Gleisabschnitt sowie Verfahren zur Verbindung von Gleisteilen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleisabschnitt bestehend aus zw ei miteinander ver¬ schweißten Gleisteilen unterschiedlicher Mateπahen unter Verwendung eines Zw ischen¬ stucks, insbesondere Weichenteil wie Herzstuck mit Anschlußschienen bestehend aus Manganhartstahl bzw Kohlenstoffstahl als unterschiedliche Materialien Ferner bezieht sich die Ei findung auf ein Verfahien zur Verbindung von Gleisteilen unterschiedlicher Mateπahen, insbesondre zur Verbindung eines Weichenteiis wie Herzstuck mit einer Anschlußschiene bestehend aus Manganhartstahl beziehungsweise Kohlenstoffstahl unter Verwendung eines Zw ischenstucks. das mit den Materialien verschweißt wird

Aus der EP 0 467 881 B l ist ein \ eifahien zur Veibindung \ on aus Manganhai t- stahlguß bestehenden Weichenteilcn beziehungsweise Manganstahlschiene mit einer Schiene aus Kohlenstoffstahl bekannt Hieizu w ird ein Zw ischenstuck aus einem kohlenstoffaimen austenitischen Stahl benutzt, das zunächst mit der Schiene beziehungs¬ w eise Anschlußschiene \ eι schweißt wn d, um nach Ablangen des Zw ischenstucks auf eine Lange \ on voizugsweise 18 bis 20 mm dieses in einem zweiten Schw eißvorgang mit dem aus Manganhaitstahlguß bestehenden Teil beziehungsweise dei Stahlschiene zu vei schw eißen Als Zw ischenstuck w ird ein mit Nb und/odei Ti stabihsieiter, niedrig gekohltei austemtischei Stahl insbesondere ein Ci -Ni-Stahl \ erw endet, um die zweite Vei schw eißung ohne Einhaltung spezielle! Abkuhlparametei duichfuhren zu können Im Anschluß an die ei ste eιß\ eιbιndung wird ein Diffusionsgluhen bei einer Tempera- tui zw ischen 350'C und 1000 C durchgefühl t bm folshch austenitischen Maneanhart-

Stahlguß mit Kohlenstoffstahl zu veibinden, wird ein aus Stahl bestehendes Zwischen¬ stuck vei wendet, wobei beim Verschweißen eine vorgegebene Reihenfolge eingehalten und nach dem ersten Schweißvorgang eine Wärmebehandlung durchgeführt werden muß, ohne daß jedoch letztendhch sichergestellt ist, daß beim zweiten Schweißvorgang schädigende Beeinflussungen des aus einem Sonderstahl bestehenden Zwischenstucks ausgeschlossen sind Ferner muß das Zwischenstuck eine bestimmte Lange aufweisen, um eine thermische Trennung zwischen den Schweißstellen zu erreichen

Der voi liegenden Erfindung hegt das Problem zugrunde, einen Gleisabschnitt bezie¬ hungsweise ein Veifahren zur Verbindung \on Gleisteilen der eingangs genannten Art zur Vei fugung zu stellen, bei dem das Zwischenstuck nicht nur eine kurze Lange aufweisen kann, sondein insbesondere sichelgestellt ist, daß beim Veischweißen der Materialien untereinander das Zwischenstuck in seiner Mateπaleigenschaft nicht negativ beeinflußt werden kann Auch sollen sich verfahrensmaßig Veieinfachungen insbesondere in bezug auf die zu beachtenden Paiameter ergeben

Das Pioblem wnd eifindungsgemaß duich einen Gleisabschnitt bestehend aus zwei mitemandei veischweißten Gleisteilen unteischiedhcher Matci iahen untei Veiwendung eines Zwischenstucks, insbesondre eines Weichenteiis w ie Heizstuck mit Anschlu߬ schiene bestehend aus Manganhai tstahl bzw Kohlenstoflstahl als unteischiedliche Matei iahen, daduich gelost, daß das Zwischenstuck eine Metallschicht in Foim einer Nickelbasislegieiung ist Dabei weist das Zwischenstuck \ oιzugsweιse eine Lange im Bereich von 3 bis 15 mm auf

Abweichend vom voi bekannten Stand dei Technik wiid als Zwischenstuck kein Sonder¬ stahl, sondein eine auf Nickel aulgebaute Legieiung benutzt, wobei der Anteil des Nickels zumindest 60 Gewichtspiozent dei Legieiung aufweisen sollte Dei Vorteil einer entspiechenden Nickelbasislegierung als Zwischenschicht ist dann zu sehen, daß diese sehr duktil ist und gunstige mechanische Eigenschaften aufweist, ohne daß bei hohen Tempciatui Schwankungen die beim Veischweißen auftreten können, eine schädigende Beeinflussung dei Nickelbasislegieiung eifolgt Es eigeben sich somit besseie Werk-

Stoffeigenschaften im Vergleich zu einem Sonderstahl, insbesondere austenitischen Stahl, dessen Eigenschaften bekanntlich stark temperaturabhängig sind.

Insbesondere sollte das Zwischenstück 70 bis 90 Gewichtsprozent Ni, vorzugsweise 75 bis 80 Gewichtsprozent Ni enthalten. Besonders günstige Materialeigenschaften ergeben sich dann, wenn das Zwischenstück < 0,05 Gew.-% C, in etwa 1 Gew.-% Mn, gegebe¬ nenfalls 5 bis 15 Gew.-% Cr und < 8 Gew.-% Fe enthält.

Um auf einfache Weise ein Zwischenstück mit den unterschiedlichen Materialien zu verschweißen, ist vorgesehen, daß das Zwischenstück mit dem einen Material durch Auftragschweißung oder Abbrennstumpfschweißung und mit dem anderen Material durch Widerstandsstumpfschweißung verschweißt ist. Auch besteht die Möglichkeit, daß die Verbindung zwischen dem Zwischenstück und den unterschiedlichen Materialien mittels Elektronenstrahlschweißens hergestellt ist.

Ein Verfahren zur Verbindung von Gleisteilen unterschiedlicher Materialien, insbeson¬ dere zur Verbindung eines Weichenteils wie Herzstück mit einer Anschlußschiene, bestehend aus Manganhartstahl bzw. Kohlenstoffstahl unter Verwendung eines Zwi¬ schenstücks, das mit den Materialien verschweißt wird, zeichnet sich dadurch aus, daß als Zwischenstück eine Metallschicht aus einer Nickelbasislegierung verwendet wird. Dabei kann die Metallschicht zunächst durch Preßschweißung mit einem der Materialien und sodann durch Schmelzschweißung mit dem anderen Material verschweißt werden. Insbesondere ist vorgesehen, daß die Metallschicht durch Auftragschweißung oder durch Abbrennstumpfschweißung auf einem der Materialien aufgebracht wird, wobei beim Abbrennstumpfschweißen eine Kompaktelektrode verwendet werden sollte, dessen Querschnittsgeometrie der des zu verschweißenden Gleisteils entspricht.

Unabhängig von der Art des Auftragens sollte die Metallschicht mit einer Länge von in etwa 3 bis 15 mm aufgebracht werden.

Alternativ besteht die Möglichkeit, das Zwischenstuck mit den Gleisteilen durch Elektronenstrahlschweißen zu verschweißen, wobei das Zwi.schenstuck gleichzeitig mit den unterschiedlichen Materialien verschweißt werden kann

Besonders gunstige Mateπaleigenschaften ergeben sich dann, wenn sich beim Auf¬ bringen der Nickelbasislegierung auf einen Kohlenstoffstahl dieser auf 300° bis 500°C vorgewärmt wird. Sofern eine Verbindung zwischen der Nickelbasislegierung und einem Manganhartstahl ei folgt, sollte dieser gegebenenfalls bis zu 350°C vorgewärmt werden. Durch diese Maßnahmen wird eine Versprodung der Mateπalien beim Ver¬ schweißen ausgeschlossen, insbesondere beim Manganhartstahl eine Carbidausscheidung vermieden.

Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die Nickelbasislegierung bei Raumtem¬ peratur mit den Materialien zu verschweißen.

Bei der Verwendung von Manganhartstahl als eines der Mateπahen sollte dieses nach der Verschweißung mit der Nickelbasislegierung durch dynamische Krafteinleitung verformt werden. Hiei durch wnd eine hohe Versetzungsdichte ei reicht. Die dynamische Krafteinleitung kann dabei duich Beschüß mit Stahlkugeln, durch eine Explosionsver- dichtung oder duich ein Hammeiweik oder sonstige nach dem Stand der Technik bekannte Veifahren edolgen Um eine weitergehende positive Beeinflussung dei Mateπaleigenschaften des Manganhartstahls zu erzielen, kann nach der dynamischen Krafteinleitung eine Wärmebehandlung wie Diffussionsgluhen erfolgen.

Weiteie Einzelheiten. Voi teile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Meikmalen - fui sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels.

In der einzigen Fig ist ein Ausschnitt eines Weichenteils im Bereich eines Herzstucks 10 dargestellt, das eine Herzstuckspitze 12 sowie mit dieser zu verbindende Anschluß-

schienen 14 und 16 umfaßt

Die hohen Belastungen ausgesetzte Herzstuckspitze 12 kann aus Manganhartstahl - Mn- Gehalt von in etwa 10- bis 20Gew -% - bestehen Für die Anschlußschienen 14, 16 kann in gewohnter Weise Kohlenstoffstahl verwendet werden

Aufgiund dei unteischiedhchen Materialien von Herzstuckspitze 12 und Anschlu߬ schiene 14 und 16 ist ein unmittelbares Verschweißen grundsätzlich nicht möglich Aus diesem Giund weiden die Anschlußschienen 14, 16 mit der Herzstuckspitze 12 jeweils über ein Zwischenstuck 18, 20 verschweißt Das Zwischenstuck 18, 20 besteht erfin- dungsgemaß aus einer Nickelbasislegierung, die folgende Analyse in (Gewichtsprozent) aufweisen kann

C < 0,05%

Fe < 8%

Gegebenenfalls können definieite Anteile von Si, Tu S, Mo, AI, Co, Cu Nb, V, W. Pb, As und/odei B \ oι banden sein

Duich die Veiwendung einei Nickelbasislegierung als Zwischenstuck 18, 20 ist der Voiteil gegeben, daß ein Mateπal zum Einsatz gelangt, das sehr duktil ist und gunstige mechanische Eigenschaften aufweist, die auch hohe Temperaturschwankungen, die beim Veischweißen mit der Herzstuckspitze 12 bzw der Anschlußschiene 14, 16 auftreten können zu keinen schädigenden Beeinflussungen fuhit

Die Nickelbasislegieiung kann durch Auftiagsschweißung odei Abbiennstumpf schwei¬ ßen zunächst mit einem dei Gleisteile, also entwedei mit der Anschlußschiene 14, 16 odei dei Heizstuckspitze 12 vei schweißt werden Beim Abbrennstumpfschweißen sollte

eine Kompaktelektrode verwendet werden, dessen Querschnittsgeometrie der des Anschlußteils, also entweder der Schiene 14, 16 oder der Herzstuckspitze 12 im An¬ schlußbereich aufweist. Auch besteht die Möglichkeit, eine Verbindung mittels Elek- tronenstrahlschweißens herzustellen.

Die Nickelbasislegierung sollte eine Schichtdicke von 3 bis 15 mm aufweisen. Die so ausgebildete Zwischenschicht 18, 20 wird sodann mit dem anderen Gleisteil, also mit der Herzstuckspitze 12 oder den Anschlußschienen 14 und 16 ebenfalls durch Schwei¬ ßen, insbesondeie durch Widerstandsstumpfschweißen verbunden.

Nach dem Verschweißen der Nickelbasislegierung mit der Herzstuckspitze 12 sollte diese zur Erzielung einer hohen Versetzungsdichte plastisch verformt werden. Dies kann durch dynamische Krafteinleitung zum Beispiel durch Beschüß mit Stahlkugeln, durch eine Explosionsverdichtung oder durch ein Hammerweik erfolgen

Um eine Verspiodung der Materialien beim Verschweißen auszuschließen, können diese vorgewärmt werden. Dies ist insbesondeie in bezug auf Manganhai tstahl von Vorteil, um Carbidausscheidungen zu vermeiden. Sofern ein Vorerwarmen erfolgt, sollte der Kohlenstoffstahl zwischen 300 und 500 ^C C und der Manganhai tstahl auf maximal 350°C vorgewannt sein

Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die unteischiedhchen Matci iahen mit der Zwischenschicht 18, 20 bei Raumtemperatur zu verbinden. Um die mechanischen Eigenschaften von Manganhartstahl zusätzlich zu ei hohen, kann diese nach der plasti¬ schen Verfoimung einer Wärmebehandlung wie Diffusionsgluhen unterzogen werden