durch den Perlitbereich führt , insbesondere in denj enigen Bereich, in dem eine vollständige Umwandlung des Austenits in Perlit sichergestellt ist . Der Abkühlschritt wird hierbei somit erst nach der erfolgten vollständigen Umwandlung von Austenit in Perlit abgebrochen .
Die Dauer des Abkühlschritts beträgt hierbei mit Vorteil 120- 240 Sekunden .
Um den oben angesprochenen Energieverlust durch zu starke Abkühlung des Schweißbereichs zu minimieren, ist bevorzugt vorgesehen, dass der Nachwärmschritt unmittelbar nach Abschluss der Abkühlschritts bei einer Temperatur des Schweißbereichs von > 400 ° C, insbesondere bei einer Temperatur des Schweißbereichs von zwischen 400 ° C und 500 ° C, begonnen wird . Die Wärmezufuhr für den Nachwärmschritt erfolgt erfindungsgemäß durch elektrische Widerstandshei zung unter Verwendung der für das Planbrennen, Vorwärmen und Abbrennen genutzten Schweißstromquelle . Dabei wird vorzugsweise ein Gleichstrom durch den Schweißbereich geleitet . Es kann aber auch ein Wechselstrom angewendet werden . Die Stromzufuhr erfolgt vorzugsweise in einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Stromimpulsen, zwischen denen stromlose Zeiträume liegen . Durch geeignete Wahl der Impuls form und der Dauer der einzelnen Stromimpulse im Verhältnis zur Länge der stromlosen Zeiträume kann die Wärmezufuhr gesteuert werden, insbesondere hinsichtlich einer gewünschten Aufwärmcharakteristik, wie z . B . einer gewünschten Temperaturkurve über die Zeit . Erfindungsgemäß wird der Nachwärmschritt so durchgeführt , dass der Schweißbereich über die Acl-Umwandlungstemperatur erwärmt wird . Unter der Acl- Umwandlungstemperatur wird hierbei diej enige Temperatur eines Stahls verstanden, bei der die Bildung des Austenits bei einem Wärmen beginnt .
Hierbei kann so vorgegangen werden, dass der Schweißbereich im Nachwärmschritt auf eine Temperatur von > 850 ° C, vorzugsweise auf eine Temperatur von 900- 950 ° C, erwärmt wird .
Vorzugsweise beträgt die Dauer des Nachwärmschritts maximal 30 Sekunden, insbesondere 25-30 Sekunden .
Bevorzugt kann weiters vorgesehen sein, dass der Nachwärmschritt mit einer durchschnittlichen Hei zrate von 13 - 20 ° C/Sek durchgeführt wird, um die Ausbildung eines feinkörnigen Austenits zu begünstigen und den Wärmeeintrag möglichst auf den Schweißbereich zu begrenzen . Diese und höhere Hei zraten werden von der Stromquelle ohne weiteres erreicht .
Der letzte Schritt der Wärmebehandlung wird durch eine Kühlung des mit einem Rad in Kontakt kommenden Bereichs der Komponente , insbesondere Schienenkopfes , gebildet . Die Kühlung kann hierbei entweder in der Schweißvorrichtung oder in einer aus der Schweißvorrichtung entnommenen Position der Gleiskomponente erfolgen . Die Kühlung kann j e nach Typ des Stahls beschleunigt oder nicht beschleunigt vorgenommen werden . Durch die beschleunigte Kühlung wird eine Härtesteigerung des Schienenkopfes und ein feinkörniges perlitisches Gefüge mit einem sehr feinen Ferritnetzwerk erzielt .
Im Falle einer beschleunigten Kühlung des mit einem Rad in Kontakt kommenden Bereichs der Komponente , insbesondere des Schienenkopfes , kann bevorzugt derart vorgegangen werden, dass ein Bereich ohne Radkontakt , insbesondere ein Schienenfuß , der Gleiskomponente im Schweißbereich einer langsameren Abkühlung unterworfen wird als der mit einem Rad in Kontakt kommende Bereich der Komponente , insbesondere Schienenkopf . Dies bewirkt ein zäheres Gefüge am Schienenfuß . Der Schienenfuß kann hierbei ebenfalls beschleunigt abgekühlt werden, dies j edoch mit einer geringeren Kühlgeschwindigkeit als der Schienenkopf , oder die Kühlung des Schienenfußes kann auf natürliche Weise , d . h . an ruhender Luft ohne erzwungene Konvektion erfolgen .
Bevorzugt wird die beschleunigte Kühlung so durchgeführt , dass der Perlit-Bereich „P" im Zeit-Temperatur- Umwandlungsdiagramm so durchquert wird, dass zumindest 90% f einperlitisches Gefüge vorliegt (bevorzugt nach ca . 80 sek) . Danach kann die beschleunigte Kühlung bis zur Erreichung einer Temperatur von unter 500 ° C, vorzugsweise unter 400 ° C, besonders bevorzugt unter 350 ° C fortgesetzt werden . Bevorzugt beträgt die Dauer des beschleunigten Abkühlens 80- 150 Sekunden .
Das beschleunigte Abkühlen des mit einem Rad in Kontakt kommenden Bereichs der Komponente , insbesondere Schienenkopfes , erfolgt vorzugsweise durch erzwungene Konvektion eines Kühlgases , bevorzugt Luft .
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für das Abbrennstumpfverschweißen von Eisenbahnschienen untereinander und für das Abbrennstumpfverschweißen von Eisenbahnschienen mit anderen Teiles des Gleises , wie z . B . Kreuzungsstücken und dergleichen, sowie zu deren Herstellung, da besonders eingeschränkt zugängliche Schweißbereiche von Kreuzungsstücken durch Induktoren oder Gasbrenner nur schwer gleichmäßig erwärmbar sind .
Das erfindungsgemäße Verfahren ohne beschleunigter Kühlung eignet sich besonders für das Abbrennstumpfverschweißen von Gleiskomponenten bestehend aus Stahl des Typs R260 oder ähnliche naturharte Schienenstähle mit einem C-Gehalt von < 0 , 75% .
Das erfindungsgemäße Verfahren mit beschleunigter Kühlung eignet sich besonders für das Abbrennstumpfverschweißen von Gleiskomponenten bestehend aus Stahl des Typs R350HT oder ähnliche köpf gehärtete Schienenstähle mit einem C-Gehalt von > 0 , 75% . Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Schweißvorrichtung zum Verschweißen von befahrbaren Komponenten eines Gleises mittels Abbrennstumpfschweißen bereitgestellt , umfassend eine Schweißstromquelle , eine Vorschubeinrichtung zum Aneinanderdrücken der Gleiskomponenten und eine speicherprogrammierbare Steuereinheit zur Steuerung einer zeitlichen Abfolge von Stromimpulsen der Schweißstromquelle und einer Vorschubbewegung der Vorschubeinrichtung, dadurch gekennzeichnet , dass die Steuereinheit eingerichtet ist , um in einer Schweißphase die Vorschubeinrichtung und die Schweißstromquelle zur Durchführung der Schritte Planbrennen, Vorwärmen, Abbrennen und Stauchen anzusteuern, wobei durch den Stauchprozess ein Schweißbereich erzeugt wird, um in einer nachfolgenden Nachwärmphase die Schweißstromquelle zur Durchführung eines Nachwärmschritts anzusteuern, und um den Nachwärmschritt nach einem Abkühlschritt zu beginnen, in dem der Schweißbereich aus der Schweißwärme abgekühlt wird . Die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung eignet sich insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung .
Bevorzugte Weiterbildungen der Schweißvorrichtung sind nachfolgend angegeben und entsprechen im Wesentlichen Merkmale zur Durchführung von bevorzugten Ausbildungen des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens .
Vorzugsweise hat die Steuereinheit eine metallurgische Spezi fikation der zu verschweißenden Gleiskomponenten gespeichert und ist dazu eingerichtet , den Schweißbereich im Nachwärmschritt über die Acl-Umwandlungstemperatur zu erwärmen . Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuereinheit eingerichtet ist , den Nachwärmschritt zu beginnen, nachdem im Abkühlschritt ein Austenitgefüge des Schweißbereichs in ein Perlitgefüge umgewandelt wurde , wobei vorzugsweise eine aus der Schweißphase im Schweißbereich vorhandene Restwärme nutzbar ist .
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuereinheit eingerichtet ist , um den Abkühlschritt bis zu einer Temperatur des Schweißbereichs von unter 500 ° C durchzuführen .
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuereinheit eingerichtet ist , um den Nachwärmschritt während einer Dauer von 120-240 Sekunden durchzuführen .
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuereinheit eingerichtet ist , um den Nachwärmschritt unmittelbar nach Abschluss des Abkühlschritts und vorzugsweise zeitlich fest von der Schweißung beabstandet bei einer Temperatur des Schweißbereichs von zwischen 400 ° C und 500 ° C zu beginnen .
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuereinheit eingerichtet ist , um den Nachwärmschritt während einer Dauer von maximal 30 Sekunden durchzuführen .
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuereinheit eingerichtet ist , um den Nachwärmschritt mit einer durchschnittlichen Hei zrate von 13-20 ° C/Sek durchzuführen .
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuereinheit eingerichtet ist , um den Schweißbereich im Nachwärmschritt auf eine Temperatur von > 850 ° C, vorzugsweise auf eine Temperatur von 900- 950 ° C, zu erwärmen . Bevorzugt umfasst die Schweißvorrichtung weiters eine Kühlvorrichtung zur beschleunigten Abkühlung des Schweißbereichs , wobei die Steuereinheit mit der Kühlvorrichtung derart zusammenwirkt , dass ein mit einem Rad in Kontakt kommender Bereich der Komponente , insbesondere Schienenkopf , im Schweißbereich nach dem Nachwärmschritt einer beschleunigten Kühlung unterworfen wird .
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kühlvorrichtung zum Aufblasen eines Gases oder Gasgemisches auf zumindest einen Abschnitt des Schweißbereiches zu dessen beschleunigter Kühlung ausgebildet ist .
Bevorzugt ist vorgesehen, dass zumindest ein Durchflussstrom des Gases oder Gasgemisches durch die Kühlvorrichtung oder deren Druck steuerbar ist .
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuereinheit eingerichtet ist , um die beschleunigte Kühlung bis zu einer Temperatur von unter 500 ° C, vorzugsweise unter 400 ° C, besonders bevorzugt unter 350 ° C durchzuführen, wobei die Dauer des beschleunigten Abkühlens vorzugsweise 80- 150 Sekunden beträgt .
Die Durchführung einer Schweißung mit folgender Wärmebehandlung des Schweißbereichs in derselben Schweißmaschine erlaubt der Steuerung der Schweißmaschine die Einhaltung einer bestimmten zeitlichen Abfolge aus Schweißung und Wärmebehandlung . So können Stromimpulse der Stromquelle für eine bekannte Kombination von Komponenten nach einem dafür zeitlich fest vorgegebenen Ablauf sowohl die gewünschte Verschweißung als auch die erforderliche Temperaturführung für die Wärmebehandlung des Schweißbereichs bewirken . Im Rahmen der Erstellung eines Programmes für die Steuerung der Schweißmaschine wird der gewünschte zeitliche Temperaturverlauf des Schweißbereichs durch eine zeitliche Abfolge von Stromimpulsen und deren Impuls formen einmalig für eine bestimmte Kombination von zwei Komponenten festgelegt . Dabei ist durch die zeitlich fest von der Schweißung beabstandete Wärmebehandlung eine konstante Anfangsbedingung für die Wärmebehandlung im Sinne einer vorhandenen Schweißwärme bzw . Temperaturverteilung im Schweißbereich sichergestellt . Durch die von der Steuerung der Schweißmaschine gewährleistete Einhaltung einer programmierten zeitlichen Abfolge aus Schweißung und Wärmebehandlung und der für die Wärmebehandlung zeitlich festgelegten Abfolge von Stromimpulsen entfällt eine Messung oder Regelung einer Temperatur des Schweißbereichs .
Optional ist in einer weiteren Aus führungs form der Schweißmaschine zumindest eine steuerbare Kühlvorrichtung zur Beschleunigung einer Abkühlung des Schweißbereichs vorgesehen, wobei diese von der Steuerung der Schweißmaschine gesteuert werden kann . Bei der Erstellung eines Programmes für die Steuerung der Schweißmaschine wird der gewünschte zeitliche Temperaturverlauf des Schweißbereichs neben einer zeitliche Abfolge von Stromimpulsen und deren Impuls formen durch die zeitliche Abfolge von Betriebs zuständen der Kühlvorrichtung einmalig für eine bestimmte Kombination von zwei Komponenten festgelegt .
Im Ergebnis wird mit einer erfindungsgemäßen Schweißmaschine eine Schweißung mit Wärmebehandlung mit hoher Robustheit und Wiederholgenauigkeit ermöglicht , wobei speziell für die Wärmebehandlung eine Messung oder Regelung einer Temperatur des Schweißbereichs nicht weiter erforderlich ist . Es wird zudem eine Schweißmaschine mit den folgenden Merkmalen of fenbart :
Schweißmaschine zum Verschweißen von zwei Komponenten eines Gleises für Schienenfahrzeuge mittels Abbrennstumpfschweißen, aufweisend eine Schweißstromquelle und eine speicherprogrammierbare Steuerung mit j eweils einem Programm für ein Verschweißen einer bestimmten Kombination von zwei Komponenten eines Gleises , wobei das Programm für ein Verschweißen eine zeitliche Abfolge von Stromimpulsen der Schweißstromquelle vorgibt , wobei ein Programm für eine Wärmebehandlung des Schweißbereichs der zwei Komponenten, bevorzugt zur Aus führung auf der speicherprogrammierbaren Steuerung der Schweißmaschine , zur Steuerung der Schweißstromquelle in zeitlichem Zusammenhang zu einem Programm für ein Verschweißen vorgesehen ist oder von einem Programm für ein Verschweißen umfasst ist .
Die Schweißmaschine ist bevorzugt derart weitergebildet , dass in einem Programm für eine Wärmebehandlung Abfolgen von Stromimpulsen der Schweißstromquelle derart programmierbar sind, dass für einen Schweißbereich eine unbeeinflusste Abkühlung, eine verzögerte Abkühlung, ein Halten einer Temperatur als auch eine Erwärmung erzielbar sind, wobei für eine Erwärmung des Schweißbereichs , für eine vorzugsweise zumindest teilweise Austenitisierung des Gefüges des Schweißbereichs , aus einer vorangegangenen Abbrennstumpfschweißung im Schweißbereich vorhandene Restwärme nutzbar ist .
Die Schweißmaschine ist bevorzugt derart weitergebildet , dass zumindest eine , vorzugsweise durch deren speicherprogrammierbare Steuerung, steuerbare Vorrichtung zur beschleunigten Kühlung des Schweißbereiches vorgesehen ist .
Die Schweißmaschine ist bevorzugt derart weitergebildet , dass das Programm für eine Wärmebehandlung weiters die Steuerung der Vorrichtung zur beschleunigten Kühlung umfasst .
Die Schweißmaschine ist bevorzugt derart weitergebildet , dass eine steuerbare Vorrichtung zur Kühlung zum Aufblasen eines Gases oder Gasgemisches auf zumindest einen Abschnitt des Schweißbereiches zu dessen beschleunigter Kühlung ausgebildet ist .
Die Schweißmaschine ist bevorzugt derart weitergebildet , dass zumindest ein Durchflussstrom eines Gases oder Gasgemisches durch die Vorrichtung zur beschleunigten Kühlung oder deren Druck steuerbar ist .
Die Schweißmaschine ist bevorzugt derart weitergebildet , gekennzeichnet , dass im Anschluss an eine Abbrennstupfschweißung die Mikrostruktur des Schweißbereichs , vorzugsweise die Feinheit eines perlitischen Gefüges , über ein angegliedertes oder integriertes Programm für eine Wärmebehandlung beeinflussbar ist .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus führungsbeispiels näher erläutert . In dieser zeigen Fig . 1 den Verlauf der Kraft , des Stroms , des Wegs und der Temperatur der zueinanderbewegten Fügepartner während eines erfindungsgemäßen Abbrennstumpfschweißverfahrens , Fig . 2 ein Temperatur-Zeit- Umwandlungs-Diagramm, in dem die Abkühlkurve während des Abkühlschritts dargestellt ist , Fig . 3 ein Temperatur-Zeit- Autstenitisierungs-Diagramm, in das die Aufwärmkurve während des Nachwärmschritts eingezeichnet ist , und Fig . 4 ein Temperatur-Zeit-Umwandlungs-Diagramm, in dem Abkühlkurven während einer abschließenden beschleunigten Kühlung dargestellt sind .
Fig . 1 zeigt die verschiedenen Phasen eines Abbrennstumpfschweißverfahrens , umfassend das Planbrennen 1 , Vorwärmen 2 , Abbrennen 3 und Stauchen 4 . Nach dem Stauchen folgt unter Aufrechterhaltung der Kraft , mit welcher die beiden Schienen gegeneinandergedrückt werden, ein Abkühlschritt 5 , der im vorliegenden Beispiel ca . 180 Sekunden dauert . Nach dem Abkühlschritt 5 wird ein Nachwärmschritt 6 über die „Acl" - Umwandlungstemperaturlinie vorgenommen, in dem der Schweißbereich durch hindurchleiten mehrerer aufeinanderfolgender Stromimpulse resistiv erwärmt wird, wobei die Stromstärke abfallend gewählt ist und eine stauchende Kraft auf den Schweißbereich einwirkt .
Unter dem Schweißbereich wird hierbei derj enige Längsabschnitt miteinander verschweißter Komponenten eines Gleises , bspw . Schienen, verstanden, der den Schweißstoß und die zu beiden Seiten des Schweißstoßes angeordneten Wärmeeinfluss zonen aufweist oder aus diesen besteht .
Am Ende der Wärmebehandlung wird beispielsweise der Schweißbereich an einem Schienenkopf einer beschleunigten Kühlung 7 unterworfen .
In Fig . 2 ist die Temperaturkurve für den Abkühlschritt 5 dargestellt , wobei mit der bei etwa 910 ° C ausgehenden Linie eine mögliche Abkühlkurve 8 eingezeichnet ist . Die Abkühlkurve 8 stellt eine Abkühlung über eine Dauer von etwa 2-3 Minuten dar . Jedenfalls erreicht die Abkühlkurve den mit „P" bezeichneten Perlitbereich bzw . durchquert diesen, sodass eine Umwandlung des Austenits in Perlit erfolgt . Der Abkühlschritt wird im vorliegenden Beispiel bei einer Temperatur von unterhalb von 500 ° C abgebrochen .
Fig . 3 zeigt die von 600 ° C kommende Temperaturkurve 9 während des Nachwärmschritts 6 und es ist ersichtlich, dass die Aufwärmung innerhalb eines Zeitraums von ca . 30 Sekunden bis über die Acl-Umwandlungstemepratur 10 erfolgt , wobei in diesem Beispiel eine etwa 90 prozentige Austenitisierung erreicht wird .
In Fig . 4 sind verschiedene Abkühlkurven des auf das Nachwärmen 6 folgenden beschleunigten Abkühlens 7 dargestellt . Hierbei zeigt die Kurve 11 einen Verlauf des beschleunigten Kühlens des Schienenkopfes mit einer schnelleren Abkühlgeschwindigkeit und die Kurve 12 einen Verlauf des beschleunigten Kühlens des zugehörigen Schienenfußes mit einer langsameren Abkühlgeschwindigkeit .

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zum Verschweißen von befahrbaren Komponenten eines Gleises mittels Abbrennstumpfschweißen in einer Schweißvorrichtung, umfassend die Schritte Planbrennen, Vorwärmen, Abbrennen und Stauchen, wobei durch den Stauchprozess ein Schweißbereich erzeugt wird, worauf der Schweißbereich aus der Schweißwärme einem Abkühlschritt (5) unterworfen wird, in dem ein Austenitgefüge des Schweißbereichs in ein Perlitgefüge umgewandelt wird, wonach der Schweißbereich einem Nachwärmschritt (6) unterworfen wird, in dem der Schweißbereich über die Acl- Umwandlungstemperatur erwärmt wird, wobei die Erwärmung durch elektrische Widerstandsheizung in der Schweißvorrichtung unter Verwendung der für das Planbrennen, Vorwärmen und Abbrennen genutzten Schweißstromquelle erfolgt, worauf ein mit einem Rad in Kontakt kommender Bereich der Komponente, insbesondere Schienenkopf, im Schweißbereich einer Kühlung (7) unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit einem Rad in Kontakt kommende Bereich der Komponente einer beschleunigten Kühlung (7) unterworfen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abkühlschritt (5) bis zu einer Temperatur des Schweißbereichs von unter 500°C durchgeführt wird .
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer des Abkühlschritts (5) 120-240 Sekunden beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachwärmschritt (6) unmittelbar nach
Abschluss der Abkühlschritts (5) und vorzugsweise zeitlich fest von der Schweißung beabstandet bei einer Temperatur des Schweißbereichs von zwischen 400°C und 500°C begonnen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer des Nachwärmschritts (6) maximal 30 Sekunden beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachwärmschritt (6) mit einer durchschnittlichen Heizrate von 13-20°C/Sek durchgeführt wird .
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißbereich im Nachwärmschritt (6) auf eine Temperatur von > 850°C, vorzugsweise auf eine Temperatur von 900-950°C, erwärmt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beschleunigte Kühlung (7) bis zu einer Temperatur von unter 500°C, vorzugsweise unter 400°C, besonders bevorzugt unter 350°C durchgeführt wird, wobei die Dauer der beschleunigten Kühlung (7) vorzugsweise 80-150 Sekunden beträgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beschleunigte Kühlung (7) durch erzwungene Konvektion, insbesondere durch Aufblasen, eines Kühlgases, bevorzugt Luft, erfolgt.
11 . Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10 , dadurch gekennzeichnet , dass ein Schienenfuß der Gleiskomponente im Schweißbereich einer langsameren Abkühlung unterworfen wird als der mit einem Rad in Kontakt kommende Bereich der Komponente , insbesondere Schienenkopf .
12 . Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11 , dadurch gekennzeichnet , dass die Schienen aus einem härtbaren Schienenstahl mit einem Kohlenstof f gehalt > 0 , 75% bestehen .
13 . Schweißvorrichtung zum Verschweißen von befahrbaren Komponenten eines Gleises mittels Abbrennstumpfschweißen, umfassend eine Schweißstromquelle , eine Vorschubeinrichtung zum Aneinanderdrücken der Gleiskomponenten und eine speicherprogrammierbare Steuereinheit zur Steuerung einer zeitlichen Abfolge von Stromimpulsen der Schweißstromquelle und einer Vorschubbewegung der Vorschubeinrichtung, dadurch gekennzeichnet , dass die Steuereinheit eingerichtet ist , um in einer Schweißphase die Vorschubeinrichtung und die Schweißstromquelle zur Durchführung der Schritte Planbrennen, Vorwärmen, Abbrennen und Stauchen anzusteuern, wobei durch den Stauchprozess ein Schweißbereich erzeugt wird, um in einer nachfolgenden Nachwärmphase die Schweißstromquelle zur Durchführung eines Nachwärmschritts ( 6 ) anzusteuern, und um den Nachwärmschritt ( 6 ) nach einem Abkühlschritt ( 5 ) zu beginnen, in dem der Schweißbereich aus der Schweißwärme abgekühlt wird .
14 . Schweißvorrichtung nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet , dass die Steuereinheit eine metallurgische Spezi fikation der zu verschweißenden Gleiskomponenten gespeichert hat und eingerichtet ist , den Schweißbereich im Nachwärmschritt (6) über die Acl-Umwandlungstemperatur zu erwärmen .
15. Schweißvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, den Nachwärmschritt (6) zu beginnen, nachdem im Abkühlschritt (5) ein Austenitgefüge des Schweißbereichs in ein Perlitgefüge umgewandelt wurde, wobei vorzugsweise eine aus der Schweißphase im Schweißbereich vorhandene Restwärme nutzbar ist .
16. Schweißvorrichtung nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, um den Abkühlschritt (5) bis zu einer Temperatur des Schweißbereichs von unter 500°C durchzuführen.
17. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, um den Nachwärmschritt (6) während einer Dauer von 120- 240 Sekunden durchzuführen.
18. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, um den Nachwärmschritt (6) unmittelbar nach Abschluss des Abkühlschritts (5) bei einer Temperatur des Schweißbereichs von zwischen 400°C und 500°C zu beginnen.
19. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, um den Nachwärmschritt (6) während einer Dauer von maximal 30 Sekunden durchzuführen.
20. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, um den Nachwärmschritt (6) mit einer durchschnittlichen Heizrate von 13-20°C/Sek durchzuführen.
21. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, um den Schweißbereich im Nachwärmschritt (6) auf eine Temperatur von > 850°C, vorzugsweise auf eine Temperatur von 900-950°C, zu erwärmen.
22. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, weiters umfassend eine Kühlvorrichtung zur beschleunigten Abkühlung des Schweißbereichs, wobei die Steuereinheit mit der Kühlvorrichtung derart zusammenwirkt, dass ein mit einem Rad in Kontakt kommender Bereich der Komponente, insbesondere Schienenkopf, im Schweißbereich nach dem Nachwärmschritt einer beschleunigten Kühlung (7) unterworfen wird.
23. Schweißvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung zum Aufblasen eines Gases oder Gasgemisches auf zumindest einen Abschnitt des Schweißbereiches zu dessen beschleunigter Kühlung (7) ausgebildet ist.
24. Schweißvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Durchflussstrom des Gases oder Gasgemisches durch die Kühlvorrichtung oder deren Druck steuerbar ist.
25. Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, um die beschleunigte Kühlung (7) bis zu einer Temperatur von unter 500°C, vorzugsweise unter 400°C, besonders bevorzugt unter 350°C durchzuführen, wobei die Dauer der beschleunigten Kühlung (7) vorzugsweise 80-150 Sekunden beträgt .
EP23837787.3A 2022-12-30 2023-12-20 Verfahren und eine vorrichtung zum verschweissen von befahrbaren komponenten eines gleises mittels abbrennstumpfschweissen Pending EP4642982A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATGM92/2022U AT18135U1 (de) 2022-12-30 2022-12-30 Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschweißen von befahrbaren Komponenten eines Gleises mittels Abbrennstumpfschweißen
PCT/IB2023/063024 WO2024141872A1 (de) 2022-12-30 2023-12-20 Verfahren und eine vorrichtung zum verschweissen von befahrbaren komponenten eines gleises mittels abbrennstumpfschweissen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4642982A1 true EP4642982A1 (de) 2025-11-05

Family

ID=89853252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23837787.3A Pending EP4642982A1 (de) 2022-12-30 2023-12-20 Verfahren und eine vorrichtung zum verschweissen von befahrbaren komponenten eines gleises mittels abbrennstumpfschweissen

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP4642982A1 (de)
KR (1) KR20250121151A (de)
CN (2) CN120435603A (de)
AT (1) AT18135U1 (de)
AU (1) AU2023417088A1 (de)
MX (1) MX2025007628A (de)
WO (1) WO2024141872A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118668058B (zh) * 2024-07-11 2026-03-27 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 热轧型钢轨与热处理型钢轨的焊接接头的处理方法及装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010116680A1 (ja) * 2009-03-30 2010-10-14 新日本製鐵株式会社 レール溶接部の冷却方法、レール溶接部の冷却装置、及びレール溶接継手
EP2495064A4 (de) * 2009-10-30 2017-07-19 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Abbrennstumpfschweissungsverfahren für schienenstahl
US20150283643A1 (en) * 2011-12-20 2015-10-08 Patrik Dahlman Method and Component
CN109355481A (zh) * 2018-10-26 2019-02-19 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 槽型钢轨闪光焊接头焊后热处理方法
CA3185907A1 (en) * 2020-09-30 2022-04-07 Masaharu Ueda Welded rail
CN113458568B (zh) * 2021-08-09 2022-10-21 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种中碳钢钢轨的野外焊接方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN120435603A (zh) 2025-08-05
KR20250121151A (ko) 2025-08-11
CN118268687A (zh) 2024-07-02
AT18135U1 (de) 2024-02-15
MX2025007628A (es) 2025-08-01
WO2024141872A1 (de) 2024-07-04
AU2023417088A1 (en) 2025-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1285719B1 (de) Verfahren zur Erzeugung von verschleissbeständigen Randschichten mittels Laser
DE102004001166B4 (de) Verfahren zum Laserschweissen mit Vor- und/oder Nachwärmung im Bereich der Schweißnaht
AT6941U2 (de) Schweissaggregat zur verschweissung von zwei schienen eines gleises und verfahren
WO2003012151A1 (de) Verfahren zur kühlung von werkstücken insbesondere von profilwalzprodukten aus schienenstählen
WO2024141872A1 (de) Verfahren und eine vorrichtung zum verschweissen von befahrbaren komponenten eines gleises mittels abbrennstumpfschweissen
EP2097544B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur wärmebehandlung von schweissnähten
DE10047492A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schweißen metallischer Werkstoffe mit induktiver Vorwärmung
DE102013009209A1 (de) Kolben für einen Verbrennungsmotor sowie Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung
DE19619171C1 (de) Verfahren zur Wärmebehandlung einer durch Zwischengußverschweißung hergestellten Schienenverbindung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit bestimmter Brenneranordnung
CH668728A5 (de) Verfahren und vorrichtung zum verbinden von werkstueckteilen.
DE102017201872A1 (de) Verfahren zum thermischen Fügen eines Bauteilverbundes und Bauteilverbund
WO2009135244A1 (de) Verfahren zur wärmebehandlung eines walzguts aus einer aushärtbaren aluminiumlegierung
DE2541978A1 (de) Verfahren zur waermebehandlung von schienen-weichenteilen
DE1179973B (de) Verfahren zur Waermebehandlung von Eisenbahnschienen
DE2114734C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Anlassen gehärteter Nadeln
DE929971C (de) Verfahren zur Haertung von Schienenenden
DE10144498C2 (de) Verfahren zur induktiven Oberflächenhärtung von Schienen und kompakter Abschnitte innerhalb von Schienenwegen oder anderer Profile
AT248202B (de) Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Schienenverbindungs- und Auftragschweißungen
EP0628374B1 (de) Verfahren zur Zwischengussschweissung feinperlitisierter Schienen
DE102024202169B4 (de) Verfahren zum Widerstandspunktschweißen von Bauteilen II
CH664579A5 (en) Surface hardening of high carbon content material - e.g. cast iron, by plasma surface remelting avoiding martensite prodn.
EP0199706B1 (de) Verfahren zum Verhindern der Eindellung von Schienen im Übergangsbereich zwischen Zungenende und Zungenprofil sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
DE3016259C2 (de) Verfahren zum Mehrlagen-Lichtbogenschweißen ferritischer, vergüteter Stähle und zum anschließenden Wärmebehandeln der Schweißstelle und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE934835C (de) Vorwaermen von Stahlknueppeln od. dgl. auf Warmformgebungstemperatur
DE102024202170A1 (de) Verfahren zum Widerstandspunktschweißen von Bauteilen I

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250725

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)