С бурным развитием высокоскоростных и тяжеловесных железных дорог путевая структура постепенно заменяется бесшовными линиями из обычных линий. По сравнению с обычными линиями бесшовная линия исключает большое количество железнодорожных стыков на заводе, поэтому ее преимущества заключаются в плавном движении, низких затратах на техническое обслуживание путей и длительном сроке службы. В настоящее время это стало основным методом строительства высокоскоростных железнодорожных линий. Бесшовная линия – важная новая технология железнодорожного пути. Линия, образованная сваркой обычных стальных рельсов в длинные рельсы определенной длины, сваркой и укладкой длинных рельсов определенной длины, называется бесшовной линией. Сварка рельсов – важная часть прокладки бесшовных линий.
В настоящее время к методам сварки бесшовных линейных стыков рельсов в основном относятся контактная рельсовая сварка, сварка газовым давлением и алюминотермическая сварка:
01 Метод и процесс контактной сварки
Контактная сварка рельсов (оплавление) обычно используется при заводской сварке. 95% бесшовной линии завершается этим процессом, то есть стандартный рельс длиной 25 метров без отверстий сваривается в длинный рельс длиной 200-500 метров.
Принцип состоит в том, чтобы использовать электрический ток для генерации тепла через контактную поверхность рельса, чтобы расплавить частичную торцевую поверхность рельса, а затем завершить сварку путем высадки. Поскольку источник сварочного тепла при контактной сварке исходит от внутреннего источника тепла заготовки, тепло концентрируется, время нагрева короткое, процесс сварки не требует присадочного металла, металлургический процесс относительно прост, зона термического влияния небольшой, и можно легко получить сварное соединение лучшего качества.
Процесс сварки, принятый на рельсосварочном заводе, в основном одинаков и включает в себя: согласование рельсов, дефектоскопию, ремонт торца рельса, поступление на станцию сварки, сварку, черновое шлифование, тонкое шлифование, правку, нормализацию, дефектовку. обнаружение, выход на железнодорожную платформу, установка Процесс сварки является наиболее ответственным среди всех процессов. Качество сварки напрямую связано с загруженностью линии обслуживания. Если возникнет проблема, в серьезных случаях это поставит под угрозу безопасность вождения. По сравнению с другими методами сварки рельсов, сварка оплавлением имеет высокую степень автоматизации и меньше подвержена влиянию человеческого фактора. Сварочное оборудование оснащено компьютерным управлением, что обеспечивает небольшие колебания качества сварки и высокую производительность сварки. В нормальных условиях, по сравнению со сваркой под давлением газа и термитной сваркой, прочность контактного сварного шва рельса выше, а степень разрушения на линии составляет около 0,5/10000 или меньше. Однако по сравнению с основным материалом его прочность все же ниже, чем у основного материала по следующим причинам:
(1) Рельс представляет собой стержневой материал большого сечения, а его сердечник плохой, с включениями с низкой температурой плавления, рыхлыми и крупными зернами. В процессе сварки и осадки кромочный материал выдавливается, а основной материал заменяется расширением наружу, а волокнистая ткань прерывается и изгибается, и чем больше степень осадки, тем более очевидна эта ситуация.
(2) Из-за термического воздействия высокой температуры сварки зерна становятся крупными в области 1-2 мм вокруг сварного шва, а зерна уменьшаются до 1-2 градаций.
(3) Поперечное сечение рельса неравномерное, верхняя и нижняя часть рельса представляют собой компактные секции, а два угла нижней части рельса представляют собой расширенные секции. Температура двух углов нижней части рельса во время сварки низкая. температурный стресс
(4) На сварном шве имеются трудноустранимые дефекты — серые пятна.
02 Метод и процесс сварки газовой сваркой под давлением
В настоящее время широко используемая газовая сварка рельсов под давлением представляет собой небольшую передвижную машину для газовой сварки под давлением, которая в основном используется для сварки стыков длинных рельсов на месте, а также может использовать закрытый световой люк для сварки поврежденных рельсов.
Принцип состоит в том, чтобы нагреть сварной торец рельса до пластического состояния и создать величину осадки под действием фиксированной осадочной силы. Когда величина осадки достигает определенной величины, рельс сваривается в единое целое.
Существующие в настоящее время небольшие сварочные аппараты под давлением воздуха в основном предназначены для бытовой сварки, и процесс сварки обычно делится на такие этапы, как предварительный нагрев кислородно-ацетиленовым пламенем, предварительное нагнетание давления, осадка под низким давлением, осадка под высоким давлением, а также удержание давления и толкание. Необходимо вручную выравнивать рельсы и наблюдать за условиями нагрева невооруженным глазом, поэтому на них сильно влияет человеческий фактор, и они подвержены ошибкам сварных соединений и дефектам соединений.
Но поскольку он обладает характеристиками простого оборудования, небольшого размера и легкого веса, его легко перемещать онлайн, автономно и на строительной площадке, а операция относительно проста, поэтому он широко используется для сварки длинных рельсов на строительной площадке. .
03 Метод и процесс термитной сварки
Термитная сварка обычно используется при сварке железнодорожных рельсов на месте и является незаменимым методом прокладки линий, особенно для бесшовной фиксации линий и ремонта сломанных рельсов. Алюминотермическая сварка рельсов основана на сильном химическом родстве алюминия во флюсе и кислорода в условиях высоких температур. Он уменьшает содержание тяжелых металлов и одновременно выделяет тепло, плавя металлы в расплавленный чугун для литья и сварки.
Важный процесс — приготовленный термитный флюс поместить в специальный тигель, поджечь флюс высокотемпературной спичкой, произвести сильную химическую реакцию и получить высокотемпературный расплав стали и шлака. После затихания реакции заливают высокотемпературную расплавленную сталь в песчаную форму. Закрепляют рельсы в разогретой песчаной форме, оплавляют концы стыкованных рельсов в песчаной форме, после остывания извлекают песчаную форму и вовремя изменяют форму сварных соединений. , и две секции рельсов свариваются в одну. Хотя алюминотермическое сварочное оборудование отличается низкими инвестициями, простотой сварочных операций и хорошей гладкостью соединения, сварной шов представляет собой относительно толстую литой структуру с плохой вязкостью и пластичностью. Лучше всего выполнить послесварочную термообработку, чтобы улучшить характеристики сварного соединения. .
Короче говоря, качество сварки длинных рельсов должно быть лучше при контактной сварке и сварке под давлением газа. Предел прочности, предел текучести и усталостная прочность контактной сварки и сварки газовым давлением могут достигать более 90% основного металла. Качество алюминотермической сварки немного хуже, ее предел прочности составляет всего около 70% от основного металла, усталостная прочность еще хуже, достигая лишь 45–70% от основного металла, а предел текучести немного лучше, что близка к контактной сварке.
Время публикации: 01 марта 2023 г.
