Как выбрать электроды для сварки. Качественная сварка рельсовых стыков Можно ли приваривать рельсы

Дизайн, декор
08.09.2021

Сварка рельсов вторым способом - оплавлением с предварительным прерывистым подогревом состоит из стадии прерывистого подогрева, стадии непрерывного оплавления; стадии осадки и сварки, стадии остывания сварных стыков. В этом способе в отличие от первого разогрев металла рельсов производится путем многократного циклического смыкания и размыкания рельсовых концов. Электроконтактная сварка обеспечивает наиболее высокое качество сварных стыков. Качество сварных стыков определяется степенью пластических деформаций и нагрева металла рельсов. В связи с этим первостепенной является обязательность строгого обеспечения режимов сварки, утверждаемых Главным управлением пути МПС.

7.3. Электродуговая сварка

При электродуговой сварке рельсы соединяют металлом электрода, который расплавляется от тепла дугового разряда.

Электродуговая сварка стыков не требует приложения осадочного давления. Для этой сварки используют переменный ток от трансформатора или постоянный ток от передвижного сварочного агрегата.

Лучшим способом электродуговой сварки является ванный способ, при котором концы рельсов, обрезанные перпендикулярно продольной оси, устанавливают без перелома в плане, а в профиле с возвышением 3-5 мм, и в таком положении закрепляют с зазором 14-16 мм.

Между торцами вводят электрод, через который пропускают ток в 300-350 ампер. Расплавленный металл электрода заполняет зазор между торцами по всему сечению рельса.

Чтобы расплавленный металл электрода не растекался, применяют инвентарные медные формы, которыми закрывается зазор снизу и с боков. Сваренные стыки шлифуют по всему периметру рельса. Качество сваренного стыка зависит от электродов и их обмазки, постоянства жидкого состояния металла до окончания процесса сварки, тщательности обработки шва.

Электродуговую сварку применяют только для рельсов, укладываемых на станционных путях, кроме главных и приемо-отправочных.

7.4. Газопрессовая сварка

Газопрессовая сварка обеспечивает соединение металла при температуре

ниже точки плавления с приложением давления.

Основным достоинством газопрессовой сварки рельсов является высокое качество соединения и получение однородной структуры металла в зоне стыка, поэтому данный вид сварки особенно выгоден в применении к более тяжелым типам рельсов.

Перед сваркой торцы двух рельсов приставляют плотно один к другому и вместе стыка одновременно прорезают торцы обоих рельсов дисковой пилой на рельсорезном станке или при помощи механической ножовки, что обеспечивает плотность прилегания торцов и чистоту металла. Непосредственно перед сваркой торцы рельсов должны быть тщательно промыты четыреххлористым углеродом или дихлорэтаном. Подготовка перед сваркой заключается в предварительном нагреве концов рельс.

Для нагрева рельса применяются многопламенные горелки типа МГ – 50Р,

МГ – 65Р, МГ – 75Р. Многопламенная горелка типа МГ – Р65 представлена на рисунке 1.3.

Рис.7.3: Многопламенная горелка МГ-Р65 (а) и ее ствол (б):

1 – верхняя часть горелки; 2 – колодки с отверстиями для газа; 3 – нижняя часть горелки; 4 – газопровод; 5 и 9 – трубопроводы для проточной воды; 6 – газовая скоба соединяющая 1 и 3; 7 – газовая распределительная камера; 8 – шнур с ниппелем; 10 – надставка, соединяющая ствол со смесительной камерой; 11 – смесительная камера; 12 – ствол горелки; 13 и 14 – штуцера для подачи газа к стволу.

Концы рельсов зажимают гидравлическим прессом и нагревают до температуры 1200 0 С системой многопламенных горелок, совершающих колебательные движения вдоль стыка (50 колебаний в минуту). Одновременно рельсы сжимаются с установленной расчетом силой (10 – 13 тонн) до получения осадки заданной величины (около 20 мм).

Для сварки применяются универсальные газопрессовые станки СГП – 8У или МГП – 9.

После сваривания производится обработка стыка, а затем его нормализация.

7.5. Алюмотермитная сварка

Создание высокоскоростных магистралей и бесстыкового пути устанавливает высокие стандарты качества к рельсам, особенно в местах их соединения. В полной мере этим стандартам отвечает алюмотермитная сварка рельсов.

Алюмотермитная сварка рельсов предназначена для соединения между собой в любом сочетании объемно-закаленных, поверхностно-закаленных и термически не упрочненных рельсов.

Сварка стыков рельсовых плетей и стыков (кроме изолирующих) стрелочных переводов, уложенных на деревянных или железобетонных шпалах и брусьях, может производиться на главных, приемо-отправочных, станционных и горочных путях железных дорог Российской Федерации, на подъездных путях промышленных предприятий, а также в метрополитене.

В основе этого процесса лежит термитная реакция, открытая в 1896 году профессором Гансом Гольдшмидтом, и представляющая собой химическую реакцию восстановления чистого железа из его окиси при помощи алюминия с выделением большого количества тепла:

Fe 2 O 3 + 2Al => 2Fe + Al 2 O 3 + 849 кДж

Термитная реакция происходит в тигле в течение нескольких секунд после поджига термитной порции, состоящей из смеси порошкового алюминия, оксида железа, частиц стали, демпфирующих реакцию, и легирующих добавок, необходимых для получения стали нужного качества. Реакция проходит при температуре свыше 2000 o С с конечным послойным разделением продуктов реакции: жидкой стали (снизу) и легкого шлака (сверху).

В России ВНИИЖТ совместно с иностранными фирмами Снага (Словакия), Электро-Термит (Германия), Рельтех (Чехия и Франция) выполняют работы, связанные с термитной сваркой рельсовых элементов в зоне соединительных путей. При укладке бесстыкового пути термитный способ сварки рельсов (рис.1.4.) играет ведущую роль. В настоящее время в зоне стрелочных переводов он является основным методом соединения рельсов. Это экономически выгодная технология, отличающаяся большой гибкостью применения. В большинстве случаев сварку можно проводить без закрытия перегона. Технология фирмы «Электро-Термит», получив наибольшее распространение по сравнению с другими фирмами, представляет на рынке России два основных метода электро-термитной сварки, а именно так называемый, метод СоВоС (SoWoS) и метод СкФау (SkV) (рис.1.5).

7. СПОСОБЫ СВАРКИ РЕЛЬСОВ

7.1. Общие положения

Опыт эксплуатации бесстыкового пути на отечественных и зарубежных железных дорогах выявил не только его высокую технико-экономическую эффективность, но и «слабое» место этой прогрессивной конструкции, каким является уравнительные пролеты. В их зоне из-за рельсовых стыков наблюдается более высокое по сравнению со средней частью плети динамическое воздействие подвижного состава на путь, быстрее возникают расстройства, интенсивнее накапливаются остаточные деформации. В итоге происходит повышенный выход из строя рельсов, скреплений, железобетонных шпал, образуются выплески. Специалистами различных научно- исследовательских институтов предпринималось много попыток усовершенствовать уравнительные пролеты. Наиболее кардинальной мерой, на данный момент, считается сокращение числа уравнительных пролетов за счет увеличения длины плетей. При увеличении средней длины плети до 1500 м возможно уменьшение количества уравнительных пролетов более чем на 60 %, а при увеличении до 5000 м – дополнительно еще на 20 – 25 %. Объяснением того, что в свое время на железных дорогах многих стран и в России в частности, приступили к удлинению сварных рельсовых плетей, может послужить стремление избавиться от стыков. При укладке плетей бесстыкового пути до длин блок-участка или перегона, не обойтись без использования современных сварных технологий, позволяющих создать непрерывную поверхность катания (особенно на скоростных линиях), а так же осуществлять вварку стрелочных переводов в рельсовые плети.

В настоящее время на железных дорогах Российской Федерации нашли распространение следующие виды сварки:

Электроконтактная;

Газопрессовая;

Электродуговая;

Термитная.

Обычно при сварке плетей в длинные и сверх длинные плети наиболее часто применяют 2 из них: алюмотермитный и электроконтактный.

Разные способы сварки рельсов значительно отличаются по технико-экономическим данным. Важнейшими показателями являются: механические свойства и постоянство качества стыков, эксплуатационная стойкость и стоимость сварных рельсов, производительность и трудоемкость процесса, механизация и автоматизация работ.

Механические характеристики сварных рельсов позволяют судить о качестве и прочности стыков при статическом, динамическом и циклическом нагружениях, которые определяются путем испытаний стандартных и натурных образцов. Прочность сварного стыка относительно целого рельса представлена в табл.7.1.

Таблица 7.1

Наименование

соединения

Прочность относительно целого рельса, %

Примечание

Болтовое

Электроконтактная сварка

Основной вид сварки в России, Японии

Электродуговая

Используется на менее ответственных путях

Газопрессовая

Основной вид сварки в США. В России широкого применения не получил.

Алюмотермитная сварка

Основной вид сварки в странах Европы. В России рекомендован для вварки стрелочных переводов в рельсовые плети, для сварки менее ответственных путей.

7.2. Электроконтактная сварка

Элек­троконтактный способ сварки осно­ван на нагреве свариваемых торцов рельсов электрической дугой, соз­даваемой током большой силы и низкого напряжения. Сварка рельсов электроконтактным способом производится автоматизированными стыковыми электрическими контакт­но-сварочными машинами. В стаци­онарных условиях сварка осущест­вляется на сварочных машинах МСГР-500, МС-5002 и К-190 (рис.1.1), К-190М, К-190П, МСР-6301; в пути - машинами ПРСМ, оборудованными контактными головками К-155, К-255, К-355. Современная путевая рельсосварочная самоходная машина ПРСМ - 4 предназначена для сварки электроконтактным способом стыков железнодорожных рельсов (рис.1.2). Сварка рельсов может производиться как лежащих в пути, непосредственно по которому передвигается машина, так и рельсов, уложенных вдоль этого пути, внутри или снаружи колеи, на расстоянии 2600 мм от оси пути. Данная машина может использоваться с взаимозаменяемыми контактными головками различных типов (К-155, К-255 и другие). Техническая характеристика машины ПРСМ-4 представлена в табл.1.2.


Электроконтактный способ сварки рельсов осуществляется методом непрерывного оплавления рельсовых концов (машины К-190, К-355) или методом прерывистого их подогрева (машины МСГР-500).

Рис.7.1: Сварочная ма­шина К-190:

1-станина; 2 -подъемные ро­лики; 3- неподвижная колон­на;

4, 7-гидравлические прес­сы (в колоннах); 5 -крепление штоков; 6-штоки;

8-подвижная колонна.

Рис.7.2: Машина путевая рельсосварочная самоходная ПРСМ-4

Таблица 7.2

Наименование параметра

Показатель

Ширина колеи, мм

Производительность, стыков/ч.

Скорость передвижения, км/ч:
cамоходом
в составе поезда

Масса прицепной единицы, т

Мощность дизель-генератора, кВт

Напряжение тока, В

Частота тока, Гц

Машинное время сварки рельса сечением 8200 мм 2 , с

Габаритные размеры, мм:
длина
ширина
высота (в транспортном положении)

13300
3030
3715

Процесс сварки непрерывным оплавлением происходит следующим образом. После сближения зажимов сварочной машины с рельсовыми концами через точки контакта сва­риваемых торцов рельсов проходит сварочный ток. Поскольку из-за шероховатости металла площадь точечных соприкосновений весьма мала, то омическое сопротивление контакта и сила тока очень велики.

Следствием этого является превра­щение «твердых» контактов из-за их разогрева, плавления и испарения в «мостики» жидкого металла. Под­держание такого процесса осущест­вляется постоянным сближением за­жимов сварочной машины и при­водит к равномерному разогреву всей площади поверхности сварки. Скорость сближения зажимов сва­рочной машины должна соответ­ствовать скорости оплавления рель­совых концов. При достижении рель­совыми концами необходимого теп­лового сопряжения процесс их не­прерывного оплавления автоматиче­ски переходит в следующую стадию сварки - осадку. При осадке мгновен­но в несколько раз увеличивается скорость сближения рельсов, вклю­чается сварочный ток, с оплавленых поверхностей выжимается жидкий металл и происходит собственно сварка торцов рельсов, находящихся в пластическом состоянии. В месте сварки образуется сварной шов, подлежащий в дальнейшем механической и термической обработке.

Таким образом, процесс сварки непрерывным оплавлением включает: стадию нагрева, осуществляемую в процессе непрерывного оплавления; стадию осадки, в результате которой происходит сварка; стадию остывания сваренных рельсов на воздухе вне машины.

Сегодняшний рынок сварочных материалов предлагает клиентам большой выбор электродов. Правильно выбранный сварочный материал- это большой вклад в итоговый успех. Каждый вид электрического проводника создан для использования при определенных условиях.

Для того, чтобы ответить на вопрос “Как выбрать электроды для сварки” следует определить несколько факторов:

  • Толщина металла – чем больше толщина, тем больше должен быть диаметр прутка.
  • Марка стали.
  • По электроду нужно определить , а затем .

Какими электродами лучше варить

Однозначного ответа на вопрос “Какими электродами лучше варить?” не существует. Абсолютно лучших материалов для сварки нет и быть не может. Чуть ниже проанализированы наиболее распространенные. Также можете посмотреть , заодно и свое мнение присоединить.

Забор

Многие люди, живущие в своем доме, не раз задавались вопросом “Какими электродами варить забор?”. Существует большое количество марок сварочных диодов, которые применяются для подварки или полного сваривания ограждения. К популярным видам относятся:

  • (на картинке).

Начинающим и непрофессиональным сварщикам рекомендуется применять электроды с .

Окончательный выбор марки электрода зависит от марки стали труб. Также следует учитывать особенности сварки оградительных систем.

Наиболее востребованным видом металлопроката, используемым при строительстве сварного забора, является профильная труба прямоугольного сечения. Работа с данным материалом подразумевает несколько важных нюансов.


Сварку труб профильного сечения можно осуществлять 4 способами.

1. Электродуговая сварка считается самым удобным, а потому и часто применяемым способом. Главная особенность – возможность работы в труднодоступных местах. Дуговая сварка труб осуществляется в специальном помещении. Концы труб необходимо обезжирить и зачистить. Если толщина изделия превышает 4 мм, то нужно подготовить кромку с помощью фаскоснимателя. Шлак, который будет образовываться, необходимо периодически сбивать.

3. Газовая сварка менее популярна из-за высокой затратности, опасности метода и необходимости специальной подготовки мастера.

4. Контактная сварка применяется в основном на предприятиях и промышленных объектах.

Тонкий металл

Сварка тонкого металла является проблемой даже для опытных мастеров. При работе с таким видом материала имеется множество сложностей и особенностей, из-за которых тяжело верно подобрать режимы и электроды.


Первая сложность – металл небольшой толщины при сильном нагревании прогорает и образуются дыры.

Второй важный момент – сварка должна проводиться на малых токах, также необходимо делать короткую дугу. При незначительном отрыве она просто гаснет. Также могут возникать проблемы с розжигом дуги, поэтому следует использовать аппараты с хорошей вольт-амперной характеристикой (напряжение холостого хода выше 70В) и плавной регулировкой сварного тока, которая начинается от 10А.

При сильном нагреве может произойти ещё одна неприятность – изменение геометрии листов, они выгибаются волнами.

При осуществлении сварки встык , кромки необходимо зачищать от загрязнений и ржавчины. Листы следует располагать без зазоров. Детали фиксируются различными приспособлениями: струбцины, прижимы и другие. Затем детали прихватывают через каждые 7-10 см. короткими швами, чтобы они не смещались.

Также при сварке элементов встык необходимо делать отбортовки. Когда отбортованная кромка расплавляется, отогнутые части заплавляются внутрь, закрывая весь промежуток между заготовками и вместе с металлом, поступающим с электрода, образуют шов. Таким образом, не происходит проплавление металла насквозь, а получается полностью заполненный шов.

Исходя из анализа специфики предстоящей работы сварщик определяет какими электродами варить тонкий металл.

Следующие марки предназначены для работы с тонким металлом:

  • (на картинке).
  • МТ-2.

Важно! Чем тоньше металл, который предстоит варить мастеру, тем меньше должен быть диаметр электрода.

Трубы

Сварка труб требует наличия определенного опыта и навыков. Только знающий специалист может точно определить .

При строительстве трубопроводов выделяют три вида сварных стыков: поворотные, неповоротные и горизонтальные. Сварка каждого из которых обладает собственной спецификой.

1. Соединение стыков первого типа проводится в три слоя. В первую очередь производится разделение стыка на четыре отрезка. Первые два сваривают, делают поворот трубы на 180 градусов, затем осуществляется сварка оставшихся отрезков. После этого, труба поворачивается ещё на 90 градусов и варится второй слой. Сварка стыка завершается ещё одним поворотом трубы на 180 градусов и повторным соединением оставшихся двух отрезков.

2. Для работы с неповоротными стыками также применяется технология трехслойной сварки.

3. При сваривании горизонтальных стыков используются электроды диаметром 4 мм. Электроды движутся возвратно-поступательно, образуя ниточный валик не выше 1,5 мм. Второй валик перекрывает первый. Ток вначале составляет до 160А. Во время сваривания третьего и четвертого валика используются электроды диаметром 5 мм. Ток увеличивается до 300А.

Электроды ЦЛ-39

Ниже представлен список наиболее популярных материалов, с помощью которых даже начинающий мастер сможет установить какие электроды лучше для сварки трубопроводов.

Швеллер

Швеллер активно применяется в . Однако, даже небольшие ошибки в сварочном процессе данного вида металлопроката могут привести к нарушению прочности всего изделия. Главная сложность состоит в самой технике сваривания: правильный предварительный прогрев металла и опыт сварщика.

Неверно выбранный шов приводит к тому, что зона около шва теряет до 20% прочности. Рассмотрение данных нюансов поможет разобраться в том, какими электродами варить швеллер.

Электродуговая сварка является предпочтительным видом для соединения швеллера. Качественный шов получается при использовании электродов .

Газовая резка с последующей обработкой кромок и газовая сварка для исправления дефектов готовых конструкций используется часто.

Для работы с швеллером используются три типа соединений.

1. Сварка встык применяется наиболее часто, потому что является особенно экономичной. Если в качестве главных критериев используются скорость и простота работы, а не надежность, то следует выбрать именно такой вид шва. Но особое внимание нужно обратить на обработку кромок:

  • толщина полок швеллера больше 6 мм., скос кромок не осуществляется;
  • толщина до 12 мм, скос под углом 30 градусов;
  • толщина более 12 мм., скос выполняется с внутренней стороны под тупым углом.

2. Чтобы избежать появления трещин при сваривании встык, необходимо добавить подкладки . Их толщина зависит от режима соединения и толщины исходного металла. Все накладки лучше тщательно обварить по контуру с использованием всех рекомендаций при выполнении швов внахлест. В ситуациях, когда обварить со всех сторон не выходит, все зазоры следует заполнить антикоррозионной жидкостью.

3. Для получения полой балки , два швеллера соединяют полками внутрь, таким образом образовывается коробочка. Технология такого соединения схожа с методом сварки встык.


Рельсы

Сваривание рельсов – довольно проблематичный процесс из-за их большого сечения. Для того, чтобы сварочный процесс проходил в комфортных условиях нужно установить какими электродами варить рельсы.

Отличным выбором для сваривания толстотелых конструкций являются электроды марки и .

Перед тем, как приступить к проведению сварочного процесса, необходимо правильно выполнить подготовительный этап.

Данный этап начинается с нагревания концов рельс с помощью многопламенных горелок. Затем концы рельсов зажимаются при помощи гидравлического пресса с последующим нагревом до 1200 градусов при помощи все тех же горелок. Последние осуществляют колебательные движения вдоль образованного стыка. Частота составляет 50 колебаний в минуту. Вместе с этим рельсы сжимаются с силой 10-13 тонн, которая устанавливается специальными расчетами. В результате получается осадка около 20 мм. Все описываемые действия выполняются универсальными газопрессовыми станками.

1. Самый распространенный метод для соединения рельсовых плетей и стыков рельсов – электродуговая сварка . Рельсы укладываются в нужном положении, а пространство между стыками постепенно заполняется сварочными соединениями.

Оптимальным вариант – ванный метод. Предварительно обрезанные перпендикулярно продольной оси концы рельсов монтируются без перелома. При этом в профиле должно быть возвышение 3-5 мм. В такой позиции рельсы должны быть закреплены с зазором 14-16 мм. Между торцов рельсов вводится электрод, через который пропускается ток 300-350 ампер. Таким образом, расплавленный металл электрического проводника заполняет зазор между торцами, равномерно по всему сечению. После сваривания место работы шлифуется.

2. Термитная (алюминотермитная) технология применяется для состыковки поверхностно- и объемно-закаленных, термически не упрочненных рельс в любых комбинациях. Данная технология максимально соответствует всем необходимым требованиям, предъявляемым к железнодорожным путям.

3. Основа газопрессового сваривания – соединение металлов при температуре, которая находится в пределах, ниже точки плавления, но при высоком давлении. Перед проведением рабочего процесса концы рельсов плотно приставляются друг к другу. Для обеспечения максимальной чистоты металла и высокой плотности прилегания следует произвести одновременное прорезывание торцов обеих рельсов. Перед самим процессом сваривания торцы промываются четыреххлористым углеродом.

Нержавеющая сталь

Применение нержавеющей стали продлевает срок эксплуатации и внешний вид изделий. Сваривание нержавейки осуществляется несколькими методами. Работа с легированной сталью гарантирует получение ровных швов, которые требуют минимальной обработки: шлифовка или полировка.


Предварительная подготовка нержавейки включает несколько этапов:

  • очистка от загрязнений;
  • тонкие пластины (0,5-1,5 мм.) нужно подвести друг к другу;
  • материал более 4 мм. требует разделку кромок;
  • элементы толщиной свыше 7 мм. лучше предварительно подогреть;
  • для фиксации пластин необходимо поставить несколько прихваток.

Выполнив все эти действия можно приступать к соединению.

Выделяют три способа сваривания нержавеющих сталей.

Полезное видео

Предлагаем посмотреть ролик с разъяснениями по выбору.

Реконструкция скоростного трамвая в Киеве продолжается уже не первый год. За годы независимости Украины перебои с финансированием стали доброй традицией, и этот объект не стал исключением: сроки уже не раз переносились.
По сути полностью завершены только участки от Гната Юры до Кольцевой дороги и ул. Старовокзальная с кусочком ул. Жилянской. Всё остальное всё также находится в стадии реконструкции.

В качестве примера - текущее состояние развязки на перекрестке ул. Гната Юры и просп. 50-летия Октября:

Подробный отчет с остальных участков приводить не буду, т.к. это тема отдельного поста, а расскажу лишь о сварке рельсов на перегоне между Политехом и Воздухофлотским просп., на которую мы с dfaw попали по наводке 81412 .

Дело клонилось к вечеру, и при подходе к точке выполнения работ сварщики завершали варить очередной стык:

Стык сварен, можно раскрывать форму:

Сварка выполняется электродуговым способом с закладным электродом (разработка института электросварки имени Патона (?)). Суть в том, что в стык вставляется электрод, на его конце зажигается электрическая дуга и начинается процесс сварки. Сварка выполняется специальной порошковой проволокой, при этом не требуется защитный газ или флюс.
Сварочный аппарат (над сваренным стыком хорошо видно электрод, а еще выше - катушку с проволокой):

Сваренный стык. Его еще предстоит отшлифовать:

Рельсы свариваются в достаточно длинные плети, и для того, чтобы они не изогнулись при нагреве в жаркий летний день, необходимо как-то компенсировать их удлинение. Существует ряд способов решения проблемы. Например, через определенное расстояние могут ставиться "выравнивающие" стыки - несколько обычных стыков между сварными участками. На железной дороге их легко можно услышать на слух - через определенные промежутки времени будет слышен перестук колес, а затем снова тихий ход. Еще один вариант решения проблемы расширения рельс - специальные тепловые стыки, такие как вот этот:

Теперь давайте поразглядываем процесс сварки стыков с самого начала. Перед началом работ торцы рельс зачищаются:

Затем начинают собирать форму, в которой будет вариться стык (чтобы сплав не растекался дальше стыка):

Над стыком устанавливается сварочный аппарат:

Собирается верхняя часть формы:

Выполняется регулировка положения сварочного аппарата, электрода:

И начинается процесс сварки:

Амперметр на сварочном аппарате показывает силу тока 263 А, и это не предел. Для сравнения: утюг или электрочайник мощностью 1 кВт порождает ток менее 5 А. Хотя чтобы полностью честным, следует отметить, что рабочее напряжение при сварке всего пару десятков вольт.

Процесс близится к завершению:

Еще один стык сварен. На весь процесс ушло около 30 мин.

При осуществлении монтажа, а также ремонтных работах на железнодорожном полотне, крановых установках, и других условиях, где применяются рельсы, используется особая технология сваривания. Так как в описываемых условиях необходима особая прочность, а также стойкость к различного рода нагрузкам, то сварка железнодорожных рельсов относится к отдельной категории сварки.

Электродуговая сварка

Стоит отметить, что одним из самых распространенных методов, который применяется при сварке рельсовых плетей и стыков рельс, является электродуговая сварка. В данном случае рельсы укладываются в необходимом положении, а пространство между их стыками послойно постепенно заполняется необходимым сварочным материалом. Последний расплавляется от температуры дугового разряда. Для сварки торцов железнодорожных рельсов данным способом может применяться переменный ток, поступающий от трансформатора или же постоянный ток, получаемый от мобильного сварочного агрегата.

Самым оптимальным вариантом является ванный метод. При этом концы рельсов, предварительно обрезанные перпендикулярно их продольной оси, монтируются без перелома. При этом в профиле должно быть возвышение от 3 до 5 миллиметров. В такой позиции рельсы должны быть закреплены с зазором от 14 до 16 мм.

Между торцов железнодорожных рельсов вводится электрод, через который пропускается ток 300-350 ампер. В итоге, расплавленный метал электрода заполняет зазор между торцами, равномерно по всему сечению.

Для исключения растекания металла используются различные методы закрывания зазора между рельсами. После сваривания место работы шлифуется по всему периметру.

Термитная сварка

Технология данного типа сварки заключается в реакции, которая возникает при контакте окиси железа и алюминия. Сталь, которая возникает в описываемых условиях при температурах более 2000 градусов, должна заливаться в огнеустойчивую форму, которая полностью идентична геометрии самого рельса.

Термитная технология была открыта еще в 1896 году известным профессором Гансом Гольдшмидтом. По сути термитная технология представляет собой восстановление железа из окиси с использованием алюминия. При этом термитная реакция характеризуется выделением большого количества тепла.

Термитная технология еще именуется алюминотермитная сварка рельсов, так как в ней применяется алюминий. Интересно, что термитная реакция происходит на протяжении всего нескольких секунд после поджигания термитной порции. Кроме окиси железа и алюминия,в состав данной смеси включаются частицы стали,демпфирующие реакцию,а также легирующие добавки. Последние служат для того, чтобы была получена сталь необходимого качества и параметров. Интересно, что в конце реакции осуществляется послойное разделение на жидкую сталь и легкий шлак, который оказывается сверху.

Термитная технология позволяет соединять между собой поверхностно-закаленные, объемно-закаленные, а также термически не упрочненные рельсы в любых комбинациях. Термитная сварка позволяет соответствовать высоким требованиям, которые сегодня выдвигаются к высокоскоростным магистралям и бесстыковым путям.

Газопрессовая сварка

Данная технологи основывается на соединении металлов при температуре, которая находится в пределах, ниже точки плавления, но при высоком давлении. Главные «плюсы» данной технологии:

  • Однородная структура металла в области стыка железнодорожных рельсов;
  • Высокое качество получаемого соединения.

Ввиду вышеописанных преимуществ, данный тип сварки очень эффективен при сварке тяжелых железнодорожных рельсов. Перед осуществлением собственно сварки, концы железнодорожных рельсов плотно приставляются друг к другу. При этом при помощи дисковой пилы рельсорезного станка или механической ножовкой осуществляется одновременное прорезывание торцов обеих рельсов. В итоге обеспечивается максимальная чистота металла, а также высокая плотность прилегания. Перед самим процессов сваривания торцы промываются четыреххлористым углеродом. Также дл я этих целей может применяться дихлорэтан. Подготовительный же этап перед непосредственно сваркой заключается в нагревании концов рельс, для которого применяются многопламенные горелки.

После этого концы рельсов должны быть зажаты при помощи гидравлического пресса с последующим нагревом до 1200 градусов при помощи все тех же многопламенных горелок. Последние осуществляют колебательные движения вдоль образованного стыка. Частота этих колебаний составляет 50 колебаний в минуту. Вместе с этим рельсы сжимаются с силой от 10 до 13 тонн, которая устанавливается специальными расчетами. В результате получается осадка около 20 мм. Для осуществления описываемых действий используются универсальные газопрессовые станки.

После завершения сваривания полученный стык обрабатывается. После этого производится также его нормализация.

Итоги

Итак, существует три ключевые технологии сваривания рельсов. Каждая из них обладает собственными «плюсами» и «минусами». Однако стоит отметить, что алюмотермитная сварка максимально соответствует всем современным жесточайшим требованиям к бесстыковым железнодорожным путям. Потому ее применение полностью обоснованно при построении и ремонте современных магистралей.

Похожие статьи

goodsvarka.ru

Сварка рельсов



При работах с крановыми установками и выполнении монтажа железнодорожного полотна возникает необходимость соединения и сварки рельсов. В данном случае используется специальная технология, которая обеспечивает особую прочность соединения и устойчивость к повышенным нагрузкам. Необходимо сказать, что такие работы относятся к отдельной категории сварочных работ, об особенности которых мы и расскажем в этой статье.


Сварка может выполняться следующими технологиями:

  • Термитная.
  • Электродуговая.
  • Газопрессовая сварка.

Каждая из этих технологий имеет свои определенные недостатки и преимущества. Поговорим поподробнее о таких способах сварки.

Электродуговая сварка стыков рельсов

На сегодняшний день данная технология получила наибольшее распространение, что объясняется простотой оборудования, легкостью самой работой и качеством выполненного соединения. При выполнении сварочных работ рельсы укладываются в нужном положении, после чего имеющееся между стыками послойно пространство заполняется сварочным материалом. Расплавление сварочного материала обеспечивается за счет высоких температур дугового разряда. При необходимости сварки торцов рельсов используется переменный ток от трансформатора. Также возможно использование мобильных сварочных аппаратов, работающих от постоянного тока.


При использовании электродуговой технологии возможно выполнение сварка рельсовых стыков ванным методом, при котором рельсы, обрезанные перпендикулярно своей оси, монтируются внутри ванны. В ванне проводится их качественное сваривание друг с другом. При данном методе сварки рельсы закрепляются с зазором не более 16 миллиметров. Возвышение профиля может колебаться в диапазоне 3-5 миллиметров.

При использовании ванного метода между торцов располагают электрод, по которому подается электрический ток мощностью порядка 350 Ампер. Электрод быстро заполняет зазор между соединяемыми рельсами, равномерно распределяя расплавленный материал по всему сечению. Данный метод исключает растекание металла, при этом обеспечивается максимально качественное закрытие зазора между соединенными металлическими элементами. После завершения сварки необходимо будет зашлифовать соединительный шов по периметру.

Алюминотермитная сварка рельсов

Метод термитной сварки основывается на свойстве окиси алюминия и железа вступать друг с другом в реакцию при высоких температурах. Такую термитную сварку также называют алюминотермитной технологией. Для выполнения такой сварки используется устойчивая к высоким температурам форма, которая по своему внешнему виду идентична геометрии рельсов. Такая форма должна выдерживать температуру больше 2000 градусов, при которой возникает контакт алюминия и железа.


Открыта данная технология сварки еще в конце 19 века. Однако по причине ее технологической сложности распространение она получила лишь относительно недавно. Основные трудности при выполнении такой термитной сварки заключаются в том, что реакция окиси алюминия и железа возникает лишь при температурах в несколько тысяч градусов. Соответственно требовалось нагреть до таких экстремальных температур, как сами рельсы, так и использовать соответствующую форму, способную не расплавляться и сохранять свою геометрию.

Для соединения металлов необходимо поджечь термитную смесь, которая быстро выгорает с образованием высокой температуры. Такая термитная порция содержит не только окиси алюминия и железа, но и разнообразные легирующие добавки. Такие добавки необходимы для получения максимально прочного соединения с нужными параметрами устойчивости к механическим воздействиям. Во время такой температурной реакции происходит послойное разделение легкого шлака и жидкой стали. Шлак при этом оказывается сверху и в последующем с легкостью удаляется из соединения.


Термитный способ сварки рельсов позволяет соединять объемно-закаленные и поверхностно-закаленные материалы. Необходимо сказать, что при помощи подобной технологии обеспечивается прочное и долговечное соединение, поэтому термитный способ сварки нашел применение при изготовлении безстыковых высокоскоростных железнодорожных магистралей.

Газопрессовая технология

Эта оригинальная технология соединения рельсов подразумевает использование температуры ниже точки плавления, однако за счет воздействия высокого давления обеспечивается качественное соединение рельсов. Из преимуществ данной технологии сварки можно отметить следующее:


  • Отличные показатели качества выполненного соединения.
  • Однородная структура стыка железнодорожного покрытия.
  • Высокая производительность.
  • Минимальный расход наплавляемых материалов.

Такая газопрессовая сварка широко применяется при соединении тяжелых железнодорожных рельсов. При выполнении используется специальное оборудование, которое позволяет обеспечить максимально высокое давление соединяемых рельсов. Металлические изделия плотно прижимаются друг к другу, после чего при помощи специальной струбцины концы нагреваются, а за счет высокого давления рельсы соединяются друг с другом. В процессе такой работы необходимо обеспечить промывку свариваемых элементов треххлористым углеродом. Это позволяет обеспечить соединение металлических элементов на молекулярном уровне.


Показатели рабочей температуры при газопрессовой технологии составляют порядка 1200 градусов. Для такой работы используются многопламенные горелки и мощные гидравлические прессы. Для качественного разогрева места соединения используют многопламенные горелки, осуществляющие в области сварного стыка многочисленные колебания, что и позволяет качественно разогреть металл. Гидравлический пресс, используемый для соединения рельсов, обеспечивает давление в 13 тонн и более. Усадка рельсов при их соединении данной технологией составляет около 20 миллиметров.

Заключение

Существующие в настоящее время технологии позволяют получить долговечное, надежное и устойчивое к механическим нагрузкам соединение. Выбор той или иной технологии выполняется в зависимости от доступного оборудования и конкретных разновидностей соединяемых рельсов. Необходимо сказать, что качественный выбор такого используемого оборудования и следование всей технологии работ позволит вам гарантировать качественно выполненную сварку рельсов.


svarkagid.com

Качественная сварка рельсовых стыков

  • 10 ноября
  • 88 просмотров
  • 28 рейтинг
  • Основные характеристики
  • Практические рекомендации
  • Дополнительные моменты

Сварка рельсовых стыков весьма востребована на сегодняшний день. Как известно, когда подвижной состав проходит сборные стыки, они начинают с высокой скоростью расстраиваться. При этом исчезает плавный ход, из-за чего разрушается верхнее покрытие железнодорожного пути. А данный вариант поможет исправить ситуацию.


Схема стыковой сварки.

Основные характеристики

Требуется прокладывать рельсовые пути, которые имеют сваренные стыки, на любых видах путей, в результате получается бесстыковой рельс.

Рельсовая нить разрывается именно в местах, где образован стык. Такой разрыв, даже при установке стыковых накладок, оказывает большое влияние на жесткость конструкции, начинают увеличиваться просадки.

В результате при прохождении подвижного состава рельсового стыка колесо ударяется о головку торца принимающего рельса. Из-за многочисленных ударов в стыковые соединения начинает быстро изнашиваться ходовая часть вагонов, а также уложенных рельсов. За счет сильных ударов колесной пары по набегающему рельсу появляется сколы рельсовых головок и их сминание. Обычно такие дефекты обнаруживаются в 60 см от места стыка. Рельсы начинают ломаться в болтовых отверстиях, изгибаются накладки, деформируются стыковые болты. Все перечисленные недостатки не касаются бесстыкового пути, причем он обладает несколькими положительными качествами:

Схема конструкции контактной сварки.

  • почти на 30% снижаются затраты на обслуживание рельсового пути;
  • значительно экономится электроэнергия, снижается расход топлива примерно на 10%;
  • увеличивается срок эксплуатации верхних путей,
  • подвижной состав может работать намного дольше;
  • пассажиры испытывают больший комфорт при движении поезда;
  • становится надежнее работа автоблокировки и электроцепей.

За счет таких положительных качеств бесстыковой вариант был принят на вооружение всеми главными железнодорожными линиями в мире.

Иногда выбор определенного вида сварки стыков зависит от стоимости работ и производительности. Такой выбор влечет за собой появление в особо ответственных конструкциях сварочных соединений, качество которых находится на очень низком уровне.

Вернуться к оглавлению

Чтобы получить отличное сварное соединение, требуется иметь материал с хорошей свариваемостью. В основном свариваемость характеризует свойства металла, существующую реакцию на сварочный процесс, а также способность получать такое сварочное соединение, которое будет отвечать всем заданным технологическим требованиям.

Когда детали выполнены из материала, свободно поддающегося сварочному процессу, с получением высококачественного шва особых условий не требуется. Но для деталей из плохо свариваемого материала требуются дополнительные технологические условия. Иногда применяется специальный вид сварки, который намного дороже и сложнее. Причем выполнение работ требует строгого соблюдения технологического процесса.

Сварка рельсов востребована на сегодняшний день так как рельсовая нить разрывается и быстро изнашиваться ходовая часть вагонов.

В состав стали для рельсов входит очень много углерода, почти 82%. Этот материал относится к группе материалов, имеющих плохую свариваемость. При сварке возможно появление трещин, что совершенно недопустимо на рельсах. В них концентрируется напряжение, которое может привести к разрушению стыкового соединения и крушению состава.

Сегодня известно два вида сварки рельсовых стыков:

  • контактная;
  • алюмотермитная.

Большое распространение получила контактная сварка, однако у нее есть несколько серьезных недостатков, ограничений, когда проводятся ремонтные работы железнодорожных путей:

  • для сварки требуются специальные рельсосварочные машины, стоящие очень дорого;
  • длительности доставки оборудования и его последующая эвакуация;
  • для проведения работ необходимо задействовать многочисленные бригады;
  • за неимением большого количества времени, приходится постоянно выполнять работу без соблюдения технологического процесса, в результате чего стык получается очень низкого качества;
  • невозможно выполнить сварку стыка прямо в том месте, где переводятся стрелки.

Контактная сварка стыков проигрывает алюминотермитной сварке рельсов. Для нее необходимо иметь:

  • сложное и очень дорогое оборудование;
  • многочисленную бригаду;
  • перерывы при движении поездов.

Алюминотермитная сварка рельсов делается очень быстро. На операцию уходит примерно полминуты. Если считать подготовительные работы и завершающую обработку сварочного шва, требуется около 45 минут.

Надо сказать, что такая сварка позволяет одновременно сваривать несколько стыков, в результате сокращается время, затраченное на работу.

Рельсовые стыки с различной формой стыкуемых торцев.

Для сварки стыка необходимо три человека. Их обучение проходит в самые короткие сроки. Масса применяемого оборудования достигает 350 кг. Для проведения сварочных работ, когда используется алюмотермитная сварка и проводятся другие специальные операции, применяются автономные источники подачи топлива.

Чтобы проводить алюминотермитную сварку рельсов, инженерами было создано переносное миниатюрное оборудование, которое может функционировать в автономном режиме прямо в полу.

Технологи смогли подобрать определенный состав термитного раствора и его зернистость. Это помогло добиться термитной реакции, при которой не возникает взрывов, не наблюдается затухания и поддерживается самая оптимальная скорость и нужная температура всех материалов, участвующих в реакции.

Алюминотермитная сварка состоит из нескольких основных технологических шагов:

  • начального высокотемпературного подогрева;
  • окончательной сварки рельсов.

Вернуться к оглавлению

В качестве подогрева применяется специальная многопламенная горелка.

Операция длится примерно 7 минут. Контроль над подогревом и его окончанием выполняется визуально. Здесь очень важно, чтобы подогрев выполнял высококвалифицированный сварщик.

Схема электроконтактной сварки.

Такой предварительный подогрев является важной составляющей технологического процесса при алюминотермитной сварки рельсов. В результате не происходит несплавлений, сводится к минимуму возникновение закалочных структур. Когда выполняется сварочная операция, заметно снижаются параметры остаточных напряжений сварочного шва и околошовной зоны, не возникает появление трещин.

После того как рельс прошел этап подогрева, выполняются сварочные работы, происходит возгорание термитной смеси. Начинается процесс реакции воспламенения термита. Он в автоматическом режиме выпускается в межстыковой рельсовый зазор.

После долгих экспериментов было доказано, что главными технологическими параметрами, которые влияют на качество будущего сварочного шва, можно считать;

  • время предварительного подогрева;
  • мощность используемого газового пламени.

Чтобы получить бесстыковой рельсовый путь с применением алюминотермитного способа, разрешается использовать рельсы, бывшие в употреблении, а также их новую модификацию. Для такой сварочной операции применяют:

  • упрочненные рельсы;
  • неупрочненные рельсы;
  • рельсы мартеновского производства;
  • рельсы бессемеровского изготовления.

Можно сваривать таким образом рельсы самых разных железнодорожных путей: станционные, подъездные и даже стрелочные переводы.

Но помните: рельсы, которые будут свариваться, должны быть однотипными и обладать одинаковой группой годности.

expertsvarki.ru

Сварка рельс

В железнодорожной отрасли и в строительстве применяется техника, которая перемещается по рельсам. Как правило, она имеет достаточно большой вес, а соответственно металл сталкивается с большими нагрузками. Чтобы изделия смогли выдержать все сложности эксплуатации, сварка рельс должна происходить в точности с предписанными технологиями, так как это сложный процесс. С одной стороны, проблем добавляет большой диаметр изделий, которые не позволяет проварить их на всю глубину, что обеспечило бы более высокое качество. С другой стороны, сварное соединение всегда будет самым слабым местом конструкции и его необходимо усиливать.


Сварка рельс

Сварка рельсовых стыков может проходить как в ручную, так и в автоматическом режиме. После нее всегда требуется проводить обработку материала, чтобы достичь гладкой поверхности. Таким образом, для качественного проведения процесса требуется:

  • Использовать профессиональную технику;
  • Необходимо выбрать подходящие расходные материалы;
  • Обеспечить лучшие условия свариваемости благодаря флюсам и прочим средствам;
  • Соблюдать точные режимы сварки;
  • Тщательно обработать полученное соединение, чтобы рельсы были пригодны к эксплуатации.

Свойства свариваемости

Над проблемой, которую представляет собой сварка крановых рельсов, а также прочих их разновидностей, люди работают достаточно давно. Ведь сами изделия производятся из упрочненной стали, которая зачастую обрабатывается механическим путем. Любая обработка на упрочнение добавляет сложности к свариваемости и к любым другим термическим обработкам. Тем не менее, современные технологии позволяют добиться приемлемых результатов. Одним из самых доступных вариантов среди электродов, которые можно свободно найти в продаже, являются УОНИ 13/45 и УОНИ 13/55. Это изделия для работы с ответственными сооружениями, мощными каркасами из металлоконструкций, а также они подходят и для рельс. Но это далеко не единственный метод, хотя и самый простой из всех возможных.


Сварка крановых рельсов

Сварка рельсов пути производится по ГОСТ 103-76. Сюда входит несколько методов, которые отличаются принципом действия, сложностью, используемой техникой и прочими нюансами. Каждый из них по-своему помогает бороться с плохой свариваемостью изделий. Также их выбор зависит от вида самих рельс, которые должны будут поддаться будущему ремонту.

Виды

  • Железнодорожные промышленные – применяются для относительно коротких участков путей на различных предприятиях. Это ширококолейные варианты, для которых используются марки РП75, РП65 и РП50.
  • Железнодорожные для узкой колеи – используются в подземных шахтах и узкоколейной железной дороге. Здесь применяют такие марки как Р24, Р18, Р11 и Р8.
  • Рудничные для проводников в шахтах – применяются при создании бесстыкового и звеньевого пути широкой колеи. Также применяются и для стрелочных переводов. Здесь используются марки Р43, Р38 и Р33.
  • Рамные – используются для строительства пересечений и соединений на пути. Здесь нужна марка РР65.
  • Крановые – служат для создания путей прохождения строительного крана на площадках. Тут могут быть такие марки как, КР140, КР120, КР100, КР80 и КР70.
  • Остряковые – служат для верхнего строения в ж/д пути. Из них делают стрелочные переводы, круговые опорные устройства и прочее. Здесь пригодны марки ОР75, ОР65, ОР50 и ОР43.
  • Железнодорожные – стандартные изделия для создания бесстыкового и звеньевого основного пути для ж/д транспорта. Тут применяются марки Р75, Р65 и Р50.
  • Трамвайные с желобом – используются для создания путей прохождения трамваев. Здесь применяются марки Т62 и Т58.
  • Контррельсовые – используются в верхних конструкциях ж/д пути. Это могут быть марки РК75, РК65 и РК50.
  • Усиковые – из них изготавливаются крестовины, у которых непрерывная поверхность качения. Марка УР65.

Способы сварки рельсов

Существуют различные методы сварки рельсов, которые используются в наше время. Среди них стоит выделить основные:

Электродуговая сварка рельсов вручную – самый простой и доступный метод. Она подходит для соединения стыков и плетей. Изделия располагаются с небольшим зазором, который постепенно заполняется расплавленным металлом. Здесь используется переменный или постоянной род тока.


Электродуговая сварка рельсов вручную

Одной из разновидностей предыдущего варианта является ванный метод. Для этого используется специальная ванночка, которая задерживает стекание расплавленного материала. Торцы предварительно перпендикулярно своей оси обрезаются. Монтаж осуществляется без перелома. Зазор между изделиями должен быть около 1,5 см. В этот зазор помещается электрод, который расплавляется под силой тока и сваривается с основным материалом.


Ванная сварка рельс

Термитная сварка железнодорожных рельс основана на химической реакции окиси железа и алюминия. При их контакте и под воздействием температуры более двух тысяч градусов, сталь приобретает огнеустойчивую форму. Она идентична форме самого рельса. Это давний метод, который применяется уже более сотни лет.

Газопрессовая сварка подкрановых рельсов предполагает не полное расплавление, так как температура рабочего процесса не достигает точки плавления металла. сварка рельсовых плетей здесь достигается за счет высокого давления. Качество соединения оказывается достаточно высоким, а структура его получается очень однородной. Здесь необходимо плотная стыковка концов изделия. На рельсорезном станке ножовка прорезает торцы двух изделий, что помогает максимально очистить стыковочную поверхность. Перед соединением торцы обрабатываются четыреххлористым углеродом. Далее идет нагрев и зажатие заготовок при помощи гидравлического пресса.


Газопрессовая сварка рельс

Режимы

Для получения качественного соединения нужно придерживаться соответствующих режимов. Для каждой марки изделий нужны свои параметры, так как они обладают различными свойствами. Здесь приведены наиболее часто используемые варианты:

Проверка качества

Вне зависимости от того, проводила процедуру машина для сварки рельсов или человек, требуется проконтролировать качество. Первоначальным методом контроля являются измерительные приборы. Затем проверяется состояние поверхности шва, так как она должна быть максимально ровной и гладкой. Затем проводится ряд неразрушающих контролей качества, но это делается уже после остывания металл и обработки поверхности.

Меры безопасности

Когда проводится сварка рельсов электродами, то следует использовать средства индивидуальной защиты, проверить заземление и исправность техники. Не следует находиться близко к расплавленному металлу, если в том нет необходимости. При использовании различных машин следует проверить их перед использованием на работоспособность. Если у какой-либо техники имеются поломки или в расходных материалах замечен брак, то такие вещи не должны использоваться в процессе.