RU2285596C2

RU2285596C2 - Method for pressure welding of rails at heating them

Info

Publication number: RU2285596C2
Application number: RU2005102533/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Вениаминович Губарев (RU); Александр Вениаминович Губарев; Сергей Владимирович Лужин (RU); Сергей Владимирович Лужин
Original assignee: Александр Вениаминович Губарев
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2006-10-20
Also published as: RU2005102533A

Abstract

FIELD: welding processes and equipment, namely joining butts of rails of railway road, trams and so on.

SUBSTANCE: method comprises steps of mechanically working rail butts; butt joining of them and centering; then applying compression effort and realizing induction heating of rails butt till temperature consisting 0.8 - 0.9 of their melting temperature. Complex-shape inductor with different gap along rail contour is used. When welding temperature is achieved, additional pulses for heating till the same temperature are applied.

EFFECT: improved quality of joining rails by welding, rational use of metal.

1 ex

Description

Изобретение относится к сварке давлением и может быть использовано при соединении стыков железнодорожных, трамвайных и других транспортных рельсов.The invention relates to pressure welding and can be used to connect the joints of railway, tram and other transport rails.

Известен способ термитной сварки рельсов. Справочник по сварке, М., ГНТИ машиностроения, 1961, том 2, стр.363-370.A known method of thermite welding of rails. Handbook of welding, M., GNTI mechanical engineering, 1961, volume 2, pp. 363-370.

Недостатки способа - низкие качество сварного соединения и производительность процесса, высокая трудоемкость, в связи с чем применяется незначительно.The disadvantages of the method are the low quality of the welded joint and the productivity of the process, high complexity, and therefore it is used slightly.

В промышленности при сварке стыков рельсов в плети применяется только контактная электросварка. Способ высокопроизводительный, но имеет свои недостатки. При выдавливании расплавленного металла по окончании нагрева из зоны стыка он удаляется не полностью. Оставшиеся в стыке частицы сгоревшего металла снижают качество сварного соединения. Кроме того, изгиб волокон проката при сжатии и последующем удалении грата создают опасную зону концентрации напряжений в зоне стыка, что может привести к образованию и развитию трещин в зоне сварки. Поэтому стрела изгиба сваренного рельса в зоне стыка (на 1 м) не выше 12-15 мм. Все это снижает срок эксплуатации рельсов, а значит, и безопасность движения поездов. При данном способе сгорает значительное количество металла (до 50 мм на один стык), который после сварки необходимо удалить.In industry, when welding rail joints in a whip, only contact electric welding is used. The method is high-performance, but has its drawbacks. When extruding molten metal at the end of heating, it is not completely removed from the joint zone. The particles of burnt metal remaining at the junction reduce the quality of the welded joint. In addition, the bending of the rolled fibers during compression and subsequent removal of the burr creates a dangerous zone of stress concentration in the joint zone, which can lead to the formation and development of cracks in the weld zone. Therefore, the bending arrow of the welded rail in the joint zone (1 m) is not higher than 12-15 mm. All this reduces the life of the rails, and hence the safety of train traffic. With this method, a significant amount of metal burns (up to 50 mm per butt), which must be removed after welding.

Известен способ сварки давлением с подогревом по А.С.№1804986, В 23 К 20/00, В 23 К 31/02, 30.03.1993, при котором торцы свариваемых труб механически обрабатывают, стыкуют, прикладывают сжимающее усилие, производят индукционный нагрев стыка и при достижении температуры сварки прикладывают дополнительное давление.A known method of pressure welding with heating according to A.S. No. 1804986, 23 K 20/00, 23 K 31/02, 30.03.1993, in which the ends of the pipes to be welded are mechanically processed, joined, compressive force is applied, and the joint is induction heated and when the welding temperature is reached, additional pressure is applied.

Однако указанный способ применяется для сварки изделий с одинаковым сечением по контуру (трубы, круглые заготовки).However, this method is used for welding products with the same cross-section along the contour (pipes, round billets).

Для сварки изделий с развитым сечением, таких как рельсы, данный способ не может быть использован из-за невозможности равномерного введения энергии по всему сечению и значительного усиления в зоне стыка по полосе катания рельса.For welding products with a developed cross section, such as rails, this method cannot be used because of the impossibility of uniform energy input over the entire cross section and significant amplification in the joint zone along the rail rolling strip.

Наиболее близким аналогом является способ сварки рельсов давлением с подогревом, раскрытый в книге: ШАРОВ И.Ф. и др. Оборудование для сварки рельсов, М., Всесоюзное издательско-полиграфическое объединение министерства путей сообщения, 1963, с.99-100. Согласно данному способу нагрев в процессе сварки осуществляют пламенем горелки. Недостатками способа являются наличие утолщения на сварном стыке, которое необходимо механически удалить, недостаточное качество сварного соединения, а также невозможность обеспечения равномерного введения тепла по всему контуру стыка.The closest analogue is the method of welding rails with pressure heating, disclosed in the book: I. SHAROV and other Equipment for rail welding, M., All-Union Publishing and Printing Association of the Ministry of Railways, 1963, p. 99-100. According to this method, the heating during the welding process is carried out by the flame of the burner. The disadvantages of the method are the presence of thickening at the welded joint, which must be mechanically removed, insufficient quality of the welded joint, and the inability to ensure uniform heat input throughout the joint contour.

Задачей изобретения является повышение качества и экономия металла при сварке рельсов давлением с подогревом.The objective of the invention is to improve the quality and economy of metal when welding rails with pressure heating.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе сварки рельсов давлением с подогревом, при котором производят механическую обработку их торцов, соединяют их встык, центрируют, прикладывают сжимающее усилие и производят нагрев стыка, в соответствии с предлагаемым способом нагрев стыка производят до температуры сварки, равной 0,8-0,9 температуры плавления, с использованием индуктора, форма которого обеспечивает образование различного зазора по контуру рельса, а после отключения нагрева производят дополнительный нагрев импульсами до температуры сварки.The problem is solved due to the fact that in the method of welding rails with heated pressure, in which the mechanical processing of their ends is carried out, they are joined end-to-end, centered, a compressive force is applied and the joint is heated, in accordance with the proposed method, the joint is heated to the welding temperature, equal to 0.8-0.9 of the melting temperature, using an inductor, the shape of which provides the formation of a different gap along the contour of the rail, and after turning off the heating, additional heating is performed by pulses to welding temperature.

При осуществлении способа сварки торцы подлежащих сварке рельсов механически (например, фрезерованием) обрабатываются. Затем рельсы закрепляются в сварочной машине, центрируются по поверхности катания колеса и сжимаются с определенным усилием. Производят индукционный нагрев зоны петлевым индуктором до температуры 0,8-0,9 температуры плавления. Для равномерности нагрева стыка применяется индуктор сложной формы с различным зазором по контуру рельса. В процессе нагрева под воздействием сжимающего усилия и линейного расширения металла происходит смятие микронеровностей на свариваемых поверхностях и уплотнение стыка. Интенсифицируются диффузионные процессы. Для выравнивания температуры нагрева по сечению стыка, а следовательно, и повышения качества после достижения температуры сварки производятся дополнительные импульсы нагрева. Количество и длительность импульсов и пауз зависят от типа рельса, т.е. от его геометрических размеров.When implementing the welding method, the ends of the rails to be welded are machined (for example, by milling). Then the rails are fixed in the welding machine, centered on the surface of the wheel and are compressed with a certain force. Induction heating of the zone by a loop inductor to a temperature of 0.8-0.9 melting point is carried out. For uniformity in the joint heating, an inductor of complex shape with a different clearance along the rail contour is used. In the process of heating under the influence of compressive forces and linear expansion of the metal, microroughnesses on the welded surfaces are crushed and the joint is sealed. Intensified diffusion processes. To equalize the heating temperature along the cross section of the joint, and therefore to improve the quality after reaching the welding temperature, additional heating pulses are produced. The number and duration of pulses and pauses depends on the type of rail, i.e. from its geometric dimensions.

После окончания процесса сварки соединение не имеет грата, а значит, искажения прокатных волокон, что исключает образование концентраторов напряжений. Кроме того, экономится металл. Все это повышает срок эксплуатации рельсов и безопасность движения поездов.After the end of the welding process, the connection has no burr, which means distortion of the rolled fibers, which eliminates the formation of stress concentrators. In addition, metal is saved. All this increases the life of the rails and the safety of train traffic.

Пример.Example.

Сваривались рельсы типа Р65. Перед сваркой стыки обоих рельсов фрезеровались одновременно. Рельсы стыковались в сварочной установке и центрировались по линии катания колеса. Прикладывалось давление. Затем производился индукционный нагрев зоны стыка. После достижения температуры сварки нагрев отключался на 2 с, а затем производилось три дополнительных импульса нагрева до температуры сварки.Rails of type P65 were welded. Before welding, the joints of both rails were milled simultaneously. The rails docked in the welding machine and centered along the line of the wheel. Pressure was applied. Then, induction heating of the joint zone was carried out. After the welding temperature was reached, heating was switched off for 2 s, and then three additional heating pulses were produced to the welding temperature.

Полученные сварные соединения имели механические свойства, равноценные основному металлу. Стрела прогиба составляла 25 мм при нагрузке по головке рельса 267 т.The resulting welded joints had mechanical properties equivalent to the base metal. The deflection boom was 25 mm with a load on the rail head of 267 tons.

Данный способ сварки рельсов давлением с подогревом применяется в массовом производстве.This method of welding rails with pressure heating is used in mass production.

Claims

A method of welding rails with heated pressure, in which the ends are machined, butt-joined, centered, a compressive force is applied and the joint is heated, characterized in that the joint is heated to a welding temperature of 0.8-0.9 melting point , using an inductor, the shape of which provides the formation of a different gap along the contour of the rail, and after turning off the heating, additional heating is performed by pulses to the welding temperature.