RU2390597C1

RU2390597C1 - Method soldering of rail connectors to rail and device for its realisation

Info

Publication number: RU2390597C1
Application number: RU2008144900/11A
Authority: RU
Inventors: Виктор Степанович Аркатов (RU); Виктор Степанович Аркатов; Валерий Викторович Васин (RU); Валерий Викторович Васин; Евгений Николаевич Емельянов (RU); Евгений Николаевич Емельянов; Александр Викторович Конаков (RU); Александр Викторович Конаков; Валерий Сергеевич Фадеев (RU); Валерий Сергеевич Фадеев; Юрий Леонидович Чигрин (RU); Юрий Леонидович Чигрин; Олег Викторович Штанов (RU); Олег Викторович Штанов; Николай Михайлович Паладин (RU); Николай Михайлович Паладин; Виктор Николаевич Щитов (RU); Виктор Николаевич Щитов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Технический Центр Информационные Технологии"
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2010-05-27

Abstract

FIELD: technological processes. ^ SUBSTANCE: invention relates to methods for soldering of metals with application of special devices and may be used in soldering of butt rail connectors to rail. Method for soldering of rail connectors to rail consists in execution of soldering by thermal mixture, which is simultaneously embedded into reaction cavities of body for soldering and cavity of body cover for heating of rail head. To realise method, device is proposed, which is fixed on head of rail, for instance with the help of magnets. ^ EFFECT: increased strength of connection. ^ 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретения относятся к способам пайки металлов с использованием специальных устройств и могут быть использованы при пайке соединителей рельсовых стыковых к рельсу.The invention relates to methods for soldering metals using special devices and can be used when soldering connectors rail butt to rail.

Известен способ присоединения гибкого проводника к рельсам (заявка 93042093, опубликована 10.20.1966 г.), где гибкий проводник вставляют в узлы крепления в виде штепселей с гайками. Выступающие концы гибкого проводника дополнительно обжимают клиньями и оплавляют сварочной дугой. Штепсели закрепляют в отверстиях на рельсах.A known method of attaching a flexible conductor to the rails (application 93042093, published 10.20.1966), where the flexible conductor is inserted into the attachment points in the form of plugs with nuts. The protruding ends of the flexible conductor are additionally crimped with wedges and fused with a welding arc. The plugs are fixed in the holes on the rails.

Недостатком данного способа является его высокая трудоемкость и ограниченные возможности использования в автономных условиях при отсутствии электрической энергии.The disadvantage of this method is its high complexity and limited use in stand-alone conditions in the absence of electrical energy.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ электрического стыкового соединения железнодорожных рельсов, включающий пайку-сварку термитной смесью в среде инертных газов, нагретых теплотой горения термитной смеси (заявка 2006104566, опубликована 27.09.2007 г.).Closest to the claimed method is a method of electrical butt connection of railway rails, including soldering-welding with a thermite mixture in an inert gas medium heated by the heat of combustion of the thermite mixture (application 2006104566, published September 27, 2007).

Недостатком данного способа является невысокая прочность соединения, обусловленная наличием высоких температур в зоне соединения, превышающих температуру плавления привариваемых материалов. Данный способ обеспечивает достаточно интенсивный нагрев и охлаждение зоны соединения и, как следствие, появление высоких термических напряжений в местах соединения соединителя с рельсом и в дальнейшем появление трещин в рельсе. Образование прочного соединения пайкосваркой возможно при наличии практически ювенальных поверхностей, т.е. поверхности должны быть очищены от окислов, имеющихся на поверхности. В данном способе защита поверхности от окисления производится путем проведения процесса в среде инертных газов. Использование инертного газа снижает возможности процесса термитной пайки в автономных условиях.The disadvantage of this method is the low strength of the connection due to the presence of high temperatures in the connection zone, exceeding the melting temperature of the welded materials. This method provides a fairly intense heating and cooling of the joint zone and, as a result, the appearance of high thermal stresses at the junction of the connector with the rail and the subsequent appearance of cracks in the rail. The formation of a durable joint by welding is possible in the presence of practically juvenile surfaces, i.e. surfaces must be free of oxides present on the surface. In this method, the surface is protected from oxidation by carrying out the process in an inert gas environment. The use of inert gas reduces the capabilities of the thermite soldering process in autonomous conditions.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание способа соединения рельсовых стыков соединителем, позволяющего получать соединения с высокими физико-механическими свойствами, исключающего плавление соединяемых деталей и, как следствие, высоких термических напряжений и проведения процесса пайки без использования инертных газов.The problem to which the invention is directed is to create a method for connecting rail joints with a connector, which allows to obtain joints with high physical and mechanical properties, eliminating the melting of the parts to be connected and, as a result, high thermal stresses and carrying out the soldering process without using inert gases.

Технический результат, получаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в повышении прочности соединения и достигается за счет проведения процесса пайки при высоких температурах, что позволяет использовать припои, обладающие высокой температурой плавления, и получать высокие прочностные свойства паяного соединения. Проведение процесса пайки без использования инертного газа расширяет возможности использования способа в автономных условиях.The technical result obtained in the process of solving the problem is to increase the strength of the connection and is achieved by carrying out the soldering process at high temperatures, which allows the use of solders with a high melting point, and to obtain high strength properties of the brazed joint. The process of soldering without the use of inert gas expands the possibilities of using the method in stand-alone conditions.

Предложен способ пайки рельсовых соединителей к рельсу с использованием термитной смеси, при этом первоначально на место пайки наносят термореактивную смесь, затем на головку рельса с помощью прижимного держателя, устанавливают устройство, имеющее реакционную полость для проведения процесса пайки и полость для прогрева головки рельса, выкладывают полости термостойким картоном, после этого закладывают в полость пайки термостержень таким образом, чтобы зажигательный элемент термостержня касался термитной смеси полости прогрева головки рельса, производят поджог термостержня и производят процесс пайки.A method for soldering rail connectors to a rail using a thermite mixture is proposed, in which case a thermoset mixture is first applied to the place of soldering, then a device having a reaction cavity for carrying out the soldering process and a cavity for heating the rail head is laid onto the rail head, the cavities are laid out, the cavities are laid out heat-resistant cardboard, after that they put a thermal rod in the soldering cavity so that the incendiary element of the thermal rod touches the thermite mixture of the head heating cavity rail ki, produce arson of the thermal rod and produce the soldering process.

Для реализации заявляемого способа предлагается устройство, позволяющее проводить качественную и надежную пайку рельсовых соединителей к рельсам, без применения инертного газа в процессе пайки, исключающего плавление соединяемых деталей.To implement the proposed method, a device is proposed that allows high-quality and reliable soldering of rail connectors to rails, without the use of inert gas in the soldering process, which excludes melting of the connected parts.

Уровень техники устройства известен из портативного устройства для термитной сварки (ПАТЕНТ RU 2174459, опубликован 10.10.2001 г.), которое содержит заключенный в несгораемую оболочку термитный стержень, выполненный в виде, по крайней мере, одного цилиндра, спрессованного из термитной смеси, содержащей оксиды металлов, восстановитель и газогенерирующую добавку. Устройство снабжено держателем, содержащим корпус с рукояткой, сменным графитовым наконечником, выполненным с осевым конусным каналом и установленным в корпусе подпружиненным толкателем, при этом термитный стержень с оболочкой установлены в металлической трубке, закрепленной одним своим концом в держателе, оболочка выполнена в виде графитовой втулки, зафиксированной в металлической трубке посредством графитового наконечника, термитный стержень поджат в сторону графитового стержня посредством подпружиненного толкателя, а термитная смесь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: восстановитель - 10-15, газогенерирующая добавка - 1-4, оксиды металлов - остальное.The prior art of the device is known from a portable device for thermite welding (PATENT RU 2174459, published 10.10.2001), which contains a termite rod enclosed in a non-combustible shell, made in the form of at least one cylinder, pressed from a thermite mixture containing oxides metals, a reducing agent and a gas generating additive. The device is equipped with a holder containing a housing with a handle, a replaceable graphite tip made with an axial conical channel and a spring-loaded pusher installed in the housing, while a thermite rod with a shell is installed in a metal tube fixed at one end in the holder, the shell is made in the form of a graphite sleeve, fixed in a metal tube by means of a graphite tip, the termite rod is pressed towards the graphite rod by means of a spring-loaded pusher, and the termite the mixture contains components in the following ratio, wt.%: reducing agent - 10-15, gas generating additive - 1-4, metal oxides - the rest.

Данное портативное устройство позволяет произвести приварку рельсового стыкового соединителя к рельсу. При сварке термитной смесью данным устройством образуется зона плавления и, как следствие, возникают высокие термические напряжения в местах приварки соединителя с рельсом, снижающие прочностные свойства паяного соединения.This portable device allows welding of the rail butt connector to the rail. When welding with a thermite mixture by this device, a melting zone is formed and, as a result, high thermal stresses arise in the places of welding of the connector with the rail, which reduce the strength properties of the soldered joint.

Наиболее близким, принятым за прототип, по уровню техники к заявляемому устройству является устройство для термитной приварки выводов электрохимзащиты к магистральным трубопроводам (ПАТЕНТ RU 2323075, опубликован 27.04.2008 г.). Устройство содержит тигель-форму, имеющую реакционную камеру, литниковую камеру и литник, а также крышку, и размещенную внутри тигель-формы термитную смесь и медную мембрану, при этом оно снабжено электрозапалом, а тигель-форма выполнена из огнеупорной керамики, основой огнеупорной керамики является высокоглиноземистый цемент и порошковый графит, термитная смесь использована в виде цельного уплотненного заряда, содержащего в верхней части слой легко воспламеняемого переходного заряда, а электрозапал выполнен в виде тонкого нихромового проводника, обмазанного легко воспламеняемым составом, электрозапал имеет два электрических вывода для соединения с исполнительным устройством поджога.The closest adopted as a prototype, according to the prior art, to the claimed device is a device for thermite welding of electrochemical protection leads to main pipelines (PATENT RU 2323075, published April 27, 2008). The device comprises a crucible mold having a reaction chamber, a gate chamber and a gate, and a lid, and a thermite mixture and a copper membrane placed inside the crucible mold, while it is equipped with an electric valve, and the crucible mold is made of refractory ceramics, the basis of refractory ceramics is high alumina cement and powder graphite, thermite mixture used in the form of a solid compacted charge containing in the upper part a layer of flammable transitional charge, and the electric valve is made in the form of a thin nichrome powder On a conductor coated with a highly flammable composition, the electric igniter has two electrical leads for connecting to the arson actuator.

К недостаткам данного устройства следует отнести невозможность проведения процесса приварки выводов к вертикальным и наклонным поверхностям, в частности, к поверхности головки рельса, а также появление высоких термических напряжений в местах сварки, снижающих прочностные свойства соединения.The disadvantages of this device include the impossibility of carrying out the process of welding the leads to vertical and inclined surfaces, in particular, to the surface of the rail head, as well as the appearance of high thermal stresses at the welding sites, which reduce the strength properties of the joint.

Технический результат изобретения - улучшение прочностных свойств паяного соединения, расширение технологических возможностей процесса пайки, т.е. выполнение пайки электрических рельсовых соединителей к поверхности головки рельса.The technical result of the invention is the improvement of the strength properties of the soldered joint, the expansion of the technological capabilities of the soldering process, i.e. soldering electric rail connectors to the surface of the rail head.

Технический результат достигается тем, что устройство для пайки рельсовых соединителей к рельсу, включающее корпус с крышкой, снабженный реакционной камерой, внутри которой помещена термитная смесь, при этом реакционная камера имеет две полости, одна полость камеры выполнена в корпусе и заполнена термитной смесью в виде цельного уплотненного заряда, содержащего в верхней части легко воспламеняемый переходной заряд и запал, в виде тонкого нихромового проводника, обмазанного легко воспламеняемым составом, а вторая в крышке корпуса, при этом реакционная полость в корпусе объединена с цилиндрической полостью, служащей для плотного схватывания и крепления манжеты рельсового соединителя и оставляющей свободное пространство для размещения термитного стержня. Полость крышки расположена над поверхностью головки рельса в месте пайки, корпус зафиксирован и прижат к рельсу с помощью держателя, закрепленного на головке рельса неподвижно, например, с помощью магнитов.The technical result is achieved by the fact that the device for soldering rail connectors to the rail, comprising a housing with a lid, equipped with a reaction chamber inside which there is a thermite mixture, while the reaction chamber has two cavities, one cavity of the chamber is made in the housing and filled with the thermite mixture in the form of an integral a compacted charge containing in the upper part an easily flammable transition charge and a fuse, in the form of a thin nichrome conductor coated with an easily flammable composition, and the second in the housing cover, when The volume of the reaction cavity in the housing is combined with a cylindrical cavity, which serves to tightly grip and fasten the cuff of the rail connector and leaves free space for the placement of the termite rod. The lid cavity is located above the surface of the rail head at the place of soldering, the housing is fixed and pressed against the rail using a holder fixed to the rail head motionless, for example, using magnets.

На чертеже изображено устройство, подготовленное к работе.The drawing shows a device prepared for use.

Предлагаемое устройство для соединения пайкой рельсовых стыков с соединителем содержит корпус 1 с реакционной полостью 4, крышку 2 с реакционной полостью 3, с заложенными в них термитными смесями, термитная смесь в полости 4 выполнена в виде цельного уплотненного заряда, содержащего в верхней части легко воспламеняемый переходной заряд 5 и запал в виде тонкого нихромового проводника, обмазанного легко воспламеняемым составом (не показан), находящегося в контакте с термитной смесью в полости 3 крышки 2 и термитной смесью 6 в корпусе 1, в цилиндрической полости корпуса плотно охвачена и закреплена манжета рельсового соединителя 7, корпус прижат к рельсу в месте пайки с помощью держателя 8, закрепленного на головке рельса 9 неподвижно, например, с помощью магнитов, и зафиксирован на держателе с помощью винтов 10, полость, выполненная в крышке, расположена над поверхностью головки рельса над местом пайки, все реактивные полости выложены термостойким картоном 11. Аналогичное устройство устанавливается на головку второго стыкуемого рельсаThe proposed device for soldering rail joints with a connector comprises a housing 1 with a reaction cavity 4, a cover 2 with a reaction cavity 3, with thermite mixtures embedded in them, the thermite mixture in the cavity 4 is made in the form of a solid compacted charge containing an easily flammable transition in the upper part charge 5 and a fuse in the form of a thin nichrome conductor, coated with a highly flammable composition (not shown) in contact with the thermite mixture in the cavity 3 of the lid 2 and the thermite mixture 6 in the housing 1, into the cylinder the casing cavity of the casing is tightly covered and fixed the cuff of the rail connector 7, the casing is pressed against the rail in place of soldering using the holder 8, fixed to the head of the rail 9 motionless, for example, using magnets, and fixed to the holder using screws 10, the cavity made in the lid, located above the surface of the rail head above the soldering point, all reactive cavities are lined with heat-resistant cardboard 11. A similar device is installed on the head of the second abutting rail

Заявляемый способ осуществляется при помощи заявляемого устройства следующим образом.The inventive method is carried out using the inventive device as follows.

Корпуса 1 крепят с помощью винтов 10 на держатель 8, реакционные полости 4 корпусов и крышек 3 выкладывают термостойким картоном 11, в корпуса вставляют и крепят манжеты рельсового соединителя 7, на головку рельса 9 в месте пайки наносят термитную смесь 6, с помощью держателя 8 на головку рельса устанавливают и прижимают корпуса 1, в реакционную полость 4 закладывают термитную смесь в виде цельного уплотненного заряда, содержащего в верхней части легко воспламеняемый переходной заряд 5 и запал в виде тонкого нихромового проводника, обмазанного легко воспламеняемым составом, и закрывают крышкой 2, в реакционную полость 4 закладывают термитную смесь 6. Далее осуществляют поджог термитного заряда через электрозапал и промежуточный заряд.Cases 1 are fastened with screws 10 to the holder 8, the reaction cavities 4 of the cases and covers 3 are laid out with heat-resistant cardboard 11, the cuffs of the rail connector 7 are inserted and fixed into the cases, the thermite mixture 6 is applied to the rail head 9 using the holder 8 using the rail head is installed and the casing 1 is pressed, the thermite mixture is laid in the reaction cavity 4 in the form of a solid compacted charge containing in the upper part a highly flammable transition charge 5 and a fuse in the form of a thin nichrome conductor coated with flammable composition, and close the lid 2, in the reaction cavity 4 lay the thermite mixture 6. Then carry out the arson of the thermite charge through an electric valve and an intermediate charge.

На место пайки наносили состав для термитной пайки, содержащий, мас.%: бор - 7, перхлорат полиэтиленполиамина - 20, этиленгликоль - 8, оксид никеля - 10, оксид меди - остальное.At the place of brazing, a thermite brazing composition was applied, containing, wt.%: Boron - 7, polyethylene polyamine perchlorate - 20, ethylene glycol - 8, nickel oxide - 10, copper oxide - the rest.

В камеру корпуса помещалась спрессованная термитная смесь, содержащая, мас.%: алюминий - 8, медь - 11, ферромарганец молотый - 13, свинец - 1, оксид меди - остальное.A pressed thermite mixture was placed in the chamber chamber, containing, wt.%: Aluminum - 8, copper - 11, ground ferromanganese - 13, lead - 1, copper oxide - the rest.

В камеру крышки помещались термитные шашки на основе оксида железа и алюминия, шашки имели форму камеры, вес шашки составлял 200 г.Termite checkers based on iron and aluminum oxide were placed in the lid chamber, the checkers had the shape of a chamber, the weight of the checkers was 200 g.

После проведения процесса пайки проводили обследование паяного соединения. Установлено: прочность соединения высокая, зоны подплавления металла головки рельса не обнаружено.After the soldering process, a solder joint was examined. It was established: the strength of the connection is high, the zone of melting metal of the rail head is not detected.

Claims

1. The method of soldering rail connectors to the rail using a thermite mixture, characterized in that the thermoset mixture is initially applied to the soldering place, then a device having a reaction cavity for carrying out the soldering process and a cavity for heating the rail head are installed on the rail head using a pressure holder , spread the cavities with heat-resistant cardboard, then put the thermal rod in the soldering cavity so that the incendiary element of the thermal rod touches the thermite mixture of the heating cavity rail shafts, ignite the thermal rod and perform the soldering process.

2. A device for soldering rail connectors to the rail, comprising a housing with a lid, equipped with a reaction chamber, inside of which there is a thermite mixture, characterized in that the reaction chamber has two cavities, one cavity of the chamber is made in the housing and filled with a thermite mixture in the form of a solid charge containing in the upper part an easily flammable transition charge and a fuse in the form of a thin nichrome conductor, coated with an easily flammable composition, and the second in the housing cover, with the reaction cavity in the core the pus is combined with a cylindrical cavity, which serves to tightly grip and fasten the cuff of the rail connector and leaves free space to accommodate the termite rod, the lid cavity is located above the surface of the rail head at the soldering point, the casing is fixed and pressed against the rail using a holder fixed to the rail head fixedly , for example, with the help of magnets.