Сварка рельсовых стыков алюминотермитным способом

Алюминотермитная сварка

Процесс сварки рельсов можно осуществлять несколькими способами: электродуговой , газопрессовной, алюминотермитной сваркой. Последняя технология является наиболее популярной и считается очень эффективной, хотя метод контактного соединения также часто применяется. Алюминотермитная сварка рельсов предполагает использование специального прибора — воспламенителя. За счет однопорционного заряда увеличивается температурный режим (до 1000°С), который подходит для расплавления всех видов рельсов.

Сварка рельсовых стыков – процесс непростой, требующий максимальной концентрации и внимательности. Поскольку в материале полотна находится очень много углерода, то он считается трудносвариваемым металлом. Допуская недочеты в создании сварного шва рельсов, можно получить трещины на соединении. О том, в чем суть такого вида сварки рассмотрим в этой статье.

Что представляет собой алюмотермитная сварка?

Метод состоит в следующем: специальный порошок помещается в специальную металлическую конструкцию, которая находится над стыком двух участков полотна, подвергающегося сварке, а затем этот порошок плавится. Предназначение порошка заключается в том, что он надежно и прочно соединяет основной материал и таким образом, микроструктура шва становится очень вязкой. Подобные стыки делаются очень быстро и со временем они не проседают, что свидетельствует об их высоком качестве.

Порошок, выступающий в роли связующего звена в термитной сварке рельс, состоит из 23% алюминиевой крошки и 77% оксида железа. Структура порошка мелкодисперсная, размер гранул – 0,5 мм. Технология базируется на способности металла восстанавливаться в окислах алюминия. Однако, как уже отмечалось, это может произойти только при высоком тепмературной режиме, поэтому и применяется запал, посредством которого смесь поджигается. Именно этот процесс позволяет превратить оксид железа в чистый металл.

На участке используется заливочная форма, благодаря которой сплав направляется в место стыка.

Обратите внимание! Очень важно, чтобы образовалась герметичная конструкция, именно поэтому созданы специальные различные формы под разные конфигурации рельс.

Если после выполнения работы, вы найдете какие-то зазоры и щели, то от них нужно избавиться, для этого используется термостойкая обмазка. Благодаря своей жидкой консистенции она затекает в участок стыкового соединения и заполняет свободное пространство. В итоге на поверхности образуется шлак.

Процесс создания сварного шва рельсов должен производиться с обязательным уплотнением стыка, когда он находится еще горячим. Для этого необходимо обзавестись прессами. По завершению работы шлак надо отбить молотком, а сам шов надо отшлифовать специальной машинкой и болгаркой.

Достоинства и недостатки

Алюминотермитная сварка рельс очень часто применяется на практике, ее широкая популярность обусловлена рядом плюсов, которые выделяются при использовании данного метода:

• Процесс осуществляется очень быстро (не более 30 минут). Несколько опытных сварщиков могут за 1 час создать 10-12 швов.
• Сварочные работы могут не нуждаются в привязке к стационарным источникам электроэнергии.
• Все необходимые детали и инструменты можно приобрести в любом строительном магазине.
• Чтобы качественно сварить рельсу в принципе не нужно специального образования, достаточно несколько раз потренироваться, чтобы соединение получилось прочным и надежным.
• При точном соблюдении правил выполнения технологии по созданию шва, в конечном итоге вы получите соединение, которое будет выдерживать сильные нагрузки.
• При условии, что применяется хорошая техника, процесс считается абсолютно безопасным для людей, выполняющих работу.
• Термитная сварка рельс не требует строгой привязки к населенному пункту, можно осуществлять и на поле.

Несмотря на большое количество преимуществ, как и любые другие технологии, сварочные работы, основанные на применении алюминотермия, имеют свои недостатки, о которых нельзя не упомянуть:

• Поскольку используемый порошок является легковоспламеняемым, в обращении с ним следует быть предельно осторожным.
• Чтобы в конечном итоге получить качественный шов, надо особое внимание уделить подготовке и выполнить ее детально.
• Проследите за тем, чтобы техника была исправной.
• Нужно быть очень внимательным, поскольку если в горящую емкость попадет вода, то металл разбрызгается.

Оборудование

Алюминотермитная сварка должна производиться только при наличии всех необходимых элементов: бочка, порошок, заглушка, форма, которая выполнена в соответствии с конфигурацией рельс, обмазочное вещество, необходимое для герметизации стыка, шлифовальная машинка, зубило, молоток, лопатка из металла (нужна для забора горящего шлака), горелка (посредством ее изначально надо разогреть металл).

Последовательность работ:

Подготовительный этап

Существенную роль в том, как сварить шов рельс, играет подготовка, которая предполагает следующие действия: возле стыка надо ослабить крепления рельс, а те которые расположены на участке соединения и вовсе надо снять. Далее при помощи горелки рельсы нагреваются, а также очищаются от ржавчины. На следующем этапе, при помощи клиньев, их надо выпрямить как горизонтально, так и вертикально. Ставить рельсы нужно соблюдая зазор в 2,5 мм, далее к ним подводится резак.

Выравнивание

Изначально надо избавиться от прокладок всех креплений, на их места устанавливаются клинья, используя молоток их нужно подогнать до требуемого состояния. Затем надо проверить насколько точно уложены рельсы, для этого используйте метровую линейку.

Установка

На этом этапе важно подобрать нужную герметичную форму, далее горелку надо поставить по середине на том участке, где предположительно появится шов. Также нужно выполнить и герметизацию зазоров, для этого форму надо максимально плотно прижать к шву, также здесь используется шпатель, который обеспечивает чистую грань между швом и песком.

Нагрев и сварка

Предварительный прогрев рельс производится горелкой при следующих параметрах: давление пропана – 1,5 бар, давление кислорода – 5 бар. Пламя подается на протяжение 1,5 – 2 минут. Когда прогрев завершен, горелка убирается, вставляется сердечник и поворачивается тигель. Затем на месте предполагаемого стыка устанавливается специальная бочка, наполненная зарядом. Для того, чтобы поджечь заряд применяет запал с высокой температурой, затем жидкий металл помещается в форму и выдерживается 4-5 минут.

Шлифовка и контроль качества

По окончанию процедуры, стык обрабатывается по краям до гладкого состояния: пока он горячий срезаются наплывы.

Далее, используя абразивные инструменты надо отшлифовать шов. Чтобы проверить качество нужны линейка и щуп. Важно, чтобы все было максимально прямолинейным. Качество шва проверяется по статичности изгиба, все осуществляется при помощи измерительных инструментов.

Выводы

Процесс алюминотермитной сварки достаточно безопасный. Лучше, чтобы работу выполнял сварщик с опытом. Выполняя такую технологию, как алюмотермитная сварка, соблюдайте правила эксплуатации железных дорог. Специалисты должны быть обязательно в спецодежде, защитных очках и перчатках.

Источник

Алюминотермитная сварка рельсов технология

Основные методы

Сварка рельсовых стыков относится к разряду особо ответственных мероприятий, организация и проведение которых невозможны без привлечения оборудования и современных сварочных механизмов.

Основными видами сварочных технологий, применяемых при монтаже и ремонте рельсов, являются:

• электроконтактная сварка;
• электродуговой метод;
• термитная обработка (алюминотермитная сварка рельсов);
• современная газо-прессовая сварка.

Каждый из этих методов отличается определёнными достоинствами и недостатками. Для более полного ознакомления с ними рассмотрим каждый из перечисленных способов сварки более подробно.

Алюмотермия

Для сварки рельсов по методу алюмотермии используют порошок алюминия и оксид железа РедО . Составьте термохимическое уравнение, если при образопании 1 кг железа выдадилось 6340 кДж теплоты. [c.35]

Алюмотермией получают феррованадий, феррониобий и ферротантал. Чистый металлический ванадий может быть попучен методом восстановления У Об кальцием в стальной бомбе. Образующиеся частицы металлического ванадия после промывки сплавляются в слиток в вакуумной печи. Полученный таким образом металл содержит до 99,9% ванадия и обладает хорошей пластичностью. Ниобий и тантал можно получить термическим разложением пентаиодидов или пентахлоридов при 2000 С или восстановлением металлическим натрием или калием. [c.371]

На этом свойстве А1 основан метод восстановления металлов (Сг, Мп, W, V и др.) из их оксидов — метод алюмотермии, открытый Н. Н. Бекетовым (1859). [c.277]

Относительно чистый хром получают методом алюмотермии [c.373]

Металлический алюминий служит в основном для производства сплавов. Сплавы алюминия менее устойчивы к коррозии из-за возникновения гальванических микроэлементов в местах включений примесей. Алюминий идет на производство кабелей, фольги, зеркал, серебристой краски. Способность алюминия восстанавливать металлы из оксидов при высоких температурах послужила основой метода алюмотермии, т. е. восстановления тугоплавких металлов, например хрома или марганца, из их оксидов [c.152]

По содержанию в земной коре хром относится к довольно распространенным элементам. Основной рудой хрома является Хромистый железняк РеО-СггОз. Элементарный хром можно получить методом алюмотермии из оксида хрома (III) [c.273]

Эксперимент 9.3. Проведение алюмотермии [c.145]

Алюмотермией называют реакции, протекающие между окислами металлов и алюминием, с образованием соответствующего свободного металла п окиси алюминия. Алюмотермией можно получить только те металлы, теплота образования окислов которых меньше теплоты образования окиси алюминия. Этим способом получают в промышленности такие металлы, как Сг, Мп, Т], [c.334]

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).

алюминотермитная сварка рельсовых стыков

Сварка рельсовых стыков — очень ответственная и непростая задача. Материал полотна содержит большое количество углерода, что относит его к разряду трудносвариваемых металлов. Это проявляется в образовании трещин на шве, которые способствуют разрушению соединения. Дополнительно, концентрация напряжения на материале специфичной формы усложняет процесс создания прочного стыка. Вместо электродугового ручного метода была разработана альтернатива — алюминотермитная сварка рельсов. В чем ее суть и как это работает?

Основное предназначение метода

Рельсы — это сложная конструкция, обеспечивающая движение многотонных поездов на большой скорости. Для бесперебойного прохождения тяжелых составов требуется целостность дорожного полотна. Поэтому все рельсы нужно соединять между собой. Шпалы обеспечивают определенную амортизацию и устойчивость линии без просадок. Но плохо сваренные стыки могут причинить серьезный вред всей конструкции и проходящим поездам.

Сам процесс наложения шва на рельсовое полотно довольно проблематичен. Дуговая сварка не способна проплавить такую толщину без большого скоса кромок. Если производить глубокую разделку на торцах, то сваривание сторон займет много времени. Газовая сварка вообще не рассчитана на такую толщину металла.

Еще одна сложность заключается в том, что если материал шва окажется недостаточно твердым, то произойдет смещение центрации и просадка одной из сторон стыка. Колесо движущегося состава, каждый раз проходя по этому месту, будет биться о выступающий борт.

Постоянные удары в торец рельса приводят к быстрому разрушению полотна, остановке движения, и частым ремонтным работам.

Для самих поездов плохие стыки чреваты вредом для подвижной части. При регулярных ударах колесной пары о выступы начинают образовываться сколы на поверхности головок и их последующее сминание. Повышается вибрация при движении, а потеря баланса приводит к дальнейшему разрушению рельсов и ходовой части.

Если материал шва будет чрезмерно твердым, то постоянные нагрузки при многотонных поездах и внутреннее напряжение посодействуют самопроизвольному распаду металла соединения. Чтобы решить задачу по сварке рельсов, было проведено множество опытов. Бекетов Н.Н. выявил процесс, названный алюминотермия. Он позволяет качественно соединять рельсовые пути, с должной прочностью и необходимой вязкостью шва, обеспечивая движения тяжелых составов без просадок и трещин.

Описание алюминотермитной сварки

Чтобы соединения рельсов между собой было качественным, используется алюминотермитная сварка. Суть метода заключается в плавлении специального порошка, который засыпается между свариваемыми сторонами полотна. Он прочно связывает основной материал и делает структуру шва повышенной вязкости и сопротивлению на разрыв. Такие стыки рельсов не проседают со временем и выполняются за короткий срок.

В состав порошка входит два компонента: 23% алюминиевой крошки (откуда и взято название метода), и 77% оксида железа. Порошок имеет мелкодисперсную структуру, и максимальная величина гранул составляет 0,5 мм. Метод основан на способности металла к восстановлению в окислах алюминия. Но это возможно при очень высокой температуре. Поэтому используется запал, который поджигает смесь. Гранулы воспламеняются и температура доходит до 3000 градусов. Благодаря этому оксид железа способен преобразоваться в чистый металл.

На месте применяется заливочная форма, обеспечивающая попадание сплава в зону стыка. Важно создать герметичную конструкцию, поэтому были разработаны формы под разные конфигурации рельс. Остаточные щели заделываются термостойкой обмазкой. Жидкий состав затекает в место соединения, полностью заполняя свободное пространство. В процессе образовывается шлак, который являясь самым легким, всплывает на поверхности.

Рельсовый стык, будучи еще в горячем состоянии, нуждается в уплотнении, для усадки материала. Поэтому на месте работ используются прессы. После создания соединения убираются все приспособления и отбивается шлак молотком. Шов имеет грубые наплывы, поэтому нуждается в обработке шлифовальной машиной и болгаркой в труднодоступных местах.

Преимущества и недостатки

У алюминотермитной сварки рельсов существует несколько основных преимуществ:

• Создание шва на рельсовом полотне занимает около 30 минут (со всеми подготовительными работами). Причем бригада может за 50 минут наложить около 12 швов. Это достигается за счет конвейеризации процесса: один рабочий выставляет рельсы и переходит на следующее место, второй устанавливает форму и создает стык, третий обрабатывает поверхность.
• Основные комплектующие для алюминотермитной сварки можно купить в магазинах. Смесь продается в специальных бочках.
• Процесс сварки относительно не сложен, и достаточно нескольких тренировок на практике, чтобы рабочий научился самостоятельно выполнять сварку.
• Экономия электроэнергии, которая необходима только для запитки шлифовального оборудования.
• Высокое качество шва, способное выдерживать большие нагрузки.
• Возможность проводить сварочные работы вдали от населенных пунктов в полевых условиях.

Но у алюминотермитной сварки существуют и недостатки. Порошок относится к разряду легковоспламеняющихся средств, и требует осторожного обращения.

Если в него случайно попал огонь, то потушить состав уже не возможно и расплавленный металл протечет в неподходящем месте, что приведет к ненужному расходу материала, и возможно, к пожару. Если в горящую емкость попадет вода, то это спровоцирует взрыв и разбрызгивание расплавленного материала.

Для качественного соединения требуется предварительный подогрев сторон рельс пламенем горелки. Поэтому, несмотря на простоту самой сварки, подготовка и последующая обработка стыка требуют наличия баллонов и электричества.

Оборудование для сварки

Чтобы реализовать на месте сварку алюминотермитным методом потребуется следующее оборудование и материалы:

• бочка с порошком и специальной заглушкой;
• отливочная форма, соответствующая конструкции рельса;
• в случае использования не бочки, а развесного порошка — тигель для засыпки состава и подставка под него;
• обмазочная паста для герметизации стыка;
• пресс для последующего уплотнения;
• шлифовальная машинка;
• молоток и зубило;
• металлическая лопатка для забора горящего шлака из карманов приспособления;
• горелка для предварительного подогрева (операцию можно провести и без нее, но с худшим результатом качества).

Электродуговой метод

Дуговая бесконтактная сварка относится к наиболее распространенным методикам, применяемым при сопряжении стыков рельсовых ниток.

Согласно этому подходу рельсы сначала укладывают с небольшим зазором, после чего их концы проваривают металлом электродов, расплавляемых посредством дугового разряда. Этот вид бесконтактной сварки не нуждается в приложении избыточного осадочного давления и реализуется с помощью переменного или постоянного токов, поступающих от передвижной сварочной станции.

Наиболее эффективным способом реализации дуговой сварки рельс является так называемый «ванный» метод, согласно которому заранее обрезанные поперёк продольной оси рельсы укладываются строго по линии путей с небольшим возвышением и с зазором приблизительно 14-16 миллиметров.

Между торцами уложенных таким образом рельсовых заготовок вводится рабочий электрод с последующим пропусканием через него тока порядка 300-350 ампер.

В результате такого воздействия расплавленная масса равномерно растекается по зазору и полностью заполняет его. Для предотвращения её стекания наружу зазор между рельсами закрывается специальными блокирующими ограждениями. По завершении сварки образовавшиеся швы шлифуются по всей площади стыка.

Сварка рельсов

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

Сварка может выполняться следующими технологиями:

• Термитная.
• Электродуговая.
• Газопрессовая сварка.

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

Электродуговая сварка стыков рельсов

На сегодняшний день данная технология получила наибольшее распространение, что объясняется простотой оборудования, легкостью самой работой и качеством выполненного соединения.

При выполнении сварочных работ рельсы укладываются в нужном положении, после чего имеющееся между стыками послойно пространство заполняется сварочным материалом. Расплавление сварочного материала обеспечивается за счет высоких температур дугового разряда.

При необходимости сварки торцов рельсов используется переменный ток от трансформатора. Также возможно использование мобильных сварочных аппаратов, работающих от постоянного тока.

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

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

Алюминотермитная сварка рельсов

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

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

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

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

Газопрессовая технология

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

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

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

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

Заключение

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

Термитная обработка

Алюминотермитная технология проверена временем.. В основу применения термитной сварки рельс заложена восстанавливающая реакция, происходящая при контакте основания (алюминия) с ещё одой составляющей – окисью железа.

Возникающий в результате этого металл (восстановленное железо) при рабочих температурах порядка 2000 градусов заливается в специальную огнеустойчивую форму, совпадающую с геометрией свариваемых рельсов.

Указанная реакция сопровождается выделением значительного количества тепловой энергии.

Сваривать рельсы по термитному методу начали очень давно (с середины 19-го века), однако уже с тех пор этот вид сварки из-за применения алюминия стал называться алюминотермитным.

Важно отметить, что описываемая химическая реакция после поджога специального высокотемпературного горючего (термита) длится лишь несколько секунд.

Помимо двух рассмотренных составляющих (окиси железа и алюминия) в состав рабочей сварной смеси вводятся легирующие добавки и мелкие стальные частицы, слегка тормозящие или демпфирующие протекающий процесс. Добавки необходимы для того, чтобы сталь в зоне сварки приобрела требуемые качества и параметры, характерные для большинства рельсовых изделий.

При рассмотрении особенностей этого вида сварочного процесса следует отметить, что по завершении реакции общая химическая масса разделяется на две фракции: жидкий металл и лёгкий шлак, всплывающий в верхнюю часть формы.

Термитаня технология позволяет сочленять между собой следующие виды путевых изделий:

• поверхностно-закалённые рельсовые заготовки;
• объёмно-закалённые стыкующиеся части рельс,
• не прошедшие специальную термическую обработку рельсы в любых комбинациях.

Данный вид сварки обеспечивает выполнение требований основных стандартов, предъявляемых к высокоскоростным рельсовым магистралям, в части соблюдения нормативов сварочных технологий.

Алюминотермитная сварка

Для сварки рельсов используется такой способ сварочных работ, как алюминотермитный. Он подразумевает использование порошка, в состав которого входит алюминий, железная окалина и магний. Эта смесь называется термитом.

Особенности алюминотермитной сварки

Алюминотермитная сварка не столь распространена, как контактная. Однако, этот способ сварочных работ имеет ряд существенных преимуществ. К ним можно отнести следующие.

1. Требует минимальных трудозатрат. Для выполнения сварочных работ алюминотермитным способом требуется минимальное количество рабочих рук. Справится с данной работой способна бригада, состоящая из 3 человек.
2. Для выполнения алюминотермитной сварки не требуется сложного оборудования. А вес используемого составляет до 400 кг.
3. Данный способ осуществления сварочных работ значительно быстрее по сравнению с контактным методом сварки. Продолжительность сварки для одного стыка рельс занимает меньше часа.
4. Для осуществления алюминитермитной сварки применяется порошкообразное сочетание алюминия, железной окалины и магния, которое расфасовано определенным образом. Элементы, которые требуют нагревания, заформовывают материалом, устойчивым к воздействию высоких температур. Затем осуществляется нагрев этих деталей. При помощи электродуги или запала зажигают термит и разогревают до жидкого состояния. Расплавленный металл заливают на место, требующее сварки.
5. Сварочные работы с использованием термита осуществляются с использованием автономных источников электропитания.

В результате правильно осуществленной алюминотермитной сварки получается довольно надежное соединение. Применяется этот вид сварочных работ для соединения стальных и чугунных изделий.

Алюминитермитная сварка для стыковки рельсов

Наиболее часто сварочные работы с помощью термита на основе алюминия используют при проведении железнодорожных работ. Обусловлено это преимуществами данного способа сварки.

Алюминотремитная сварка рельсов помогает оперативно изготовить стыки без продолжительного перерыва в движении поездов. Так, например, бригада из 3 человек за два часа способна сварить 3 рельсовых соединения. Оперативность проведения ремонтных и сварочных работ крайне важна при организации движения на железных дорог.

Но более важным фактором является надежность соединений. Алюминотермитная сварка рельсов наилучшим образом обеспечивает прочность стыков.

Таким образом, сочетая в себе наиболее важные факторы, надежность и оперативность, сварка при помощи термита на основе алюминия является наиболее подходящим способом для изготовления стыков рельс. Потому данный способ проведения сварочных работ широко применятся именно на железных дорогах России. Важно, что такая сварка может применятся даже при ремонте и стыковки стрелочных переводов. Ну и, конечно же, на перегонах основной части пути.

Преимущества использования алюминотермитной сварки рельсов

По мимо описанных выше особенностей и преимуществ, сварочные работы алюминиевым термитом имеют ряд существенных преимуществ относительно применения именно для обслуживания железных дорог. Таковыми являются следующие:

1. Значительное сокращение расходов на содержание и обслуживание железнодорожного пути.
2. Сокращение интенсивности износа. Это касается колес поездов и другого подвижного состава. А также самих стыков рельс.
3. Предотвращает появление дефектов на окончаниях рельс.
4. Обеспечивает плавность и скорость хода подвижного состава.
5. Гарантия устанавливается по количеству пропущенного по рельсам груза. Она предусматривает пропуск общей массой до 120 милионнов тонн брутто для рельсов Р65. Гарантия имеет ограничения по времени – не более 5 лет использования.

Технология сварки рельс алюминотермитным способом и осуществление контроля качества

Сварка на основе алюминотермитного способа является бесшовной. Происходит этот процесс при помощи перетекания молекул одного вещества в другое.

Для осуществления алюминтермитных сварочных работ имспользуется специальное оборудование – воспламинитель. При помощи однопорционного заряда происходит повышение температуры до 1 тыс. градусов. Такая температура является подходящей для того, чтобы расплавить большинство видов рельс. Эта процедура занимает менее полминуты, около 20 секунд. При этом образуется металл в жидком виде и шлаки, которые поднимаются к верху.

Далее расплавленная металлическая масса перетекает в форму. При достижении пределов сердечника металл растекается равномерным слоем. При этом нагревательный элемент разогревает окончания рельс. Жидкий металл растекаясь, заполняет люфт разогретых рельс.

Алюминотермитные сварочные работы подходят даже для рельс из закаленного металла, упроченных и неупроченных видов.

Для качественного выполнения работ потребуется операционный аудит, т.е. за правильностью проведения сварки необходимо следить на всех без исключения этапах. Производить операцию по свариванию рельс должен профессиональный сварщик-термист при наличии защитной и сигнальной экипировки.

Алюминотермитный способ сварки включает в себя следующие этапы

1. Проведение подготовительных работ. Рельсы на месте сварки должны быть полностью зачищены от грязи и ржавчины, а соединительные элементы должны быть удалены. Крепления, которые расположены рядом со свариваемым элементом ослабляются, поверхность рельсов должна быть гладкой. Затем элементы требуют выпрямления до горизонтального или вертикального положения. Сами рельсы ставятся с соблюдением зазора в 2,5 см. При помощи резака рельсы режут с последующим очищением от шлака.
2. Выравнивание рельсов.
   В целях обеспечения безопасности и прочности сварки рельсы требуется выпрямить. Для этого вначале устанавливаются клинья с обеих сторон рельс взамен удаленным прокладкам креплений. При помощи металлической линейки длиной в 1 метр осуществляется контроль точности положения рельсы. С целью компенсации шовной усадки допускается люфт, который не превышает 1 мм.
3. Проведение установки форм и их герметизации. На должном расстоянии устанавливается зажимающее устройство. Определяет его позицию измеритель.
   Поверх оси рельс, в центре предполагаемого шва, устанавливается горелка. Шпателем проводится герметизация, который плотно прижимают, тем самым обеспечивая тонкую грань между песком и металлом. Головка рельсов запирается крышками.
4. Нагревание, металл и сварка. Сердечник сварочного оборудования требует дополнительного прогрева и просушки. Осуществляется это при помощи газа-пропана с давлением равным 1,5 бара и кислорода с уровнем давления равным 5 Барам.
   Затем начинается подача пламени на металл рельс, которая происходит не дольше 120 секунд. Осуществляется это при помощи горелки. После прогрева рельс, она снимается. На ее место должен быть установлен сердечник. После этого осуществляется поворот тигеля. Необходимо зажечь однопорционный заряд с целью осуществления сварочных работ. Для этого используют запал с высоким уровнем температуры. Пока металл плавится, необходимо чтобы тигель достиг стабильного положения. После чего расплавленный металл заливают в форму.

После того, как он полностью перетечет в зазор, удаляют тигель с поддонами для шлака и крышками. Далее начинается процесс отвердения металла, длительностью около четырех минут.

Финальные операции и процесс шлифовки. Для безопасности передвигающихся по рельсам составов и долговечности стыка, он должен быть гладким. Требуется его шлифовка по бокам и поверхности катания. Для этого наплывы в течение 10 минут разогревают при помощи горелки до горячего состояния. Затем механическим путем происходит срез излишков металла.
По завершению данной процедуры при помощи инструментов абразивного типа выполняют шлифовку металла до прямолинейного состояния. Правильность шлифовки определяется при помощи металлической линейки и щупа. Допустимо отклонение от требуемого размера в пределах до 1 мм.

Проверка качественности сварки. Для этого требуется провести испытание статичного изгиба. Здесь допустимо применение растяжения по головке изделия или его подошве. Также опытные образцы могут доводится до излома.

При правильно выполненной алюминетермитной сварки, качественный стык будет обеспечивать долговечность рельс и колес подвижных составов при минимальных временных и финансовых затратах на проведение ремонта и обслуживания железнодорожного пути.

Установки

Алюминотермитная сварка возможна только если используете все рабочие элементы. Среди них выделяют такие:

• Бочка.
• Порошок.
• Пробка.
• Форма, которая отвечает рельсам.
• Жидкая обмазка.
• Устройство для полировки.
• Зубило.
• Молот.
• Металлическая лопата.
• Светоч.

Какие этапы работ существуют:

1. Подготовка. От этого этапа будет зависеть, насколько прочным будет алюминотермитное сварочное соединение рельс. Первым делом в месте, которое находится возле стыка, сделайте более слабым рельсовое крепление. Снимите те, которые размещены в месте соединения. Горелка поднимет температуру рельс. Они станут чистыми и не будут содержать ржавчину. Клинья помогут выпрямить их в горизонтальном и вертикальном положениях. Оставляйте зазор в 2.5 мм и соединяйте рельсы с резаком.
2. Сглаживание. Сначала уберите прокладки, которые размещены на соединениях. Вместо них поставьте клинья. Они прибиваются при помощи молотка. При помощи линейки проверьте точность установки рельс.
3. Монтаж. Выберите необходимую непроницаемую форму. После этого горелка располагается посередине там, где вы хотите установить соединение. Обеспечьте герметичность стыков. При помощи шпателя прочно прижмите форму к соединениям. В результате вы получите плотное основание, расположенное между швом и смесью.
4. Подогрев и металлообработка. Рельсы прогреваются при помощи горелки, когда соблюдены такие условия: пропановое давление составляет 1.5 бар, а кислородное не превышает 5 бар. Огонь проходит в течение 120 секунд. После того, как конструкция нагрелась, горелка больше не нужна. Нужно вставить стержень и повернуть сосуд. В том месте, где планируется алюминотермитная сварка, нужно поставить емкость, в которой будет заряд. Чтобы осуществить розжиг, необходимо брать хорошо прогретый запал. После этого металл в жидком состоянии оставляют в форме до пяти минут.
5. Полировка. После завершения сварочных работ нужно отшлифовать конструкцию. Для проверки качества шва берут линейку и щуп. Измерительные приборы позволяют выявить, насколько высокое качество соединения получилось в итоге.

Источник