Ванный способ сварки рельсовых стыков.
Сварка рельсов производится на постоянном токе покрытыми элек тродами либо механизированным полуавтоматическим способом. Питание осуществляется от электросварочного оборудования (выпрямителя, инвертора) или от специализированных автономных дизельных сварочных агрегатов (например, Shindaiwa DGW500). Последние находят боле широкое применение ввиду отсутствия зависимости от энергоносителей и большого времени автономной работы без дозаправки.
Для сварки рельсов используют электроды различных марок (в частности УОНИ 13/55А, УОНИ 13/85), а также проволоку сплошного сечения либо порошковую газозащитную/самозащитную проволоку с временным сопротивлением наплавленного металла согласно нормам и ГОСТам.
Подготовка рельсов к сварке.
Сборку стыков под сварку, как правило, производят на шпалах. Концы рельсов обрезают по угольнику механическими сред ствами или газо-пламенным способом. После обрезки газо-пламенным способом торцы рельсов необходимо очистить от окалины, края – зачистить до металлического блеска.
Стык должен быть выверен в вертикальной и горизонтальной плоскостях, после чего он возвышается на 1,0-1,5 мм на 1 погонный метр.
Регулировку величины подъема стыка производят деревянными клиньями, а проверку — специальной стальной метровой линейкой с регулируемыми по длине штифтами на концах.
Зазор между свариваемыми рельсами должен быть 12-15 мм или 1,5 диаметра электрода с учетом толщины слоя обмазки. Сварку производят на токах 200-350 А.
Технология сварки рельсов.
Технологически сварку рельсового стыка можно разделить на две главные операции: сварку подошвы, сварку шейки и головки.
Сварку подошвы производят на остающейся (стальной) или съемной медной пластинке. Длина этой пластинки на 20 мм больше ширины подошвы рельса, а ширина пластинки 40 мм.
Используется несколько вариантов таких пластинок:
- стальная (марка Ст. 3), толщиной 5-6 мм, пластинку укладывают под стык и плотно поджимают;
- комбинированная, под стык укладывают стальную пластинку толщиной 2 мм, а под нее медную подкладку;
- Керамическая подкладка с канавкой, поджимаемая непосредственно под стык.
Лучшие результаты дает применение керамической и комбинирован ной пластинок.
Подошва рельса – наиболее чувствительное место сварного стыка, где особенно ярко проявляются низкое качество наплавленного металла и другие погрешности сварки.
При ванном способе сварки рельсов очень важно удержать в межсты ковом зазоре жидкий наплавленный металл и шлак. Для этого применяют специальные медные и керамические формы многократного пользования: нижние — для сварки подошвы и боковые — для сварки шейки и головки.
Снаружи формы имеют прямоугольную конфигурацию. Внутренний контур их соответствует форме того участка рельса, с которым они сопрягаются. По оси формы имеется выемка, которая при сварке заполняется жидким наплавленным металлом с образованием усиления стыка.
При установке форм их ось совмещают с зазором стыка, а боковые формы, кроме того, еще и фиксируют струбциной.
Зазор в местах сопряжения форм с поверхностью рельсов не должен превышать 1 мм. В противном случае края форм необходимо обмазать огнеупорной глиной.
Перед сваркой стыки рельс разогревают газовыми резаками или индукционным оборудованием до температуры 400 градусов на длину около 100 мм от края стыка.
Сваривая подошву, шов начи нают от края пластинки и, совершая колебательные движения по перек зазора стыка, ведут его к другому концу, тщательно прова ривая углы между торцами рельсов и пластинкой. Второй шов следует накладывать в противоположном направлении, начиная его также от края пластинки.
При выполнении следующих проходов нужно внимательно на блюдать за тем, чтобы жидкая ванна расплавленного металла рас полагалась по всей длине подошвы.
В процессе сварки колебательные движения электродом нужно совершать быстро. Закончить сварку подошвы следует в центре стыка, благодаря чему шов получается с уклоном от центра к краям, что соответствует профилю рельсов. В подошве стыка сварной шов должен иметь усиление в 2—3 мм, а края подошвы — перекрываться плавным швом. Поверхность шва после заварки подошвы нужно очистить от шлака.
После установки боковых форм следует немедленно начинать последующую сварку, чтобы не допустить значительного охлажде ния стыка.
Сварочная дуга возбуждается в месте окончания сварки по дошвы, т.е. у основания шейки, и ведется, непрерывно заполняя наплавленным металлом весь зазор. При сварке рельс покрытым электродом важно достичь быстрой смены электрода, либо производить сварку в двухпостовом режиме, при котором сварщики попеременно меняют друг друга (см. двухпостовые агрегаты DGW500 и DGW400).
Заканчивая сварку стыка, на поверхности катания необходимо наплавить прибыльную часть толщиной 4—5 мм, которая компен сирует усадку при кристаллизации стыка.
После сварки, когда стык еще имеет красный цвет, поверх ность его следует уплотнить ковкой. Если обнаружены какие-либо дефекты, последующую подвар ку можно производить при температуре стыка не менее 300 °С.
Сварка рельсов электродуговым способом является одним из самых простых и в тоже время экономически выгодных способов. Электродуговой способ не требует дополнительных затрат на газо-защитные смеси либо другие компоненты, а также их логистику.
Одним из лучших решений в этой области, является применение вышеуказанного способа сварки в комбинации с двухпостовыми дизельными сварочными агрегатами SHINDAIWA DGW500DM или САК DGW500-2S.
Автономность данных машин и рекордно низкое потребление топлива (4,7 л/час в 2-х постовом режиме) может обеспечить работу на удаленных участках при минимальных затратах. Такое низкое потребление топлива при высокой нагрузке связано с применением двигателей KUBOTA, которые являются одними из наиболее экономичных в мире.
Агрегаты SHINDAIWA предназначены для работы как на жесткой «CV» так и на падающей «CC» вольт-амперной выходной характеристике (ВАХ). Причем ввиду независимых обмоток генератора, для каждого поста выбор типа ВАХ предусмотрен индивидуально с возможностью параллельной работы постов на различных характеристиках. Это позволяет одним постом осуществлять ручной-дуговой способ сварки покрытым электродом, а вторым постом, параллельно, выполнять полуавтоматический механизированный способ сварки MIG/MAG.
Таким образом, при сварке рельсов ванным способом с применением SHINDAIWA можно комбинировать сразу два процесса – MMA и GMAW/FCAW. Это позволяет значительно сократить время выполнения работ за счет высокой производительности процесса MIG/MAG, а также снизить вероятность образования дефектов.
Необходимо отметить, что важным параметром применяемого оборудования является система формирования и контроля сварочного тока источника. Тип выходного выпрямителя (регулятора) напрямую влияет на качество и время сварки, особенно ввиду высоких значений силы тока. В агрегатах SHINDAIWA реализовано одно из лучших схематических решений узла выпрямителя (регулятора), результатом которого является полное, 100%-ное отсутствие бестоковых пауз, а также крайне низкое значение тепловых энергетических потерь узла выпрямителя, который практически не нагревается при максимальной токовой нагрузке.
Таким образом, оборудование Shindaiwa может обеспечить высокую стойкость к перегреву, непрерывность работ 24 часовой смены при высоких технико-качественных выходных характеристиках, необходимых для процесса электродуговой сварки. Что будет существенным подспорьем при ремонте / сварке рельс и выполнении подобных работ.
Для наглядности в статье использованы фотоматериалы издания livejournal.com.
Отправьте в один клик запрос, и технический специалист обязательно Вам перезвонит и ответит на вопросы.
Источник
Сварка рельс ванным способом
| Классы МПК: | B23K9/02 шовная сварка; подкладки и вставки, используемые при этом B23K31/02 пайка или сварка B23K33/00 Придание особого профиля отдельным участкам кромок при изготовлении паяных или сварных изделий; заполнение швов B23K101/26 железнодорожные или другие рельсы E01B11/50 соединения с помощью электросварки |
| Автор(ы): | Воробьев Геннадий Григорьевич (RU) |
| Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта МПС России (RU) |
| Приоритеты: |
Изобретение относится к дуговым способам сварки и используется преимущественно для ручной электродуговой сварки железнодорожных рельсов. Способ сварки рельсовых стыков включает установку рельсов с зазором между свариваемыми кромками, введение внутрь зазора плавящегося электрода и сварку с применением форм, установленных у места сварки, при силе тока, обеспечивающей образование жидкой ванны во всем объеме зазора. Предварительно осуществляют механическую обработку кромок рельсов или кромки одного из рельсов, включающую выполнение поперечного разреза по вертикальной плоскости от головки до начала подошвы рельса, выполнение горизонтального разреза по торцевой поверхности рельса перпендикулярно по отношению к ранее произведенному разрезу и снятие на торцевой поверхности подошвы фаски с притуплением у основания подошвы рельса. При образовании жидкой ванны в корне шва дополнительно осуществляют расплавление кромок основного металла рельсов. Это позволит получить сварной шов с механическими свойствами, равнозначными свойствам основного металла, что увеличит срок службы рельсов. 2 ил. 
Рисунки к патенту РФ 2270739
Изобретение относится к дуговым методам сварки, преимущественно используется для ручной электродуговой сварки железнодорожных рельсов.
Известен способ сварки рельсовых стыков, в котором сварку рельсов ведут ручным электродуговым способом (SU 78136, В 23 К 9/02, 1942).
В известном способе рельсы устанавливают с зазором между свариваемыми кромками от 9-14 мм в зависимости от выбранного диаметра электрода, поэтому сварной шов получается, в основном, за счет расплавления электродного материала. Свариваемые кромки настолько сильно разогреваются, что образуется общая ванна расплавленного металла, которая поддерживается в жидком состоянии в течение всего периода сварки. В качестве форм могут служить графитовые пластины, внутренняя поверхность которых изготавливается по форме рельса. Размеры и формы усиления сварного шва зависят от размера и формы соответствующего углубления, которое делается в форме.
Концы рельсов обрезают рельсообрезным станком по плоскости, перпендикулярной к оси рельса. Скос кромок перед сваркой не производят.
Большой зазор между торцами рельсов порядка 9-14 мм не позволяет сварить кромки подошвы рельсов, поэтому для формирования обратной стороны корня шва применяют формирующую подкладку. Сварной шов получается, в основном, за счет расплавления электродного материала, расплавленная масса которого заполняет зазор между торцами подошвы рельсов и формирующей подкладкой.
Наиболее существенным недостатком этого способа является наличие большого зазора между торцами рельсов. Расплавленный электродный металл является естественной перемычкой между свариваемыми рельсами, по которой дуга перемещается от кромки одного рельса к кромке другого. Сварное соединение, полученное таким способом, имеет крупнозернистое строение из-за перегрева электродного металла и, как следствие, более низкие механические свойства, чем у основного металла. В зоне сплавления кромки рельса с расплавленной массой электродного металла возникает большая вероятность возникновения дефектов типа непровара, шлаковые включения, поры.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение механических свойств сварного шва путем уменьшения зазора между торцами рельсов до размера, позволяющего сварить металл подошвы рельсов и получить сварной шов с механическими свойствами, которые равнозначны свойствам основного металла.
Способ согласно изобретению, заключается в том, что предварительно осуществляют механическую обработку кромок рельсов или кромки одного из рельсов, при этом производят поперечный разрез по вертикальной плоскости от головки до начала подошвы рельса, а затем горизонтальный разрез по торцевой поверхности рельса перпендикулярно по отношению к ранее произведенному разрезу, и на торце подошвы снимают фаску с притуплением у основания подошвы рельса, устанавливают рельсы с зазором, вводят внутрь зазора электрод и осуществляют сварку с применением форм у места сварки при силе тока, обеспечивающей образование жидкой ванны во всем объеме зазора, причем жидкую ванну в корне шва получают за счет расплавления кромок основного металла.
Отличия предложенного способа сварки рельсовых стыков состоят в том, что предварительно осуществляют механическую обработку кромок рельсов или кромки одного из рельсов, при этом производят поперечный разрез по вертикальной плоскости от головки до начала подошвы рельса, а затем горизонтальный разрез по торцевой поверхности рельса перпендикулярно по отношению к ранее произведенному разрезу, и на торце подошвы снимают фаску с притуплением у основания подошвы рельса, а жидкую ванну в корне шва получают за счет расплавления кромок основного металла.
Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен чертеж при механической обработке кромки одного из рельсов, на фиг.2 – кромок рельсов.
На фиг.1 обозначены: 1 – рельс (без обработки кромки), 2 – рельс с подготовленной кромкой, 3 – притупление, 4 – зазор между кромками, 
– угол между кромками.
На фиг.2 обозначены: 2 – рельс с подготовленной кромкой, 3 – притупление, 4 – зазор между кромками, – угол между кромками.
Угол между кромками лежит в пределах 30-60°.
Далее представлен один из примеров осуществления способа.
Сваривают железнодорожные рельсы типа Р65. В механических мастерских дистанции отмеряют кусок рельса длиной 3 м или более в соответствии с ТУ 32 ЦП-670-88 и подготавливают кромки рельса с двух концов для установки на место дефектного рельса. При этом производят поперечный разрез по вертикальной плоскости от головки до начала подошвы рельса. Затем осуществляют горизонтальный разрез по торцевой поверхности рельса перпендикулярно по отношению к ранее произведенному разрезу и на торце подошвы снимают фаску под углом 45° с притуплением 2 мм у основания подошвы рельса. На рельсе, из которого удаляется дефектный участок, делают разметку. Отрезают дефектный кусок рельса, равный по размеру подготовленному, и устанавливают на это место кусок рельса с подготовленными под сварку кромками. Зазор между рельсами составлял 2 мм (см. фиг 1). Концы рельсов перед сваркой зачищают до металлического блеска.
Под подошву свариваемых рельсов устанавливают формирующую обратную сторону шва медную подкладку и закрепляют ее струбциной. Корень шва сваривают электродом марки УОНИ – 13/65, диаметром 3 мм, ток 140-160 А, с последующим заполнением зазора между торцами подошвы рельсов электродом марки УОНИ – 13/65, диаметром 5мм, ток 250-280 А.
Устанавливают на шейку и головку рельсов боковые медные формы и закрепляют их струбциной. Сваривают шейку и головку рельса электродами марки УОНИ – 13/65, диаметром 5 мм, ток 250-280 А.
Предложенный способ позволяет получить сварной шов с механическими свойствами, которые равнозначны свойствам основного металла, при этом полученные механические свойства сварного шва увеличивают срок службы рельсов до срока службы установленных в путь рельсов без сварки.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ сварки рельсовых стыков, включающий установку рельсов с зазором между свариваемыми кромками, введение внутрь зазора плавящегося электрода и сварку с применением форм, установленных у места сварки, при силе тока, обеспечивающей образование жидкой ванны во всем объеме зазора, отличающийся тем, что предварительно осуществляют механическую обработку кромок рельсов или кромки одного из рельсов, включающую выполнение поперечного разреза по вертикальной плоскости от головки до начала подошвы рельса, выполнение горизонтального разреза по торцевой поверхности рельса перпендикулярно ранее произведенному разрезу и снятие на торцевой поверхности подошвы фаски с притуплением у основания подошвы рельса, а образование жидкой ванны в корне шва осуществляют расплавлением кромок основного металла рельсов.
Реконструкция скоростного трамвая в Киеве продолжается уже не первый год. За годы независимости Украины перебои с финансированием стали доброй традицией, и этот объект не стал исключением: сроки уже не раз переносились.
По сути полностью завершены только участки от Гната Юры до Кольцевой дороги и ул. Старовокзальная с кусочком ул. Жилянской. Всё остальное всё также находится в стадии реконструкции.
В качестве примера – текущее состояние развязки на перекрестке ул. Гната Юры и просп. 50-летия Октября:
Подробный отчет с остальных участков приводить не буду, т.к. это тема отдельного поста, а расскажу лишь о сварке рельсов на перегоне между Политехом и Воздухофлотским просп., на которую мы с 
dfaw попали по наводке 81412 .
Дело клонилось к вечеру, и при подходе к точке выполнения работ сварщики завершали варить очередной стык:
Стык сварен, можно раскрывать форму:
Сварка выполняется электродуговым способом с закладным электродом (разработка института электросварки имени Патона (?) ). Суть в том, что в стык вставляется электрод, на его конце зажигается электрическая дуга и начинается процесс сварки. Сварка выполняется специальной порошковой проволокой, при этом не требуется защитный газ или флюс.
Сварочный аппарат (над сваренным стыком хорошо видно электрод, а еще выше – катушку с проволокой):
Сваренный стык. Его еще предстоит отшлифовать:
Рельсы свариваются в достаточно длинные плети, и для того, чтобы они не изогнулись при нагреве в жаркий летний день, необходимо как-то компенсировать их удлинение. Существует ряд способов решения проблемы. Например, через определенное расстояние могут ставиться «выравнивающие» стыки – несколько обычных стыков между сварными участками. На железной дороге их легко можно услышать на слух – через определенные промежутки времени будет слышен перестук колес, а затем снова тихий ход. Еще один вариант решения проблемы расширения рельс – специальные тепловые стыки, такие как вот этот:
Теперь давайте поразглядываем процесс сварки стыков с самого начала. Перед началом работ торцы рельс зачищаются:
Затем начинают собирать форму, в которой будет вариться стык (чтобы сплав не растекался дальше стыка):
Над стыком устанавливается сварочный аппарат:
Собирается верхняя часть формы:
Выполняется регулировка положения сварочного аппарата, электрода:
И начинается процесс сварки:
Амперметр на сварочном аппарате показывает силу тока 263 А, и это не предел. Для сравнения: утюг или электрочайник мощностью 1 кВт порождает ток менее 5 А. Хотя чтобы полностью честным, следует отметить, что рабочее напряжение при сварке всего пару десятков вольт.
Процесс близится к завершению:
Еще один стык сварен. На весь процесс ушло около 30 мин:
ЕНиР
§ Е38-1-50. Электродуговая сварка стыков рельсов ванным способом
При сварке стыка
1. Электродуговая прихватка и приварка нижней металлической стыковой планки (подкладки) к подошве рельсов с установкой защитных щитов.
2. Установка форм на боковую поверхность шейки и головки рельсов с обеих сторон, закрепление их струбциной с замазыванием щелей глиной.
3. Электродуговая заплавка стыка рельсов ванным способом.
4. Снятие форм со стыка и зачистка швов.
5. Переход рабочих на расстояние до 20 м с перемещением инструментов и приспособлений.
При подготовке стыка к сварке
1. Раскладка шпал.
2. Кантовка рельсов и укладка их на шпалы.
3. Очистка концов рельсов до металлического блеска.
4. Установка и окончательная рихтовка рельсов по заданному зазору.
Нормы времени и расценки на 1 стык
| Виды работ | Профессия и разряд | Тип рельсов | ||
| рабочих | желобчатые | железнодорожные | ||
| Электродуговая сварка | Электросварщик ручной сварки 6 разр. | 0,85 0-90,1 | 0,71 0-75,3 | 1 |
| Подготовка стыка к сварке | Монтеры пути: 5 разр. — 1 3 » — 3 2 » — 3 | 1,1 0-77,5 | 2 | |
| а | б | № | ||
Примечания:
1. Работа по обслуживанию сварочного агрегата нормой не учтена.
2. Нормы времени и Расценки предусмотрена электродуговая сварка при силе тока не менее 400 а.
Источник
