термитная сварка рельсов. Термитная сварка рельсов

Комбинированный способ термитной сварки стыков рельсов

При комбинированном способе подошвы и шейки рельсов свариваются способом промежуточного литья, а головки рельсов, между которыми устанавливается малоуглеродистая стальная пластина,- кузнечным способом. Перед сваркой стыка комбинированным способом производятся предварительная фрезеровка торцов рельсов, доводка поверхности стыка личным напильником и устанавливается межстыковая пластина. Межстыковая сварочная пластина изготовляется из малоуглеродистой (С-0,1%) листовой стали толщиной 3-4 мм. По форме она с небольшим припуском повторяет очертания головки рельсов. Пластина шлифуется, обезжиривается и хранится в специальной упаковке, предохраняющей ее от коррозии и загрязнения.

Устанавливая межстыковую пластину, необходимо следить за тем, чтобы полностью исключалась возможность загрязнения обработанных поверхностей рельсов и пластины. Запрещается прикасаться к шлифованным поверхностям пластины и обработанным торцам рельсов даже пальцами рук, так как это ведет к загрязнению стыка органическими веществами.

Пластина устанавливается в зазор между головками рельсов и сжимается стяжным прессом. Затем производится зачеканка пластины. Зачеканку необходимо произвести особенно тщательно, чтобы при последующей заливке исключить возможность проникновения шлака в зазор между головками рельсов и пластиной. Если в этот зазор попадает шлак, сварка головки рельсов не произойдет. Особое внимание нужно обратить на качественное выполнение зачеканки пластины снизу головки рельса и в месте сопряжения шейки с головкой.

В собранном виде в стыке между подошвами и шейками рельсов образуется зазор в 3-4 мм, который необходим для качественного выполнения сварки этой части рельсов способом промежуточного литья. На собранный и подготовленный стык устанавливаются формы, имеющие специальный литник для заливки металла в нижнюю часть стыка. После этого производят предварительный подогрев стыка до температуры 700-750°.

В качестве источника тепла используются любые горючие газы: природный газ, пропан, пары бензина и т. п., которые сжигают в атмосфере воздуха или же в смеси с кислородом, поступающим под давлением.

Подогревать стык необходимо так, чтобы равномерно нагревалось все сечение рельса. Поэтому стык нужно нагревать не только сбоку, где пламя направляется на подошву и шейку, но и сверху для непосредственного прогрева наиболее мощной по сечению головки рельса.

Заливка металла и шлака в формы производится из конусного тигля, футерованного магнезитом и имеющего внизу, в узкой конусной части, запорное устройство.

Вес термитной порции, сжигаемой в тигле, рассчитывается таким образом, чтобы полученный металл заполнил только полость формы, охватывающей подошву и шейку рельсов.

Как известно, головка рельсов сваривается за счет тепла шлака, который заполняет верхнюю часть форм. Через 2-3 мин. после заливки металла в форму производится осадка стыка.

Головки рельсов, разогретые термитным шлаком до 1400-1450°, свариваются в процессе прессования, а остальная часть сечения - термитным металлом (способом промежуточного литья). После этого производят механическую обработку стыка по контуру, а иногда и термическую обработку его.

В стыках, сваренных комбинированным способом, часто встречаются дефекты (непровар головок, продольные трещины в шейке и под головкой, пористость в литом термитном металле и др.). Так, появление непровара в головке рельсов происходит от небрежного фрезерования торцов стыка и загрязнения их и сварочной пластины, а также недостаточного предварительного подогрева.

Конфигурация облива стыка также имеет большое значение, так как резкие переходы от облива к основному профилю рельса способствуют концентрации напряжений, что при низкой температуре может являться причиной разрушения стыков.

В настоящее время сварка рельсовых стыков комбинированным способом применяется редко, так как сложна ее технология, громоздка оснастка и нестабильна прочностная характеристика стыков.

weldering.com

Алюминотермитная сварка рельсов

Применение ее в России для первых сварочных работ по соединению рельсового полотна в 1915 году — для трамвайных рельсов, в 1925 году — для железнодорожных, позволило выполнить сварной шов одновременно по всему поперечному сечению рельса и получить достаточно высокое для того времени качество. Однако внедрение на железнодорожном транспорте стыковой контактной сварки, хорошо зарекомендовавшей себя при получении длинных рельсовых плетей в стационарных условиях и на перегонах, сильно сузила круг ее применения в Советском Союзе. Но времена изменяются и «забытое старое» вновь становится «новым». В странах западной Европы и Америке этот способ завоевал очень большую популярность — им сваривают стыки не только в районе стрелочных переводов, но и на перегонах основного пути.

Рельсовый стык представляет собой место, в котором происходит "разрыв" рельсовой нити, что, несмотря на стыковые накладки, уменьшает жесткость и увеличивает просадки. Это приводит к тому, что при движении подвижного состава через стык происходит удар колеса о головку принимающего конца рельса. Толчки и удары в стыках приводят к интенсивному износу как ходовых частей подвижного состава, так и самих рельсов. В результате ударов колеса о набегающий рельс происходят смятие и сколы головки рельсов в зоне стыка на расстоянии 60 — 80 мм от стыкового зазора, изломы рельсов по болтовым отверстиям, изломы накладок и стыковых болтов. Бесстыковой путь лишен указанных недостатков и, кроме того, имеет ряд преимуществ:

на 30 — 40% уменьшаются затраты на текущее содержание пути,
на 8 — 10% снижается основное удельное сопротивление движению поездов и в связи с этим экономится топливо и электроэнергия на тягу,
увеличиваются сроки службы верхнего строения пути, а также подвижного состава за счет снижения количества ударов колес вагонов и локомотивов в месте стыка рельсовых плетей,
улучшаются условия комфортабельности проезда пассажиров,
повышается надежность работы электрических рельсовых цепей автоблокировки и т.п.

Благодаря этим и другим преимуществам бесстыковой вариант верхнего строения пути стал основным на главных линиях во всем мире.

Сварные швы в вагонах, локомотивах, рельсах и машинах различного назначения, применяемых на транспорте, являются наиболее повреждаемыми местами в процессе эксплуатации. Это связано с характерными особенностями сварных соединений. В сварном шве и околошовной зоне после сварки изменяются механические свойства, образуются остаточные растягивающие напряжения, близкие к пределу текучести материала, а сам сварной шов, кроме того, является концентратором напряжений.

В ряде случаев при выборе того или иного способа сварки руководствуются лишь его производительностью и стоимостью выполняемых работ, что приводит к появлению в ответственных конструкциях сварных соединений низкого качества. На получение качественного сварного соединения большое влияние оказывает свариваемость материала, из которого изготовлены соединяемые детали. Свариваемость — комплексная характеристика металла, характеризующая его реакцию на физикохимическое воздействие процесса сварки и способность образовывать сварное соединение, отвечающее заданным эксплуатационным требованиям.

Если для деталей из хорошо сваривающихся материалов качественное сварное соединение получается при любом способе сварки, то для деталей из удовлетворительно сваривающихся материалов требуется усложнение технологии или применение специального способа, как правило, более сложного и дорогого. Еще большие проблемы возникают при сварке деталей из плохо сваривающихся материалов. Для получения качественного сварного соединения из таких материалов необходимо существенно усложнить технологию сварки и строго ее соблюдать. К сожалению не все об этом знают и, принимая решение о внедрении сварной конструкции в производство, часто не уделяют достаточного внимания технологии ее изготовления и ремонта.

Рельсовая сталь содержит большое количество углерода (0,690,82%) и относится к группе плохо сваривающихся материалов, которые при сварке склонны к образованию трещин. Трещины в таких конструктивных элементах как рельсы недопустимы, т.к., являясь концентраторами напряжений, могут в любой момент привести к разрушению стыка и крушению.

В настоящее время стыковая сварка рельсов осуществляется двумя видами: стыковая контактная сварка и сварка алюминотермитным способом.

При изготовлении в стационарных условиях на рельсосварочных предприятиях рельсовых плетей длиной 650800 м контактная сварка позволяет получать хорошее качество сварных стыков при высокой производительности и достаточно низкой себестоимости.

Несмотря на широкое распространение, стыковая контактная сварка имеет ряд недостатков и ограничений при проведении ремонтных работ рельсового пути:

необходимы дорогостоящие путевые рельсосварочные машины,
продолжительные окна для их доставки на место сварки и последующей эвакуации,
требуется достаточно большая бригада рабочих,
дефицит рабочего времени в ряде случаев заставляет нарушать технологический процесс, что приводит к получению сварного стыка невысокого качества,
невозможность сварки стыков в районе стрелочных переводов.

Алюминотермитная сварка рельсов имеет ряд преимуществ перед стыковой контактной сваркой при использовании путевых рельсосварочных машин: она не требует сложного дорогостоящего оборудования, большого количества рабочих, продолжительных перерывов в движении поездов. Непосредственно процесс сварки термитом рельсового стыка занимает 28–30 секунд, а вместе с подготовкой и этапом окончательной обработки сварного шва — не более 45 минут. Причем на одном стрелочном переводе одновременно может выполняться сварка нескольких стыков, что сокращает общее время выполняемых работ. Заварку стыка рельсов выполняет бригада из трех человек, обучение которых осуществляется в короткие сроки. Общий вес используемого оборудования не превышает 350–400 кг. При выполнении сварки и сопутствующих технологических операций используются автономные источники энергии. Для проведения алюминотермитной сварки рельсов был разработан специальный комплект малогабаритного переносного оборудования, способного работать автономно в полевых условиях. Подобраны состав и зернистость термитной смеси, что обеспечивает протекание термитной реакции без взрывов и затухания с наиболее благоприятной скоростью и требуемой температурой продуктов реакции.

Термитная сварка основана на процессе выделения большого количества теплоты, проходящем при сгорании термита — особой смеси, состоящей из порошкообразного металлического алюминия, окислов железа и специальных добавок, улучшающих термитный металл. Получаемая теплота (при сгорании термита развивается температура до 3000°С) используется для получения термитного металла и расплавления им кромок свариваемых частей изделия.

Процесс алюминотермитной сварки включает две основные технологические операции: предварительный высокотемпературный подогрев и непосредственно сварку рельсов. Подогрев производится специальной многопламенной горелкой на протяжении 7–9 минут. Момент завершения этапа предварительного подогрева контролируется визуально и поэтому зависит от квалификации сварщика, выполняющего подогрев. Проведение предварительного высокотемпературного подогрева является важной технологической особенностью алюминотермитной сварки рельсов, т.к. исключает несплавления, образование закалочных структур, уменьшает величину остаточных напряжений в сварном шве и околошовной зоне и предотвращает образование трещин.

После этапа подогрева следует этап сварки, на котором производится воспламенение термитной смеси, протекает реакция горения термита и происходит автоматический выпуск расплавленного термитного металла в межстыковой зазор рельсов. В результате многочисленных экспериментальных исследований было установлено, что основными технологическими параметрами, оказывающими влияние на качество получаемого сварного соединения, являются: длительность предварительного подогрева и тепловая мощность газового пламени.

Как и при любом виде сварки, технология алюминотермитной сварки должна строго соблюдаться. Это связано с тем, что локальный неравномерный разогрев металла до высоких температур приводит к образованию в месте нагрева значительных остаточных напряжений, являющихся одной из основных причин зарождения и развития трещин. Для повышения трещиностойкости в технологическом процессе сварки рельсов предусмотрены специальные операции, позволяющие понизить уровень остаточных напряжений, повысить прочность сварного стыка и его работоспособность.

Для получения бесстыкового пути алюминотермитным способом могут быть использованы как новые, так и старогодные рельсы, термически упрочненные и не упрочненные, мартеновского и бессемеровского производства, предназначенные для укладки на станционных, подъездных и прочих железнодорожных путях, в том числе стрелочных переводах. Однако рельсы, подлежащие сварке между собой, должны быть одного типа и одинаковой группы годности.

С 1996 г. по технологии ЗАО «СНАГА» было сварено свыше 150 тыс. стыков на магистральных путях в главном ходу и на скоростных участках в разных климатических зонах на железных дорогах ОАО «РЖД». При этом подтверждены высокие прочностные характеристики сваренных стыков. Однако из этого большого количества сваренных стыков были выявлены те, которые не соответствовали необходимому качеству. Проведенная экспертиза показала, что выявленные дефекты в стыках, сваренных алюминотермитным способом, возникли изза нарушения или несоблюдения технологии сварки. Основной причиной нарушения технологии является то, что к данным работам допускаются работники, не прошедшие аттестацию в соответствии с требованиями к данной специальности или аттестованные некомпетентными в данной области лицами. Учитывая, что создание бесстыкового пути связанно с безопасностью движения поездов, обучение, повышение квалификации и аттестация сварщиков термитной сварки должны проводиться организациями, имеющими лицензию на данный вид деятельности.

В заключение необходимо отметить, что пока не будет уделяться должного внимания вопросам подготовки квалифицированных сварщиков, в том числе ИТР, и строгому соблюдению технологии сварки, — избежать брака будет невозможно, следовательно, зарождение и развитие трещин в конструкциях при эксплуатации будет происходить раньше предусмотренного срока.

Н.Н. Воронин, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Технология сварки, материаловедение, износостойкость деталей машин», МИИТН.Н. Прохоров, д.т.н., профессор кафедры «Металлургия сварочного производства», МГВМИ

О.Н. Трынкова, ассистент кафедры «Инновационные технологии», МИИТ

mirprom.ru

термитная сварка рельсов - это... Что такое термитная сварка рельсов?

термитная сварка рельсов adj

1) eng. Schienenthermitschweißung

2) railw. Thermitschienenschweißung

3) weld. AT-Schienenschweißung

Универсальный русско-немецкий словарь. Академик.ру. 2011.

термитная сварка промежуточным литьём
термитная сварка с применением давления

Смотреть что такое "термитная сварка рельсов" в других словарях:

Термитная сварка — способ сварки, при котором для нагрева металла используется термит, состоящий из порошкообразной смеси металлического алюминия или магния и железной окалины. При использовании термита на основе алюминия соединяемые детали заформовывают… … Википедия
Термитная сварка — Thermit welding Термитная сварка. Метод сварки, который производит соединение металлов за счет нагрева благодаря экзотермической реакции между металлическим оксидом и алюминием, с или без приложения давления. Присадочный металл получается из… … Словарь металлургических терминов
ТЕРМИТНАЯ СВАРКА — сварка, при к рой для нагрева используется энергия горения термита. Различают Т. с. способом промеж уточного литья (соединение осуществляется заполнением зазора между деталями расплавл. металлом; используется при изготовлении сварно литых и… … Большой энциклопедический политехнический словарь
термитная сварка — [thermit welding] способ сварки, при котором для нагрева металла используется термит, состоящий из порошкообразной смеси металлического Al или Mg и железной окалины. При использовании термита на основе Al соединенные детали заформовывают… … Энциклопедический словарь по металлургии
Термитная сварка — способ сварки (См. Сварка), при котором для нагрева металла используется Термит, состоящий из порошкообразной смеси металлического алюминия или магния и железной окалины. При использовании термита на основе алюминия соединяемые детали… … Большая советская энциклопедия
ТЕРМИТНАЯ ПЛАВКА — (алюмотермия.), процесс ВЫПЛАВКИ металла, при котором металл восстанавливается из оксида (руды) путем нагревания с порошком алюминия. На основе этого построен процесс Гольдшмидта для получения таких тугоплавких металлов, как хром, марганец,… … Научно-технический энциклопедический словарь
Сварка — технологический процесс соединения твёрдых материалов в результате действия межатомных сил, которое происходит при местном сплавлении или совместном пластическом деформировании свариваемых частей. С. получают изделия из металла и… … Большая советская энциклопедия
Термитная смесь — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия
СВАРКА — процесс соединения металл. частей путем нагрева места соединения до пластического состояния или расплавления. В первом случае (С. давлением) после нагрева производится проковка или сильное сжатие свариваемых концов, во втором (С. плавлением)… … Технический железнодорожный словарь
Контактная сварка — Автомат контактной точечной сварки в действии Контактная сварка процесс образования неразъёмного сварного соединения путём нагрева металла проход … Википедия
Стыковая сварка — Схема машины для стыковой контактной сварки: 1 станина машины; 2 направляющие; 3 неподвижная плита; 4 … Википедия

universal_ru_de.academic.ru

процесс сварки ЭХЗ рельсов и проводов

Быстрая и надежная термитная сварка не похожа на электродуговую или газовую технологию. Ведь этот способ соединения деталей не нуждается ни в электродах, ни в сварочных аппаратах. И то и другое заменяет термитный порошок – смесь окисла металла и алюминия. Ну а каким образом данный порошок воздействует на соединяемые детали и как происходит сама сварка деталей, мы расскажем ниже по тексту.

Сварка термитными смесями: суть процесса

Термитный порошок состоит из двух компонентов – оксида железа (или другого металла) и алюминия. Смешивая эти компоненты в правильных пропорциях можно получить идеальный катализатор алюмотермической реакции – восстановления металла из оксида.

Эффект рекристаллизации, провоцируемый химическими свойствами алюминия, сопровождается значительным повышением температуры. И любой металл, находящийся в зоне реакции, раскаляется до температуры плавления.

Причем термитный порошок «питается» в процессе горения «собственным» кислородом, выделяющимся из оксида металла в процессе рекристаллизации. Поэтому алюмотермическая реакция протекает даже в полном вакууме или в среде углекислого или инертного газа.

В итоге, выделяемое в процессе алюмотермической реакции тепло заменяет поток перегретого газа или электрическую дугу, которые плавят стыкуемые кромки, а восстановленный из оксида металл «работает» как присадочный материал, которым заполняют «подтаявший» шов.

Как «запустить» алюмотермическую реакцию?

Газовый аппарат «запускают» поджогом горелки. Электрическая дуга «стартует» от касания анода (электрода) о катод (деталь).

Для «запуска» термитной реакции нужно выполнить следующие условия:

Компоненты смеси – окислы металла и алюминий — следует тщательно измельчить, до состояния «пудры».
Объем термитной смеси должен вдвое превышать объемы металла в сварочном шве. Ведь эффективность процесса алюмотермического восстановления не превышает 50 процентов.
С учетом восстановления из окисла относительно чистого металла в термитную смесь следует добавить легирующие добавки, «поднимающие» характеристики сварного шва до свойств конструкционного материала стыкуемых деталей.
Реакция стартует после нагрева термитной смеси до 1350 градусов Цельсия. То есть, термитная сварка рельсов, проводов или деталей металлоконструкций требует наличия особого «запала».

Типовые термитные смеси

Для сварки газом нужна соответствующая присадочная проволока. Электродуговая технология требует особых электродов в оболочке из многокомпонентного, твердого флюса. Ну а при термитном соединении мы используем различные сорта смесей.

И к основным разновидностям таких миксов относятся следующие варианты:

Типовая смесь (элементарная) – это порошок, состоящий из окалины (оксида железа) и алюминиевой пудры.
Смесь для сварки рельсов – это тот же элементарный состав, к которому прибавили ферромарганец, стружку из низкоуглеродистой стали и графит.
Смесь для сварки заготовок из легированных сталей – это все тот же элементарный состав, усиленный ферротитаном и феррованадием
Смесь для сварки деталей из чугуна – это усиленный кремнием элементарный состав, который следует тщательно очистить от марганца.
Смесь для сталей с высокой долей марганца – в этом случае, исключенный из вышеупомянутой, «чугунно» смеси, марганец только приветствуется. А кроме него в состав добавляют чугунную стружку или иной источник углерода.

Словом, как и в случае с электродами или присадочной проволокой, состав термической смеси зависит от структуры свариваемых деталей. И то, что подходит чугунным изделиям категорически не годиться для легированных сталей.

Где используется термитная сварка?

Сфера применения термитной технологии – это, прежде всего, различные путепроводы, линии электропередач, системы электрохимической защиты. Причем термитная сварка эхз оборудования предполагает стыковку двух различных металлов – медной гильзы и стальной трубы.

В некоторых случаях термитная сварка используется для стыковки элементов трубопроводов и соединения участков крупногабаритных металлоконструкций. Такой вариант, разумеется, встречается реже, чем термитная сварка проводов, но, все же, имеет свое право на существование.

Кроме того, технологию алюмотермического восстановления металлов из оксидов используют еще и в ремонте любых деталей из металла. Ведь расплавленный металл способен заделать любую каверну или трещину в отливке или восстановить целостность поврежденной металлоконструкции.

Словом, область применения термитной технологии довольно широка. И если вам необходим простой и дешевый способ монтажа габаритных деталей или действенная технология восстановления целостности поврежденного изделия, то обратите свое внимание на термитную сварку – лучшей технологии вы просто не найдете!

steelguide.ru