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レールのテルミット溶接方法

国内特許コード P07A011620
整理番号 /NO33145
掲載日 2007年11月22日
出願番号 特願2001-065300
公開番号 特開2002-263866
登録番号 特許第4351402号
出願日 平成13年3月8日(2001.3.8)
公開日 平成14年9月17日(2002.9.17)
登録日 平成21年7月31日(2009.7.31)
発明者
  • 深田 康人
  • 山本 隆一
  • 鈴木 理三郎
出願人
  • (財)鉄道総合技術研究所
  • (株)峰製作所
発明の名称 レールのテルミット溶接方法
発明の概要 【課題】レールのテルミット溶接方法において、テルミット溶接部の強度を維持しつつ冷却時間の短縮化を図り施工性を向上させる。テルミット溶接部の特性・性能の向上、特に、疲労強度の向上を図る。
【解決手段】テルミット溶接後、レール溶接部頭部1の余盛4を除去し、残留する溶接熱によりレール溶接部頭部1の中心部5がオーステナイト変態温度以上の温度を有する時点から、レール溶接部頭部1をレール溶接部底部3の温度降下速度より速い冷却速度で、少なくともレール溶接部頭部1表面の温度が400℃になるまで、0.25kPa以上4.90kPa以下の風圧で空冷することとした。その際、レール溶接部腹部2及び底部3は主に自然放冷状態とした。空冷後は水冷を実施する。以上により冷却時間の短縮を図るとともに、レール溶接部底部3の残留応力をより圧縮側に位置づけて疲労強度を向上させた。
従来技術、競合技術の概要 近年、軌道保守コストの低減や騒音振動の低減のために溶接によって継目を連続化するロングレール化が普及しつつある。鉄道用レールのロングレール化は、軌道の最弱点箇所である継目をなくし、騒音、振動及びメンテナンスコスト低減、さらには乗り心地を向上させる等の多くの利点がある。このロングレールは一般に25m乃至50mのレールを溶接して製造される。その溶接方法として、フラッシュ溶接、ガス圧接、エンクローズアーク溶接、及びテルミット溶接が日本では採用されている。その中でもテルミット溶接は、使用器具が軽量で、大きな電源や加圧装置が不要であり、機動性に優れ、さらには溶接時間が比較的短い等の理由により、レールの現地溶接法として広く利用されており、全レール溶接のうちの約4割を占めるに至っている。テルミット溶接法は酸化鉄等の酸化金属とアルミニウム等の酸化傾向の強い金属との化学反応を利用した溶接法である。一般に、レールのテルミット溶接では、2本のレール端部を間隔を設けて対向設置し、耐火物鋳型によって前記レール端部間の隙間とその周囲を取り囲みキャビティを形成する。さらに、そのキャビティの上方に反応るつぼを設置して、るつぼ内の酸化鉄とアルミニウムとの化学反応によって生成した溶融鉄を、るつぼ底部の流出孔を開口させて前記キャビティに注入し、前記レールを溶接する。また、テルミット溶接では、アーク溶接におけるアークのような集中熱源がない。このため、テルミット溶接ではレール鋼の溶融がアーク溶接に比較すると不完全になりやすく、粗大な溶け込み不良を生じることがある。これを避けるために、高温の予熱が行われるが、母材溶融が特に不利になりやすいレール外表面近傍に対しては、十分な熱量が加わるように、比較的大きい余盛を形成させる。溶接後、レール溶接部頭部の余盛はレール形状に沿って除去され、レール溶接部腹部及び底部の余盛は溶接部の強度向上のためそのまま残される。そしてレール溶接部が常温まで冷却された後、レール溶接部の超音波探傷検査及び浸透探傷検査が実施される。
産業上の利用分野 本発明は、鉄道用レールのロングレール化に使用される溶接方法のうち、テルミット溶接方法に係り、特に、施工時間の短縮及び溶接部の強度向上を図るものに関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 レールをテルミット溶接するに際し、レール溶接部頭部の余盛を除去し、レール溶接部頭部を、レール溶接部底部の温度降下速度及び自然放冷より速く、マルテンサイト組織が生成される温度降下速度より遅い冷却速度で空冷して溶接熱を除熱することを特徴とするレールのテルミット溶接方法。
【請求項2】 請求項1記載のレールのテルミット溶接方法において、残留する溶接熱によりレール溶接部頭部の中心部がオーステナイト変態温度以上の温度を有する時点から、レール溶接部頭部表面の温度が少なくとも400℃になるまで、前記空冷を行うことを特徴とするレールのテルミット溶接方法。
産業区分
  • 加工
  • 鉄道
国際特許分類(IPC)
出願権利状態 権利存続中
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