Способ соединения аустенитных марганцовистых стальных отливок крестовин с рельсами из углеродистой стали Советский патент 1984 года по МПК B23K11/04 

3 2

iPus.f i11 Изобретение относигся к способу соединения аустенитных марганцовистых стальных отливок крестовин пере сечетт или стрелочных переводов с рельсами из углеродистой стали посредством сварки. Марганцовистое твердое стальное литье благодаря износостойкости является особенно пригодным для крестовин. Однако сварка таких крестови с рельсами из углеродистой стали, преимущественно нормальными стандар ными рельсами, представляет большие трудности, так как аустенитпое твердое марганцовистое стальное литье нужно быстро охлаждать для из бежания образования охрупчивающих структуру карбидных выделений, в то время как рельсы из углеродистой стали должны медленно охлаждаться для избежания подкалок. Эти два условия несовместимы. Поэтому между крестовиной и присоединяемыми рельсами следует устанавливать промежуточные детали из малоуглеродистой вязкой стали с аустенитной структурой. Известен способ соединения аусте нитных марганцовистых стальных отли вок крестовин с рельсами из углеродиетой стали сваркой через промежуточную деталь из малоуглеродистой аустенитной стали 13В известном способе промежуточ ные дeтaJП могут отливаться в двухслойном литье вместе с к эестовиной или специально привариваться, В последнем случае промелгуточные детал привариваются к марганцовистой крес товине и затем к промежуточным дета лям привариваются рельсы,, При этом благодаря соответствующей длине про межуточной дет;али предотвращается передача тепла на первоначально изготовленньш сварной шов. Поэтому ст новится возмолдаым отжигать состоящу из марганцовистого твердого стального литья крестовину после сварки с промежуточной деталью и: быстро охлаждать и после последующей CBji-рк с рельсом медленно охлаждать место сварки, так как наличие промелсуточной детали позволяет избегать нагре состоящей из марганцовистого твердого стального литья крестовины до повыше;П ых температур, Однако известные способы предполагают относительно большую длину промежуточной детали. Так как промежуточная деталь состоит из менее мяг кой и износостойкой стали, чем рельс и крестовина, то на месте промежуточной детали возникает деформирование поверхности рельса в период эксплуатации, вследствие чего значительно ухудшается комфортабельность поездки. Промежуточную деталь можно посредством сварки наплавлением покрыть износостойкой сталью, однако для этого требуется дополнительная рабочая операция,. Целью изобретения является упрощение технологии и сохранение высокого качества соединения при использовании промежуточной детали, состав которой по диаграмме Шефлера соответствует никелевому эквиваленту 13-30% и хромовому эквиваленту 8-25%. Цель достигается тем, что согласно способу соединения аустенитных марганцовистых стальных отливок крестовин с рельсами из углеродистой стали сваркой через промежуточную (деталь из малоуглеройистой аустенитной стали, состав которой по диаграмме Шефлера соответствует никелевому эквиваленту 13-30% и хромовому эквиваленту 8-25%, длину промежуточной детали принимают равной 15-25 мм, вначале сваривают ее с рельсом стыковой сваркой оплавлением, а затем - с крестовиной,при этом охлаждение после второй сварочной операции осуществляют при комнатной температуре, а после первой сварочной операции с замедлением. Промежуточную деталь изготавливают длиной 50 мм, а. после сварки с рельсом отрезают до заданной длины. Благодаря тому, что длина проме- . жуточной детали рассчитывается очень короткой, а диаметр колеса относительно велик,предотвращается деформирование рабочей поверхности этой промежуточной детали. Диаметр колеса составляет 330-1100 мм и При таких малых размерах промежуточ ной детали длина приваренной промежуточной детали составляет в среднем лишь около 1% диаметра колеса, Если бы рабочая поверхность промежуточной детали деформировалась вместе с радиусом колеса, то глубина такого деформирования составляла бы максимально 0,1 мм (такое деформирование не нарушает комфортс1бельности поездки). Охлаждение после первой свароч ной операции, в которой промежуточная деталь была приварена к крестовине, может без затруднений осущест ляться настолько медленно/ что избегается возникновение подкалки рельсовой стали, так как нет никакого влияния на крестовину. Если во второ сварочной операции крестовина сваривается с промежуточной деталью, то при небольшой длине промежуточной детали первьш сварной шов между рель сом и промежуточной деталью нагревается только до температуры около 700°С и охлаждение от этой температуры не должно осуществляться так медленно, как от температуры сварки Нагревание крестовины после сварочно операции не требуется. Поэтому можно производить охлаждение непосредственно от температуры сварочной теплоты, причем скорость охлаждения может выбираться настолько быстрой чтобы еще не происходило охрупчивания марганцовистого твердого стально го литья, и настолько медленной, чтобы при охлаждении с не охрупчивалась углеродистая сталь рельса. Существенным является то, что сначала сваривается промежуточная деталь с рельсом и затем только во второй рабочей операции она сваривается с крестовиной. Сварка осуществляется с помощью стыковой сварки оплавлением. При этом нагрев простирается только на небольшой участок, причем нагретая до жидкой фазы часть материала выдавливается и отпадает. Охлаждение после второй сварки осуществляется на спокойном воздухе в то время как охлаждение после первой сварки осуществляется с замедлением по сравнению с охлаждением на спокойном воздухе. Охлаждение на спокойном воздухе является достаточно быстрым для того, чтобы избежать охрупчивания марганцовистого твердого стального литья при охлаждении с температуры теплоты сварки и достаточно медленным для того, чтобы избежать подкалки углеродистой стали рельса при охлаждении с температуры 700°С. В предложенном способе применяет преимущественно промежуточная детал имеющая профиль нормального стандартного рельса. При стыковой сварк 1. 9 оплавлением промежуточная деталь должна иметь такую длину, которая позволяет осуществлять прочное защемление в сварочной машине. Согласно изобретению подготавливается промежуточная деталь, имеющая большую длину, преимущественно около 50 мм, сваривается с нормальным стандартным рельсом и затем отрезается на требующуюся длину. Предложенный способ может также осуществляться таким образом, что состоящий из материала промежуточной детали рельс сваривается с нормальным стандартным рельсом и затем остаточная часть этого, состоящего из материала промежуточной детали, рельса отрезается от промежуточной детали. При каждом процессе сварки расплавляется или осаживается около 10 мм промежуточной детали. Если длина привариваемой к стандартному рельсу промежуточной детали ограничивается величиной максимально 2025 мм, преимущественно 15-20 мм, то уже при первой сварочной операции можно принимать в расчет оплавление около 10 мм. При второй сварочной операции оплавляются последующие приблизительно 10 мм, так что длина промежуточной части укорачивается на 5-10 мм. Длина 5-10 мм позволяет достигнуть необходимого результата,. так как для предотвращения диффузии является достаточным блокирующий слой 0,1-1 мм. Учитывая диффузию между легирующими элементами промежуточной детали и марганцовистого твердого стального литья, выбор материала промежуточной детали для предложенного способа имеет большое значение, поэтому промежуточная деталь выполняется из аустенитной хромоникелевой стали, состав которой соответствует никелевому эквиваленту 13-30% и хромовому эквиваленту 8-25%, в пересчете на диаграмму Шеффлера, причем эквивалент для никеля является равным 1х% никеля+30х% углерода+0,5х% марганца, а эквивалент для хрома является равным 1х% хрома+1х% молибдена +1,5х% кремния. При таком выборе материала промежуточной детали диффузионные явления между материалом промежуточной детали и марганцовистым твердым стальным литьем крестовины не отражаются отрицательно. На фиг.1 показано соединение крестовины с нормальными стандартными .

v . 11222 рельсами; a фиг. 2 разрез A-A на на фиг.З - разрез Б-Б на Ьиг.1.

Крестовина 1 выполнена из марганцовистого твердого стального литья, К этой крестовине приваре11ы нормальные стандартные рельсы 2 через промежуточные детали 3 с помощью стыковой сварки оплавлениемS

Подготавливаются промежуточные детали длиной около 50 мм, достаточной для того, чтобы эти промелчуточные детали зажать в машине для стыковой сварки оплавлением. Промежуточные детали имеют изобрал:енный на фиг, 3 профиль нормального стандартнохО рельса. Промелсуточиые детали длиной 50 Ш4 свариваются обычным способом с нормальным стандартным рельсом 2 с помощью стыковой сварки оплавле6

нием причем возникает сварной шов 4 (фиг.2), который охлаждается медленно, например J под теплоизолирзлощим защитньм слоем. Затем промежуточные детали отрезаются таким образом, что их длина от сварного шва 4 составляет 15 мм. После этого сразу же производится сварка с крестовиной 1 посредством стыковой сварки оплавлением.

При сварке снова оплавляется часть промежуточной детали длиной около 10 мм, так что получается длина с , Длина сварншс швов 4 и 5 составляет 5 мм.

Использование пр€1дложенного способа позволяет лри меньших затратах и более простой технологии изготовлеНИН обеспечить высов;ое качество соединения крестовины с рельсами.

1. СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ АУСТЕНИТНЫХ МАРГАНЦОВИСТЫХ СТАЛЬНЫХ ОТЛИВОК КРЕСТОВИН С РЕЛЬСАМИ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ сваркой через промежуточную деталь из малоуглеродистой аустенитной стали, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии и сохранения высокого качества соединения при использовании промежуточной детали, состав которой по диаграмме Шефлера- соответствует никелевому эквиваленту 13-30% и хромовому эквиваленту 8-25%, длину промежуточной детали принимают равной 15-25 мм, вначале сваривают ее с рельсом стыковой сваркой оплавлением, а затем - с крестовиной, при этом охлаждение после второй сварочной рперации осуществляют при комнатной температуре, а после первой сварочной операции - с замедлением. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что промежуточную СО деталь изготавливают длиной 50 мм, а после сварки с рельсом отрезают до заданной длины.

3