Schienenklemmen oder elastische Schienenklemmen befestigen die Stahlschiene an der Ankerplatte oder Schwelle. Durch Biegung und elastische Verformung drücken sie auf den Schienenfuß und verhindern so Längsbewegungen durch Temperaturwechsel oder Vibrationen. Da der Clip als Feder fungiert, entscheiden Material und Wärmebehandlung darüber, ob er die Schiene über Jahre hinweg sicher halten kann. In diesem Artikel wird erläutert, warum eine Wärmebehandlung bei der Herstellung von Schienenklemmen unerlässlich ist.
Warum Schienenklemmen eine Wärmebehandlung benötigen
Eine Schienenklemme muss über Jahrzehnte hinweg elastische Energie speichern und als Klemmkraft abgeben. Im geschmiedeten Zustand ist Federstahl für diese Aufgabe nicht hart oder stark genug. Eine Wärmebehandlung, hauptsächlich Abschrecken und Anlassen, wandelt die Mikrostruktur in angelassenen Martensit um, was dem Clip eine hohe Streckgrenze, hohe Härte, eine gute Ermüdungslebensdauer und genügend Duktilität verleiht, um Sprödbrüche bei Stößen zu vermeiden.
Der Wärmebehandlungsprozess: Abschrecken und Anlassen
Nach dem Warmschmieden werden die Klammern auf Austenitisierungstemperatur erhitzt, in Öl oder Wasser abgeschreckt, um Martensit zu bilden, und dann bei kontrollierter Temperatur angelassen, um Härte und Zähigkeit einzustellen. Das Ergebnis ist eine Feder mit stabiler Zehenbelastung, die bei Betriebsbeanspruchung nicht nachlässt. Durch die gleiche Behandlung werden auch die beim Formen entstehenden inneren Spannungen abgebaut, sodass der Clip seine Form über einen längeren Zeitraum beibehält.
Federstahlsorten für Schienenklemmen
Schienenklemmen werden aus Silizium-Mangan-Federstählen wie 60Si2MnA, 60Si2CrA, 55Si2Mn und 38Si7 hergestellt, deren typische Zusammensetzungen unten aufgeführt sind. Der Siliziumanteil von etwa 1,5 bis 2,0 Prozent verleiht dem Stahl seine Elastizität und der Kohlenstoffanteil bestimmt die erreichbare Härte.
| Grad | C Prozent | Mio. Prozent | Si Prozent | Cr-Prozent | P max | S max |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 60Si2MnA | 0.56-0.64 | 0.60-0.90 | 1.60-2.00 | 0,35 max | 0.03 | 0.03 |
| 60Si2CrA | 0.56-0.64 | 0.40-0.70 | 1.40-1.80 | 0.70-1.00 | 0.03 | 0.03 |
| 55Si2Mn | 0.52-0.60 | 0.60-0.90 | 1.50-2.00 | 0,35 max | 0.03 | 0.03 |
| 38Si7 | 0.35-0.42 | 0.50-0.80 | 1.50-1.80 | - | 0.03 | 0.03 |
Diese Qualitäten folgen Federstahlnormen wie GB/T 1222 und den entsprechenden europäischen Federstahlspezifikationen.
Härte- und Ermüdungsanforderungen
Nach der Wärmebehandlung werden E--Clips normalerweise mit 44 bis 48 HRC und Spannclips mit 42 bis 47 HRC geliefert. Die Ermüdungslebensdauer wird durch zyklische Tests überprüft: Ein Clip aus 18-mm-Draht muss 3 Millionen Zyklen überstehen, ohne zu brechen, und ein 20-mm-Clip 5 Millionen Zyklen. Diese Anforderungen stellen sicher, dass der Clip während seiner Lebensdauer bei Millionen von Raddurchläufen nicht bricht.
Herstellung und Oberflächenbehandlung
Geschmiedete Clips werden gegenüber durch andere Verfahren hergestellten Clips bevorzugt, da beim Warmschmieden die gleichmäßigste Mikrostruktur entsteht. Nach der Wärmebehandlung wird die Oberfläche je nach Umgebung und Kundenanforderung durch Ölen, Oxidschwärzen, Farbanstrich, Feuerverzinkung oder Verzinkung vor Korrosion geschützt. Die Wärmebehandlung und die Oberflächenbehandlung bestimmen zusammen die Lebensdauer des Clips.
FAQ
F: Warum ist eine Wärmebehandlung für Schienenklemmen unerlässlich?A: Die Wärmebehandlung härtet den Federstahl, erhöht seine Streckgrenze und Ermüdungslebensdauer und baut innere Spannungen ab, sodass der Clip die Schiene Millionen von Lastzyklen lang sicher halten kann.
F: Welche Härte sollte ein Schienenclip nach der Behandlung haben?A: Typische Werte sind 44 bis 48 HRC für E--Clips und 42 bis 47 HRC für Spannclips, abhängig von der Güteklasse und den Anforderungen.
F: Aus welchem Stahl werden Schienenklemmen hergestellt?A: Silizium-Mangan-Federstähle wie 60Si2MnA, 60Si2CrA, 55Si2Mn und 38Si7, mit einem Siliziumanteil von etwa 1,5 bis 2,0 Prozent, um die Elastizität zu verleihen.
F: Wie wird die Ermüdungslebensdauer eines Clips überprüft?A: Durch zyklische Tests: Ein 18-mm-Clip muss 3 Millionen Zyklen und ein 20-mm-Clip 5 Millionen Zyklen überstehen, ohne zu brechen.
F: Warum sind geschmiedete Clips besser als Clips aus anderen Umformverfahren?A: Durch Warmschmieden entsteht die gleichmäßigste Mikrostruktur, die eine gleichmäßigere Härte, Festigkeit und Ermüdungsleistung über den gesamten Clip hinweg ergibt.
