Schweißen im Weichenwerk - edilonsedra.com · Quelle: . Schweißen im Weichenwerk 18 Einflussgrößen Werkstoff / Schweißeignung . Kohlenstoffäquivalent als Kennzahl für die Schweißeignung

Schweien im Weichenwerk Mglichkeiten und Grenzen

RT Rail and Track Consult GmbH, Buchenweg 16; 49577 Ankum, Bro: Unterbank 36, 44149 Dortmund, Tel.: 0151 / 41 97 09 62 Amtsgericht Osnabrck, HRB 208234, Ust-Idnr.DE 292 587 274, Geschftsfhrer Heinrich (Heinz) Brackmann, Dortmund

Bankverbindung: OLB Bramsche 564 01250 00 (BLZ 280 200 50); IBAN: DE64 2802 0050 5640 1250 00; SWIFT-BIC: OLBODEH2XXX 1

7. Technikforum am 26.10.2017 in Unna

Agenda

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Vorstellung RT Rail and Track GmbH

Kleiner Einblick in die Geschichte des Schweiens

Schweien im Weichenwerk

Zusammenfassung und Ausblick

Auszug aus dem Leistungsangebot

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Rad / Schiene Kontakt

Quermatabellen nach TR Sp (Technische Regeln Spurfhrung)

Machbarkeitsstudien fr Weichenlsungen

Erstellung von Weichenhandbchern, Spurfhrungshand-bchern, Instand-haltungsanweisungen in Zusammenarbeit mit den Verkehrsbetrieben

Argumentative Untersttzung bei Ge-nehmigungsverfahren

Projektberatung

Weichentechnische Planungsunter-sttzungen fr z.B. Planungsbros

Fachliche Untersttzung bei der Produktberwachung bei Fertigung, Abnahme und Einbau

Erstellung von Vorentwrfen fr fachgerechte Ausschreibungen

Erstellung von Ab-nahmedokumenten fr die Werksabnahme

Oberbau- schweien

Erstellen und Qualifizieren von Schweianweisungen (WPS)

Einfhren neuer Schweitechnologien

Vorbereitung auf Zertifizierungen oder Auditierungen (nach Fertigungsnormen oder Kundenvor-gaben)

Schadensanalysen

Wirtschaftlichkeitsbe-trachtungen, Analyse im Bestand

Schulung

Bereich Gleis

Bereich Weiche

Bereich Quermatabelle

Schulung des schweitechnischen Personals

Seit der Verwendung von schmiedbarem Eisen ist Feuerschweien als Verbindungsschweien bekannt

Bis zu 3000 Jahre alte Fundstcke (Waffen, Gerte und Kunstgegen-stnde)

Im Mittelalter Bltezeit des Feuerschweiens (Waffen, Rstungen und Kettenhemden)

Die Werkstcke wurden im Schmiedefeuer an der Oberflche zum Schwitzen gebracht, daher Schweien

1840: Wasserstoff-Luft-Flamme, Schmelzschweien ohne Anwendung von Druck

1889: der Druckminderer wird durch Drger patentiert 1897: Groentwicklung von Acetylen 1898: Gewinnung von Sauerstoff aus der Luft (Linde) 1901 bis 1905: Entwicklung des Brennschneidens Nach 1945: kontinuierliche Verdrngung des Gasschmelzschweiens

durch Lichtbogen- und Widerstandsschweiverfahren

Geschichte des Schweiens

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1939: Schweitagung Essen Die autogene Schienensto- und Schienenreparaturschweiung

Fotos: H. Frankenbusch, Tagungsband; Schweitagung Essen 1939


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1939: Schweitagung Essen Die elektrische Schienenstumpf-schweiung

Foto: S. Hoch, Tagungsband; Schweitagung Essen 1939

AEG Abbrennstumpfschweimaschine (Bild: SVS-Schweitechnik GmbH)

1885 Bernardos nutzt Kohlelichtbogen zum Aufschmelzen von Metallen

1890 Slavianov nutzt Zusatzdraht als Lichtbogentrger 1895 Goldschmidt entwickelt das Thermitschweien 1907 Kjellberg entwickelt umhllte Stabelektroden 1931 Entwicklung von Seelenelektroden zum

Lichtbogenhandschweien 1931 erste rutilhaltige Stabelektrode 1940 erste kalkbasische Stabelektrode


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Bild: Railway Wonders of the World; part 39, published in 25 October 1935


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1946 WIG-Schweien (Argonarc-Schweien) wird in den USA erfunden

1948 1950: S.I.G.M.A.-Verfahren (shielded inert gas metal arc), heute MIG-Schweien, wird in den USA erstmalig angewendet

1953 Einfhrung des Schutzgasschweiens (MIG/WIG) in der Industrie

1953 in der UdSSR erstmaliger industrieller Einsatz von CO2 als Schutzgas beim Schweien mit abschmelzender Elektrode (MAG)

2000er Jahre: neue Hochleistungsvarianten des MAG-Schweiens, gezielte Beeinflussung der Lichtbogencharakteristik und des Tropfenbergangs


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Schweien

Kunde Hersteller

Regelwerke (eigen/fremd) Schienengten Verfahren Konstruktion Dokumentation Terminlage Kommerzielle Bedingungen etc.

Einflussfaktoren

Regelwerke Schweimetallurgie Zugnglichkeit / Verfahren Zulassung / QS Dokumentation

Terminlage Kommerzielle Bedingungen Personal / Equipment etc.


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Grundlegende Regelwerke

VDV-Schrift 609 Oberbau-Schweien bei Nahverkehrsunternehmen Hinweise zur Ausfhrung, Qualifikation, Zusatzwerkstoffwahl Kaum Hinweise zur Charakterisierung (Freiheit von Fehlern)

VDV-Schrift 600 Oberbaurichtlinien und Oberbau-Zusatzrichtlinien des VDV fr Bahnen nach der BOStrab

Ril 824 der DB AG Oberbauarbeiten durchfhren

DIN EN 14730 / DIN EN 16771 Bahnanwendungen Oberbau Aluminothermisches Schweien von (Rillen)Schienen


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Wie wird geschweit? (Einflussgren nach DIN 8528-1)

Chemische Zusammensetzung Metallurgische und physikalische Eigenschaften

Konstruktive Gestaltung Beanspruchungs- zustand

Vorbereitung Ausfhrung Nachbehandlung


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Einflussgren Werkstoff / Schweieignung

Chemische Zusammensetzung / mechanische und physikalische Eigenschaften

Vorwrm-, Brenn- und Schweiarbeiten fhren bereits ab

Temperaturen von 260C zu Beeintrchtigungen der mechanischen Eigenschaften des Schienenstahls

Ab 450C entsteht eine unzulssige Versprdung, wenn zu schnell abgekhlt wird (keine Rckfhrung in den ursprnglichen Zustand)

Kontrollierter Abkhlprozess (der jeweiligen Schienengte angepasster Temperaturhaushalt)

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Schmelzschweien

*)

Schweien im Weichenwerk Einflussgren Werkstoff / Schweieignung

Quelle: www.poly.mech.ch

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Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubild

Schweien im Weichenwerk Einflussgren Werkstoff / Schweieignung

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Kohlenstoffquivalent als Kennzahl fr die Schweieignung Anteil Kohlenstoff im Stahl und der gewichtete Anteil der Elemente, welche die Schweieignung des Stahls hnlich beeinflussen, wie es vom Kohlenstoff zu erwarten wre, siehe nachfolgende IIW-Formel (Internationales Schweiinstitut):

CEV= C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15


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Kohlenstoffquivalent kleiner 0,45 %: gute Schweieignung 0,45 bis 0,65 %: bedingte Schweieignung, Vorwrmung 100 bis 200C Hhere Werte erfordern abhngig von der Verarbeitungsdicke das Vorwrmen des Materials. Ab einem Wert grer 0,65 % ist das Werkstck nur mit erhhtem Aufwand schweigeeignet, da es durch Martensitbildung zu Kalt- bzw. Hrterissen kommen kann.


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Abhilfe: Zulegierung von ca. 0,15 % V und gleichzeitiges Absenken des C-Gehaltes. Stahlsorten Chemische Zusammensetzung (Gew.-%)

DIN EN 14811 (alt VDV OR 13.1)

C Si Mn P max. S max. V H2 max.

[ppm]

Naturharte Stahlsorten R 200 (700) 0,40 0,60 0,15 0,58 0,70 1,20 0,035 0,035 3

R 200V (700V) 0,40 0,48 0,15 0,58 0,70 1,10 0,035 0,035 0,14 0,20 3 R220G1 (800) 0,50 0,65 0,15 0,58 1,00 1,25 0,025 0,025 3

R260 (900) 0,62 0,80 0,15 0,58 0,70 1,20 0,025 0,025 2,5

R260V (900V) 0,53 0,58 0,10 0,58 0,90 1,35 0,025 0,025 0,14 0,20 2,5 Wrmebehandelte Stahlsorten

R260GHT 0,40 0,60 0,15 0,58 0,70 1,20 0,035 0,035 2,5

R290GHT 0,50 0,55 0,15 0,58 1,00 1,25 0,02 0,025 2,0

R340GHT 0,62 0,80 0,15 0,58 0,70 1,20 0,02 0,025 2,0

Stahlsorten in Rot bisher noch nicht in DIN EN 14811 und VDV aufgenommen.


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Anwendungen*) haben gezeigt: Schienensthle mit Vanadium-Zulegierung sind ohne besondere Vorwrmung aufschweibar bzw. schweitechnisch vergtbar *) u.a. Metall-Lichtbogen Fahrkantenaufschweiung mit Stabelektrode

UP-Fahrkantenaufschweiung Metall-Lichtbogen Reparaturschweiung Aluminothermisches Gieschmelzschweien


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Einflussgren Fertigung / Schweimglichkeit

Vorbereitung / Ausfhrung / Nachbereitung

Abbrennstumpfschweimaschine


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Vorbereitung / Ausfhrung / Nachbereitung


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Allgemeiner Teil

Einzelheiten der Fugenvorbereitung

Einzelheiten fr das Schweien

Freigabe


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Mehrere genormte Mglichkeiten der Qualifizierung: auf Basis von geprften Schweizusatzwerkstoffen

(DIN EN ISO 15610) auf Basis vorliegender schweitechnischer Erfahrungen

(DIN EN ISO 15611) durch Einsatz von Standardschweiverfahren

(DIN EN ISO 15612) durch vorgezogene Arbeitsprfung

(DIN EN ISO 15613) durch eine Verfahrensprfung

(DIN EN ISO 15614, Teil 1)


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Beispiel Schweitechnische Vergtung Besonders verschleigefhrdete Flchen

werden durch hoch verschleifeste Flchen ersetzt

Aufzubringendes Material besteht aus austenitischem Werkstoff

Fuge zum Einbringen des Schweigutes wird durch Frsen oder Schleifen erstellt

Angewendete Schweiverfahren Elektroden-Handschweien Metall-Schutzgasschweien Unter-Pulver-Schweien


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Beispiel Schweitechnische Vergtung Herausforderungen

Wrmefhrung (Austenitisches Schweigut)

Verzug Aufmischung Prozesssicherheit Wirtschaftlichkeit


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Selbstschtzender Flldraht (114)

Gasbildner in der Fllung, kein zustzlicher Gasschutz notwendig (z.B. fr Baustellenbetrieb)

Einsatz von Flldrahtelektroden

Gasgeschtzter Flldraht (136, 137) Keine Gasbildner in der Fllung, daher

Verarbeitung unter dem vom MSG-Verfahren bekannten Gasschutz


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Vorteile von (gasgeschtzen) Flldrahtelektroden, z.B.

Hohe Risicherheit

Hohe Prozessstabilitt Spritzerarmer Tropfenbergang Gute Benetzung, kerbfreie bergnge, glatte Oberflchen Einsatzmglichkeit von Mikrolegierungselementen In kleinen Mengen kurzfristig herstellbar Sichere Flankenerfassung, gute Modellierfhigkeit,

Zwangslagenschweiung Zustzlicher Schutz der Schmelze und Tropfen, Porensicherheit


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Kurzlichtbogen beim MSG-Schweien


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Verfahrensprinzip Mehrdrahttechnik

Doppeldrahttechnik 2 Drahtelektroden, 1 Schweistromquelle, 1 gemeinsames

Schmelzbad

Quelle: Matthes/Schneider: Schweitechnik: Schweien von metallischen Konstruktionswerkstoffen


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Verfahrensprinzip Mehrdrahttechnik

Quelle: Matthes/Schneider: Schweitechnik: Schweien von metallischen Konstruktionswerkstoffen

Tandemverfahren 2 Drahtelektroden, 2 Schweistromquellen, 1 gemeinsames

Schmelzbad


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Innovationen rund ums Schweien neue Werkstoffe neue Technologien

Anforderungen an die Fachfirmen Innovationsfhigkeit Hoher Qualittsstandard in der Produktion Zulassung / Nachweise / Dokumentation


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Anforderungen an die Verkehrsunternehmen Innovationsfreudigkeit (zur Verbesserung der LCC) Qualitt der Ausschreibungsunterlagen Qualittssicherung / Dokumentation


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Vielen Dank fr Ihre Aufmerksamkeit!

Die verantwortlichen Personen

Broanschrift: RT Rail and Track Consult GmbH Unterbank 36 D-44149 Dortmund

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Heinz Brackmann Geschftsfhrer Beratung und Schulungen zu Weichenkonstruktionen und Spurfhrung Tel.: +49 151 / 41 97 09 62 Fax: +49 3222 / 68 99 255 Email: [email protected] [email protected] (privat)

Dr.-Ing. Jrg Zhlsdorf Schweifachingenieur SFI / EWE Beratung und Schulungen im Bereich Oberbauschweien und Schweimetallurgie Tel.: +49 172 / 695 6287 Fax: +49 3222 / 68 99 255 Email: [email protected]

mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]

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