Schweisstechnik

Schweißen von Schienen

Wer heutzutage Bahn fährt, nimmt wahr, dass das "Tack-Tack" der verlaschten Schienenstöße der Vergangenheit angehört. Durch das Verschweißen der Schienen zum lückenlosen Gleis werden die dynamischen Kräfte auf den Oberbau und die Fahrzeuge verringert.

Ohne Schweißtechnik wäre die Herstellung eines solchen lückenlosen Gleises nicht denkbar. Es werden zur Zeit drei Schweißverfahren angewendet:

Abbrennstumpf-Schweißung
Aluminothermische Schweißung
Elektrische Lichtbogen-Schweißung

Schienenstähle müssen daher neben den geforderten Materialeigenschaften auch eine entsprechende Schweißeignung haben. Diese wird durch die chemische Zusammensetzung des Schienenstahls bestimmt. Für spezielle Fragen zu Schweißungen an kopfgehärteten Schienen stehen unsere Schweißempfehlungen zur Verfügung, die Sie hier downladen können.

Die voestalpine Schienen legt daher bei Neuentwicklungen von Schienenstählen besonderes Augenmerk auf die Schweißeignung. Ein neu entwickelter Schienenstahl wäre für den Benutzer völlig wertlos, wenn das lückenlose Gleis nicht mit den üblichen Schweißverfahren hergestellt werden kann. Wir führen daher schon in einem frühen Stadium der F&E-Projekte Schweißversuche durch.

Da das Schienenschweißen nicht zu unseren Dienstleistungen gehört, gehen wir dazu Partnerschaften mit Spezialisten ein.

Für die bainitische Schiene wurde das Verfahren zum aluminothermischen Schweißen mit Goldschmidt-Thermit und das Abbrennstumpfschweißen mit der VAE gemeinsam optimiert. Ebenso wurde speziell das Unter-Pulver-Auftragsschweißen an HSH-M Rillenschienen mit der Elektro-Thermit Dienstleistungs-GmbH sichergestellt.

Schweißverfahren

Es werden zur Zeit in Europa folgende Schweißverfahren angewendet:

Stationäre Abbrennstumpf-Schweißung:
Die Schienenenden werden in der Schweißmaschine geklemmt, positioniert, aneinandergedrückt und ein elektrischer Strom von etlichen Kilo-Ampere über die Berührflächen geschickt. Dabei werden die Enden bis zur Weißglut erwärmt und die Schienen anschließend durch einen Stauchschlag verschweißt.
In Schweißwerken können so Schienenstränge von bis zu 800 m Länge hergestellt werden, die dann auf die Baustelle geliefert werden.

Mobile Abbrennstumpfschweißung:
Dieses Verfahren wird seit Beginn der Siebziger Jahre für das Schweißen auf der Baustelle verwendet. Es werden gleisgebundene oder Zweiwege-Fahrzeuge eingesetzt. Zusammen mit der Just-in-Time-Lieferung von ultralangen Schienen kann der Fahrweg schnell und kostengünstig hergestellt werden, wenn mehr als 40 Schweißungen in einem Stück gemacht werden sollen. Ein weiterer Vorteil liegt auch in der metallurgische Qualität der Schweißung, da hier keine Zusatzstoffe verwendet werden.

Aluminothermische Schweißung:
Die im Schweißwerk oder mit der mobilen Maschine hergestellten Schienenbänder werden auf der Baustelle nach einem seit mehr als 80 Jahren etablierten Verfahren zum lückenlosen Gleis verschweißt. Um die beiden Schienenenden wird zuerst eine Gießform befestigt. Durch die chemische Reaktion von Eisenoxyd mit Aluminium-Pulver wird in einem Tiegel schmelzflüssiger Thermitstahl hergestellt, der dann in die Gießform abgegossen wird und die Schienen so miteinander verschweißt. Die Thermit-Portion wird mit verschiedenen Legierungselementen versehen, damit die Eigenschaften des Stoßes den heutigen qualitativen Anforderungen gerecht werden. Der Vorteil des Verfahrens liegt in der hohen Flexibilität, da die benötigte Ausrüstung schnell zum nächsten Einsatzort gebracht werden kann.

Elektrische Lichtbogen-Schweißung:
Sie wird zum Verschweißen von Schienen und auch als Auftragsschweißung angewendet. Der hauptsächliche Einsatz ist im Nah- und Stadtverkehr, wo besonderes Augenmerk auf die Möglichkeit der schweißtechnische Reprofilierung von Rillenschienen gelegt werden muss. Die ausgefahrenen Bereiche von Fahr- und Leitkopf werden durch eine Unter-Pulver-Schweißung gefüllt und anschließend der Schienenkopf auf ein Neu- oder Verschleißprofil geschliffen.

Ein weiteres, in Europa noch nicht etabliertes Verfahren ist die Gas-Press-Schweißung, die seit Jahren in Japan und anderen Fernost-Ländern anstelle der mobilen Abbrennstumpf-Schweißung mit Erfolg eingesetzt wird. Sie unterscheidet sich von der Abbrennstumpf-Schweißung dahingehend, dass die Erwärmung der Schienenenden mit einem Gasbrenner erfolgt. Die erforderlichen Geräte sind wesentlich kleiner und flexibler als die mobilen Abbrennstumpf-Schweißmaschinen, die Einfachheit der aluminothermischen Schweißung wird allerdings nicht erreicht.