Handbuch der Schienentechnik Werkstoffe, Herstellung und Bearbeitung, Qualitätssicherung

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1 Köstermann Meißner Sladek Handbuch der Schienentechnik Werkstoffe, Herstellung und Bearbeitung, Qualitätssicherung

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort Geleitworte 1 Schienen Allgemeines Entwicklung und Überblick Schiene als Teil des Systems Bahn Aufgaben der Schiene Schiene als Träger und Fahrbahn Schiene als führendes Element Schiene als Leiter von Signal- und Fahrströmen Schienenstahl Stahlherstellung Besonderheiten des Schienenstahls Beeinflussung der Eigenschaften der Schienenstähle Einstellen der Festigkeit über die chemische Zusammensetzung Festigkeitssteigerung über eine gezielt eingestellte Walztechnologie Kopfhärtung Reinheitsgrad Gefüge des Schienenstahls Schienenherstellung Vergießen und Walzen Wärmebehandlung des Schienenkopfes (Kopfhärtung) Richten Qualitätssicherung Eigenüberwachung Normen Liefervorschriften Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) beim Schienenhersteller Warmprofilvermessung Geradheitsmessung Wirbelstromprüfung Kaltprofilvermessung Automatische Oberflächenkontrolle Ultraschallprüfung Verdrillungsmessung Geradheitsmessung der Enden Zerstörende Prüfung Schienenformen Vignolschienen Rillenschienen Konstruktionsschienen Verwendung und Beanspruchung von Schienen Überschreiten der Dauerfestigkeit/Ermüdung... 28

3 1.5.2 Beanspruchung im Rad-Schiene-Kontakt Verschleiß Rollkontaktermüdung Umwelteinflüsse Korrosion Temperaturdehnung Transport und Schienenlogistik Rückblick Lieferung der Schienen Transport der Schienen Transportmittel Be- und Entladesysteme Baustellenabwicklung Schienenfehler Schrifttum Schienenschweißen Allgemeines Schweißverfahren Wirtschaftlichkeit der Schweißverfahren Abbrennstumpfschweißen (RA-Schweißen) Allgemeines Verfahrensablauf RA-Schweißmaschinen Stationäre Abbrennstumpfschweißmaschinen Mobile Abbrennstumpfschweißmaschinen Qualität der RA-Schweißungen Schweißparameter Beurteilung der RA-Schweißung Formqualität der RA-Schweißung Kosten und Wirtschaftlichkeit der RA-Schweißung Aluminothermisches Gießschmelzschweißen (AS-Schweißen) Entwicklung und Bedeutung Chemisch-physikalische Grundlagen Metallurgie der aluminothermischen Reaktion Gießtechnologie Einsatzstoffe Thermit-Schweißportion Gießform Langzeit-Reaktionstiegel Mechanisch-technologische Eigenschaften Thermit-Schweißen Prinzipieller Ablauf des aluminothermischen Schweißens Unterscheidungskriterien für Thermit-Schweißverfahren Kurzbeschreibung der THERMIT -Schweißverfahren Umfang der verfahrensspezifisch vorzugebenden Parameter Schweißen kopfvergüteter Schienen Geräte, Vorrichtungen und Maschinen Schweißverfahren anderer Anbieter... 68

4 2.4 Lichtbogenschweißen Grundlagen Schweißstromkreis Lichtbogen Schweißstromquellen Schweißtransformatoren Schweißgleichrichter Schweißinverter (Schweißumrichter) Schweißumformer Lichtbogenschweißverfahren zum Schienenschweißen Lichtbogenhandschweißen (E) Metall-Schutzgasschweißen (MSG) Fülldrahtschweißen mit selbstschützender Elektrode (MF) Unterpulverschweißen (UP) Lichtbogenschweißen im Gleis Anwendungen Schienenverbindungsschweißen Schienenauftragschweißen Schweißarbeiten an Rillenschienen Ausfräsen und Beseitigen von Fehlern in Herzstücken Brennschneiden, Flammrichten und Gasschmelzschweißen Allgemeines Brennschneiden Flammrichten Gasschmelzschweißen Klebeverbindungen (Isolierstöße) Allgemeines S-Stoß (Schmidt-Stoß) MT-Stoß (Montage-Thermit-Stoß) IVG-Stoß (Isolierstoß-Verschleißarm-Gleis) Schienenkopfvergüten bei Isolierstößen Andere Verfahren Gaspressschweißen Induktionspressschweißen Elektronenstrahlschweißen Elektroschlackeschweißen Qualitätsprüfung, Abnahme und Schweißfehler Allgemeines zur Qualitätsprüfung Abnahme von Schienenschweißungen Geometrische Abnahme Messmittel Durchführung der Abnahmemessung Abnahmekriterien Bewertung der visuellen Prüfung Prüfung auf innere Fehler Geschweißte Teile Weichengroßteile für Regelspurbahnen (DB AG, NE-Bahnen, Werkbahnen) Weichenanlagen für den Nahverkehr (Rillenschienen-Konstruktionen) Schweißtechnische Vergütung von Weichenanlagen

5 2.9.3 Schienenauszugsvorrichtungen Übergangsschienen Schrifttum Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) Einführung Prüfverfahren Volumenprüfverfahren Oberflächenprüfverfahren Ziele der zerstörungsfreien Prüfung im Oberbau Schienenfehler Ultraschallprüfung (UT) Allgemeines Ultraschallprüfmethoden Ultraschall-Prüfsystem Verhalten von Schallwellen Reflexionsverhalten an Unregelmäßigkeiten und Fehlergrößenbestimmung Ultraschallprüfungen an Schienen und anderen Oberbauteilen Prüfgegenstände und Prüfhäufigkeit im Oberbau Klassifikation der Ultraschall-Schienenfehler Prüfungen von Hand und mit Schienenprüfgeräten (SPG) Schienenprüfzüge (SPZ) Zusammenfassung Sichtprüfung (VT) Allgemeines Werkzeuge für die Sichtprüfung Anwendungsbereich der Sichtprüfung im Oberbau Zusammenfassung Wirbelstromprüfung (ET) Allgemeines Anwendungsbereiche Rissprüfung Anwendung im Oberbau Head-Check-Prüfung Zungenausfräsung Zusammenfassung Magnetpulverprüfung (MT) Allgemeines Prüfmittel Grenzen des Verfahrens Anwendungsgebiete Zusammenfassung Eindringprüfung (PT) Allgemeines Verfahrensschritte Farbeindringprüfung Anwendungen Zusammenfassung Schrifttum

6 4 Schienenbearbeitung Allgemeines Begriffsbestimmung Historie Einsatzfelder der Schienenbearbeitung Neuschienenbearbeitung Beseitigung von Fahrflächenunebenheiten Vorbeugung und Beseitigung von Rollkontaktermüdung Beseitigung von Spurverengungen und Wiederherstellung des Querprofils Herstellung von Sonderprofilen (asymmetrische Profile) Lärmsanierung und Lärmvorsorge (Besonders überwachtes Gleis) Stationäre Schienenbearbeitung Arbeitsverfahren der Schienenbearbeitung Überblick Schleifen Hobeln Fräsen Hochgeschwindigkeitsschleifen Planung, Durchführung und Abnahme der Schienenbearbeitung Planung der Schienenbearbeitung Durchführung der Schienenbearbeitung Abnahme der Schienenbearbeitung Kosten und Nutzen der Schienenbearbeitung Schrifttum Schienenspannungsausgleich, Herstellung Lückenloser Gleise und Weichen Das Lückenlose Gleis Beschreibung Definition Historie Wirtschaftlichkeit Betrachtungsweise Kräfte im Gleis und Lagestabilität Temperaturlängskräfte Gleislagestabilität Begriffe Querverschiebewiderstand Rahmensteifigkeit Durchschubwiderstand Längsverschiebewiderstand Gleislagefehler und Schienenbrüche aus Temperaturlängskräften Gleisverdrückung Gleisverschiebung Gleisverwerfung Schienenbrüche Grundsätze zum Spannungsausgleich Begriffe Schienentemperaturen Spannungsausgleich Beschreibung des Spannungsausgleiches Ablauf und Verfahren Lösen der Schienenbefestigungsmittel und Entspannen der Schiene

7 Ermitteln von Ausgangstemperatur, Verspanntemperatur und Längenänderung Längen der Schienen Verspannen der Schienenbefestigung Ausführung der Schlussschweißung Fachbauleitung, Bauüberwachung und Niederschriften über den Spannungsausgleich Fachbauleitung (Fbaul SpA) und Bauüberwacher Schienentechnik (SÜ) Niederschrift zum Spannungsausgleich Lückenlose Gleise herstellen Liefern, Entladen und Verlegen der Schienen vor dem Spannungsausgleich Voraussetzungen für den Spannungsausgleich Durchführung des Spannungsausgleichs mit Schienen bis L 180 m Baustellenablauf Leistung (Personal-, Maschinen- und Gerätebedarf) Durchführung des Spannungsausgleichs mit Schienen L >180 m Einsatz der mobilen Abbrennstumpfschweißmaschine RA-mobil Baustellenablauf Leistung (Personal-, Maschinen- und Gerätebedarf) Besonderheiten Innerstädtischer Nahverkehr mit eingedeckten Gleisanlagen (geschlossener Oberbau) Niederschrift Lückenlose Weichen herstellen Voraussetzung Montage und Einbau der Weichen Durchführung der Schweißarbeiten und des Spannungsausgleichs Besonderheiten Niederschrift Wiederherstellen des alten Spannungszustandes Grundlagen Voraussetzung Durchführung Niederschrift Instandhaltung und Arbeiten am Lückenlosen Gleis Arbeiten am Lückenlosen Gleis Grundsatz Veränderung der Gleislage bei Stopfarbeiten Teilweises Lösen der Schienenbefestigung Grenztemperaturen Trennen des Lückenlosen Gleises Grundsatz Durchführung Nachträgliche Kontrolle des Lückenlosen Gleises Grundsatz Gleise der ehemaligen Deutschen Reichsbahn (DR) Bergsenkungsgebiete Spannung und Verspanntemperatur nachträglich feststellen Feststellen der Verspanntemperatur durch Trennen des Gleises Feststellen der Verspanntemperatur mit dem Messgerät RailScan Feststellen der Verspanntemperatur mit dem Messgerät VERSE Zusammenfassung Schrifttum

8 6 Qualitätssicherung Zulassung der Betriebe und Ausbildung des Fachpersonals Zulassung der Betriebe Allgemeines Anerkannte Stelle Aufgaben, Tätigkeiten und Verantwortlichkeiten Darstellung der Qualitätssicherung in der Oberbauschweißtechnik Zugelassene Firma/Betrieb DB Netz AG Bahnen des Öffentlichen Personen-Nahverkehrs (ÖPNV) und Nichtbundeseigene Eisenbahnen (NE-Bahnen) Eisenbahnaufsicht der Länder Aus- und Weiterbildung des Fachpersonals Allgemeines Fachtheoretische Ausbildung von Überwachungs- und Aufsichtspersonal Fachpraktische Ausbildung der Schweißer Schienenverbindungsschweißen Schienenauftragschweißen Erstausbildung und Wiederholungsprüfungen der Schweißer Regelmäßige Fortbildung Schrifttum Anhang Auswahl von Normen, Regelwerken und Richtlinien für den Bereich der Schienentechnik Sachwortverzeichnis