Der Wärmehaushalt der aluminothermischen Schweißung ist wesentlich für die Erstarrungsmorphologie der Schweißung. Er wird durch eine Vielzahl von Parametern beeinflußt. Ein Beispiel dafür ist der Parameter 'Brennerhöhe'.
Im Clip wird gezeigt, wie sich eine unterschiedliche Brennerhöhe auswirkt und wie die Schienenenden bei Beginn der eigentlichen Schweißung (40 sec später - Abguss - Einlauf des flüssigen Stahls) aussehen.

Auf einer Versuchsbaustelle der Österreichischen Bundesbahnen wurden eine Vielzahl aluminothermischen Schweißungen über einen Beobachtungszeitraum von mehreren Jahren  wiederkehrend gemessen.

Zwei dieser Schweißungen, nämlich eine mit einer guten Anfangsqualität wurde einer anderen - zu tiefen - gegenübergestellt.

Die Temperatur bei der aluminothermischen Schweißung wird gemein hin mit etwa 2.500 °C angegeben. Diese Temperatur ist jedoch eine rein rechnerische; die echte Temperatur beim Ausfließen aus dem Tiegel kann messtechnisch ermittelt werden. Die Temperaturen von verschiedenen Portionen verschiedener Hersteller zeigen Ausflusstemperaturen von etwa 1.950 - 2.050 °C (Messunsicherheit: +/- 20°C).

Der aluminothermische Stahl gelangt mit ca. 2000 °C in die Schweißform. Dort wird der Strahl vom Riegel geteilt und läuft über die vorgewärmten Formwände nach unten.

Die Temperaturabnahme im Zuge dieser Berührungen ist vernachlässigbar.

Ein typischer Head-Check geschädigter Bereich wurde mit Computertomographie untersucht. Die Besonderheit an dieser Aufnahme ist der - nach unten abknickende - Riß, der in weiterer Folge das Risiko eines Schienenbruches in sich birgt.

Im Zuge von Trümmerbrüchen kommt es zu einem 'Freiflug' des Rades (in dem Bereich, wo ein Stück Schiene herausgebrochen ist), bis es wieder auf einem Schienenende auftrifft. Wenn das Rad das verbliebene Schienenende trifft, wird ein Impuls an die Schiene eingeleitet, der als Stoßwelle durch die Schiene wandert. Die Auflage (erste Betonschwelle) versagt aufgrund Überbelastung. Die spannungskritischen Zonen des freien Schienenendes werden gut erkennbar.

Biegebruchversuche an Vignolschienen sollten im Schienenfuss eine gleichmäßige Zugspannung erzeugen. Bei Rillenschienen kann eine solche Spannungsverteilung nur dann erreicht werden, wenn der Lastangriff im Schubmittelpunkt des Profils erfolgt.

Eine Krafteinleitung außerhalb des Schubmittelpunktes führt zur Torsion des Profils und damit zu unerwünschten Spannungsverteilungen (insbesondere im Schienenstegbereich). Ein solcher Bruch und damit die Bruchwerte (Kraft, Durchbiegung) sind nicht repräsenatativ.

Im Zuge der Schweißerausbildung ist es oft recht hilfreich, den Teilnehmern dieses kleine Experiment zu zeigen. Es veranschaulicht in einfacher Weise, wie positiv sich Vorwärmen auf die Haltbarkeit der Schweißung auswirkt.
Anmerkung:
Die technologisch Gebildeten mögen mir die eine oder andere 'Vereinfachung' verzeihen, - der Zweck heiligt die Mittel - wesentliches didaktisches Ziel ist die Bewußtseinsbildung!

Eine aluminothermische Verbindungsschweißung einer hochfesten Rillenschiene wird schlagbeansprucht. Der Schlag erfolgt auf den empfindlichsten Bereich der Schweißung, nämlich der Grobkornzone der WEZ. Die freiwerdenden Eigenspannungen werden per DMS gemessen.