JPH0420705B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0420705B2 JPH0420705B2 JP33608387A JP33608387A JPH0420705B2 JP H0420705 B2 JPH0420705 B2 JP H0420705B2 JP 33608387 A JP33608387 A JP 33608387A JP 33608387 A JP33608387 A JP 33608387A JP H0420705 B2 JPH0420705 B2 JP H0420705B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- rail
- layer
- head
- rails
- 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.)
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- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、鉄道などに使用されるレールの突き
合せ被覆アーク溶接法に関するものである。 （従来の技術） 従来レールの接合方法には、フラツシユバツト
溶接法、ガス圧接法、テルミツト溶接法およびエ
ンクローズドアーク溶接法などが用いられてい
る。これらの溶接法の中でエンクローズドアーク
溶接法は、特公昭56−4350号公報でも紹介されて
いるように、拘束状態にあるレールの溶接が可能
でかつ継手の信頼性も高いという利点があること
から、現場溶接法としてよく用いられている。 レールはその使用目的から、耐摩耗性、耐疲労
損傷性および静的強度の大きい性質が要求されて
おり、溶接継手部において同様で、さらに溶接割
れ等の溶接欠陥についても皆無または、実用的に
差しつかえない程度に極力、少なくなつていなけ
ればならない。 従来レールの突き合せ溶接方法は、第２図で示
すように、レール足部１１から腹部にかけての立
ち上がり部１２では多層盛溶接し、更に腹部か
ら、頭部１３にかけてスラグ除去を行なわないで
連続溶接するエンクローズドアーク溶接を行い、
最後に頭頂部を多層溶接を行つて突き合せ溶接を
完了している。このとき立ち上がり部１２では、
溶接終端クレーター部１５をレール断面内に留め
て、余盛を作らないようにした溶接方法である。 また被覆アーク溶接棒は、第１表で示すように
JIS Z3213低合金高張力鋼用被覆アーク溶接棒が
使用されている。このような溶接棒をレールに適
用した場合に形成される溶接金属は、Ｃ；0.3％
以下であり、このために溶接金属レールとのＣ含
有量の差に由来する擬固温度の差、すなわち溶接
金属の凝固温度が約1530℃、レールのそれが約
1470℃であることに起因してレール母材の溶融境
界部近傍（HAZ）に高温割れが発生する。 さらにこのHAZには、溶接のままで多量のマ
ルテンサイト組織を生成し、疲労強度低下の一因
ともなる。一方レール使用性能に関する研究は多
く、耐摩耗性と耐疲労損傷性はパーライト組織が
最も優れ、かつ同じパーライト組織であれば、硬
さが大きくＣ含有量の多に方が優れていることが
明らかにされている。又、レールと同等のＣ量を
有する溶接金属においては、先に述べたレール母
材のHAZの高温割れも生じない。かかる理由か
らＣ含有量の高い例えばＣ；0.4〜1.0％の被覆ア
ーク溶接棒が用いられるようになつた。 このような高Ｃ系被覆アーク溶接棒のレールの
エンクローズドアーク溶接への適用により、
HAZの高温割れ発生やマルテンサイトの生成抑
制が可能となり、静的強度や疲労強度が著しく向
上した。更に溶接金属組織がパーライト組織とな
り、耐摩耗性、耐疲労損傷性も向上した。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら高Ｃ系成分では、オーステナイト
系ステンレス成分系と同様に、溶接終端クレータ
ー部においてオーステナイト凝固特有の凝固割れ
（クレーター割れ）が生じやすい。クレーター割
れは、１本の被覆アーク溶接棒での溶接が終了す
る部分の溶融池に生ずる凝固割れで、場合によつ
てはこの割れが伝播拡大する。 このクレーター割れの大きさは、クレーター部
の溶融池の大きさや外部の引張応力の大きさに左
右され、それらが大きいほど割れの大きさも増加
し、溶接継手の静的強度や疲労強度低下の一因と
もなる。特にエンクローズドアーク溶接のように
比較的大きな溶接電流値で、かつ垂直の狭開先で
溶接を行う場合、溶接池の大きさや外部の引張応
力が増大しやすく、クレーター割れ発生を看過で
きない。 特にレール溶接においては、その形状に起因し
て足上部の腹部にかかる立ち上がり部の多層溶接
部は、ビードの長さに対して厚みを大きくする必
要性から、溶接速度が非常に小さく、クレーター
が大きくなり、かつ既に凝固している下層の拘束
により最終凝固部に大きい収縮歪が加わることが
重畳して、クレーター割れが生じやすくなる。更
にレール腹部から頭部にかけてのエンクローズド
アーク溶接部では、連続溶接であるため、多層盛
溶接のように溶接ビードを覆うスラグの除去がで
きない。そこで溶接アークによりスラグを再溶融
しつつ溶接を進める。このため溶接電流が比較的
大きく、通常250〜280Aである。従つてクレータ
ーの大きさが大きくなり、クレーター割れの大き
さも実用上問題となる程度に大きくなる。 本発明は、前記の被覆アーク溶接棒の使用にお
ける問題点を解決し、良好な継手性能を安定して
確保することができる鉄道などに用いられるレー
ルの溶接法を提供するものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明の要旨は、Ｃ；0.4〜1.0％含む被覆アー
ク溶接棒を用いたレールの突き合せ溶接におい
て、相対向するレールの脚部を多層溶接する際
に、脚上部の立ち上がり部にて上層溶接ビードの
終端部を下層の溶接ビード終端部にオーバーラツ
プさせながら余盛を形成し、脚部多層溶接を完了
したのちレール腹部から頭部にかけてのエンクロ
ーズドアーク溶接を行うに際し、溶接電流値を
240〜280Aで開始し、直ちに電流値を190〜240A
に切換えて頭部の途中まで連続溶接し、更に、少
なくとも１パス以上の多層盛を低電流で行い、頭
頂部まで溶接し突き合せ溶接を完了するレールの
溶接法である。 以下に本発明について第１図を参照しながら詳
細に説明する。 第１図は本発明の溶接法を示した図面である。 まずレール足部１を従来法と同じように多層溶
接したのち、足上部の腹部にかかる立ち上がり部
２の多層溶接終端部のクレーター３をそれぞれ下
層４にオーバーラツプさせながら余盛としてレー
ル断面より外に出す。 このとき、ビードは進行方向に対して下りの傾
きをもち、ビードが短い位置では傾きが大きい。
この部分でアークを止めるとクレーターが下方に
流れ広がつた形状（楕円率が大きい）となり、ク
レーター割れが生じ、それがレール断面内のビー
ド部に進展し易い。そこで立ち上がり部の積層に
おいては、全ビードをレール断面下層の傾きの小
さい部分まで余盛として伸ばし、アークを止め
る。その結果、レール断面内に割れのない清浄な
ビードを形成することが可能となる。更にレール
腹部から頭部にかけてのエンクローズドアーク溶
接部５では、スタート時の溶接電流を240〜280A
とし、足部の最終層の四周の隅を十分に溶着させ
たのち、直ちに電流値を190〜240Aに低めて連続
溶接を行う。この結果、棒継ぎ部あるいは最終の
クレーターの大きさを小さくすることができ、ク
レーター割れを抑制することが可能である。 この時スタート時の溶接電流値を240〜280Aと
したのは、240A未満では既に完了している下層
ビードと十分になじんだビード形成が困難で、融
合不良などが生じ易いため240A以上とした。又、
280Aとしたのは、それ以上では過大電流となつ
て溶接作業が安定して持続できないからである。 溶接スタート直後、すなわち、下層ビードと十
分なじんだビードが形成されたら、直ちに電流値
を190〜240Aに切換える。この場合の電流値を
190A以上240A以下とした理由は、190Aより小さ
い電流値ではスラグの再溶融が困難となり、エン
クローズドアーク溶接そのものが不可能となり、
又240Aより大きい電流では、従来法と同様でク
レーター割れの抑制が困難となり、問題の解決と
はならない。 このように腹部から頭部５にかけて連続溶接を
完了した後、場合によつてはさらに頭頂部６のみ
を低電流の多層盛溶接を行つてもよい。この低電
流とする理由は、クレーターの大きさを小さく
し、クレーター割れを実用上問題とならない程度
に抑制するためである。この場合の溶接電流は
130〜160Aが望ましい。 本発明によるレール溶接法は、HAZの高液化
割れを生じず、溶接全層部の全層組織がパーライ
トを呈し、耐摩耗性、静的強度、疲労強度の向上
に加え、高Ｃ系被覆アーク溶接棒で懸念されるク
レーター割れの発生をも抑制せしめ、高性能のレ
ール溶接継手製造を可能とする。 （実施例） 以下に実施例によつて本発明の効果をさらに具
体的に説明する。 第２表に示す溶接芯線に、第３表の如く調整し
たフラツクスを被覆したアーク溶接棒を用いて、
第４表の高Ｃ鋼、低合金鋼レールにエンクローズ
ドアーク溶接をした。 溶接施行は、Ｉ型開先にて500℃に予熱した後、
足部は下向きで多層溶接し、腹部から頭部にかけ
てエンクローズド用当金をあて連続溶接した。頭
部の溶接は、頭部に最適な溶接棒のみを交換し、
連続溶接で頭頂部まで盛り上げ溶接を完了する場
合と、連続溶接を途中で中止し、その後は頭頂部
まで多層溶接を行ない、溶接を完了する場合に分
けて行つた。 このとき足部上部の立ち上がり部において、少
なくとも、１パス以上の溶接終端部（クレータ
ー）を下層にオーバーラツプさせて余盛を形成
し、更にレール腹部から頭部にかけてのエンクロ
ーズドアーク溶接において、溶接電流を240〜
260A（260→240A）で開始し、直ちに190〜240A
の低電流溶接を行つた。又比較として、従来条件
に準じた溶接についても行つた。溶接後、レール
断面全周を均等に加熱する多孔ノズルバーナを用
いて900℃に加熱し、放冷した。更に、頭頂部の
みを加熱する多孔ノズルバーナーを用いて700℃
に加熱し、強制空冷により、頭頂部を焼入れた。
合せ被覆アーク溶接法に関するものである。 （従来の技術） 従来レールの接合方法には、フラツシユバツト
溶接法、ガス圧接法、テルミツト溶接法およびエ
ンクローズドアーク溶接法などが用いられてい
る。これらの溶接法の中でエンクローズドアーク
溶接法は、特公昭56−4350号公報でも紹介されて
いるように、拘束状態にあるレールの溶接が可能
でかつ継手の信頼性も高いという利点があること
から、現場溶接法としてよく用いられている。 レールはその使用目的から、耐摩耗性、耐疲労
損傷性および静的強度の大きい性質が要求されて
おり、溶接継手部において同様で、さらに溶接割
れ等の溶接欠陥についても皆無または、実用的に
差しつかえない程度に極力、少なくなつていなけ
ればならない。 従来レールの突き合せ溶接方法は、第２図で示
すように、レール足部１１から腹部にかけての立
ち上がり部１２では多層盛溶接し、更に腹部か
ら、頭部１３にかけてスラグ除去を行なわないで
連続溶接するエンクローズドアーク溶接を行い、
最後に頭頂部を多層溶接を行つて突き合せ溶接を
完了している。このとき立ち上がり部１２では、
溶接終端クレーター部１５をレール断面内に留め
て、余盛を作らないようにした溶接方法である。 また被覆アーク溶接棒は、第１表で示すように
JIS Z3213低合金高張力鋼用被覆アーク溶接棒が
使用されている。このような溶接棒をレールに適
用した場合に形成される溶接金属は、Ｃ；0.3％
以下であり、このために溶接金属レールとのＣ含
有量の差に由来する擬固温度の差、すなわち溶接
金属の凝固温度が約1530℃、レールのそれが約
1470℃であることに起因してレール母材の溶融境
界部近傍（HAZ）に高温割れが発生する。 さらにこのHAZには、溶接のままで多量のマ
ルテンサイト組織を生成し、疲労強度低下の一因
ともなる。一方レール使用性能に関する研究は多
く、耐摩耗性と耐疲労損傷性はパーライト組織が
最も優れ、かつ同じパーライト組織であれば、硬
さが大きくＣ含有量の多に方が優れていることが
明らかにされている。又、レールと同等のＣ量を
有する溶接金属においては、先に述べたレール母
材のHAZの高温割れも生じない。かかる理由か
らＣ含有量の高い例えばＣ；0.4〜1.0％の被覆ア
ーク溶接棒が用いられるようになつた。 このような高Ｃ系被覆アーク溶接棒のレールの
エンクローズドアーク溶接への適用により、
HAZの高温割れ発生やマルテンサイトの生成抑
制が可能となり、静的強度や疲労強度が著しく向
上した。更に溶接金属組織がパーライト組織とな
り、耐摩耗性、耐疲労損傷性も向上した。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら高Ｃ系成分では、オーステナイト
系ステンレス成分系と同様に、溶接終端クレータ
ー部においてオーステナイト凝固特有の凝固割れ
（クレーター割れ）が生じやすい。クレーター割
れは、１本の被覆アーク溶接棒での溶接が終了す
る部分の溶融池に生ずる凝固割れで、場合によつ
てはこの割れが伝播拡大する。 このクレーター割れの大きさは、クレーター部
の溶融池の大きさや外部の引張応力の大きさに左
右され、それらが大きいほど割れの大きさも増加
し、溶接継手の静的強度や疲労強度低下の一因と
もなる。特にエンクローズドアーク溶接のように
比較的大きな溶接電流値で、かつ垂直の狭開先で
溶接を行う場合、溶接池の大きさや外部の引張応
力が増大しやすく、クレーター割れ発生を看過で
きない。 特にレール溶接においては、その形状に起因し
て足上部の腹部にかかる立ち上がり部の多層溶接
部は、ビードの長さに対して厚みを大きくする必
要性から、溶接速度が非常に小さく、クレーター
が大きくなり、かつ既に凝固している下層の拘束
により最終凝固部に大きい収縮歪が加わることが
重畳して、クレーター割れが生じやすくなる。更
にレール腹部から頭部にかけてのエンクローズド
アーク溶接部では、連続溶接であるため、多層盛
溶接のように溶接ビードを覆うスラグの除去がで
きない。そこで溶接アークによりスラグを再溶融
しつつ溶接を進める。このため溶接電流が比較的
大きく、通常250〜280Aである。従つてクレータ
ーの大きさが大きくなり、クレーター割れの大き
さも実用上問題となる程度に大きくなる。 本発明は、前記の被覆アーク溶接棒の使用にお
ける問題点を解決し、良好な継手性能を安定して
確保することができる鉄道などに用いられるレー
ルの溶接法を提供するものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明の要旨は、Ｃ；0.4〜1.0％含む被覆アー
ク溶接棒を用いたレールの突き合せ溶接におい
て、相対向するレールの脚部を多層溶接する際
に、脚上部の立ち上がり部にて上層溶接ビードの
終端部を下層の溶接ビード終端部にオーバーラツ
プさせながら余盛を形成し、脚部多層溶接を完了
したのちレール腹部から頭部にかけてのエンクロ
ーズドアーク溶接を行うに際し、溶接電流値を
240〜280Aで開始し、直ちに電流値を190〜240A
に切換えて頭部の途中まで連続溶接し、更に、少
なくとも１パス以上の多層盛を低電流で行い、頭
頂部まで溶接し突き合せ溶接を完了するレールの
溶接法である。 以下に本発明について第１図を参照しながら詳
細に説明する。 第１図は本発明の溶接法を示した図面である。 まずレール足部１を従来法と同じように多層溶
接したのち、足上部の腹部にかかる立ち上がり部
２の多層溶接終端部のクレーター３をそれぞれ下
層４にオーバーラツプさせながら余盛としてレー
ル断面より外に出す。 このとき、ビードは進行方向に対して下りの傾
きをもち、ビードが短い位置では傾きが大きい。
この部分でアークを止めるとクレーターが下方に
流れ広がつた形状（楕円率が大きい）となり、ク
レーター割れが生じ、それがレール断面内のビー
ド部に進展し易い。そこで立ち上がり部の積層に
おいては、全ビードをレール断面下層の傾きの小
さい部分まで余盛として伸ばし、アークを止め
る。その結果、レール断面内に割れのない清浄な
ビードを形成することが可能となる。更にレール
腹部から頭部にかけてのエンクローズドアーク溶
接部５では、スタート時の溶接電流を240〜280A
とし、足部の最終層の四周の隅を十分に溶着させ
たのち、直ちに電流値を190〜240Aに低めて連続
溶接を行う。この結果、棒継ぎ部あるいは最終の
クレーターの大きさを小さくすることができ、ク
レーター割れを抑制することが可能である。 この時スタート時の溶接電流値を240〜280Aと
したのは、240A未満では既に完了している下層
ビードと十分になじんだビード形成が困難で、融
合不良などが生じ易いため240A以上とした。又、
280Aとしたのは、それ以上では過大電流となつ
て溶接作業が安定して持続できないからである。 溶接スタート直後、すなわち、下層ビードと十
分なじんだビードが形成されたら、直ちに電流値
を190〜240Aに切換える。この場合の電流値を
190A以上240A以下とした理由は、190Aより小さ
い電流値ではスラグの再溶融が困難となり、エン
クローズドアーク溶接そのものが不可能となり、
又240Aより大きい電流では、従来法と同様でク
レーター割れの抑制が困難となり、問題の解決と
はならない。 このように腹部から頭部５にかけて連続溶接を
完了した後、場合によつてはさらに頭頂部６のみ
を低電流の多層盛溶接を行つてもよい。この低電
流とする理由は、クレーターの大きさを小さく
し、クレーター割れを実用上問題とならない程度
に抑制するためである。この場合の溶接電流は
130〜160Aが望ましい。 本発明によるレール溶接法は、HAZの高液化
割れを生じず、溶接全層部の全層組織がパーライ
トを呈し、耐摩耗性、静的強度、疲労強度の向上
に加え、高Ｃ系被覆アーク溶接棒で懸念されるク
レーター割れの発生をも抑制せしめ、高性能のレ
ール溶接継手製造を可能とする。 （実施例） 以下に実施例によつて本発明の効果をさらに具
体的に説明する。 第２表に示す溶接芯線に、第３表の如く調整し
たフラツクスを被覆したアーク溶接棒を用いて、
第４表の高Ｃ鋼、低合金鋼レールにエンクローズ
ドアーク溶接をした。 溶接施行は、Ｉ型開先にて500℃に予熱した後、
足部は下向きで多層溶接し、腹部から頭部にかけ
てエンクローズド用当金をあて連続溶接した。頭
部の溶接は、頭部に最適な溶接棒のみを交換し、
連続溶接で頭頂部まで盛り上げ溶接を完了する場
合と、連続溶接を途中で中止し、その後は頭頂部
まで多層溶接を行ない、溶接を完了する場合に分
けて行つた。 このとき足部上部の立ち上がり部において、少
なくとも、１パス以上の溶接終端部（クレータ
ー）を下層にオーバーラツプさせて余盛を形成
し、更にレール腹部から頭部にかけてのエンクロ
ーズドアーク溶接において、溶接電流を240〜
260A（260→240A）で開始し、直ちに190〜240A
の低電流溶接を行つた。又比較として、従来条件
に準じた溶接についても行つた。溶接後、レール
断面全周を均等に加熱する多孔ノズルバーナを用
いて900℃に加熱し、放冷した。更に、頭頂部の
みを加熱する多孔ノズルバーナーを用いて700℃
に加熱し、強制空冷により、頭頂部を焼入れた。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
第５表に溶接条件、超音波探傷による欠陥の有
無、静曲げおよび疲労強度の値を示す。 （発明の効果） 以上説明したごとく本発明による溶接方法によ
れば、溶接欠陥はなくなり、更に静曲げ強度、疲
労強度が向上し、軌条の継手性能の安定化を確保
することができる。
無、静曲げおよび疲労強度の値を示す。 （発明の効果） 以上説明したごとく本発明による溶接方法によ
れば、溶接欠陥はなくなり、更に静曲げ強度、疲
労強度が向上し、軌条の継手性能の安定化を確保
することができる。
第１図は本発明法、第２図は従来法のそれぞれ
レールの溶接法を示す断面図である。 １…レール足部、２…立ち上がり部、３…クレ
ーター、４…下層、５…エンクローズドアーク溶
接部、６…レールの頭頂部。
レールの溶接法を示す断面図である。 １…レール足部、２…立ち上がり部、３…クレ
ーター、４…下層、５…エンクローズドアーク溶
接部、６…レールの頭頂部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ｃ；0.4〜1.0％含む被覆アーク溶接棒を用い
たレールの突き合せ溶接において、相対向するレ
ールの脚部を多層溶接する際に、脚上部の立ち上
がり部にて上層溶接ビードの終端部を下層の溶接
ビード終端部にオーバーラツプさせながら余盛を
形成し、脚部多層溶接を完了したのちレール腹部
から頭部にかけてのエンクローズドアーク溶接を
行うに際し、溶接電流値を240〜280Aで開始し、
直ちに電流値を190〜240Aに切換えて頭頂部まで
連続溶接し、突き合せ溶接を完了することを特徴
とするレールの溶接法。 ２ Ｃ；0.4〜1.0％含む被覆アーク溶接棒を用い
たレールの突き合わせ溶接において、相対向する
レールの脚部を多層溶接する際に、脚上部の立ち
上がり部にて上層溶接ビードの終端部を下層の溶
接ビード終端部にオーバーラツプさせながら余盛
を形成し、脚部多層溶接を完了したのちレール腹
部から頭部にかけてのエンクローズドアーク溶接
を行うに際し、溶接電流値を240〜280Aで開始
し、直ちに電流値を190〜240Aとして頭部の途中
まで連続溶接し、その後頭頂部まで低電流の多層
盛溶接して突き合せ溶接を完了することを特徴と
するレールの溶接法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33608387A JPH01180780A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 軌条の突き合せ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33608387A JPH01180780A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 軌条の突き合せ溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01180780A JPH01180780A (ja) | 1989-07-18 |
| JPH0420705B2 true JPH0420705B2 (ja) | 1992-04-06 |
Family
ID=18295520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33608387A Granted JPH01180780A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 軌条の突き合せ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01180780A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4724756B2 (ja) * | 2009-01-07 | 2011-07-13 | 日置電機株式会社 | 基板検査用カメラのための照明装置を備える基板検査装置 |
| WO2011153530A2 (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-08 | Csx Transportation | Process and apparatus for rail restoration and rail manufacture using welding |
-
1987
- 1987-12-28 JP JP33608387A patent/JPH01180780A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01180780A (ja) | 1989-07-18 |
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