RU2325980C1 - Method of ragless rails pressure welding with heating - Google Patents

Method of ragless rails pressure welding with heating Download PDF

Info

Publication number
RU2325980C1
RU2325980C1 RU2006132431/02A RU2006132431A RU2325980C1 RU 2325980 C1 RU2325980 C1 RU 2325980C1 RU 2006132431/02 A RU2006132431/02 A RU 2006132431/02A RU 2006132431 A RU2006132431 A RU 2006132431A RU 2325980 C1 RU2325980 C1 RU 2325980C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rail
inductor
rails
heating
welding
Prior art date
Application number
RU2006132431/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006132431A (en
Inventor
Александр Вениаминович Губарев (RU)
Александр Вениаминович Губарев
Алексей Петрович Бабаев (RU)
Алексей Петрович Бабаев
Original Assignee
Александр Вениаминович Губарев
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 Александр Вениаминович Губарев filed Critical Александр Вениаминович Губарев
Priority to RU2006132431/02A priority Critical patent/RU2325980C1/en
Publication of RU2006132431A publication Critical patent/RU2006132431A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2325980C1 publication Critical patent/RU2325980C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

FIELD: instrument making.
SUBSTANCE: invention may be used in welding the railway, tramway and other tracks rail joints both in the shop and in the field. A high-frequency current heating of the rail joints is effected using by either a one-piece or a split inductor the form of which should ensure an equal gap between the said inductor and the rail outline to provide for an equal temperature across the rail section. The inductor in built in between clamps and ensures a 3 to 20 mm gap over the rail head and 5 to 35 mm over the rail walls and foot. The welding temperature equal to 0.7-0.95 of the rail metal melting temperature reached, the heating temperature is being equalised over the joint section using the additional heating inductor pulses.
EFFECT: higher quality welded joint, rag elimination.
6 cl, 2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к методам сварки давлением с подогревом и может быть использовано при сварке стыков железнодорожных, трамвайных и других транспортных рельс как в цеховых, так и в полевых условиях.The invention relates to methods of pressure welding with heating and can be used for welding joints of railway, tram and other transport rails both in the workshop and in the field.

Известны различные устройства для сварки рельс: машина для контактной электросварки рельс по АС СССР №129758, машина для контактной сварки по АС СССР №201561, сварочная машина («Оборудование для сварки рельс и его эксплуатация», Киев, «Наукова думка», 1974, стр.73-84) и другие.There are various devices for rail welding: a machine for resistance electric welding of rail according to the USSR AS No. 129758, a machine for resistance welding according to the USSR AS No. 201561, a welding machine ("Equipment for rail welding and its operation", Kiev, "Naukova Dumka", 1974, pg. 73-84) and others.

Все известные машины имеют существенные недостатки:All known machines have significant disadvantages:

1. Сгорание основного металла до 50 мм на стык.1. Combustion of the base metal up to 50 mm per joint.

2. Сварочные брызги - грат, который необходимо удалять.2. Welding spatter - filler that must be removed.

3. Нестабильность качества сварного соединения стыка рельс.3. The instability of the quality of the welded joint of the rail.

4. Изгиб волокон проката при сжатии и последующем удалении грата создают опасную зону концентрации напряжения в зоне стыка, что может привести к образованию и развитию трещин в зоне сварки. Наиболее близкой к заявляемому изобретению является заявка №2005102533 А, 20.05.2005 г., в которой для сварки рельсов использован индуктор сложной формы.4. Bending of 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 welding zone. Closest to the claimed invention is application No. 2005102533 A, 05/20/2005, in which a complex-shaped inductor was used to weld the rails.

Задачей изобретения является создание способа безгратовой сварки рельс, который обеспечивал бы высокое качество сварки рельс и экономию металла.The objective of the invention is to provide a method of seamless welding of the rail, which would ensure high quality welding of the rail and saving metal.

Поставленная задача решается способом безгратовой сварки рельсов давлением с подогревом, включающим подачу рельсов в зону сварки, сжатие рельсов с использованием зажимных устройств и нагрев стыка токами высокой частоты с помощью индуктора, форма которого обеспечивает получение разного зазора между индуктором и контуром рельса, в котором используют индуктор, встроенный между зажимными устройствами, обеспечивающий получение зазора по головке рельса в диапазоне 3-20 мм, а по стенке и подошве рельса - 5-35 мм, при этом нагрев стыка осуществляют до температуры сварки, равной 0,7-0,95 от температуры плавления металла рельсов, а после достижения температуры сварки производят выравнивание температуры нагрева по сечению стыка с помощью индуктора дополнительными импульсами нагрева. В процессе сварки предотвращают увеличение усилия сжатия с помощью запорной арматуры, установленной в гидроцепи от гидростанции до гидроцилиндров сжатия рельсов, например в виде обратного клапана. Предварительно осуществляют механическую обработку стыков рельсов, например дисковой пилой. Обработанные стыки рельсов покрывают углеродным соединением, например глицерином. Используемый индуктор может быть как разъемным, так и неразъемным.The problem is solved by a method of seamless welding of rails with heated pressure, including feeding the rails into the welding zone, compressing the rails using clamping devices and heating the joint with high-frequency currents using an inductor, the shape of which provides a different gap between the inductor and the rail circuit, in which the inductor is used built-in between the clamping devices, providing a clearance on the rail head in the range of 3-20 mm, and on the wall and sole of the rail - 5-35 mm, while the joint is heated t to a welding temperature equal to 0.7-0.95 of the melting temperature of the rails metal, and after reaching the welding temperature, the heating temperature is equalized along the cross section of the joint using an inductor with additional heating pulses. During the welding process, an increase in the compression force is prevented with the help of shut-off valves installed in the hydraulic circuit from the hydraulic station to the rail compression cylinders, for example, in the form of a check valve. Pre-carry out the machining of the joints of the rails, for example a circular saw. Treated rail joints are coated with a carbon compound, for example glycerin. The inductor used can be either detachable or one-piece.

Источник нагрева рельс выполнен, в частности, в виде тиристорного преобразователя частоты со следующими характеристиками: мощность источника 100-800 кВт, частота 1-75 кГц, причем достижение одинаковой температуры сварки по сечению рельса обеспечивается различной величиной зазора между индуктором и контуром рельса, а выравнивание температуры сварки достигается импульсным включением источника нагрева до достижения температуры сварки, равной 0,7-0,95 температуры плавления металла.The rail heating source is made, in particular, in the form of a thyristor frequency converter with the following characteristics: source power of 100-800 kW, frequency 1-75 kHz, and achieving the same welding temperature over the rail section is provided by different sizes of the gap between the inductor and the rail circuit, and alignment welding temperature is achieved by switching the heating source on until the welding temperature equal to 0.7-0.95 of the melting temperature of the metal.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана схема предлагаемого устройства для безгратовой сварки рельс давлением с подогревом, на фиг.2 - сечение индуктора и рельса.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a diagram of the proposed device for seamless welding of rail pressure with heating, in Fig.2 is a cross section of the inductor and rail.

Способ безгратовой сварки рельсов давлением с подогревом осуществляется с помощью изображенного устройства (фиг.1), включающего в себя: механизм 1 подачи рельс в зону сварки, механизм 2 зажима рельс 3, устройство 4 для сжатия рельс в зоне сварки, индуктор 5, источник 6 нагрева рельс. Индуктор 5 выполнен таким образом (фиг.2), что зазор между индуктором и контуром рельса 3 различен - по головке 7 рельса зазор составляет 3-20 мм, а по стенке 8 и подошве 9 рельса зазор составляет 5-35 мм. Зазоры по контуру рельса устанавливались математическими расчетами и экспериментальным путем. По контуру рельса запрессовывались термопары и проводились исследовательские работы. В ходе работ были сделаны следующие заключения: если зазор по головке рельса составляет менее 3 мм, то происходит мгновенный нагрев и верхний слой металла уже начинает плавиться, а в середине рельса металл холодный, что приводит к серьезным дефектам. Если зазор составляет 35 мм и более, то нагрев металла под сварку происходит очень медленно и нерационально тратится очень большое количество энергии. Кроме того, экспериментально установлено, что наилучшее качество сварки стыка рельс и отсутствие грата было тогда, когда температура сварки составляла 0,7-0,95 от температуры плавления металла. В качестве источника 6 нагрева рельс использован тиристорный преобразователь мощностью 500 кВт и частотой 2 кГц.The method of gratuitous welding of rails by pressure with heating is carried out using the device shown (Fig. 1), which includes: a mechanism 1 for supplying the rail to the welding zone, a mechanism 2 for clamping the rail 3, a device 4 for compressing the rail in the welding zone, inductor 5, source 6 heating rail. The inductor 5 is made in such a way (figure 2) that the gap between the inductor and the rail circuit 3 is different - the gap on the rail head 7 is 3-20 mm, and on the wall 8 and the sole 9 of the rail, the gap is 5-35 mm. The gaps along the rail contour were established by mathematical calculations and experimentally. Thermocouples were pressed along the rail contour and research work was carried out. In the course of the work, the following conclusions were made: if the clearance along the rail head is less than 3 mm, then instant heating occurs and the top layer of metal already begins to melt, and in the middle of the rail the metal is cold, which leads to serious defects. If the gap is 35 mm or more, then the metal is heated under welding very slowly and a very large amount of energy is wasted. In addition, it was experimentally established that the best quality of welding of the rail joint and the absence of burr was when the welding temperature was 0.7-0.95 of the melting temperature of the metal. A thyristor converter with a power of 500 kW and a frequency of 2 kHz was used as a rail heating source 6.

Предлагаемый способ сварки рельсов осуществляют следующим образом. Торцы подлежащих сварке рельс одновременно механически обрабатываются, например дисковой пилой 10 или фрезой, что обеспечивает плотный контакт при стыковке. После механической обработки на торцы рельс наносят углеводородное соединение (например, глицерин и т.п.), которое защищает обработанные поверхности от окисления при хранении и способствует образованию сварного соединения. При нагреве пары соединения выходят из зоны стыка и препятствуют попаданию в него атмосферного воздуха, водород способствует раскислению, а углерод усиливает диффузию. Затем рельсы 3 механизмом 1 подаются в устройство для безгратовой сварки и закрепляются в нем, центрируются по поверхности катания колеса и сжимаются механизмом 2 с усилием 1-9 кгс/мм2. Механизм 2 может быть выполнен в виде двух зажимных устройств 11 и 12, между которыми находится индуктор 5 сложной формы. Затем индуктор и стык рельс совмещаются. Включается источник 6 нагрева рельс и происходит индукционный нагрев зоны стыка до температуры сварки, равной 0,7-0,95 температуры плавления металла рельс. Для обеспечения равномерности нагрева стыка применяется индуктор 5 с различным зазором по контуру рельса, а для выравнивания температуры нагрева по сечению стыка рельс производят импульсный нагрев. Количество и длительность импульсов и пауз зависит от типа рельса, частоты и мощности источника нагрева. В процессе нагрева под воздействием сжимающего усилия механизма 4, в качестве которого используются гидроцилиндры, и линейного расширения металла происходит смятие микронеровностей на свариваемых поверхностях, уплотнение стыка, интенсифицируются диффузионные процессы. В гидроцепи от гидростанции до гидроцилиндров сжатия рельс установлена запорная арматура (например, обратный клапан) для предотвращения увеличения усилия сжатия в процессе сварки (на чертежах не показан).The proposed method of welding rails is as follows. The ends of the rail to be welded are simultaneously machined, for example, with a circular saw 10 or a milling cutter, which ensures tight contact when joining. After machining, a hydrocarbon compound (for example, glycerin, etc.) is applied to the ends of the rail, which protects the treated surfaces from oxidation during storage and promotes the formation of a welded joint. When heated, pairs of compounds leave the joint zone and prevent atmospheric air from entering it, hydrogen promotes deoxidation, and carbon enhances diffusion. Then the rails 3 by mechanism 1 are fed into the device for welding without welding and fixed in it, centered on the surface of the wheel and are compressed by mechanism 2 with a force of 1-9 kgf / mm 2 . The mechanism 2 can be made in the form of two clamping devices 11 and 12, between which there is an inductor 5 of complex shape. Then the inductor and the rail joint are combined. The rail heating source 6 is turned on and the joint zone is inductively heated to a welding temperature equal to 0.7-0.95 the melting point of the rail metal. To ensure uniformity in the joint heating, an inductor 5 with a different gap along the rail contour is used, and to equalize the heating temperature along the cross section of the rail joint, pulse heating is performed. The number and duration of pulses and pauses depends on the type of rail, the frequency and power of the heating source. In the process of heating under the influence of the compressive force of the mechanism 4, which are used as hydraulic cylinders, and the linear expansion of the metal, microroughnesses on the welded surfaces are crushed, the joint is sealed, diffusion processes are intensified. Shutoff valves (for example, non-return valves) are installed in the hydraulic circuit from the hydroelectric station to the rail compression cylinders to prevent an increase in the compression force during the welding process (not shown in the drawings).

После окончания процесса сварки соединение не имеет грата, а значит, искажения прокатных волокон, что исключает образование концентраторов напряжений, экономится металл, повышается срок эксплуатации рельс, а значит и безопасность движения поездов.After the end of the welding process, the connection has no burrs, which means distortion of the rolling fibers, which eliminates the formation of stress concentrators, saves metal, increases the life of the rail, and therefore the safety of train traffic.

Пример.Example.

Сваривались рельсы типа Р 65. Торцы подлежащих сварке рельс механически обрабатывались, например дисковой пилой или фрезой. После обработки на торцы наносится углеводородное соединение (глицерин). Рельсы стыкуются в предлагаемом устройстве и центрируются по линии катания колеса. Прикладывается давление. Затем производится индукционный нагрев зоны стыка до температуры сварки (в приводимом примере нагрев производился до температуры, равной 0,85 от температуры плавления металла). Зазор между индуктором и головкой рельса составлял 12 мм, а зазор по стенке и подошве рельса составил 20 мм. После достижения температуры сварки нагрев отключается на время, а затем производится три дополнительных импульса нагрева (длительность импульсов - 5-7 секунд, а интервал между импульсами равен 5-7 секундам). Индуктор 5 может быть как сплошным, так и разъемным. Кроме того, для каждого типоразмера свариваемых рельс изготавливается свой индуктор, который быстро монтируется между зажимами, что обеспечивает быструю переналадку устройства.Rails of type P 65 were welded. The ends of the rails to be welded were machined, for example, with a circular saw or a mill. After processing, a hydrocarbon compound (glycerin) is applied to the ends. The rails are joined in the proposed device and are centered along the line of the wheel. Pressure is applied. Then, the joint zone is induction heated to the welding temperature (in the given example, heating was carried out to a temperature equal to 0.85 of the melting temperature of the metal). The gap between the inductor and the rail head was 12 mm, and the gap along the wall and bottom of the rail was 20 mm. After reaching the welding temperature, heating is turned off for a while, and then three additional heating pulses are produced (pulse duration is 5-7 seconds, and the interval between pulses is 5-7 seconds). The inductor 5 can be either solid or detachable. In addition, for each size of the welded rails, its own inductor is made, which is quickly mounted between the clamps, which ensures quick readjustment of the device.

Полученные сварные соединения имели механические свойства, равноценные основному металлу. Стрела прогиба составляла 25 мм при нагрузке по головке рельса 277 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 277 tons.

Использование в качестве источника нагрева рельс тиристорного преобразователя частоты и индуктора с различным зазором по контуру рельса позволяет упростить конструкцию устройства для сварки рельсов давлением с подогревом, повысить качество сварного шва, обеспечить сварку рельс не только в условиях цеха, но и в полевых условиях.The use of a thyristor frequency converter and inductor with a different gap along the rail contour as a heating source makes it possible to simplify the design of a device for rail welding with pressure heating, to improve the quality of the weld, to ensure rail welding not only in the workshop, but also in the field.

Claims (6)

1. Способ безгратовой сварки рельсов давлением с подогревом, включающий подачу рельсов в зону сварки, сжатие рельсов с использованием зажимных устройств и нагрев стыка токами высокой частоты с помощью индуктора, форма которого обеспечивает получение разного зазора между индуктором и контуром рельса, отличающийся тем, что используют индуктор, встроенный между зажимными устройствами, обеспечивающий получение зазора по головке рельса в диапазоне 3-20 мм, а по стенке и подошве рельса - 5-35 мм, при этом нагрев стыка осуществляют до температуры сварки, равной 0,7-0,95 от температуры плавления металла рельсов, а после достижения температуры сварки производят выравнивание температуры нагрева по сечению стыка с помощью индуктора дополнительными импульсами нагрева.1. The method of gratuitous welding of rails by pressure with heating, including feeding the rails into the welding zone, compressing the rails using clamping devices and heating the joint with high-frequency currents using an inductor, the shape of which provides a different gap between the inductor and the rail circuit, characterized in that they are used an inductor integrated between the clamping devices, providing a clearance on the rail head in the range of 3-20 mm, and on the wall and bottom of the rail - 5-35 mm, while the joint is heated to a temperature of Arch equal 0,7-0,95 melting temperature of the metal rails, and after the sealing temperature heating produce temperature equalization over the cross section of the inductor via interface additional heating pulses. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе сварки предотвращают увеличение усилия сжатия с помощью запорной арматуры, установленной в гидроцепи от гидростанции до гидроцилиндров сжатия рельсов, например, в виде обратного клапана.2. The method according to claim 1, characterized in that during the welding process they prevent an increase in the compression force with the help of shut-off valves installed in the hydraulic circuit from the hydroelectric station to the hydraulic cylinders for compressing rails, for example, in the form of a check valve. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно осуществляют механическую обработку стыков рельсов, например, дисковой пилой.3. The method according to claim 1, characterized in that the pre-machining of the joints of the rails, for example, a circular saw. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что обработанные стыки рельсов покрывают углеводородным соединением, например, глицерином.4. The method according to claim 3, characterized in that the treated joints of the rails are coated with a hydrocarbon compound, for example, glycerol. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют неразъемный индуктор.5. The method according to claim 1, characterized in that they use a one-piece inductor. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют разъемный индуктор.6. The method according to claim 1, characterized in that a detachable inductor is used.
RU2006132431/02A 2006-09-08 2006-09-08 Method of ragless rails pressure welding with heating RU2325980C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006132431/02A RU2325980C1 (en) 2006-09-08 2006-09-08 Method of ragless rails pressure welding with heating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006132431/02A RU2325980C1 (en) 2006-09-08 2006-09-08 Method of ragless rails pressure welding with heating

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006132431A RU2006132431A (en) 2008-03-20
RU2325980C1 true RU2325980C1 (en) 2008-06-10

Family

ID=39279406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006132431/02A RU2325980C1 (en) 2006-09-08 2006-09-08 Method of ragless rails pressure welding with heating

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2325980C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103495800A (en) * 2013-09-29 2014-01-08 常州市瑞泰工程机械有限公司 Steel rail induction butt welding and heat treatment device
GB2610817A (en) * 2021-09-15 2023-03-22 Mirage Ltd Railway-rail induction welding device, apparatus and associated Method

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103820617A (en) * 2014-03-18 2014-05-28 昆明铁路局昆明工务机械段 Intermediate frequency normalizing heating method for center-tapped steel rail welding seam
CN104357641A (en) * 2014-10-24 2015-02-18 中国铁道科学研究院 Steel rail postwelding pressure maintaining and normalizing equipment and steel rail postwelding pressure maintaining and normalizing method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103495800A (en) * 2013-09-29 2014-01-08 常州市瑞泰工程机械有限公司 Steel rail induction butt welding and heat treatment device
GB2610817A (en) * 2021-09-15 2023-03-22 Mirage Ltd Railway-rail induction welding device, apparatus and associated Method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006132431A (en) 2008-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Saita et al. Trends in rail welding technologies and our future approach
JP4902021B2 (en) Flash butt welding method for rail steel
CN105127562B (en) Method for welding welded joint between stainless steel composite plate and austenitic stainless steel
CN103084703B (en) A kind of large-scale interior empty steel-casting mends built-up welding reproducing method by replacing a damaged part
JP4757955B2 (en) Rail welding section cooling device and cooling method
CN102896399B (en) Super-narrow-gap electric arc welding device for butting steel rails
CN108746974B (en) Device for induction heating welding of dissimilar metal pipe with assistance of pulse current
EP3053697B1 (en) Friction stir welding method for steel sheets
RU2325980C1 (en) Method of ragless rails pressure welding with heating
CN104741858B (en) A kind of CO2butt block welds without code welding tooling
CN106363288A (en) Resistance spot welding technology for improving quality of welding spots of dual-phase steel
CN102489845A (en) Hybrid heat source stud welding method using welding robot and hybrid heat source stud welding system with welding robot
CN100434222C (en) Welding process and apparatus for major diameter roller
CN114406512B (en) Welding and electric pulse heat treatment process for dissimilar alloy
KR101867255B1 (en) METHOD FOR MANUFACTURING BONDING MEMBER
CN103192236A (en) Wharf ship loader telescoping mechanism rail production process and special rail butt joint tool thereof
CN112935480B (en) Repairing process for surface abrasion of large wheel fixing table base
CN102672302A (en) Fracture welding and crack repairing method of band saw blade and matched welding tool set
RU61621U1 (en) UNLESSED WELDING WELDING RAIL WITH PRESSURE HEATING
JP5480974B2 (en) Joining method for parts with high fatigue strength
JP2007098462A (en) Flash butt welding method
JP2011251335A (en) Flash butt welding method for rail steel
US8058583B2 (en) Apparatus and method for electroslag welding of rails
CN114054916A (en) Gas conveying device and steel rail flash welding method
CN202411555U (en) Fusing and welding device for band saw blade

Legal Events

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

Effective date: 20090909