..Thermit- Schweißungen..

THERMIT®-Schweißungen

Das aluminothermische Gießschmelzschweißen hat seinen Ursprung in einer Erfindung des ausgehenden 19. Jahrhunderts. Um 1895 gelang es Professor Hans Goldschmidt die aluminothermische Reaktion technisch nutzbar zu machen. Im Verlauf dieser stark exothermen Reaktion werden Schwermetalloxide mittels Aluminiumpulver zu ihren Metallen reduziert. Die enorme Energie, die hierbei in Form von Wärme frei gesetzt wird, legte schon früh eine schweißtechnische Verwendung nahe. Heute findet diese Methode nur noch vereinzelt eine hüttentechnische Anwendung, für die Erstellung des lückenlosen Gleises ist sie jedoch weiterhin unentbehrlich.

So wurden zunächst um 1910 bei Straßenbahngesellschaften die Schienen durchgehend verschweißt. Zum einen unterliegen die auf ganzer Länge eingepflasterten Schienen geringeren Temperatur- und damit Spannungsschwankungen und zum anderen war die Gefahr für Verwerfungen durch die Einbettung der Schienen nicht gegeben. Mit der Verbesserung des Oberbaus in Bezug auf seine Stabilität für Längs- und Querkräfte wurden in den 20er Jahren die ersten Versuche mit durchgehend geschweißten Gleisen in den Vollbahnen unternommen. Die Deutsche Reichsbahn verschweißte ab 1924 Schienen auf Brücken und in Tunneln durchgehend.

Zahlreiche Untersuchungen wurden zu dieser Zeit durchgeführt und bildeten die Grundlage für die ab 1950 sehr schnell umgesetzte flächendeckende Einführung des durchgehend geschweißten Gleises. Seit 1928 ist das THERMIT®-Verfahren als Regelschweißverfahren bei der Deutschen Bahn zugelassen. Ab 1955 ermöglichte das SmW-Verfahren eine deutlich schnellere Ausführung der Schweißung und sorgte dafür, dass bereits 1964 ca. 50 % der insgesamt gut 70.000 km Gleis durchgehend verschweißt waren. Mit der Einführung des SkV-Verfahrens 1972 wurde dieser Prozess weiter fortgesetzt.

Die aluminothermische Schweißung bildet das letzte Glied einer langen Prozesskette von der Herstellung der Schienen über das stationäre Abbrennstumpfschweißen und das weitgehend automatisierte Verlegen der Schienen hin zum lückenlosen Gleis. Die fortschreitende Technologie im Schienenverkehr, die Entwicklung neuer Schienengüten, höhere Geschwindigkeiten im Personenverkehr und höhere Lasten im Güterverkehr sind neben den Erfordernissen hinsichtlich einer hohen Verschleißfestigkeit, einem bestmöglichen Widerstand gegenüber Rollkontaktermüdung und Minimierung der Bruchgefahr die Anforderungen an diese Schweißungen.

Die technischen Nachteile einer THERMIT®-Schweißung, die einerseits in der Herstellung eines hochbeanspruchten Gussteiles unter Baustellenbedingungen begründet sind und andererseits in den metallurgischen Unterschieden der gewalzten Schienenwerkstoffe und den beim Guss erzeugten Strukturen innerhalb des Schweißmetall liegen, spielen heute keine entscheidende Rolle mehr. Hier muss zwar ein auf der Baustelle erzeugter THERMIT®Stahl den bereits erwähnten Anforderungen an die heutige Bahntechnik genügen, tut dies aber über die Nutzungsdauer der Schiene. 

Entwicklungen, um gezielt die Eigenschaften der Schweißnaht zu steuern, wie kopfgehärtete Schweißungen durch Einsatz einer nachgeschalteten Wärmebehandlung oder die HPW-Schweißung, bei der gezielt der Schienenkopf auflegiert wird, um die mechanischen Eigenschaften der Fahrfläche/des Schienenkopfes zu optimieren, sowie Verbesserungen an der Gießtechnik tragen dem Rechnung.

Unterschiede der THERMIT®-Schweißverfahren

Die THERMIT®-Schweißverfahren werden im Wesentlichen entsprechend ihrer Anwendung an den verschiedenen Schienentypen unterschieden.

Schienentyp

THERMIT®-Schweißverfahren

Vignolschiene

SkV
SkV-Elite
SkV-Elite L25
SoW-5
SoWoS
SmW-F
HPW
LSV
THR 

Rillenschiene

SRZ
SRZ-L50, Übergang Rille/Vignol
SRE

Kranschiene

SKS

Ebenfalls werden THERMIT®-Schweißverfahren nach mittigem oder seitlichem Einlauf sowie nach steigendem oder fallendem Gusssystem unterteilt.

Als weiteres Unterscheidungskriterium wird die Vorgabe der Vorwärmdauer verfahrensabhängig entweder nach einer abgelaufenen Zeit oder nach dem Erreichen einer Temperatur definiert.

Bei den gängigen Schweißverfahren wird nach dem Ablauf einer vorgegebenen Zeit die Vorwärmung beendet. Die erreichte Vorwärmtemperatur wird hier nicht visuell durch den Schweißer geprüft. Damit weisen diese Verfahren einen höheren Automatisierungsgrad auf. Im Gegensatz dazu wird bei den Verfahren SoWoS, SmW-F, SRZ, SRE und SKS das Erreichen einer Vorwärmtemperatur von 1000 °C beidseitig in der Schweißlücke noch visuell vom Schweißer überprüft. Erst nach Erreichen dieser Temperatur im gesamten Schienenquerschnitt wird die Vorwärmung beendet. Es stehen Richtwerte zur Verfügung, wann mit dem Erreichen dieser Vorwärmtemperatur gerechnet werden kann.

Die Einhaltung aller anderen verfahrensspezifischen Parameter wird dabei vorausgesetzt.

Vorteile der THERMIT®-Schweißverfahren

  • Die THERMIT®-Schweißverfahren ermöglichen eine einfache, sichere und robuste Ausführung im Gleis.

  • Der jahrzehntelange, erfolgreiche Einsatz der THERMIT®-Schweißverfahren und deren kontinuierliche Weiterentwicklung und nicht zuletzt die Zertifizierungen nach EN 14730-1 machen die Schweißverfahren zu einem prozesssicheren und anwendernahen Produkt für das Schweißen im Gleis.

  • Die THERMIT®-Schweißverfahren, speziell die Schweißverfahren für Vignolschienen, zeichnen sich durch eine kurze Ausführungsdauer bei gleichzeitig hoher Zuverlässigkeit aus.

  • Die THERMIT®-Schweißverfahren sind sehr vielseitig anwendbar. Es besteht ein umfangreiches Angebot an Formen und Portionen für alle gängigen Profile und Schienengüten. Auf Kundenwunsch können Sonderlösungen gefunden werden.

  • Besonders die SkV-Schweißverfahren haben sehr kurze Vorwärmzeiten, wodurch eine hohe Wirtschaftlichkeit aufgrund verringerter Gasverbräuche gegeben ist.

  • Für die Standardschweißverfahren für Vignolschienen ermöglichen Verfahrensmodifikationen das Verschweißen der Lückenweiten 40 - 50 mm (L50) und 65 - 75 mm (L75). Das Schweißverfahren SRZ bietet nur die Option für das Verschweißen der Lücke L75.

  • Für die Schweißverfahren SkV-Elite, SkV-Elite L25 und SoW-5 werden einheitliche Formhaltebleche für alle Profile eingesetzt. Dies vereinfacht die Tätigkeit im Gleis,  besonders, wenn häufig unterschiedliche Profile verschweißt werden.

  • Ebenfalls einheitliche Formhaltebleche finden Einsatz bei den Schweißverfahren für das Verschweißen von weiten Lücken (Verfahrensmodifikationen für L50 und L75).

  • Im Regelfall werden die Schweißverfahren sowohl für die Verwendung mit dem EURO-Tiegel als auch mit dem Langzeittiegel angeboten. Für einzelne Schweißverfahren wird die ausschließliche Nutzung des EURO-Tiegels herangezogen, um die optimalen Eigenschaften des Schweißverfahrens für den Kunden sicherstellen zu können.

  • Nach EN 14730-1 zertifizierte Schweißverfahren müssen ihre Eignung in einem Toleranzbereich für die Lückenweite nachweisen, der für nominale Lückenweiten bis 30 mm bei ± 2 mm liegt. Um eine möglichst gute Prozesssicherheit bei der Ausführung im Gleis erreichen zu können, werden in den Arbeitsanweisungen die Toleranzen auf ± 1 mm eingegrenzt.

  • Die Schweißverfahren der Elektro-Thermit GmbH Co. KG werden im Regelfall mit 2-teiligen Formen angeboten. In einigen Fällen können auf Kundenwunsch  auch 3-teilige Formen angeboten werden.

  • THERMIT®-Schweißverfahren bieten eine hohe Wirtschaftlichkeit durch:

    • eine geringe Investition in Ausrüstung

    • extrem hohe Flexibilität und Mobilität auf der Baustelle

    • robuste und schnelle Ausführung

Service

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