(57)【要約】【課題】  レールガス圧接する際の膨らみの押抜きによる押抜き割れの発生を防止することができるレールガス圧接完了後の押抜き方法及びそのためのブレードを提供する。【解決手段】  レールガス圧接完了後の押抜き方法において、レールガス圧接完了後膨らみのの押抜きに用いる押抜きブレードを頭部用ブレード３と腹部用ブレード４に分割してレールの異なる断面に配置し、膨らみの各部位を異なるタイミングで段階的かつ高速に押抜くことにより、レールガス圧接部がより高温の状態において押抜を完了可能とすることで、押抜きに伴って接合界面に作用するせん断応力を低減し、押抜き割れを防止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レールガス圧接完了後の膨らみの押抜きに用いる押抜きブレードを頭部用ブレードと腹部用ブレードに分割してレールの異なる断面に配置し、膨らみの各部位を異なるタイミングで段階的かつ高速に押抜くことにより、レールガス圧接部がより高温の状態において押抜を完了可能とすることで、押抜きに伴って接合界面に作用するせん断応力を低減し、押抜き割れを防止することを特徴とするレールガス圧接完了後の押抜き方法。
【請求項２】
請求項１記載のレールガス圧接完了後の押抜き方法において、前記頭部用ブレードはレール頭頂面からレール頭側に位置し、前記腹部用ブレードはレール頭部下側からレール底部端に位置することを特徴とするレールガス圧接完了後の押抜き方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のレールガス圧接完了後の押抜き方法において、押抜きまでの完了所要時間を１５秒としたことを特徴とするレールガス圧接完了後の押抜き方法。
【請求項４】
請求項２記載のレールガス圧接完了後の押抜き方法において、前記レール頭頂面からレール頭側と、レール頭部下側からレール底部端に分割したブレードのレール長手方向のずれ量を、レールガス圧接工程で形成される膨らみ幅を考慮して決定することを特徴とするレールガス圧接完了後の押抜き方法。
【請求項５】
より高温での押抜きを達成するため、押抜きブレードの圧接部への到達直前まで加熱を継続することを特徴とするレールガス圧接完了後の押抜き方法。
【請求項６】
レールガス圧接完了後の押抜きブレードにおいて、レールの両側に配置される頭部用ブレードと、腹部用ブレードに分割したブレードと、レールの底面に配置される底面用ブレードとを具備する５ピースからなることを特徴とするレールガス圧接完了後の押抜きブレード。
【請求項７】
請求項６記載のレールガス圧接完了後の押抜きブレードにおいて、前記頭部用ブレードはレール頭頂面からレール頭側に位置し、前記腹部用ブレードはレール頭部下側からレール底部端に位置することを特徴とするレールガス圧接完了後の押抜きブレード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レールガス圧接方法に係り、特にレールガス圧接する際の膨らみの押抜き方法及びそのためのブレードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レールガス圧接方法は主要なレール溶接方法として用いられているが、ガス圧接工程で生じた膨らみを押抜く際、レール表層の接合界面に「押抜き割れ」が生じることがある。押抜き割れは、施工後の磁粉探傷検査で欠陥磁粉模様（以下、「磁粉きず」と記す）として検出され再溶接の措置が講じられるが、検査で見逃され、押抜き割れから折損に至る事例も少なからず存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−１７７９７８号公報
【特許文献２】特開昭６３−１０１０８６号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】山本隆一，「レールの溶接技術」，溶接学会誌  第８１巻（２０１２）第８号，ｐｐ．１１〜１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図９は熱間押抜き過程における表面きず発生過程を示す模式図である。
レールガス圧接作業では、接合工程で生じた膨らみを熱間で押抜くが、ガス圧接過程において接合界面に存在する酸化介在物が接合阻害因子となる。接合界面に多量の酸化物等が介在している接合部に対して熱間押抜きを実施した場合の状況がこの図に模式的に示されている。膨らみ１０５を熱間で押抜き除去する場合、せん断面から少し離れた領域まで塑性変形が引き起こされる。よって、酸化介在物が介在した低強度の接合界面１０２は塑性変形に耐えきれず、界面で開口して割れ１０６を生じたり、内部で割れを生じる場合には凹み１０７となって、表面に線状きずが形成される。一方、健全な接合部では塑性変形が生じても接合界面は開口しない。
【０００６】
ここで、膨らみ１０５の押抜きに伴って接合界面１０２に生じるせん断応力に注目すると、接合状態（接合強度レベル) が同等の場合には、膨らみ１０５の押抜きに伴って圧接界面１０２に作用するせん断応力が大きい程、押抜き割れ１０６が生じ易いと考えられる。例えば、加熱作業終了後、押抜き完了までの所要時間が延びた場合、圧接部温度の低下に伴いせん断応力が増大するため、結果として、押抜き割れ１０６が発生し易くなると推察される。
【０００７】
図１０は従来のＴＧＰ−Ｖ型レールガス圧接機に装着されている押抜き刃の構造を示す図である。
現在レールガス圧接作業において広く用いられている可搬型のＴＧＰ−Ｖ型レールガス圧接機に装着されている押抜きブレードの構造をこの図に示す。当ガス圧接機の押抜きブレードは、レール２０１の左右両側２０１Ａ，２０１Ｂおよびレール底面２０１Ｃのそれぞれに押抜きブレード（刃）２０２，２０３，２０４が配置された３ピース構造である。なお、レール２０１の左右両側に配置された押抜きブレード２０２，２０３は、レール頭頂面から底部端にかけて流線形状を呈する一体構造となっているため、膨らみのせん断時にブレード２０２，２０３が被る抵抗力が非常に大きく、押抜きブレード２０２，２０３が接合界面を完全に通過するまでに相当な時間を要し、その過程において圧接部温度が著しく低下する。
【０００８】
本発明は、上記状況に鑑みて、レールガス圧接する際の膨らみの押抜きによる押抜き割れの発生を防止することができるレールガス圧接完了後の押抜き方法及びそのための押抜きブレードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕レールガス圧接完了後の押抜き方法において、レールガス圧接完了後の膨らみの押抜きに用いる押抜きブレードを頭部用ブレードと腹部用ブレードに分割してレールの異なる断面に配置し、膨らみの各部位を異なるタイミングで段階的かつ高速に押抜くことにより、レールガス圧接部がより高温の状態において押抜を完了可能とすることで、押抜きに伴って接合界面に作用するせん断応力を低減し、押抜き割れを防止することを特徴とする。
【００１０】
〔２〕上記〔１〕のレールガス圧接完了後の押抜き方法において、前記頭部用ブレードはレール頭頂面からレール頭側に位置し、前記腹部用ブレードはレール頭部下側からレール底部端に位置することを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載のレールガス圧接完了後の押抜き方法において、押抜きまでの完了所要時間を１５秒としたことを特徴とする。
【００１１】
〔４〕上記〔２〕記載のレールガス圧接完了後の押抜き方法において、前記レール頭頂面からレール頭側とレール頭部下側からレール底部端用に分割したブレードのレール長手方向のずれ量を、レールガス圧接工程で形成される膨らみ幅を考慮して決定することを特徴とする。
〔５〕レールガス圧接完了後の押抜き方法において、より高温での押抜きを達成するため、押抜きブレードの圧接部への到達直前まで加熱を継続することを特徴とする。
【００１２】
〔６〕レールガス圧接完了後の押抜きブレードにおいて、レールの両側に配置される頭部用ブレードと、腹部用ブレードに分割したブレードと、レールの底面に配置される底面用ブレードとを具備する５ピースからなることを特徴とする。
〔７〕上記〔６〕記載のレールガス圧接完了後の押抜きブレードにおいて、前記頭部用ブレードはレール頭頂面からレール頭側に位置し、前記腹部用ブレードはレール頭部下側からレール底部端に位置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、膨らみの各部位を異なるタイミングで段階的に押抜くことにより、押抜きブレードが被る抵抗力を低減し、レールガス圧接部がより高温の状態において高速に押抜を完了可能とし、押抜割れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例を示すＴＧＰ−Ｖ型レールガス圧接機用の押抜きブレードの正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】本発明の実施例を示すＴＧＰ−Ｖ型レールガス圧接機用の押抜きブレードの組立図である。
【図４】本発明の実施例を示すＴＧＰ−Ｖ型レールガス圧接機の頭部用ブレードの図てある。
【図５】本発明の実施例を示すＴＧＰ−Ｖ型レールガス圧接機の腹部用ブレードの図である。
【図６】本発明の実施例を示すＴＧＰ−Ｖ型レールガス圧接機のブレードボルダーの図である。
【図７】本発明の実施例を示すプレートの組立図である。
【図８】静的曲げ試験結果を示す図である。
【図９】熱間押抜き過程における表面きず発生過程を示す模式図である。
【図１０】従来のＴＧＰ−Ｖ型レールガス圧接機に装着されている押抜き刃の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
レールガス圧接完了後の押抜き方法は、レールガス圧接完了後の膨らみの押抜きに用いる押抜きブレードを頭部用ブレードと腹部用ブレードに分割してレールの異なる断面に配置し、膨らみの各部位を異なるタイミングで段階的かつ高速に押抜くことにより、レールガス圧接部がより高温の状態において押抜を完了可能とすることで、押抜きに伴って接合界面に作用するせん断応力を低減し、押抜き割れを防止する。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示すＴＧＰ−Ｖ型レールガス圧接機用の押抜きブレードの正面図であり、図２はその側面図である。なお、これらの図では、レールの左半分に位置したブレードを示しているが、実際には、右半分にも、これらと対称な形状のブレードが配置され、これらのブレードがレールに沿って移動されてレール結合部の押抜きが行われる。
【００１７】
これらの図において、１は押抜きブレードホルダー、２は押抜きブレードを固定するプレート、３は頭部用ブレード、４は腹部用ブレード、５は底面用ブレード、６はレールである。
このように、本発明では、レール頭頂面からレール頭側に位置する頭部用ブレード３、および頭部下側からレール底部端用底部端に位置する腹部用ブレード４をそれぞれ異なるタイミングで押抜くことが可能なＴＧＰ−Ｖ型レールガス圧接機用の押抜きブレードを提案した。
【００１８】
従来型押抜きブレードの場合、図１０に示したようにレール左右両側に配置されたブレードがレール頭頂面から底部端にかけて流線形状を呈する一体構造となっている。それに対し、本発明は、図１及び図２に示したように、押抜きブレードは、頭側用ブレード３、つまりレール頭頂面から頭側用ブレードと、腹部用ブレード４、つまり頭部下側から底部端に対応する腹部用ブレードをそれぞれ独立させ、かつレール長手方向の異なる断面上にずらして配置するようにした。
【００１９】
ここで、各頭部用ブレード３と腹部用ブレード４ごとのレール長手方向のずれ量は、レールガス圧接工程で形成される膨らみの幅を考慮し決定するようにした。また、レール底面用ブレード５は従来型と同形状とした。
さらに、本発明のＴＧＰ−Ｖ型レールガス圧接機用の押抜きブレードの具体例を説明する。
【００２０】
図３は本発明の実施例を示すＴＧＰ−Ｖ型レールガス圧接機用の組立図であり、図３（ａ）はその正面図、図３（ｂ）はその側面図であり、図４は頭部用ブレードの組立図であり、図４（ａ）はその正面図、図４（ｂ）はその左側面図、図４（ｃ）は下方側面図、図５は腹部用ブレードの組立図であり、図５（ａ）はその正面図、図５（ｂ）はその左側面図、図５（ｃ）は下方側面図、図６はブレードホルダーの組立図であり、図６（ａ）はその正面図、図６（ｂ）はその右側面図、図６（ｃ）はその上方側面図、図７はプレートの組立図であり、図７（ａ）はその正面図、図７（ｂ）はその側面図、図７（ｃ）はその上方側面図である。なお、これらの図においては、実際には、左半分にも、図１及び図２に示されるように、これらと対称な形状のブレードが配置され、これらのブレードがレールに沿って移動されてレール結合部の押抜きが行われる。
【００２１】
本発明による『押抜き方法』の押抜き割れ防止効果を検証するため、ＪＩＳ６０ｋｇベイナイトレールのガス圧接試験を実施した。
【００２２】
【表１】
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試験体の作製条件データを表１に示す。ＴＰＮｏ．１および２が発明した押抜きブレードで押抜いた試験体であり、ＴＰＮｏ．３および４が従来型押抜きブレードで押抜いた試験体である。なお、いずれの試験体も作製時の圧接条件（ガス流量、加圧力、圧縮量）が同一であることから、接合状態は同等であると判断される。また、ＴＰＮｏ．１および２の作製時には、より高温で押抜きを実施する観点から、押抜きブレードが圧接部に到達する直前まで加熱を継続した。加熱終了時点から押抜き完了までの所要時間は、本発明による押抜きブレードを用い、ブレードが膨らみ形成部に到達する直前まで加熱を継続したＴＰＮｏ．１および２において１５秒であり、一方、従来型の押抜きブレードを適用し、従来の圧接作業でのタイミングで押抜きを実施したＴＰＮｏ．３および４では、３０秒であった。
【００２３】
試験体に対する磁粉探傷試験の結果、ＴＰＮｏ．１および２においては、いずれも押抜き割れは検出されなかった。一方、ＴＰＮｏ．３および４については、両試験体ともレール頭部領域において押抜き割れが検出された。
図８は静的曲げ試験結果を示す図である。
また、これらの試験体を対象に静的曲げ試験を実施した。なお、静的曲げ試験は、ＴＰＮｏ．３および４においてレール頭部領域から押抜き割れが検出されたことから、レール頭部領域に引張応力の作用する頭部向き (ＨＤ) 姿勢で行った。図８に試験結果を示すが、押抜き割れが発生したＴＰＮｏ．３および４が、いずれもＪＩＳ６０ｋｇレールガス圧接部のＨＤ姿勢での破断荷重およびたわみの基準値を下回ったのに対し、ＴＰＮｏ．１および２は、両者とも基準値を十分に満足する強度特性を呈した。
【００２４】
本発明によれば、従来のブレードをさらに細分化し、レール長手方向の異なる断面に配置するタイプとすることで、膨らみの各部位を異なるタイミングで段階的に押抜くことが可能となるため、押抜き刃が被る抵抗力が低減され、圧接部がより高温の状態において速やかに押抜きを完了することができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明のレールガス圧接完了後の押抜き方法及びそのためのブレードは、ガス圧接継手の信頼性が向上し、産業上の効果が大きいため、レールガス圧接完了後の押抜き方法及びそのためのブレードとして利用可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１    押抜きブレードホルダー
２    プレート
３    頭部用ブレード（レール頭頂面からレール頭側）
４    腹部用ブレード（レール頭部下側とレール底部端用底部端）
５    底面用ブレード
６    レール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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