СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ РЕЛЬСОВ Российский патент 2007 года по МПК B23K11/34 

Изобретение относится к области контактной сварки из углеродистых и легированных сталей и может быть использовано при соединении железнодорожных, трамвайных и других рельсов.

Известен способ алюминотермитной сварки рельсов. В основе алюминотермитной сварки лежит химическая реакция, происходящая с большим выделением тепла между основными частями термитной порции (окись железа и высокочистый алюминий тонкого помола) после ее точечного поджига и кислородом. К основным частям добавляются частицы стали, а также легирующие добавки. Основными этапами алюминотермитной сварки являются:

- создание необходимого зазора между торцами рельсов;

- формовка места сварки;

- прогрев свариваемых рельсов;

- заливка термитной стали в форму;

- выдержка термитной стали в форме;

- удаление формы;

- обработка сварного шва;

- шлифовка рельсов в зоне сварки.

Алюминотермитная сварка рельсов применяется для сваривания объемно-закаленных рельсов с рельсами, имеющими поверхностную закалку, или поверхностно закаленных рельсов между собой, а также с термически неупрочненными рельсами. ["Бесстыковой путь" В.Г.Альбрехт, М.П.Виноградов, Н.Б.Зверев и др.; Под ред. В.Г.Альбрехта, А.Я.Когана. - М.: Транспорт, 2000 г., стр.306-307].

Недостатком способа является высокая трудоемкость и относительно низкое качество сварного соединения: показатели прочности и пластичности соединений, выполненных термитной сваркой, ниже по сравнению с электроконтактной.

Известна сварка рельсов в плети для бесстыкового пути с применением контактной сварки. Сущность способа заключается в том, что свариваемые части закрепляют в зажимах сварочной машины, к которым подводится ток из вторичной обмотки трансформатора. Вследствие высокого сопротивления в стыке металл сильно разогревается и становится пластичным. По достижении необходимой температуры ток выключается и свариваемые концы сдавливаются. ["Транспортное материаловедение" Берлин В.И., Захаров Б.В., Мельниченко П.А.; Под ред. Б.В.Захарова, - М.: Транспорт, 1982 г., стр.129].

Недостатком этого способа является то, что образование качественного соединения за счет деформации соединяемых поверхностей с окисными пленками на торцах рельсов, образованными в процессе их механической обработки, крайне затруднено. Разрушение же окисных пленок возможно только при нагреве поверхности торцов до оплавления. При этом при приложении усилия осадки расплавленный металл вытесняется из стыка и образуется грат, удаление которого очень трудоемко.

Известен способ контактной сварки, при котором торцы свариваемых рельсов механически обрабатывают, стыкуют, а затем подвергают контактной сварке и последующей термической обработке на установках. [И.З.Генкин, В.Т.Семенов "Сварка рельсов нового поколения", "Железнодорожный транспорт" №11, 2002 г.].

Недостатком способа является то, что по всему периметру профиля рельса образуется грат, который для обеспечения высокой усталостной прочности рельсов в головке, подошве, шейке после удаления сварочного утолщения с резкой или опалубкой шлифуют по всему периметру крупными и мелкозернистыми камнями.

Техническим результатом является снижение отходов при сварке за счет уменьшения образования грата.

Технический результат достигается тем, что в способе контактной сварки рельсов, заключающемся в механической обработке торцов рельсов, нагреве их, сварке давлением, дополнительно после механической обработки торцов рельсов на них наносят противоокислительную и противообезуглероживающую пленку толщиной от 0,1-0,5 мм.

Пример реализации способа.

Например, сваривают рельсы Р65 из стали М76.

Перед сваркой рельсов соединяемые торцы механически обрабатывают, например, шлифуют, обеспечивая их перпендикулярность осям рельсов. Затем на торцы наносят защитную противоокислительную и противообезуглероживающую пленку, как например суспензия эпоксидной смолы (основа) и 5% мелкодисперного графитного порошка, толщиной от 0,1-0,5 мм. Толщина пленки в указанном диапазоне надежно обеспечивает торцы рельсов от окисления и обезуглероживания.

После этого рельсы сводят, совмещая по периметру, выравнивают по рабочей поверхности катания. Затем торцы рельсов нагревают до температуры сварки согласно инструкции на контактную сварку. Для сварки используют, как например, сварочную головку К584 с модернизированными механическими узлами. При последующем осевом сжатии торцов производят соединение за счет совместной пластической деформации соединяемых поверхностей без окисных пленок. Длительный нагрев до высоких температур, необходимый для разрушения окисных пленок, не требуется. Параметры грата, образованного при сварке рельсов по серийному и заявляемому способам, приведены в таблице 1.

Таблица 1Величина грата, образованного при сварке рельсов Р65, при различных технологиях сварки№ п/пСпособ и толщины противоокислительной и противообезуглероживающей пленки δ ммВеличина гратаТрудоемкость удаления грата, мин1Серийный способ8-10802аЗаявляемый способ при δ=0,5 мм2-3322бЗаявляемый способ при δ=0,3 мм3-4402вЗаявляемый способ при δ=0,1 мм6-848

Применение противоокислительной и противообезуглероживающей пленки позволит снизить отходы при сварке и образование грата, что позволило на 40-60% снизить трудоемкость последующей технической обработки сварного шва.

Изобретение может быть использовано при соединении железнодорожных, трамвайных и других рельсов из углеродистых и легированных сталей. Торцы рельсов механически обрабатывают с обеспечением их перпендикулярности осям. Наносят на торцы противоокислительную и противообезуглероживающую пленку толщиной от 0,1 до 0,5 мм. Нагревают и сваривают рельсы давлением. Применение противоокислительной и противообезуглероживающей пленки позволяет уменьшить отходы от образования грата при сварке, а также на 40-60% снизить трудоемкость последующей обработки сварного шва. 1 табл.

Способ контактной сварки рельсов, включающий механическую обработку их торцов, нагрев и сварку давлением, отличающийся тем, что механическую обработку проводят с обеспечением перпендикулярности торцов осям рельсов, а затем наносят противоокислительную и противообезуглероживающую пленку толщиной от 0,1 до 0,5 мм.