[go: up one dir, main page]

RU2423212C1 - Method of aluminothermic welding of rails - Google Patents

Method of aluminothermic welding of rails Download PDF

Info

Publication number
RU2423212C1
RU2423212C1 RU2009144646/02A RU2009144646A RU2423212C1 RU 2423212 C1 RU2423212 C1 RU 2423212C1 RU 2009144646/02 A RU2009144646/02 A RU 2009144646/02A RU 2009144646 A RU2009144646 A RU 2009144646A RU 2423212 C1 RU2423212 C1 RU 2423212C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rails
molten metal
aluminothermic
heated
welding
Prior art date
Application number
RU2009144646/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Алексеевич Бондаренко (RU)
Алексей Алексеевич Бондаренко
Георгий Романович Маёров (RU)
Георгий Романович Маёров
Виталий Владимирович Атапин (RU)
Виталий Владимирович Атапин
Оксана Анатольевна Федорова (RU)
Оксана Анатольевна Федорова
Евгений Игорьевич Колесников (RU)
Евгений Игорьевич Колесников
Денис Владимирович Малянов (RU)
Денис Владимирович Малянов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС)
Priority to RU2009144646/02A priority Critical patent/RU2423212C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2423212C1 publication Critical patent/RU2423212C1/en

Links

Landscapes

  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention may be used for welding long-welded rails in the field conditions. Rail ends are arranged to have weld gap there between. Split die is arranged in weld gap zone and reaction crucible with a portion of aluminothermic composition is arranged above said die. Rail ends are split die is heated to preset temperature while said composition is heated to produce molten metal. Molten metal is fed from reaction crucible into split die center after its bottom is filled. Last portions of metal are fed into space above rail ends to keep molten metal unless welded seam is formed. Said welded seam is cooled down by air-water mix to temperature of ("Мн"+100)°C - "Мн"°C, and, then, in air. Rag and slag collar removed from welded rail head, it is hardened by oblique impact wave at 90° and 15-28 GPa.
EFFECT: repair in field conditions, higher wear resistance and longer life.
1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области машиностроения, к термитной сварке соединений, а конкретнее к сварке рельсов с использованием алюминотермитной сварки.The invention relates to mechanical engineering, to thermite welding of joints, and more particularly to welding rails using aluminothermic welding.

Известен способ алюминотермитной сварки, заключающийся в выносе на путь металлической воронки, засыпании в нее 4-7 кг особой порошкообразной металлизированной смеси и поджигании ее. Она в расплавленном состоянии заполняет зазор, закрытый своеобразными профилями, предназначенными для наполнения его жидким металлом. После «схватывания» стыка формы снимают и специальным оборудованием срезают грат и шлаковые наплавы расплавленного металла с головки рельсов [Журнал «Путь и путевое хозяйство», №2, 2005, стр.23].A known method of aluminothermic welding, which consists in bringing to the path a metal funnel, pouring 4-7 kg of a special powdery metallized mixture into it and setting it on fire. In the molten state, it fills the gap closed by peculiar profiles designed to fill it with liquid metal. After “seizing” the junction, the molds are removed and the grata and slag deposits of molten metal from the head of the rails are cut off with special equipment [Journal of Path and Track Management, No. 2, 2005, p.23].

Недостатком этого способа является понижение твердости сварного шва по сравнению с твердостью основного металла и образование в сварном шве пор и инородных включений.The disadvantage of this method is the decrease in the hardness of the weld compared to the hardness of the base metal and the formation of pores and foreign inclusions in the weld.

Известен способ алюминотермитной сварки рельсов, при котором устанавливают концы рельсов с образованием между их торцами сварочного зазора, размещают на концах рельсов в зоне сварочного зазора разъемную форму, уплотняют контакт разъемной формы с концами рельсов, устанавливают над формой реакционный тигель, заполненный дозой алюминотермитного состава, нагревают концы рельсов и разъемную форму до температуры в диапазоне (1000-1500)°С, поджигают дозу алюминотермитного состава и разогревают его до образования расплавленного металла, подают из реакционного тигля расплавленный металл в среднюю часть разъемной формы после заполнения ее нижней части, нагревают концы рельсов и залитый в сварочный зазор расплавленный металл до температуры не ниже 800°С в конце подачи расплавленного металла в разъемную форму путем подачи последних порций расплавленного металла в пространство над головками рельсов, выдерживают расплавленный металл до затвердения и образования сварного шва, охлаждают воздушно-водяной смесью с содержанием воды (20-50)% со скоростью охлаждения (7-11)°С/сек до температуры (Мн+100)°С-Мн°С, затем на воздухе и удаляют с головки сваренного рельса грат и шлаковые наплывы (Патент РФ №2349433, МПК: В23К 23/00, В23К 101/26, C21D 9/50. Способ алюминотермитной сварки рельсов, авторов Бондаренко А.А., Маерова Г.Р. и др., опубл. 10.11.2008 г.).A known method of aluminothermic welding of rails, in which the ends of the rails are installed with the formation of a welding gap between their ends, is placed on the ends of the rails in the welding gap zone, a detachable form is sealed, the contact of the detachable form with the ends of the rails is sealed, a reaction crucible filled with a dose of aluminothermic composition is installed on the form, heated the ends of the rails and the demountable form to a temperature in the range of (1000-1500) ° C, ignite the dose of aluminothermic composition and heat it to form molten metal, serves h the reaction crucible the molten metal into the middle part of the split mold after filling its lower part, the ends of the rails and the molten metal cast into the welding gap are heated to a temperature not lower than 800 ° C at the end of the supply of molten metal into the split mold by feeding the last portions of molten metal into the space above rail heads, withstand molten metal until hardening and the formation of a weld, cool with an air-water mixture with a water content of (20-50)% with a cooling rate of (7-11) ° C / s to temperatures (MH + 100) ° C Mn ° C in air and then removed from the head rail welded burr and slag accretions (RF Patent №2349433, IPC: 23/00 V23K, V23K 101/26, C21D 9/50. Method of aluminothermic welding of rails, authors Bondarenko A.A., Mayerova G.R. et al., publ. November 10, 2008).

Недостатком способа является низкая твердость сварного шва, которая уступает твердости основного металла.The disadvantage of this method is the low hardness of the weld, which is inferior to the hardness of the base metal.

Данное техническое решение взято в качестве прототипа.This technical solution is taken as a prototype.

Техническим результатом является повышение твердости в зоне стыка за счет упрочнения прямой ударной волной под углом 90° с давлением 15-28 ГПа.The technical result is to increase the hardness in the joint zone due to hardening by a direct shock wave at an angle of 90 ° with a pressure of 15-28 GPa.

Технический результат достигается тем, что в способе алюминотермитной сварки рельсов, при котором устанавливают концы рельсов с образованием между их торцами сварочного зазора, размещают на концах рельсов в зоне сварочного зазора разъемную форму, уплотняют контакт разъемной формы с концами рельсов, устанавливают над формой реакционный тигель, заполненный дозой алюминотермитного состава, нагревают концы рельсов и разъемную форму до температуры в диапазоне (1000-1500)°С, поджигают дозу алюминотермитного состава и разогревают его до образования расплавленного металла, подают из реакционного тигля расплавленный металл в среднюю часть разъемной формы после заполнения ее нижней части, нагревают концы рельсов и залитый в сварочный зазор расплавленный металл до температуры не ниже 800°С в конце подачи расплавленного металла в разъемную форму путем подачи последних порций расплавленного металла в пространство над головками рельсов, выдерживают расплавленный металл до затвердения и образования сварного шва, охлаждают воздушно-водяной смесью с содержанием воды (20-50)% со скоростью охлаждения (7-11)°С/сек до температуры (Мн+100)°С-Мн°С, после чего на воздухе и удаляют с головки сваренного рельса грат и шлаковые наплывы, а затем производят упрочнение прямой ударной волной под углом 90° с давлением 15-28 ГПа.The technical result is achieved by the fact that in the method of aluminothermic welding of rails, in which the ends of the rails are installed with the formation of a welding gap between their ends, a detachable form is placed at the ends of the rails in the welding gap region, the contact of the detachable form with the ends of the rails is sealed, a reaction crucible is installed over the form, filled with a dose of aluminothermic composition, the ends of the rails and the split mold are heated to a temperature in the range of (1000-1500) ° С, a dose of aluminothermic composition is ignited and heated to form of molten metal, the molten metal is fed from the reaction crucible into the middle part of the demountable mold after filling its lower part, the ends of the rails and the molten metal cast into the welding gap are heated to a temperature of at least 800 ° C at the end of the molten metal supply to the demountable mold by feeding the last portions molten metal into the space above the rail heads, the molten metal is held until hardening and the formation of a weld, cooled with an air-water mixture with a water content of (20-50)% at a speed cooling (7-11) ° C / s to a temperature of (Mn + 100) ° C-Mn ° C, after which, in the air, the burrs and slag flows are removed from the head of the welded rail and then hardened by a direct shock wave at an angle of 90 ° with a pressure of 15-28 GPa.

Все это повышает твердость сварного шва на (10-20) ед. НВ.All this increases the hardness of the weld by (10-20) units. HB.

Результаты испытания сведены в таблицу.The test results are summarized in table.

Твердость объемно-закаленных рельсов типа Р65 (в зоне сварного шва) при различных технологиях сваркиHardness of space-hardened rails of type P65 (in the weld zone) with various welding technologies Способ сваркиWelding method Твердость рельсов в зоне сварного шва, ед. НВThe hardness of the rails in the weld zone, units HB Способ алюминотермитной сварки (прототип по патенту №2349433)Method aluminothermic welding (prototype according to patent No. 2349433) 340340 Способ алюминотермитной сварки (по предлагаемому техническому решению)Method of aluminothermic welding (according to the proposed technical solution) 350-360350-360

Пример реализации способаAn example implementation of the method

Например, сваривают рельсы типа Р65 из стали М 76. Перед сваркой торцы рельсов механически обрабатывают. Рельсы совмещают по периметру, нагревают и заливают алюминотермитную смесь. После размещают разъемную форму и реакционный тигель, производят нагрев торцевых концов рельсов и разъемной формы, осуществляют заливку алюминотермитной смеси, производят выдержку до затвердения, где в процессе заливки осуществляют дополнительный нагрев головок торцевых концов рельсов и расплавленного сварного металла. Затем стык охлаждают сначала воздушно-водяной смесью с содержанием воды (20-50)% со скоростью охлаждения (7-11)°С/сек до температуры (Мн+100)°С-Мн°С, после чего на воздухе. Удаляют с головки сваренного рельса грат и шлаковые наплывы. Затем производят упрочнение прямой ударной волной под углом 90° с давлением 15-28 ГПа.For example, rails of type P65 are welded from steel M 76. Before welding, the ends of the rails are machined. The rails are combined along the perimeter, heated and poured aluminothermic mixture. After the split mold and the reaction crucible are placed, the end ends of the rails and the split mold are heated, the aluminothermic mixture is poured, the exposure is held until hardened, where during the pouring process, the heads of the end ends of the rails and the molten welded metal are additionally heated. Then the joint is first cooled with an air-water mixture with a water content of (20-50)% with a cooling rate of (7-11) ° C / s to a temperature of (Mn + 100) ° C-Mn ° C, and then in air. The burrs and slag deposits are removed from the head of the welded rail. Then hardening is performed by a direct shock wave at an angle of 90 ° with a pressure of 15-28 GPa.

Упрочнение прямой ударной волной под углом 90° с давлением 15-28 ГПа обеспечивает создание дислокационной структуры сварного шва с повышенной твердостью.Hardening by a direct shock wave at an angle of 90 ° with a pressure of 15-28 GPa provides the creation of a dislocation structure of a weld with increased hardness.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить твердость в зоне сварного шва на 10-20 ед. НВ, увеличить срок службы сварных стыков рельсов на 10-20%, что соответствует снижению трудозатрат на 1 км содержания пути на 10-15%. Предлагаемый способ повышает износостойкость и долговечность сварных стыков, надежность и безопасность эксплуатации бесстыкового пути и позволяет проводить ремонт рельсов в полевых условиях, что дает значительную экономию материальных затрат.The proposed technical solution allows to increase the hardness in the weld zone by 10-20 units. HB, to increase the service life of welded rail joints by 10-20%, which corresponds to a reduction in labor costs per 1 km of track maintenance by 10-15%. The proposed method improves the wear resistance and durability of welded joints, the reliability and safety of the operation of the welded jointless path and allows for the repair of rails in the field, which gives significant savings in material costs.

Claims (1)

Способ алюминотермитной сварки рельсов, при котором устанавливают концы рельсов с образованием между их торцами сварочного зазора, размещают на концах рельсов в зоне сварочного зазора разъемную форму, уплотняют контакт разъемной формы с концами рельсов, устанавливают над формой реакционный тигель, заполненный дозой алюминотермитного состава, нагревают концы рельсов и разъемную форму до температуры в диапазоне (1000-1500)°С, поджигают дозу алюминотермитного состава и разогревают его до образования расплавленного металла, подают из реакционного тигля расплавленный металл в среднюю часть разъемной формы после заполнения ее нижней части, нагревают концы рельсов и залитый в сварочный зазор расплавленный металл до температуры не ниже 800°С в конце подачи расплавленного металла в разъемную форму путем подачи последних порций расплавленного металла в пространство над головками рельсов, выдерживают расплавленный металл до затвердения и образования сварного шва, охлаждают воздушно-водяной смесью с содержанием воды 20-50% со скоростью охлаждения 7-11°С/с до температуры (Мн+100)°С - Мн°С, после чего охлаждают на воздухе и удаляют с головки сваренного рельса грат и шлаковые наплывы, отличающийся тем, что после удаления с головки сваренного рельса грата и шлаковых наплывов производят упрочнение сварного шва прямой ударной волной под углом 90° с давлением 15-28 ГПа. A method of aluminothermic welding of rails, in which the ends of the rails are installed to form a welding gap between their ends, a detachable form is placed at the ends of the rails in the welding gap zone, the contact of the detachable form with the ends of the rails is sealed, a reaction crucible filled with a dose of aluminothermic composition is installed over the form, the ends are heated rails and demountable form to a temperature in the range (1000-1500) ° C, ignite a dose of aluminothermic composition and heat it to form molten metal, fed from the reaction After the filling of the crucible, the molten metal in the middle part of the demountable mold after filling in its lower part, the ends of the rails are heated and the molten metal cast into the welding gap to a temperature of at least 800 ° C at the end of the molten metal supply to the demountable mold by feeding the last portions of molten metal into the space above the heads rails, withstand the molten metal until hardening and the formation of a weld, cooled with an air-water mixture with a water content of 20-50% with a cooling rate of 7-11 ° C / s to a temperature of (Mn + 100) ° C - Mn ° C, then cooled in air and removed from the head of the welded rail burr and slag flows, characterized in that after removing from the head of the welded rail burrs and slag bursts, the weld is hardened by a direct shock wave at an angle of 90 ° with a pressure of 15-28 GPa.
RU2009144646/02A 2009-12-01 2009-12-01 Method of aluminothermic welding of rails RU2423212C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009144646/02A RU2423212C1 (en) 2009-12-01 2009-12-01 Method of aluminothermic welding of rails

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009144646/02A RU2423212C1 (en) 2009-12-01 2009-12-01 Method of aluminothermic welding of rails

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2423212C1 true RU2423212C1 (en) 2011-07-10

Family

ID=44740191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009144646/02A RU2423212C1 (en) 2009-12-01 2009-12-01 Method of aluminothermic welding of rails

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2423212C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2703297A (en) * 1951-03-26 1955-03-01 Kelly L Taulbee Method of hardening manganese steel
RU2099463C1 (en) * 1995-07-18 1997-12-20 Клочков Сергей Валентинович Welded rail production method
RU2159292C1 (en) * 1999-05-26 2000-11-20 Государственный научно-исследовательский институт машиностроения Method of hardening of frog core working surfaces and device for its embodiment
RU2185266C2 (en) * 1998-10-07 2002-07-20 Линкольн Глобал, Инк. Method and system for welding rails of railway roads
RU2349433C2 (en) * 2007-04-26 2009-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарская государственная академия путей сообщения" (СамГАПС) Method of aluminothermal welding of rails

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2703297A (en) * 1951-03-26 1955-03-01 Kelly L Taulbee Method of hardening manganese steel
RU2099463C1 (en) * 1995-07-18 1997-12-20 Клочков Сергей Валентинович Welded rail production method
RU2185266C2 (en) * 1998-10-07 2002-07-20 Линкольн Глобал, Инк. Method and system for welding rails of railway roads
RU2159292C1 (en) * 1999-05-26 2000-11-20 Государственный научно-исследовательский институт машиностроения Method of hardening of frog core working surfaces and device for its embodiment
RU2349433C2 (en) * 2007-04-26 2009-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарская государственная академия путей сообщения" (СамГАПС) Method of aluminothermal welding of rails

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI316550B (en) Method of improving quality and reliability of welded rail joint properties by ultrasonic impact treatment
CN1120071C (en) Welding method and system for railway steel rail
EP2412472B1 (en) Device and method for cooling welded rail section
RU2016100168A (en) STEEL RAIL OF HIGH IMPACT VISCOSITY AND METHOD OF ITS PRODUCTION
RU2349433C2 (en) Method of aluminothermal welding of rails
RU2423212C1 (en) Method of aluminothermic welding of rails
RU2423213C1 (en) Method of aluminothermic welding of rails
AU636958B2 (en) Process for the intermediate cast welding of finely pearlitized rails
EA199600093A1 (en) METHOD OF ALUMINUM THERMAL WELDING OF RAILS WITH INTERMEDIATE FILLING WITH ALLOYING STEEL CASTINGS IN THE RAIL HEAD ZONE
RU2641586C1 (en) Method of contact butt welding of rails
AU2010277203B2 (en) Process and mould assembly for aluminothermic welding of rails with mould having two side moulds, a base and receiving means
JP2014104508A (en) Railway rail flaw repairing method and device thereof
CN102248281A (en) Thick plate joint welding method
RU2425741C1 (en) Procedure for alumino-thermal rail welding
CN204803371U (en) A thermal treatment machine for bainite steel rail alumino thermic welding joint
CN107262874B (en) Steel rail welding device and steel rail welding method
RU2163184C1 (en) Method for aluminothermic welding of railway road rails
EA199600091A1 (en) METHOD OF ALUMINUM THERMAL WELDING OF RAILS WITH INTERMEDIATE FILLING WITH ALLOYING STEEL CASTINGS IN THE RAIL HEAD ZONE
RU2119854C1 (en) Method for aluminothermic welding of rails
WO2016053136A1 (en) Method for the alumino-thermite welding of rails and device for carrying out said method
JP2006035312A (en) Mold with controlled fluid flow and molten metal casting method for surface improvement
RU2411295C2 (en) Method and device for rail joint thermal treatment
Sergejevs et al. Analysis of factors affecting fractures of rails welded by alumino-thermic welding
RU2400343C1 (en) Procedure for repair of iron parts with cracks by mechanised welding
JP2708259B2 (en) Thermite welding method for rail

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111202