Термитная сварка рельсов: Термитная сварка рельсов трамвайного пути методом промежуточного литья

Содержание

Термитная сварка рельсов трамвайного пути методом промежуточного литья

Основные методы сварки рельс

Прежде чем приступить к подробному описанию технологического процесса термитной сварки рельсов трамвайного пути, целесообразно рассмотреть специфику данного вида работ и применяемых для его выполнения способов. Характерными особенностями рельсовых трамвайных путей выступают:

  • изготовление из очень прочного материала – высокоуглеродистой стали, одним из свойств которой является плохая свариваемость;
  • высокие требования к точности геометрических размеров конечного продукта, так как любые отклонения резко увеличивают вероятность аварии;
  • большая протяженность путей, результатом которой становится необходимость быстрого перемещения в процессе работы.

Следствием перечисленных особенностей рельсовых трамвайных путей становятся следующие требования к исполнителю работ по их монтажу:

  • специализированное профессиональное оборудование;
  • качественные комплектующие и расходные материалы;
  • жесткая система мер по контролю над качеством сварных швов и работы в целом.

Электроконтактная сварка

Технология широко применяется в различных сферах деятельности для соединения однотипных деталей. Применительно к монтажу рельсовых трамвайных путей принцип действия электроконтактной сварки выглядит следующим образом:

  • сначала стыки рельсов сильно нагреваются под воздействием электрической дуги;
  • результатом становится расплавление металла;
  • затем происходит стыковка отдельных элементов с образованием в месте соединения однородной массы

Производство работ происходит с применением мобильных машинных комплексов, выполняющих сварку в автоматическом режиме и передвигающихся по смонтированному участку пути. На подготовительном этапе рельсы укладываются в непосредственной близости от предполагаемого места размещения.

Основные достоинства технологии электроконтактной сварки трамвайного пути – универсальность, отменная производительность, серьезный уровень автоматизации рабочего процесса. В числе недостатков – высокая стоимость профессионального оборудования и существенные эксплуатационные расходы. В первую очередь, они необходимы для комплектования рельсосварочной станции дорогостоящими контактными головками разного типа в зависимости от требуемого режима сварки.

Рис. 1. ПРСМ-6 – популярная модель автоматизированной установки для сварки электроконтактным методом

Электродуговой метод

Электродуговая сварка бесконтактным способом, наряду с термитной, считается наиболее часто применяемой технологией монтажа трамвайных путей. Рабочий процесс ее практического использования выглядит следующим образом:

  • рельсы укладываются в месте расположения трамвайного пути;
  • между ними остается небольшой по размерам зазор;
  • концы рельсов соединяются между собой при помощи металла электродов, который расплавляется под действием электрической дуги.

Главное достоинство описываемого метода – отсутствие необходимости прилагать серьезные усилия при стыковке рельсов и доступная стоимость выполнения работ. Дополнительные и весьма немаловажные плюсы – возможность использования как стационарных, так и мобильных источников электроснабжения разной мощности.

Рис. 2. Сварка рельсового пути электродуговым способом

Наибольшее распространение получил так называемый ванный способ электродуговой сварки. В соответствии с его технологическим процессом, стык размещается в специальной герметичной емкости — ванне. Между рельсами остается зазор от 14 до 16 мм. Между торцами вертикально сверху помещается электрод. На него подается электрический ток, сила которого составляет около 350 А. В результате металл электрода расплавляется и равномерно распределяется внутри ванны, обеспечивая прочное надежное и долговечное соединение.

Основным недостатком технологии выступает сравнительно невысокая производительность, которая объясняется серьезным уровнем трудозатрат.

Газопрессовая сварка

В данном случае применяется совершенно иной принцип соединения стыков рельсов трамвайного пути. Он предполагает сварку отдельных элементов в единую конструкцию при намного более низких температурах, исключающих плавление металла, под воздействием высокого давления. На подготовительном этапе происходит максимально плотное прижатие стыков рельсов друг к другу, которое достигается при помощи специального рельсорезного станка.

Затем место соединения обрабатывается четыреххлористым углеродом или дихлорэтаном, незначительно нагревается с применением комбинированной горелки и сильно сжимается с использованием гидравлического пресса. Воздействие давления с усилием около 10-13 тонн сопровождается разогревом стыка примерно до 1 200 градусов.

Такая технология позволяет получить еще более однородное и прочное соединение рельсов, чем описанные выше способы. Как следствие, чаще всего газопрессовая сварка применяется для монтажа путей, эксплуатация которых предполагаем самые высокие нагрузки, то есть железнодорожных. Основным недостатком метода является высокая стоимость, необходимость в узкоспециализированном дорогостоящем оборудовании и сравнительно низкая производительность.

Термитная (алюмотермитная) сварка

Каждый из перечисленных выше методом сварки рельсового трамвайного пути не лишен каких-либо существенных недостатков. Наиболее сбалансированным и отвечающим современным требованиям к качеству, стоимости и скорости выполнения монтажных работ справедливо считается термитный способ (другие его часто применяемые наименования – алюмотермитный или метод промежуточного литья).

В его основе лежит реакция, происходящая при контакте алюминия и окиси железа, которые входят в состав специального порошка – термита. Результатом реакции становится образование восстановленного железа. Она сопровождается выделением большого количества тепла, что ведет к дальнейшему нагреву металла до температуры примерно 2 000 градусов.

После этого он заливается в специальную форму, которая размещается на стыке рельсов и совпадает с ними по форме. Использование в технологическом процессе термита на основе алюминия стало причиной появления названия сварки – термитная или алюмотермитная.

Рис. 3. Алюмотермитная сварка рельсового пути

Технология была разработана достаточно давно – в середине XIX века. Ее постоянное совершенствование в сочетании с разработкой нового более эффективного и производительного оборудования, а также впечатляющим набором достоинств сделали термитную сварку самым востребованным на данный момент способом монтажа и ремонта рельсовых трамвайных путей.

Технологические особенности, сфера применения и преимущества термитной сварки методом промежуточного литья

В настоящее время применяются 4 базовых метода термитной сварки. Каждый из них имеет характерные особенности и собственную область практического использования. В указанную цифру входят следующие способы выполнения сварочных работ:

  • соединение встык. Наиболее трудоемкая и сложная для практического применения технология;
  • способ промежуточного литья. Обладает комплексом достоинств, подробно описанных ниже;
  • комбинированная сварка. Предусматривает совмещение характерных особенностей двух указанных выше методов, комбинируя и их недостатки;
  • метод дуплекс. Отличительная особенность данного способа – дополнительная стадия технологического процесса, представляющая собой спрессовку заготовок после заливки сплава восстановленного железа.
 
Рис. 4. Технологическая схема сварки методом промежуточного литья

Самой популярной и часто применяемой разновидностью термитной сварки заслуженно считается способ промежуточного литья. В большинстве случаев именно он имеется в виду, если речь идет о рассматриваемой технологии. Основными причинами востребованности метода следует считать три фактора:

  • сравнительно простой рабочий процесс;
  • длинный перечень достоинств, с лихвой компенсирующий небольшое количество недостатков;
  • универсальность в сочетании с широкой сферой практического применения;
  • наличие четких и детализированных стандартов, регламентирующих выполнение работ.

Для получения объективного и более глубокого представления об особенностях технологии, требуется подробно рассмотреть каждый из перечисленных факторов.

Схема технологического процесса

Традиционный метод термитной сварки рельсового пути способом промежуточного литья включает в себя следующие технологические этапы:

  • над стыком двух рельсов устанавливается специальная конструкция в виде емкости;
  • внутрь ее помещается специальный порошок — термит, на 23% состоящий на крошки алюминия и на 77% — из оксида железа. Он имеет мелкодисперсную структуру с размерами гранул около 0,5 мм;
  • непосредственно на стык монтируется герметичная заливочная форма, конфигурация которой совпадает с профилем рельс;
  • металлическая емкость нагревается до 1 000 градусов при помощи разового воздействия специального воспламенителя, запускающего алюмотермитную реакцию;
  • она протекает с выделением тепла, результатом чего становится дальнейший нагрев порошка до 2 000 градусов и перемещение получившегося расплава в заливочную форму;
  • под воздействием расплава торцы рельсов также сильно нагреваются, оплавляются, в результате чего в месте стыка создается однородная масса по всему сечению рельса;
  • постепенное охлаждение сварного шва сопровождается дополнительным уплотнением металла и выдавливанием шлака на поверхность;
  • завершающая стадия рабочего процесса – отбивка шлака и шлифовка сварного шва при помощи обычной болгарки или угловой шлифмашинки.

Преимущества и недостатки

Повсеместное применение алюмотермитной сварки в целом и конкретно метода промежуточного литья объясняется рядом серьезных преимуществ, которые достигаются при грамотном использовании технологии. Самыми впечатляющими из них являются такие:

  • высокая скорость ведения сварочных работ. Продолжительность технологического процесса составляет не более 25-30 минут. Как следствие – бригада сварщиков, укомплектованная необходимым оборудованием, способна выполнить 10-12 сварных швов в течение часа;
  • отсутствие привязки к стационарным источникам электроснабжения. Для выполнения работ используются мобильные установки, обладающие компактными размерами и работающие в автономном режиме. Общий вес необходимого оборудования редко превышает 350-400 кг;
  • сравнительно невысокие требования к квалификации исполнителей. Для грамотного практического применения описываемого способа сварки достаточно четко следовать пошаговой инструкции по выполнению работ и технологической схеме рабочего процесса;
  • высокий уровень безопасности, для обеспечения которого достаточно использовать исправное оборудование и выполнять общепринятые правила техники безопасности при проведении сварочных работ;
  • одинаковая эффективность как для монтажа нового рельсового пути, так и при ремонте существующего. Важный дополнительный плюс – отсутствие необходимости делать длительные перерывы в движении транспорта при выполнении ремонтных работ;
  • отменные эксплуатационные характеристики сварного шва. Они не уступают или даже превосходят аналогичные показатели, полученные при использовании альтернативных методов сварки, при заметно более высокой производительности и доступной стоимости производства монтажных работ.
Рис. 5. Термитная сварка рельсового пути

К числу недостатков, характерных для термитной сварки рельсов трамвайного пути, следует отнести такие особенности технологии:

  • необходимость аккуратного и осторожного обращения с используемым в ходе работ порошком, который является легко воспламеняемым веществом;
  • для получения качественного шва требуется четкое выполнение схемы и последовательности производимых технологических операций;
  • обязательное условие для безопасного ведения сварочных работ – исключение возможности попадания в рабочие емкости воды, что приведет к разбрызгиванию металла.

Анализ приведенных выше списков достоинств и недостатков наглядно демонстрирует главную причину популярности и востребованности рассматриваемой технологии. Она заключается в сочетании хороших эксплуатационных свойств получаемого на выходе сварного шва с высокой производительностью и доступной стоимостью выполняемых монтажных работ. Очевидным и легко предсказуемым следствием настолько впечатляющего перечня достоинств технологии становится крайне обширная сфера применения термитной сварки в сегодняшних условиях.

Технические стандарты, регулирующие требования к проведению работ

Немаловажным достоинством термитной сварки рельсовых путей выступает наличие детально проработанного стандарта, четко регламентирующего требования к технологическому процессу и правила проведения сварочных работ. Речь в данном случае идет о национальном стандарте РФ – ГОСТ Р 57181-2016. Нормативный документ был введен в действие с 1 июня 2017 года и актуален до настоящего времени.

Положения стандарта содержат рекомендации в области грамотной организации работ по монтажу рельсовых путей любого типа – железнодорожных, трамвайных или для других разновидностей городского электротранспорта. Кроме того, стандарт дает основные определения терминам и понятиям, которые используются для описания технологии термитной сварки, а также устанавливает базовые методы контроля над качеством сварного шва.

Алюминотермитная сварка рельсов

На протяжении всего периода существования железных дорог велись поиски конструкций рельсовых стыков, которые обеспечили бы такую же надежность пути в местах соединения рельсов, как и вне стыков. Стыки остаются основными возбудителями динамических, а нередко и ударных воздействий подвижного состава на путь. Регулярные динамические нагрузки на рельсовый стык приводят к интенсивному износу как ходовых частей подвижного состава, так и к дефектам рельсов, а в долгосрочном периоде к просадкам в балласте и болезням земляного полотна. Затраты труда на содержание стыков достигают 20 % всех затрат на текущее содержание пути.

Стыковой путь.

Чтобы сократить число рельсовых стыков в пути, десятилетиями стремились увеличить стандартную длину рельсов. Коренное решение проблемы рельсового стыка воплотилось в так называемом бесстыковом пути, благодаря которому число стыков сокращается в десятки, а при сварке рельсов на перегонах, станциях и в пределах стрелочных переводов, в тысячи раз.

Бесстыковой путь.

Бесстыковой путь является наиболее прогрессивным и совершенным типом железнодорожного пути. Он позволяет:
  • исключаются удары колес о рельсы при перекатывании через зазоры в стыках и, следовательно, значительно снижается износ рельсов и колес; 
  • экономить металл за счет уменьшения количества стыковых скреплений; 
  • снизить динамическое воздействие на путь, возникающее в стыках; 
  • уменьшить износ рельсов и ходовых частей подвижного состава; 
  • сократить выход из строя рельсов по стыковым дефектам; 
  • уменьшить сопротивление движению поездов; 
  • снизить расходы на содержание и ремонт пути и подвижного состава.

С укладкой бесстыкового пути значительно уменьшается количество стыковых соединителей для участков с автоблокировкой и электрической тягой поездов. Отсутствие стыков уменьшает сопротивление движению поездов, что экономит топливо для тепловозов или электрическую энергию для электровозов. В бесстыковом пути наряду с упругими деформациями, исчезающими после снятия нагрузки, появляются и постепенно накапливаются остаточные деформации. Эти деформации проявляются как в виде износа элементов железнодорожного пути, так и в виде искажений очертаний рельсовых нитей: просадок, перекосов и т.п.

С каждым проходящим по пути колесом подвижного состава усиливается как процесс старения пути и изменения положения рельсовых нитей, так и интенсивность этого процесса. Например, смятие концов рельсов не исчезает, а наоборот, постепенно накапливается. Увеличивается также износ и по длине рельсов. Таким образом, остаточные деформации элементов верхнего строения пути постепенно накапливаются под воздействием движущихся колес. Интенсивность нарастания остаточных деформаций определяется грузонапряженностью линии и скоростями движения поездов.

Все эти остаточные деформации рано или поздно приводят к выходу из строя части рельсовой нити, которая выявляется передвижными средствами дефектоскопирования.

В результате нить протяженностью более 600 метров приходит в негодность. Сменить целую плеть имея дефект на протяжении 0,5 м было бы бессмысленным, поэтому дефектный участок пути вырезается и на его место ставиться «рубок» рельса который образует в некогда целом рельсе 2 стыка.

Возникает вопрос: как в минимально короткие сроки и с минимальными затратами восстановить целостность рельсовой нити, и вот тут на помощь приходит алюминотермитная сварка рельсов в полевых условиях.

Сама мысль о алюминотермитной реакции происходит из второй половины ХVIII века. Французский ученый Антуан Лоран Лавуазье описал принцип экзотермической реакции, практическое внедрение которой в своей эпохе он не мог предполагать.

История термитной сварки насчитывает уже около ста сорока лет. Начало этому процессу было положено еще в 1859 году Русским ученым Н.Н. Бекетовым, который впервые открыл алюминотермию и дал описание алюминотермитной реакции. Ее сущность – получение металлов и сплавов восстановлением их окислов алюминием. Поскольку реакция проходит с выделением большого количества тепла, ее и назвали термитной (от греческого слова therme — теплота).

Алюминотермитная сварка рельсов (полное название: Сварка рельсов алюминотермитная методом промежуточного литья) — процесс, основанный на алюминотермии, при котором используются химические реакции восстановления железа из оксидов, эти реакции сопровождаются выделением тепла и получением расплавленного металла требуемого химического состава.

Алюминотермическая реакция:

2Al + Cr2О3 = Al2О3 + 2Cr

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

Эти реакции сопровождаются выделением тепла и получением расплавленного металла требуемого химического состава. Для сварки применяется термит, расфасованный определенными порциями. Работу выполняет бригада из двух-трех человек. Общий вес используемого оборудования не превышает 350—400 кг.

При выполнении сварки и сопутствующих технологических операций используются автономные источники энергии.

Преимущества:

Свое развитие термитная сварка получила благодаря следующим позитивным факторам:

  • Полная независимость от электроэнергии и газа; 
  • Простота и доступность технологии; 
  • Отсутствие сложного технологического оборудования; 
  • Возможность выполнения работ в линейных или полевых условиях монтажным персоналом, работниками ремонтных и эксплуатационных служб.

Принципы работы:

Термитной сваркой называют способ сварки, использующий тепло сжигаемой специальной смеси. Смесь порошкообразная, в ее состав входят:

  • Оксиды железа в виде железной окалины;
  • Порошкообразный алюминий.

Термит на основе алюминия используется для соединения стальных и чугунных изделий.

Термит с использованием оксида железа называется железоалюминиевый. Горение его протекает при температуре в пределах 2700 градусов Ц, что вполне достаточно для плавления железосодержащих сплавов.

Термитная сварка рельсов

Сущность этого технологического процесса практически не меняется уже свыше сотни лет:

Тигель перед началом сварки дополнительно просушивают кислород — пропановым пламенем с избытком кислорода кольцевыми движениями по спирали до верхних краев тигля в течение 55 — 60 с.

Затем на рельсы устанавливают и закрепляют комбинированную стойку, с помощью которой позиционируют горелку и тигель. Полуформы фиксируют относительно стыкового зазора так, чтобы его центр совпал с вертикальной осью литейной формы, а сами полуформы прилегали друг к другу без ступенек по периметру стыковки. Место контакта литейной формы с рельсом уплотняют формовочной смесью.

Перед подогревом проводят регулировку пламени до нормального горения: на газовых редукторах – давление пропана 0,1 МПа и кислорода – 0,50 МПа. После этого газовую горелку устанавливают на комбинированную стойку и начинают подогрев торцов рельсов в стыке.

 

До заливки формы расплавленным металлом торцы рельсов в стыке предварительно разогревают до температуры 1200–1250°C. Процесс плавления термитной смеси и выпуск расплавленного металла в литейную форму происходят автоматически через 20–28 секунд после начала термитной реакции. К этому моменту подогретые концы рельсов успевают остыть до 850–900 °C.

Жидкий металл является одновременно источником тепла и присадочным материалом, соединяющим концы рельсов 1.

Расплавленный металл поступает из тигля в форму и заполняет оставленный между торцами рельсов зазор. Иногда металл заливают через специальный литник. Постепенно заполняя зазор и свободное пространство между рельсами и стенками формы, металл расплавляет соприкасающиеся с ним стенки рельсов, а застывая, образует с рельсами одно целое — сварное соединение. Вытекаюший из тигля за металлом шлак стекает по желобу, оставляя над металлом лишь слой небольшой толщины — этот слой шлака предохраняет термитный металл от быстрого остывания, чем способствует более свободному выделению газов из жидкого металла и получению более плотного металла литого башмака.

После выпуска термитного металла в литейную форму тигель переносят на вспомогательную стойку. Демонтаж комбинированной стойки и литейной формы проводят после кристаллизации металла сварного шва, которая в зависимости от массы порции термитной смеси, длится 3,0–3,5 мин. Затем головку рельса очищают от песка металлической щеткой и с помощью гидравлического обрезного станка в горячем пластическом состоянии удаляют прибыльную часть сварного шва на головке рельса, после чего рабочую часть головки подвергают шлифованию.

Ориентировочное время остывания составляет 90 — 20 мин в зависимости от температуры окружающего воздуха.

Термитная сварка рельсов и проводов

Термитной называют сварку,
для осуществления которой применяют порошкообразные смеси (термиты), состоящие из различных элементов, обладающих большим сродством с кислородом, и окислов металлов с небольшой теплотой образования.

Такие смеси быстро сгорают, образуя продукты, нагретые до высокой температуры.

Получение перегретого расплавленного шлака и металла лежит в основе процессов термитной сварки.

Термитная сварка рельсов

Термитную сварку можно осуществлять в двух основных вариантах:

  1. плавлением (способом промежуточного литья) и
  2. давлением.

В первом случае процесс выполняется без применения механического усилия за счет теплоты экзотермической реакции термита, достаточной для доведения кромок соединяемых деталей до расплавленного состояния.

Термитная сварка давлением представляет собой химико-механический процесс, при котором соединяемые детали нагреваются в зоне сварки только до пластического состояния с последующим приложением внешнего сжимающего усилия.

В настоящее время находят применение следующие виды термитов:

  • алюминиевый,
  • магниевый и
  • медно-алюминиевый.

Алюминиевый термит состоит из 20—22% алюминия и 80—78% железной окалины, измельченных в порошок с размерами частиц до 1 мм. При нагреве этой смеси, хотя бы в одной точке, до температуры 800° С с помощью специальных запалов или электрической дуги возникает бурное горение, идущее по реакции

3Fe304 + 8Аl = 4Аl203+9Fe.

Температура реакции достигает 3000° С. Таким образом ее продукты: железо (Тпл ~ 1500° С) и глинозем (Тпл ~ 2050° С) — оказываются значительно перегретыми.

Для раскисления и улучшения механических свойств термитной стали практикуется добавка ферромарганца и ферросилиция.

Сварка алюминиевым термитом применяется для стыковых соединений рельсов, труб, массивных отливок и при ремонтных работах.

Техника сварки заключается в том, что концы стыкуемых изделий, помещенные в форму из огнеупорного материала, предварительно нагревают до 700—800° С нефтяными или керосиновыми горелками, а затем заливают формы термитным металлом и шлаком из специального тигля.

При сварке давлением (рис. 1, а) продукты термитной реакции используются только как носители запаса тепла, достаточного для нагрева изделий до пластического состояния, после чего путем сжатия осуществляется их соединение.

При сварке плавлением: (рис. 1, б) детали заформовывают с большим зазором между торцами. Термитный металл оплавляет поверхности изделий, сливается с ними в одно целое, образуя после охлаждения сварное соединение.

При сварке рельсовых стыков применяется разработанный инж. М. А. Карасевым комбинированный способ, схема которого представлена на рис. 1, в.

Рис. 1. Способы термитной сварки: а — давлением; б — плавлением; в — комбинированный способ

Между торцами точно обработанных головок рельсов зажимается пластинка толщиной 3 мм из малоуглеродистой стали.

Затем на стык устанавливают форму и подогревают его. Порция термита подбирается так, чтобы при заливке формы нижняя часть была заполнена жидким металлом почти до нижней кромки головки рельсов. Остальная часть формы заполняется шлаком, после чего рельсы сжимают.

Таким образом, головка рельсов сваривается по способу давления, а остальная часть сечения сваривается по способу плавления.

После снятия формы производятся обработка зубилом выступающих кромок промежуточной пластины и зачистка рабочей поверхности головки рельсов.

Термитно муфельная сварка

Представляют интерес разработанные А. Н. Кукиным и А. А. Талыковым новые способы сварки магниевыми медно-алюминиевым термитами.

Так, на основе реакции

Fe304 + 4Mg = 3Fe +4MgO

осуществляется термитно-муфельная сварка.

Особенностью магниевого термита является выделение окиси магния в твердом состоянии, так как температура реакции (до 2500° С) недостаточна для ее расплавления. Таким образом, продукты реакции представляют собой рыхлую массу окиси магния, пропитанную расплавленным железом.

Термитная сварка проводов

Важнейшей областью применения магниевого термита является муфельная сварка стальных проводов воздушных линий связи.

Для этой цели используют прессованные цилиндрические шашки с осевым каналом и выемкой с торца для вкладывания запала (рис. 2).

Рис. 2. Схема сварки проводов магниевым термитом: 1 — корпус шашки; 2 —запал; 3 — свариваемые стержни

 

Для осуществления сварки стык проводов, закрепленных в специальных клещах, располагают посередине шашки и затем зажигают ее запал пламенем спички или тлеющим фитилем. После сгорания шашки разогретые концы проводов сваривают путем осадки с помощью клещей.

Для приваривания деталей небольшого сечения к массивным изделиям применяют медно-алюминиевый термит.

В частности, он применяется для таких работ, как приварка заземляющих проводников к стальным конструкциям и медных стыковых соединителей к железнодорожным рельсам. В обоих случаях используется термитная смесь, состоящая из 64% окиси меди, 16% ферромарганца и 20% специального медно-алюминиевого сплава, в свою очередь состоящего из 54% меди и 46% алюминия.

Термитно тигельная сварка

Для осуществления процесса сварки используют специальные разъемные графитовые тигель-формы, плотно прикрепляемые к изделию.

После сгорания термита образовавшийся перегретый металл — марганцовистая бронза — заполняет форму, в которой находится конец проводника, и приваривает его к изделию.

Сварка рельсов термитная — Энциклопедия по машиностроению XXL

Одно из основных достоинств процесса термитной сварки простота осуществления в полевых условиях, что обусловило его применение для сварки рельсов, контактной сети железных дорог и некоторых строительных конструкций.  [c.131]

Для термитной сварки рельсов, стержневой арматуры железобетонных конструкций, наплавочных, ремонтно-восстановительных и других работ на базе термитных процессов не требуется специального оборудования. Для выполнения этих работ необходимы термитные смеси соответствующих составов, огнеупорные формы и средства для воспламенения смесей в начале термитных процессов.  [c.399]


Реакция идет с выделением большого количества тепла, причем развивается температура до 3000°. Термитная сварка широко применяется для сварки рельсов железнодорожных и трамвайных путей, труб и при ремонте крупных деталей. Перед сваркой стык рельсов очищают от грязи и окалины, затем устанавливают в седле стяжного пресса торцами впритык и закрепляют специальными штангами, создающими усилие на торцах около 3 кГ/мм . На стык 3 рельсов 2 насаживают форму 1 (фиг. 138) из огнеупорного материала, состоящую обычно из двух половин, соединенных струбцинами. Стык 3 прогревается 316  [c.316]

Термитная сварка. При термитной сварке источником тепла является тепло химической реакции между алюминием и окисью железа. Это тепло используется для нагрева свариваемых деталей. Схема термитной сварки приведена на фиг. 18. В тигель 2 засыпают термит (порошок алюминия и окиси железа). При горении термита образуется жидкий металл 3, который оплавляет кромки деталей / и заполняет зазор 4 между ними. Термитную сварку применяют при сварке рельсов и стальных отливок значительной толщины.[c.145]

Способом промежуточного литья можно сваривать различные детали в стык, производить термитную отливку, а также выполнять наплавку деталей. Перед сваркой стыкуемые детали собираются с зазором и формуются (фиг. 208, а). Зазор между торцами выбирается в зависимости от сечения свариваемых деталей. При сварке рельсов зазор в стыке берется 14 мм. Ввиду того что прочность застывшего термитного литого металла обычно ниже, чем свариваемого, форма должна предусматривать усиление стыка (фиг. 208, б).  [c.505]

Промежуточное положение между сваркой давлением и сваркой плавлением занимает термитная сварка, иногда применяемая для сварки рельсов трамвайных путей, а также стержней и валов сечением до 2000 сж . Свариваемые концы рельсов помещают в разъемную огнеупорную форму подогревают бензино-кисло-родной или пропан-кислородной горелкой до температуры 900— 950° С и заливают жидким термитным металлом из тигля, в котором сгорает термитная смесь из алюминия и окиси железа. При реакции горения термита образуется перегретое расплавленное железо, нагревающее концы рельсов и заполняющее стык. При сжатии  [c.9]

Термитная сварка под давлением и комбинированная сварка Рельсы и трубы, когда электрический аппарат для сварки встык неприменим  [c.948]


Термитная сварка широко при.меняется для сварки рельсов железнодорожных и трамвайных путей, труб и при ремонте крупных деталей. Перед сваркой стык рельсов очищают от грязи и окалины. Затем на стык 3 рельсов 2 насаживают форму 1 (рис. 109) из огнеупорного материала, состоящую обычно из двух половин, соединенных струбцинами. Стык 3 подогревается бензиновым подогревателем или электрической дугой, в тигель  [c.302]

Термитная сварка производится при помощи порошковой смеси одной части алюминия с тремя-четырьмя частями окиси железа. Термит легко зажигается и при бурном горении достигается температура 3000° С. Наплавленным железом заполняют стыки соединений. Этот способ удобен для сварки рельсов и др.  [c.110]

Область использования монтажная сварка рельсов, рельсо» вых соединений и катаных профилей термитная сварка арматурных сталей термитная сварка звеньев цепей ремонтная сварка осей, валов, станин из стали, стального литья, серого чугуна термитная муфельная сварка алюминиевых тросов.  [c.25]

Кроме электроконтактного способа сварки рельсов, могут найти применение газопрессовая и термитная сварки.  [c.306]

ТЕРМИТНАЯ СВАРКА РЕЛЬСОВ  [c.393]

Способы термитной сварки рельсов  [c.395]

Сапожников А. В. 509 Сварка накладок 407 — рельсов термитная 393  [c.594]

Достоинство термитной сварки заключается в том, что ее можно производить в любом месте и без сложного оборудования. Этим способом сварки широко пользуются при сварке рельсов и балок.  [c.126]

Термитная сварка имеет широкое применение для соединения рельсов городских железных дорог.[c.64]

В результате реакции образуются железо и окись алюминия, которая всплывает на поверхность, образуя шлак. Продукты реакции нагреваются до температуры 3000 °С. Термитная сварка может осуществляться методом промежуточного литья, когда расплавом железа заливают стык стальных или чугунных деталей, заключенный в литейную форму. Это сварка плавлением. Но термитную сварку выполняют еще и впритык, когда жидким металлом и шлаком только нагревают торцы соединяемых деталей, а соединение получают, сдавливая разогретые торцы и деформируя их. Это сварка давлением с нагревом без оплавления. Термитная сварка применяется в основном для соединения рельсов. Она малопроизводительна, ее трудно автоматизировать. Поэтому ее применяют редко.  [c.9]

При окончательном восстановлении плети сначала удаляют временно уложенный рельс с болтовыми отверстиями и на его место вваривают другой рельс, без болтовых отверстий и без закалки концов. Сварку производят электроконтактным, газопрессовым или термитным способом в установленном интервале температур для закрепления рельсовой плети. Если сварка выполнялась при другой температуре, то при наступлении установленного интервала температур необходима разрядка напряжений в рельсовой плети. Работами окончательного восстановления плети руководит работник дистанции по должности не ниже старшего дорожного мастера.  [c.370]

Термитная сварка широко применяется для сварки стыков рельсов городских трамвайных путей, для сварки стальных телеграфных и телефонных проводов, стальных труб и пр.  [c.262]

Термитная сварка. Ее применяют при соединении рельсов, труб и при ремонте крупных деталей. Термит представляет собой смесь алюминиевого порошка и окислов железа. Горение термита протекает по реакции  [c.305]

Термитная сварка используется в основном для соединения стыков рельсов.  [c.21]

Сварка впритык (рис. 222 б) применяется при выполнении соединений деталей небольшого сечения (рельсов, труб и т. п.). Прн этом способе подлежащие сварке торцы деталей обрабатываются, затем детали сдвигаются вплотную и зажимаются. На стык надевается форма и концы деталей подогреваются Термитный металл и шлак сливаются в форму, причем в первую очередь сливается шлак, который, затвердевая, образует вокруг детали шлаковую оболочку. Сливаемая б форму жидкая сталь вытесняет шлак вверх и нагревает стык до температуры белого каления, после чего детали стягиваются и свариваются впритык. После окончания процесса удаляются шлаковая оболочка и металл с остывшего стыка.  [c.340]


Сварка алюминиевым термитом применяется для стыковых соединений рельсов, труб, массивных отливок и при ремонтных работах. Техника термитной сварки заключается в том, что концы стыкуемых изделий, помещенные в форму из огнеупорного материала, заливают термитным металлом и шлаком из специального тигля.  [c.508]

Термитная сварка применяется в основном для соединения рельсов, труб, проводов, а также при ремонте чугунных деталей. С помощью термитной сварки свариваются только стали и чугун. За последние годы также применяется термитная пайка труб латунью.[c.502]

Термитная сварка —сварка, при которой для нагрева используется энергия горения термитной смеси. Эту сварку (рис. 1.9) применяют для соединения стыков арматурной стали, рельсов, проводов и т. п. Свариваемые детали помещают в специальную огнеупорную форму. Затем в тигель, расположенный над стыком, засыпают термитный порошок, состоящий из алюминия и железной окалины, и зажигают его. Сгорая при температуре более 2000 °С, термит образует из окалины жидкий металл, который расплавляет кромки дета лей и сваривает их. Возможны добавление присадочного металла в процессе сварки в виде прутка и перемешивание ванны этим прутком для лучшего удаления шлаковых и газовых включений и формирования шва. Использование заранее приготовленных термит-  [c.15]

Развиваемая при горении температура достигает 3000°С. Схема термитной сварки рельсов показана на рис. 161. Сварива-  [c.305]

Термитная сварка. При термитной сварке для нагрева применяют порошкообразную фючую смесь — термит, представляющий собой механическую смесь порошков алюминия и железной окалины. При сгорании термитной смеси развивается температура до 3000° С, происходит расплавление концов свариваемых деталей. После затвердевания металла обеспечивается прочное соединение деталей. Термитная сварка применяется при ремонтных работах, особенно в полевых условиях, при сварке трамвайных рельсов и др.  [c.254]

Применяют четыре вида сварки рельсов электроконтактный, газопрёссовый, электродуговой, термитный.  [c.436]

К а р а с е в М. А., Термит и термитная сварка рельсов, Гострансиздат, 1936  [c.371]

Комбинированный способ термитной сварки совмещает сварку впритык и сварку про. 1ежуточным литьем. Он применяется исключительно при сварке рельсов. Сварка ведется следующим образом (фиг. 10, в). Свариваемые торцы рельсов фрезеруются. Между головками рельсов закладывается из железа или из малоуглеродистой стали пластина толщиной 6—8 мм, которая зажимается специальным прессом. Затом надевается форма и производится подогрев до 700—750° С. По окончании подготовки к сварке зажигают термит п выливают металл и шлак через выпускное отверстие в форму. Сталь, вытекающая в пе[> вую очередь расплавляет подошвы и шейку рельсов, спаривая их в единое целое. Заполняющий верхнюю часть формы шлак сильно разогревает головки рельсов, что дает возможность сварить их стягиванием между собой при по-.мощи пресса. Количество термита рассчитывается таким образом, чтобы вос-стгпюплсннын металл заполнял по высоте /з формы примерно до головки рельса.  [c.370]

КОМБИПИРОВАПНАЯ ТЕРМИТНАЯ СВАРКА РЕЛЬСОВ — особый вид термитной сварки давлением, при котором головки рельсов со вставленной между ними пластиной свариваются приложением сжимающего усилия, без плавления металла, а шейка и подошва рельсов, между которыми образуется зазор на толщину пластины, соединяются так же, как при термитной сварке плавлением.  [c.64]

ТЕРМИТНАЯ СВАРКА — общее название разновидностей сварки, при которых нагрев металла производится продуктами реакции горения термита (см. Термитная сварка плавлением. Термитная сеарка давлением, Комбинированная термитная сварка рельсов). При Т. с. применяются специальные тигли для сжигания термита, в которых продукты реакции горения термита подводят к месту сварки, подогреватели в виде специальных бензиновых и керосиновых горелок (подогреватели для термитной сварки). Для осуществления осадки при термитной сварке давлением используют стяжные прессы.  [c.159]

Огромный объем сварки рельсовых стыков (которая, кстати, увеличивает срок службы рельсов почти в два раза) будет выполнен в текуще.м се.милстии должно быть сварено больше 50 тыс. км рельсов, из них свыше 10 тыс. км — в бесстыковые плети. Более производительная и более дешевая контактная сварка рельсов заменит дуговую, термитную и газопрессовую сварку. Правда, луговая и термитная сварка имеет одно очень важное  [c.175]

Кромки свариваемых деталей 1 и 2 (например стержней, труб) нагреваются ацетиленокислородными многопламенными кольщдыми горелками 3 п4 сразу- » му контуру до пластик. » остояния или до оплавления и затем сдавливаются. Этот способ применяют при изготовлении труб и деталей железнодорожного подвижного состава Термитная сварка основана на свойстве алюминия и окиси железа вступать между собой а химическое соединение с выделением большого количества тепла, которое используют для нагрева свариваемых детален. Этот способ применяют при сварке рельсов и стальных от-лйвок  [c.16]

Сварка рельсовых стыков В. с. трамваев начала применяться в 1898 г. и быстро распространилась на трамвайных предприятиях всего мира. Первоначально применялся способ заливки рельсов расплавленным чугуном (стык Фалька) стык при этом не сваривался, а лишь заформовывался в чугунном башмаке в виду сложной и громоздкой аппаратуры (передвижная вагранка) этот способ не мог иметь большого успеха. С 1900 г. начала распространяться алюмино-термитная, а с 1904 г. электрич. сварка рельсов. Первая (по способу Гольдшмидта) быстро завоебала себе прочное положение в виду несложности и сравнительной дешевизны ее, простоты изготовления термитной смеси и аппаратуры, а также вполне надежных результатов. Опыт показывает, что число лопнувших стыков, сваренных термитом, весьма не-  [c.320]

В 1926 г. с целью уменьшения количества стыков — одного из самых уязвимых элементов конструкции рельсового пути — на железных дорогах СССР была введена термитная сварка короткомерных рельсов. С середины 30-х годов наряду с нею стала применяться более производительная электродуго-вая сварка, а в 1943 г. впервые был применен еще более совершенный способ электроконтактной сварки со стационарными и передвижными сварочными установками, получивший в дальнейшем преимущественное распространение. Положительный опыт рельсосварочных работ и совершенствование сварочной технологии привели к разработке конструкций так называемого бесстыкового пути, составляемого из 800-метровых рельсовых сварных плетей, чередующихся со вставками из нескольких рельсовых звеньев нормальной длины. Первая экспериментальная проверка отдельных участков такого пути, характерного высокой стабильностью и обеспечивающего плавность хода подвижного состава при больших скоростях движения, была предпринята в Советском Союзе еще в 1935 г. Тогда же проф. К. Н. Мищенко разработал теоретические основы его конструирования. Но широкое применение его на эксплуатируемых и вновь строящихся линиях началось, как и в большинстве других стран, лишь в послевоенный период — с появлением в путевом хозяйстве тяжелых рельсов и более совершенных рельсовых скреплений. К концу 1970 г. общая длина бесстыкового пути будет доведена примерно до 20 тыс. км, преимущественно на тех же направлениях, для которых предусматривается укладка железобетонных шпал [16].  [c.219]


Термитная сварка нашла широкое применение на железнодорожном транспорте для присоединения соединителей к стыкам рельс. В последние годы этот вид сварки стали широко применять для соединения алюминиевых, сталеалюминневых и стальных проводов (заземляющих тросов) воздушных линий электропередачи В настоящее время термитную сварку пока еще в опытном порядке начали внедрять также для соеди-  [c.43]

Сварка комбинированным способом предназначена для сварки рельсовых стыков, способ совмещает сварку впритык и сварку промежуточным литьем (рис. 222, в). Способ состоит в том, что валоженная между головками рельсов железная пластина зажимается при помощи пресса. Затем после установки на стык формы и подогрева деталей до 700—750°С в форму выливается из тигля термитный металл и шлак. Жидкий металл расплавляет и сваривает подошву и шейку рельсов. Заполнявшая верхнюю часть формы шлаковая ванна нагревает головки рельсов и затем при стягивании рельсов стык сваривается.  [c.340]

Комбинированны.ч способом сваривают преимущественно стыки рельсов. Этот способ представляет собой комбинацию двух способов впритык и промежуточным литьем. Перед сваркой рельсовые стыки фрезеруются. Между головками рельсов зажимается пластина из низкоуглеродистой стали толшияой 8—10 мм. Стык, собран- ный с пластиной, сжимается прессом (фиг. 209). Между шейками и подошвами рельсов остается зазор, равный толщине установленной между головками пластины. Головки рельсов с зажатой пластиной зачеканиваются для того, чтобы расплавленные металл и шлак не могли попасть в зазоры между головками рельсов и пластиной. Подготовленный таким образом стык формуется и заливается расплавленным термитным металлом. Заливка металла производится через дно тигля. После заливки стык с помощью пресса осаживают.  [c.505]

Способ термитной сварки впритык (фиг. 10, б) применяется для соединения деталей относительво небольшого сечения (рельсов, труб и т. п.). Сварка производится следующим образом. Торцы деталей обрабатываются для получения чистых и взаимно паралелльных плоскостей, детали сдвигаются вплотную, стык зачеканивается. На место соединения надеваются огнеупорные формы и производится подогрев сопрягаемых торцов бензиновыми подогревателями до температуры 450—600° С. По окончании термитной реакции в тигле слив расплавленного шлака и металла производится через край, при этом в огнеупорную форму в первую очередь попадает жидкий шлак, который быстро  [c.369]

Термитная сварка

Термитная (алюминотермитная) сварка применяется при сварке рельсов — для сварки применяется термит, расфасованный определенными порциями. Работу выполняет бригада из двух-трех человек. Общий вес используемого оборудования не превышает 350 – 400 кг. При выполнении сварки и сопутствующих технологических операций используются автономные источники энергии.

Алюминотермитная сварка рельсов имеет ряд преимуществ перед контактной сваркой: она не требует сложного дорогостоящего оборудования, большого количества рабочих, продолжительных перерывов в движении поездов. Кроме того она может применяться при сварке на стрелочных переводах. Процесс сварки одного рельсового стыка занимает около 50 минут, а благодаря возможности работы нескольких бригад одновременно, можно добиться большей производительности в «окно». Например, за двухчасовое «окно» силами трех бригад можно изготовить до 12 стыков.

История развития производства термита и термитной сварки рельсов

В Москве термитную сварку впервые применили в 1915 г., когда было сварено 126 стыков. В 1918 г. сварили еще 151 стык. С 1923 г. в трамвайных путях столицы начинают регулярно варить стыки термитом. До 1925 г. стыки сваривали импортным термитом. В 1925 г. на Московском термитно-стрелочном заводе инженером М. А. Карасевым было налажено промышленное производство термита.М. А. Карасев внес крупный вклад в развитие алюминотермии, организовав на базе отечественной технологии выпуск термитных смесей для народного хозяйства. Он предложил рациональные способы производства алюминиевого порошка и термита.

В последующие годы в путях московского трамвая было сварено термитом свыше 100 000 стыков.

Сварка производилась двумя способами: комбинированным и врасклинку. Ввиду того, что стыки, свариваемые последним способом, Часто выходили из строя, к 1931 г. этот способ перестали применять. Вместо него начали внедрять способ сварки промежуточным литьем. Одновременно начали применять способ сварки «дуплекс» (способ промежуточного литья с последующим прессованием). Однако этот способ не получил широкого распространения из-за сложности технологического процесса.

Качество сварки термитных стыков за первые 10 лет ежегодно улучшалось, и количество лопнувших (в течение года) стыков в среднем не превышало 0,8%.

Применение отечественного термита для сварки рельсовых стыков показало его превосходство перед импортировавшимся термитом. В стыках рельсов, сваренных отечественным термитом, значительно меньше процент брака. Это подтверждают результаты эксплуатации первой очереди Московского метрополитена. Так, например, каждый рельсовый стык на участке Сокольники — Парк культуры в 1938 г. выдержал 13,4 млн. ударов с грузонапряженностью 53 млн. т-км.

В 1936 г. вышло из строя 0,17% от количества эксплуатируемых в путях стыков, в 1937 и 1938 г. — по 0,5%.

Из приведенного количества выбывших из строя стыков 75% разрушились из-за наличия болтовых отверстий в зоне сварки.

В эти же годы термит стали внедрять в другие отрасли народного хозяйства. В частности, была разработана и успешно осуществлена термитная сварка стыков легированных труб первого прямоточного котла высокого давления; начали применять также термитную сварку для ремонта крупногабаритных стальных деталей: валов, колонн и т. п.

Принцип получения трудновосстанавливаемых металлов из их окислов впервые был выдвинут крупнейшим русским ученым-химиком, основоположником современной физической химии Н. Н. Бекетовым. В 1865 г. в своей докторской диссертации «Исследования над явлениями вытеснения одних элементов другими» Бекетов превратил этот принцип в научную теорию, заложив основу алюминотермии. Он установил, что алюминий обладает очень большой активностью, соединяясь с кислородом, и что при определенных условиях алюминий легко восстанавливает из окислов другие металлы, стоящие правее его в таблице напряжений химических элементов.

Способы сварки рельсов (Электроконтактная, электродуговая, газопрессовая и алюмотермитная сварка), страница 2

Берегите глаза | 10.09.2015


Многим известен такой вид сварки, как электродуговая и газовая. Они широко применяются как на производстве, так и в строительстве. Но термитная сварка мало кому известна. Поэтому речь пойдет о ней. Благодаря использованию термитной сварки, получаются, ничем не хуже по качеству соединения, как при электро или газосварке, притом не требуется источник электропитания или газовые баллоны.

Сферы применения

Термитную сварку на сегодняшний день используют для сваривания чугуна, электрических и телефонных коммуникаций, труб, частей двигателя и так далее. Особо часто термит используют для сваривания железнодорожных рельсов. Соединения получаются достаточно надёжные. Место ремонта может быть на любом участке дороги, даже в несколько сот километров от населенного пункта.



Требования и ГОСТ

Правила проведения сварки ванным способом изложены в ГОСТ 14098-91, посвященном соединению арматуры и закладных изделий в ж/б конструкциях.

Примеры:

  1. Запрещено выполнять работы в условиях нестабильного электроснабжения, при отклонении напряжения от номинального более 5%, на неисправном оборудовании (п. 1.15).
  2. Соединение сдвоенных арматурных стержней данным методом могут проводить только сварщики с соответствующим удостоверением.

Механизированную сварку прутков производят под флюсами следующих марок (п. 3.4.1):

  • встык — АНЦ-I, АН-8, ФН-7, АН-22;
  • Т-образно, в т.ч. с колоннами — ФК-3, АНЦ-1.

Термитная сварка

Появление термитной сварки было обусловлено необходимостью стыкового соединения металлов без использования громоздкого оборудования и наличия электросети. Поэтому в 1859 г. Бекетов Н. Н. обнаружил способ, в основе которого лежит алюминотермия ― процесс получения металла восстановлением их окислов алюминия. Он определил, что смесь порошка алюминия и оксида железа, горя при 3000° C, превращаются в сталь и шлак.

В 1898 г. исследователь из Германии Гольдшмидт, впервые применил термитную сварку на практике, соединив два железных бруска. Сделал он это, образовав форму вокруг места стыка и засыпав его термитным порошком. Сгорев, термитный порошок превратился в расплавленное железо, соединив таким образом два металлических бруска. При этом шлак всплывал на поверхность и мог свободно отделиться.

С того времени состав термита практически не изменился. Чаще всего термит имеет в своём составе опилки алюминия ― 23%, и окись железа― 77%. Фракция порошка составляет ― 0,5 мм. В момент поджига порошка, возникает химическая реакция, благодаря которой выделяется много тепла. Плавясь, окись железа переходит в чистое железо, а расплавленный алюминий окисляется.

Электроконтактный способ


Электроконтактный подход к соединению стыков рельсов основывается на их сильном нагреве и последующем расплаве посредством электрической дуги, которая формируется значительным по величине током низкого напряжения.

Для реализации метода используют специальные машинные комплексы, работающие в автоматическом режиме (МСГР-500, МС-5002 или К-190, например).

Подлежащие обработке рельсы перед началом сварки укладываются либо непосредственно на путях, либо же с небольшим смещением внутри ветки или снаружи колеи (на удалении порядка 260 сантиметров от её оси).

При этом сам сварочный механизм перемещается по восстанавливаемой нитке, то есть представляет собой самоходную рельсосварочную станцию.

В процессе её работы используются сменные контактные головки различного типа, обеспечивающие необходимые режимы сварки (непрерывное оплавление или прерывистый разогрев контактов).

Термитная сварка рельсов

Процесс сваривания рельсов термитом заключается в следующем:

  • обрезка рельс с двух сторон, чтобы промежуток между ними был 23 ― 25 мм. Притом они должны быть выставлены горизонтально и вертикально;
  • в зазор между рельсами вставляется пластина из углеродистой стали, для образования зазора;
  • стык рельсов зажимается прессом;
  • на место соединения монтируется огнеупорная форма, а стыки формы с рельсами, засыпаются песком, или замазываются специальной пастой;
  • поверх форм прикрепляется тигель (конус в виде лейки из огнеупорного материала) в котором первоначально сжигается термит. Расплавленный жидкий металл полученный в тигле, в последствии выливают в форму на стыке рельс;
  • термит в тигле поджигается термитным карандашом, после чего происходит горение основной смеси 20 ― 30 секунд;
  • снизу в воронке тигля установлена заглушка, которая расправляется и освобождает проход жидкому металлу в форму. Сталь и шлак заполняя форму, образуют соединительный шов, притом шлак частично вытесняется наружу в специальные чаши, прикрепленные сбоку тигля;
  • горячая сталь заливаемая в форму, проплавляет торцы рельс. После, убирается тигель, и форма сжимается прессом;
  • форму снимают, и пока металл ещё горячий, удаляют его избыток;
  • получившийся шов, тщательно шлифуют до образования однородной плоскости с рельсой.


Как выполнять ванную сварку

Соединяемые заготовки очищают от грязи и ржавчины. В противном случае шов будет иметь много дефектов.

Необходимое оборудование

Используют следующее:

  1. Сварочный аппарат переменного или постоянного тока.
  2. Кондуктор, струбцины или иные приспособления для неподвижной фиксации заготовок.
  3. Ванночки из стали, меди, керамики или графита. Первая разновидность является одноразовой. Существуют формы 2 типов — для вертикальных и горизонтальных соединений.
  4. Плавящиеся электроды. Наилучшее качество обеспечивают расходники с покрытием основного типа (фтористо-кальциевым), например УОНИ-13/45. В такой обмазке нет органических веществ, поэтому расплав не насыщается водородом. Начинающим будет сложно работать с этими расходниками. Им лучше воспользоваться рутиловыми МР-3, АНО или аналогичными.
  5. Баллон с инертным газом. Защищает металл шва от окисления в случае применения тугоплавкого электрода (сварка полуавтоматом и автоматом).


При ванной сварке используют сварочный аппарат постоянного или переменного тока.
В качестве аппарата можно применять самый простой сварочный трансформатор. Более удобен в работе инвертор. Он обладает следующими преимуществами:

  1. Малыми размерами и весом. Масса устройства составляет всего 3 кг. Уменьшение габаритов трансформатора обусловлено применением специальной схемы, увеличивающей частоту переменного тока до 40-60 кГц.
  2. Высоким значением напряжения холостого хода. Это облегчает розжиг дуги, что особенно необходимо при использовании электродов с основной обмазкой. Из-за присутствия фтора она затрудняет горение.
  3. Наличием дополнительных функций, облегчающих розжиг и поддержание дуги («горячий старт», «форсаж разряда», «антизалипание»).
  4. Высоким КПД.

Используют ванночки:

  1. Одноразовые стальные марок С14-Мн, С16-Мо, С15-Рс.
  2. Керамические.
  3. Из графита марок ЭЭГ, ЭГО, ГМЗ, ППГ, ЭГ1.
  4. Из меди М1 или М2.

Применение многоразовых накладок дает двойной эффект:

  • снижается расход стали на каждый стык;
  • обеспечивается большая толщина защитного слоя бетона, в то время как при наличии стальной формы она сильно сокращается.

Выбор режима

Основными параметрами режима сварки являются:

  • диаметр расходника;
  • сила тока.

Первую величину подбирают по размеру заготовок. Данные для ванного способа отражены в таблице:

Диаметр свариваемых стержней, ммДиаметр электрода, ммСварочный ток, А при положительной/отрицательной температуре воздуха
205(225-235)/(250-260)
22(235-250)/(260-280)
25(250-270)/(280-300)

Параметры для ванно-шовной сварки — рекомендуемые и допустимые:

Диаметр свариваемых стержней, ммДиаметр электрода, ммСварочный ток, А при положительной/отрицательной температуре воздуха
36-406(5)300(275)/330(300)
50-556(5)330(300)/360(330)
607(6)420(400)/450(430)
708(6)500(450)/540(470)
808(6)500(450)/550(480)

Примечание: в скобках указаны допустимые значения.

Термитные карандаши

В продаже можно найти термитные карандаши. Это кусок проволоки состоящей из углеродистой стали, диаметром до 5 мм. На неё наносят термитную смесь перемешанную с клеем. С одной стороны карандаша имеется место для запала. Что-то вроде бертолетового шнура, но нанесенного в виде дорожки на сам карандаш. Карандаш вставляют в держатель ― как для электросварки, ― и поджигают верхнюю часть. Когда огонь доходит до основного состава на другом конце карандаша, происходит запал термита. Сварку необходимо производить с защитным щитком и рукавицами. Этот же карандаш применяется для поджига основной смеси в тигле. Его поджигают и бросают в тигель с термитной смесью.

Кроме карандашей, существуют ещё термитные шашки и патроны. По принципу работы они схожи с термитным карандашом.

Достоинства термитной сварки

  • крепкое и надежное сварочное соединение с высокой стойкостью к разрушению;
  • технология сварки отличается простотой и доступностью, что предполагает ее использование как в промышленности, так и в быту;
  • самый оптимальный вариант сварки при аварийных ситуациях.

Недостатки

  • высокое поглощение влаги;
  • смесь из-за способности воспламенятся, считается пожароопасной, что требует бережного отношения и хранения;
  • попадание влаги на термитную шашку приводит к образованию взрыва;
  • неспособность контролировать процесс горения термита.

Экономия, получаемая от применения сварных рельсов.

Имеются сведения, что, несмотря на более значительные первоначальные затраты, в результате применения длинных сварных рельсов получается значительная экономия за счет меньших затрат на текущее содержание пути. Вследствие отсутствия стыков сварные рельсы имеют больший срок службы, объем работ по смене шпал меньше, сплошную выправку пути по уровню можно производить через большие промежутки времени и случаи необходимости местной выправки пути по уровню сведены до минимума. Другим преимуществом сварных рельсов является значительное снижение количества сменяемых прокладок, стыковых соединителей, стыковых накладок и болтов, а также подлежащих наплавке концов рельсов; при применении сварных рельсов улучшается работа системы сигнализации, улучшаются условия движения поездов и уменьшается количество ударов, воспринимаемых подвижным составом. Специальный комитет AREA проводил исследования, касающиеся экономичности применения длинных сварных рельсов по сравнению с рельсами с обычными стыками и представил доклад по этому вопросу. С помощью данных о расходах и калькуляций, которые Комитет смог получить от дорог, имеющих опытные участки протяжением не менее двух миль, Комитет смог сделать заключение, что применение длинных сварных рельсов повышает первоначальные затраты на 14% в случае применения рельсов весом от 65,0 кг/пог. м до 67,5 кг/пог. я включительно, на 7% — при рельсах весом 55,5 и 57 кг/пог. м и на 13% — при рельсах весом 44,5 кг/пог. м. Однако Комитет сделал следующее заключение: при рельсах весом от 55,5 до 57,0 кг/пог. м дополнительные первоначальные расходы будут компенсированы за счет экономии на текущем содержании пути через 5 лет, а при более тяжелых типах рельсов эта компенсация произойдет через 7 лет. Было также отмечено, что экономия, получаемая от применения длинных сварных рельсов, будет особенно ощутительна на тех участках пути, где не наблюдается особенно интенсивного износа рельсов, вызванного кривыми или уклонами пути.

Оборудование для термитной сварки рельс

  • вольфрамовый или керамический тигель с плавящейся заглушкой, и приспособленный для слива жидкого металла в форму;
  • отливочные формы для придания расплавленному металлу формы рельсов;
  • пресс для сжатия форм после заливки металла;
  • дополнительное оборудование: подставка для тигля, термометр, горелка;
  • дополнительные материалы и инструменты: болгарка, шлифовальные круги, кувалда, зубило, металлическая щётка, термостойкая одежда, рукавицы, защитные очки для глаз и другое.

Все это обеспечит качественную работу и защитит персонал от разрушительного воздействия тепла и грязи получаемых при сгорании термосмеси. https://www.youtube.com/watch?v=kuydZx-ckTs

Технология сварочной ванны

Соединение арматурных стержней и других элементов сплошного сечения осуществляют следующим образом:

  1. Их устанавливают в кондукторе с некоторым зазором.
  2. Ограничивают пространство между заготовками с 3 сторон специальными накладками или U-образной скобой.
  3. Плавящимся электродом нагревают торцы до разжижения. Их необходимо постоянно поддерживать в таком состоянии, перемещая инструмент от одного изделия к другому. Постепенно зазор между ними заполнится расплавленным металлом.

Различают ванную и ванно-шовную технологии. Во втором случае накладку приваривают к заготовкам фланговыми швами. В результате она усиливает стык, воспринимая часть нагрузки.

С использованием одного электрода

Для заполнения сварочной ванны 1 расходника не хватает. Так, для соединения арматуры диаметром 28 мм требуется 3 электрода толщиной 4 (мм).

Поскольку работу прерывать нежелательно, расходники приходится быстро менять (допустимая пауза составляет 3-5 секунд).

Начинающие сварщики могут с такой задачей не справиться.


Одноэлектродная сварка.

Многоэлектродная сварка

Проще формировать шов одновременно несколькими расходниками — т.н. гребенкой электродов. До начала работ их прихватками крепят к стальной пластине так, чтобы часть ее оставалась свободной. Этот хвостовик помещают в электрододержатель.

После выполнения сварного шва огарки отбивают и используют пластину повторно.

Техника исполнения не отличается от 1-электродного способа.


Трехэлектродная ванная сварка.

Качественная сварка рельсовых стыков

  • 10 ноября
  • 28 рейтинг

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

способы и их основные особенности

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

Что такое термитная сварка железных дорог? | Железнодорожная технология для стальных рельсов

Это информационный пост. Если вы ищете продукт, посетите страницу для термитной сварки рельсов.

Железнодорожная термитная сварка — распространенный метод в железнодорожном строительстве. Как мы знаем, в стыке рельсов между двумя стальными рельсами имеется стык. Есть проблема в железнодорожной отрасли. Когда поезд уходит, огромное давление вызовет тряску, даже трещину.Эти проблемы поставят под угрозу срок службы стальных рельсов и безопасность поездов. Итак, как решить интерфейс — важный проект для железнодорожной техники.

С развитием обрабатывающей промышленности существует два основных метода сварки железнодорожных путей. Один из них — электрическая пайка, а другой — термитная сварка. Что такое термитная сварка? Железнодорожная термитная сварка считается наиболее высокоэффективным методом сварки железнодорожных путей. Благодаря высокой эффективности, надежному качеству и высокой технологичности, термитная сварка для железных дорог становится наиболее популярным способом в строительстве железных дорог.Широко распространена термитная сварка. В железнодорожном строительстве используется для сварки железнодорожных путей. Цельнотянутый рельс может быть изготовлен методом термитной сварки.

Принцип работы понятен. После настройки аппарата для термитной сварки предварительно нагреваем стальные рельсы до 600 градусов. Затем поместите сварочную часть в тигель и зажгите сварочную часть. Сварочная часть будет производить расплавленную сталь и шлак. Жароплавкая сталь расплавит поверхность раздела между двумя стальными рельсами.

Термитная сварка проста в эксплуатации. AGICO Rail предоставляет комплекты для термитной сварки, такие как сварочная часть, песчаная форма, воспламенитель и другие отдельные части для термитной сварки железных дорог. Как сварить железнодорожные пути? Какова процедура термитной сварки? AGICO Rail предлагает вам простое руководство.

Процесс железнодорожной термитной сварки

Процедура сварки железнодорожным термитом состоит из 13 этапов. Мы можем разделиться на три части.Первая часть — это подготовка, вторая часть — операция, а третья часть — проверка. Сначала мы познакомимся с подготовительной работой.

Подготовительные работы

  • Для начала подготовим сцену сварки. Нам нужно выкопать яму глубиной 300 мм, и в нее поставить тигель. Затем разгрузите железнодорожные крепления и измерьте температуру железнодорожных путей. Тем временем проверьте модель железнодорожного пути и убедитесь, что термит подходит для этих железнодорожных путей.
  • Во-вторых, надо проверить железнодорожные пути. Проверьте, есть ли на поверхности оксид или нет, и проверьте правильность положения конца рельса. Расстояние между концом рельса и железнодорожной шпалой должно быть более 10 см, иначе нам нужно отрегулировать положение рельса.
  • В-третьих, это важный шаг. Нам нужно следить за тем, чтобы концы рельсов были выровнены. Четыре основных параметра, которые необходимо проверить: расстояние, вертикальное выравнивание, горизонтальное выравнивание и кручение.

Расстояние между концами направляющих должно составлять 23 ~ 27 мм.горизонтальное выравнивание означает сохранение выравнивания центральной линии каждого железнодорожного пути. Вертикальное выравнивание означает, что расстояние между железнодорожными шпалами должно составлять 1,5 мм. (Расстояние между деревянными шпалами должно составлять 3,2 мм.) Кручение означает, что головка рельса и конец рельса находятся на одном уровне.

Рабочий процесс



После того, как все подготовлено, приступаем к сварке железнодорожного полотна.

  • Сначала поместите песчаную форму на стальные рельсы и покрасьте герметичный материал.Более того, рабочие должны поддерживать на одном уровне центральную линию песчаной формы и оси стального рельса.
  • Следующий этап — предварительный нагрев. Предварительный нагрев направлен на устранение сырости и повышение температуры песчаной формы, чтобы избежать исчезновения пузырей и шлака. Топливо — кислород и пропан. Во время этой процедуры вы можете подготовить термит и тигель.
  • Затем рабочие выливают термит в форму для песка. Спустя 5 минут рабочие забирают тарелку для отходов и тигель и разбирают песчаную форму.

Инспекция



  • Перед использованием необходимо выполнить горячее и холодное шлифование. Следует обратить внимание на несколько советов во время процесса горячего шлифования. Сначала уберите клин через 15 минут. Во-вторых, сварочная головка внутри и снаружи находится на одном уровне с обеими сторонами направляющих.
  • Холодное шлифование направлено на удаление любых геометрических неоднородностей, вызванных сваркой. Холодное измельчение должно начаться через 1 час после заливки.

Ведь рабочие должны очистить место сварки и сделать отметку на сварном шве.

До сих пор мы внедрили метод железнодорожной термитной сварки. Если вас интересует эта железнодорожная техника, вы можете связаться с нами для получения более подробной информации. AGICO Rail предоставит вам комплект для термитной сварки. Более того, как производитель железнодорожных компонентов, мы поставляем различные стандартные стальные рельсы и железнодорожные крепежные детали, такие как соединительная пластина рельса и рельсовый стык .Кроме того, при необходимости мы предоставляем профессиональные услуги!

Watch Очаровательный путь Сварка железнодорожных путей

Рельсы поездов соединяются вместе с помощью очень удивительного процесса, называемого экзотермической сваркой, который в основном включает в себя зажигание химического вещества под названием термит и отправку расплавленного железа в песчаную форму. Вот как работает огненный процесс.

На многих старых железных дорогах железнодорожные рельсы соединялись с помощью соединительных стержней — в основном больших прямоугольных железных пластин, прикрепленных болтами к двум соседним рельсам.Сегодня вы видите всевозможные методы химического соединения двух рельсов для создания непрерывно сваренного рельса — такие как стыковая сварка оплавлением, сварка под давлением газа, сварка в закрытой дуге, а также способ, показанный на видео ниже: термитная сварка.

Термитная сварка используется во всем мире, отчасти потому, что для нее не требуется источник электроэнергии, поэтому ее можно выполнять где угодно, а отчасти потому, что она не требует особых навыков по сравнению с другими процессами.

Чтобы он заработал, техники должны вырезать две смежные рельсы точно так, чтобы оставался определенный зазор, часто в дюйм или около того.Затем они зажимают и герметизируют песчаные формы на каждой секции рельса, сначала проверяя, чтобы две рельсы были точно выровнены.

Затем, чтобы предотвратить образование пузырей за счет удаления влаги из пустот и убедиться, что концы рельсов плавятся, рабочие предварительно нагревают концы рельсов газовыми горелками.

G / O Media может получить комиссию

Как только это будет сделано, они прикрепят тигель, заполненный определенным термитным составом (оксид железа и алюминий, плюс легирующий агент, добавленный в смесь, чтобы соответствовать составу рельсов) сверху. формы и зажгите термит с помощью высокотемпературного магниевого бенгальского огня.

Термит плавится, образуя горячее железо и глинозем, которые расплавляют пробку на дне тигля, отправляя железо в пустоту. Шлак глинозема поступает в последнюю очередь, поскольку он имеет более низкую плотность, поэтому он переливается и собирается в поддонах на стороне рельса.

Через несколько минут металл затвердевает, формы снимаются, а сварные швы зачищаются молотками, зубилами и шлифовальными машинками.

Это увлекательное занятие.

ч / т: bangshift

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ТЕРМИТНЫХ ШВОВ НА ПРЕМИУМ РЕЛЬСАХ.ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ОТЧЕТ

термитных сварных швов использовались для соединения комбинаций рельсов премиум-класса и рельсов AREA Controlled Cooled Carbon (т. Е. Стандартных рельсов). Рельсы премиум-класса включают рельсы с упрочненной головкой и рельсы из CrMo, CrV и Cr сплавов. Основная цель заключалась в том, чтобы определить возможность соединения рельсов высшего качества друг с другом и со стандартными рельсами с помощью процесса термитной сварки. Цель была достигнута в том, что металлургические сварные швы были выполнены с использованием «стандартных» или «легированных» термитных зарядов.Другими задачами были определение механических свойств и металлургической структуры металла шва и зон термического влияния. «Сплавленный» металл шва был прочнее, чем «стандартный» металл шва, но имел меньшую пластичность при растяжении. Оба типа демонстрируют пластичность всего на 2-6 процентов уменьшения площади и энергию удара всего 1,5-2,8 Дж при 20 ° C. Образцы на растяжение и удар, которые охватывают область минимальной твердости на внешнем крае зоны термического влияния, показывают пластичность при растяжении 19-60% уменьшение площади и только 2.6-6,9 Джоулей для энергии удара. Кроме того, была измерена температура в рельсе рядом с металлом сварного шва при выполнении четырех сварных швов; в пятом измерялась температура самого металла шва. Наконец, определены остаточные напряжения и обсуждается их влияние на усталостную прочность сварного рельса.

  • URL записи:
  • Корпоративных авторов:

    Университет Аризоны, Тусон

    Департамент металлургического машиностроения
    Tucson, AZ Соединенные Штаты 85721

    Федеральное управление железных дорог

    Office of Research and Development, 1200 New Jersey Avenue, SE
    Washington, DC Соединенные Штаты 20590
  • Авторов:
    • Schroeder, L C
    • Пуарье, D R
  • Дата публикации: 1985-12

Информация для СМИ

Предмет / указатель терминов

Информация для подачи

  • Регистрационный номер: 00458661
  • Тип записи: Публикация
  • Источник Агентство: Федеральное управление железных дорог
  • Номера отчетов / статей: DOT / FRA / ORD-85/02, DOT-TSC-FRA-84-4
  • Номера контрактов: DOT-TSC-1567
  • Файлы: TRIS, USDOT
  • Дата создания: 28 августа 2004 г., 3:53

WELDING% 20TRACKS% 2CTHERMIT% 20RAIL% 20WELDING.Стоковые фотографии и изображения

Профессиональная СВАРКА без лицензионных отчислений.% 20TRACKS% 2CTHERMIT% 20RAIL% 20WELDING. стоковые фотографии и изображения для редакционных новостей из Shutterstock

Показать детали изображения Сварка термитом в темноте Стоковое фото RF Показать детали изображения Работы по сварке термитов на железной дороге Стоковое фото RF Показать детали изображения Сварка путей, сварка термитов рельсов. Роялти-фри фото Показать детали изображения Оборудование для термитной сварки Стоковое фото RF Показать детали изображения Работы по сварке термитов на железной дороге Стоковое фото RF Показать детали изображения Экзотермическая сварка: процесс сварки, в котором для прочного соединения проводников используется расплавленный металл.Роялти-фри фото Показать детали изображения Строительная площадка трамвайного пути, стыковка путей. Термитная сварка стыков рельсов. Роялти-фри фото Показать детали изображения Сварочное оборудование Thermit. Сварочный триммер для удаления лишнего металла с головки рельса. Гидравлическое обрезное устройство. Роялти-фри фото Показать детали изображения Сварка путей, сварка термитов рельсов. Роялти-фри фото Показать детали изображения Сварка путей, сварка термитов рельсов. Роялти-фри фото Показать детали изображения Сварка путей, сварка термитов рельсов.Роялти-фри фото Показать детали изображения Трамвайные пути недавно соединились, стык сварен. Процесс термитной сварки. Роялти-фри фото Показать детали изображения Экзотермическая сварка: процесс сварки, в котором для прочного соединения проводников используется расплавленный металл. Роялти-фри фото Показать детали изображения Экзотермическая сварка: процесс сварки, в котором для прочного соединения проводников используется расплавленный металл. Роялти-фри фото Показать детали изображения Сварочный шов термитов на подземном пути во Франкфурте, Германия. Показать детали изображения Железнодорожные пути недавно соединены термитной сваркой.Песочная форма, используемая для сварки, укладывается рядом с железнодорожными путями. Роялти-фри фото Показать детали изображения Сварка путей, сварка термитов рельсов. Роялти-фри фото Показать детали изображения Сварка путей, сварка термитов рельсов. Роялти-фри фото Показать детали изображения экзотермический процесс склеивания с использованием кислородно-топливной газовой горелки Стоковое фото RF Показать детали изображения Сварите старые железные дороги. Термитный стык ржавых металлических рельсов на бетонных шпалах и каменных опорах.Выберите содержимое и закройте фокус. Роялти-фри фото Показать детали изображения Работы по сварке термитов на железной дороге Стоковое фото RF Показать детали изображения Термитная сварка железнодорожного пути в Дублине, Ирландия. Роялти-фри фото Показать детали изображения Работы по сварке термитов на железной дороге Стоковое фото RF Показать детали изображения Железнодорожные рельсы свариваются вместе. Показать детали изображения Современная технология процесса термитной сварки рельсов, отремонтированный сварной рельс на конце предпосылки бетонных шпал Стоковое фото RF Показать детали изображения Работы по сварке термитов на железной дороге Стоковое фото RF Показать детали изображения Работы по сварке термитов на железной дороге Стоковое фото RF Показать детали изображения Работы по сварке термитов на железной дороге Стоковое фото RF Показать детали изображения Сварка рельсов поезда, процесс термит срока железной дороги, крупный план ремонта железной дороги на предпосылке гравия. Показать детали изображения сварочные пути, сварка термитного рельса.Роялти-фри фото

(PDF) Моделирование теплопередачи при термитной сварке рельсов

температура. Аналогичным образом, зависящий от температуры коэффициент теплопередачи

был применен к поверхности рельса

, который варьировался от 0,0007 Вт / см

2

K на нижнем конце температуры

до 0,0013 Вт / см

2

K на высокотемпературном конце. Потери тепла на дне кристаллизатора

не предполагались. После завершения предварительного нагрева входной поток тепла

на конце рельса и конвективный теплообмен

на внутренней поверхности формы были заменены адиабатическим состоянием

.Эта упрощенная граница, ограниченная

во время периода выпуска газа, может быть оправдана ограниченной конвекцией, которая возникает в полости сварного шва.

2.3.2 Стадия затвердевания

Стадия затвердевания охватывает период времени

после того, как жидкий металл вводится в сварочную полость.

Начальное температурное поле для рельса и пресс-формы

было получено в результате моделирования ping предварительного нагрева и отвода

. Начальная температура жидкости составляла

, определяемая по пиковой температуре, измеренной

в полости сварного шва, которая изменялась по вертикали по оси y

и по горизонтали по оси x (рис.1). Предполагалось, что

отсутствовал температурный градиент

вдоль оси z в полости сварного шва, потому что

из относительно небольшого размера сварного зазора в этом направлении

.

3 ПРОВЕРКА МОДЕЛИ ТЕПЛООБМЕНА

ПОМОЩЬЮ ЛАБОРАТОРНОЙ ТЕРМИТНОЙ СВАРКИ

3.1 Процедура лабораторной термитной сварки

Полномасштабная лабораторная термитная сварка

была проведена в лаборатории гражданского строительства Ньюмарка

в Университете штата Иллинойс. -Шампа

(UIUC).Материнский рельс, использованный при сварке, представлял собой 136-фунтовый рельс с охлаждением от троллейбуса, изготовленный Colorado

Steel Company в августе 1993 года. В этом исследовании использовались стандартные комплекты для термитной сварки Orgo-Thermit SkV

и процедуры

. Химический анализ

рельса и металла сварного шва представлен в Таблице 1.

не является существенной разницей в составе между

рельсом и металлом сварного шва, за исключением того, что содержание Al в металле сварного шва

намного выше (Таблица 1 ).

Две части рельса длиной 1 м были выстроены в линию и

поставлены на опору. Концы сварных швов были обрезаны абразивной рельсовой пилой под квадрат

. Расстояние между

двумя стыкованными концами рельсов (25 мм) было измерено на

основании, стенке и головке рельса перед установкой

сварочной формы. Боковая стенка стенки рельса и основание

на конце рельса были очищены от ржавчины и смазки с поверхности

перед сваркой. Затем пресс-форму

устанавливали на рельс и визуально центрировали

относительно осевой линии сварного шва.После закрепления сварочной формы

песок для фиксации был осторожно набит вокруг стороны

и дна формы для достижения водонепроницаемого уплотнения

для сварочной полости.

После завершения настройки полость сварного шва была

предварительно нагрета слегка восстанавливающим пламенем пропана – кислорода

. Давление газов кислорода и пропана

контролировалось на уровне 65 и 15 фунтов на квадратный дюйм, соответственно,

на протяжении всего процесса предварительного нагрева. Предварительный нагрев

раз менялся в разных экспериментах, за исключением

сварного шва F, в котором предварительный нагрев не предусматривался.После предварительного нагрева

нагруженный сварочный тигель был помещен на место

и центрирован над отверстием полости сварного шва

. Затем зажигался термитный заряд, и в сварочную полость заливался жидкий металл

. Период времени

между окончанием предварительного нагрева и

началом заливки определяется как время выпуска

. Время предварительного нагрева и время выпуска

были измерены для каждого лабораторного сварного шва с видеокассеты

и сведены в Таблицу 2.После заливки

сварным швам давали остыть в течение

1-2 мин перед тем, как были сняты башмак формы, верх сварного шва и

стояки.

3.2 Измерение температуры во время сварки

Отверстия были просверлены в одной части рельса в разных местах

для установки датчиков термопар. Для измерения температуры рельсов

использовались открытые термопары

К-типа (хромель — алюмель) с изоляторами cer-

amic. Наконечники термопар

были приварены к отверстиям для обеспечения хорошей теплопроводности

.Четыре пары датчиков

(W5Re – W26Re) термопары типа C были установлены в разных точках

вдоль центральной линии сварочной полости для измерения температуры металла сварного шва

. Небольшие канавки

были вырезаны на сварочной форме для размещения проводов термоэлемента

, проходящих через стенку формы. Для сбора данных во время сварки использовалась национальная многоканальная система SCXI

.

Таблица 1 Химический состав материнского рельса и завершенного термитного шва

(мас.%)

CMnP S Si Ni Cr MoCuAl

Rail 0.8 0,8 0,02 0,02 0,16 0,01 0,05 0,01 0,02 0,006

Сварной шов 0,7 0,8 0,024 0,006 0,23 0,02 0,04 0,01 0,04 0,3

Таблица 2 Условия сварки лабораторного термита

сварных швов

Сварка

Расстояние между

концами рельсов (мм) Масса

из

заряда

(кг)

Предварительный нагрев

время (с)

Врезка

время (с)

Заливка

время (с) Head Web Base

C 27 28.6 30,2 14,34 289 76 8

D 28,5 27,8 28 14,34 302 62 5

E 28 29 30,5 14,31 380 70 6

F 29 27 25,5 14,35 0 ​​0 7

G 27 26,8 26,5 14,33 350 71 5

H 30 28 27 14,34 467 86 7

210 Y Chen, FV Lawrence, CPL Barkan и JA Dantzig

Proc. IMechE Vol. 220 Часть F: J. Железные дороги и скоростной транзит F01505 #IMechE 2006

IRJET — Запрошенная вами страница не была найдена на нашем сайте

IRJET предлагает статьи из различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуска 12 (декабрь 2021 г.) )

Отправить сейчас


IRJET Vol-8 Issue 12, Dec 2021 Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуска 12 (декабрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 12, декабрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуска 12 (декабрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 12, декабрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуска 12 (декабрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 12, декабрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуска 12 (декабрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 12, декабрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуска 12 (декабрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 12, декабрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуска 12 (декабрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 12, декабрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает исследователей различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуска 12 (декабрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 12, декабрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


Перспективное решение для железнодорожной отрасли

ПРОБЛЕМЫ СВАРКИ РЕЛЬСОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ ВЫРАЖАЕТСЯ СЕГОДНЯ

В течение десятилетий железнодорожные компании сваривали 80-футовые рельсы, чтобы сформировать непрерывные сварные рельсы (CWR), протяженность которых составляет от 400 футов до нескольких миль.Для этого они использовали два вида сварки: термитную и контактную стыковую сварку. Однако, несмотря на широкое использование этих двух процессов, значительный процент отказов железных дорог является результатом низкокачественных сварных швов.

Соединения стыковой сваркой оплавлением обеспечивают некачественный срок службы сварного шва, составляющий не более 50 процентов срока службы рельса. Это связано с тем, что они представляют широкую зону термического влияния [1] (HAZ) в сварном шве и низкую твердость в этой HAZ по сравнению с рельсовой сталью. С другой стороны, термитная сварка, как известно, дешевле, чем стыковая сварка оплавлением, но этот метод обеспечивает еще более низкое качество сварки, что приводит к большему количеству трещин в сварном шве.

Поскольку дефектные сварные швы настолько распространены в этой отрасли, железнодорожные компании начали принимать профилактические меры и подталкивали производителей рельсов к поставке более длинных рельсов со стационарных объектов, чтобы меньше стыков требовалось ремонтировать.

EWI ИССЛЕДУЕТ ПОТЕНЦИАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ

Несколько компаний пытались решить эту проблему, разрабатывая методы улучшения качества сварки. В ответ EWI провела исследование линейной сварки трением для стыковки рельсов, опубликовано Федеральным управлением железных дорог (FRA.) Исследование показало, что Линейная сварка трением улучшает качество сварки рельсов.

«Наше исследование пришло к выводу, что были созданы сварные швы, механические свойства которых близки к основному материалу», — заявил автор исследования Сет Шира, инженер EWI Applications. «Кроме того, линейная сварка трением снижает возможность образования включений, поскольку ее тепловложение и пиковые температуры ниже, чем при других процессах, связанных с расплавленным материалом, таких как термитная сварка и стыковая сварка оплавлением».

Рекомендуемое в будущем исследование — это оптимизированная форма линейной сварки трением с предварительным нагревом с высоким градиентом, которая обещает обеспечить еще более высокое качество сварных швов с очень узкой зоной HAZ.

«Эти улучшения могут также включать более короткое время сварки, уменьшение выгорания и профиль твердости, который будет более устойчивым к образованию дефектов теста», — сказал Шира.

СВАРКА ТРЕНИЕМ НИЗКИМ УСИЛИЕМ: ПЕРСПЕКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Оттуда, при поддержке EWI, компания Manufacturing Technology Inc., мировой лидер в области решений для сварки трением, применила исследования EWI, и разработала сварку трением с низким усилием . Сварка трением с низким усилием использует внешний источник энергии для повышения температуры поверхности раздела ниже точки плавления двух деталей перед приложением трения.

На основе исследований и разработок, выполненных MTI для рельсов, Сварка трением с низким усилием предлагает следующие преимущества:

  • Сварка трением с низким усилием обеспечивает срок службы сварного шва ближе к сроку службы рельса, чем любая другая технология, представленная сегодня на рынке. Поскольку в этом процессе нет плавления, ожидается, что сварные швы будут более прочными и долговечными. Как термитная, так и стыковая сварка оплавлением требуют плавления материала, что приводит к более слабому сварному шву.
  • Технология MTI Сварка трением с низким усилием позволяет получать сварные швы с более узкой ЗТВ и улучшенным профилем твердости по сравнению с стыковой сваркой оплавлением и термитной сваркой
  • Сварка трением с низким усилием также доказала, что значительно сокращает время цикла в некоторых рельсовых системах.

Если вы готовы изучить новое решение для соединения рельсов, положитесь на компанию, которая имеет более чем 300-летний опыт совместной сварки трением и инженерного дела.

MTI: МИРОВОЙ ЛИДЕР В СВАРКЕ НИЗКИМ ТРЕНИЕМ

Опираясь на наших известных сварочных навыков , MTI является единственной организацией, которая разработала, спроектировала и изготовила производственные машины с низким усилием трения, которые в настоящее время работают по всему миру.

Чтобы узнать, подходит ли Сварка трением при малом усилии для вашего следующего проекта рельсов, свяжитесь со мной, чтобы начать разработку.

Констанца Ленгерих
Менеджер по развитию рынка
[email protected]
О: +1 (574) 233-9490 доб. 265

[1]. Область основного материала, которая не была расплавлена, но ее микроструктура и свойства изменились в результате сварки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *