RU2398664C1

RU2398664C1 - Device for aluminothermic welding of joint electric traction coupler to rail lateral surface

Info

Publication number: RU2398664C1
Application number: RU2009115809/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Жук (RU); Александр Иванович Жук; Николай Викторович Оводов (RU); Николай Викторович Оводов; Ирина Федоровна Евдокимова (RU); Ирина Федоровна Евдокимова; Илья Валерьевич Сафонов (RU); Илья Валерьевич Сафонов; Анатолий Васильевич Наумов (RU); Анатолий Васильевич Наумов; Виктор Вадимович Кудрявцев (RU); Виктор Вадимович Кудрявцев
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2010-09-10

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention can be used in railroad transport for aluminothermic welding of joint electric traction coupler to rail lateral surface. Device top mould is intended for ignition and combustion of thermit compound and consists of half-moulds, vertically split, with crucible chamber and sprue hole made therein. Bottom mould is intended for welding. Chute is made under sprue hole in lower mould top part. Said chute in inclined toward rail to direct welding metal jet onto rail lateral surface. Recess is made under said chute at the plate lower mould bears against the rail. Said recess accommodates the end of conductor of joint electric traction coupler with sealing graphite inserts. Said recess is limited, from below, by detachable pan attached to lower mould.

EFFECT: higher quality of welded joint and longer life of proposed device.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области термитной сварки, а именно к устройству для термитной сварки стыкового электротягового соединителя с боковой поверхностью головки рельса, и может быть использовано на железнодорожном транспорте.The invention relates to the field of thermite welding, and in particular to a device for thermite welding of a butt electric traction connector with a side surface of a rail head, and can be used in railway transport.

Электротяговый стыковой соединитель представляет собой медный провод, прикрепленный к смежным концам рельсов на сборном стыке, кроме изолирующего, для обеспечения необходимой и постоянной электрической проводимости стыкового соединения совместно с путевыми рельсовыми накладками.The electric traction butt connector is a copper wire attached to the adjacent ends of the rails at the prefabricated joint, except for the insulating one, to provide the necessary and constant electrical conductivity of the butt joint in conjunction with track rails.

Основным способом соединения стыкового электротягового соединителя с боковой поверхностью головки рельса является сварка с использованием манжеты (см. Быков Е.И. и др., Тяговые сети метрополитенов, М.: Транспорт, 1987, с.39; RU, Патент № 2133678, B60M 5/00, 1999).The main method of connecting a butt electric traction connector to the side surface of the rail head is cuff welding (see Bykov E.I. et al., Traction subway networks, M .: Transport, 1987, p. 39; RU, Patent No. 2133678, B60M 5/00, 1999).

Наиболее распространенным методом является электродуговая сварка, при которой рельс предварительно разогревают до 400°С. При сварке воздействие электросварочной дуги может вызвать местное изменение структуры рельсовой стали и нарушение ее механических свойств, от теплового воздействия сварочной дуги происходит частичное раскрытие манжеты, в результате чего уменьшается плотность обжатия троса и может наблюдаться обрыв отдельных жил провода.The most common method is electric arc welding, in which the rail is preheated to 400 ° C. When welding, the effect of the electric arc can cause local changes in the structure of rail steel and a violation of its mechanical properties, the cuff partially opens due to the thermal effect of the welding arc, as a result of which the cable compression density decreases and breakage of individual wire cores can be observed.

Наиболее близким техническим решением является устройство для термитной сварки стыкового электротягового соединителя с боковой поверхностью головки рельса, включающее верхнюю форму для реакции воспламенения и горения термитного состава, состоящую из разъемных по вертикали полуформ с выполненными в них полостями тигля и литникового канала, и нижнюю форму для сварки, в которую закладывается манжета стыкового электротягового соединителя, крепежную оснастку в виде скобы. Полость нижней формы имеет скошенную плоскость, направляющую струю расплавленного металла к месту сварки (SU, № 87148, B23K 23/00, 1950).The closest technical solution is a device for the termite welding of a butt electric traction connector with a side surface of the rail head, including an upper mold for the ignition and combustion of the thermite composition, consisting of vertically split half-molds with crucible and gating channel cavities made in them, and a lower mold for welding in which the cuff of the butt electric traction connector is laid, the fastening equipment in the form of a bracket. The cavity of the lower form has a beveled plane directing the stream of molten metal to the welding site (SU, No. 87148, B23K 23/00, 1950).

Конструкция известного устройства для термитной сварки позволяет осуществлять сварку только с использованием переходных манжет, что приводит к снижению качества соединения.The design of the known device for thermite welding allows welding only using transition cuffs, which leads to a decrease in the quality of the connection.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является повышение качества сварного соединения и срока службы устройства.The technical result to which the claimed invention is directed is to improve the quality of the welded joint and the service life of the device.

Указанный технический результат достигается в устройстве для термитной сварки стыкового электротягового соединителя с боковой поверхностью головки рельса, включающем верхнюю форму для реакции воспламенения и горения термитного состава, состоящую из разъемных по вертикали полуформ с выполненными в них полостями тигля и литникового канала, и нижнюю форму для сварки, при этом в верхней части нижней формы под литниковым каналом выполнен лоток, наклоненный к рельсу для направления струи сварочного металла на его боковую поверхность, а под лотком в области прилегания нижней формы к рельсу выполнена выемка для размещения конца провода стыкового электротягового соединителя с герметизирующими графитовыми вставками, при этом выемка снизу ограничена съемным поддоном, прикрепляемым к нижней форме.The specified technical result is achieved in a device for thermite welding of a butt electric traction connector with a side surface of the rail head, including an upper mold for the reaction of ignition and combustion of the thermite composition, consisting of vertically split half-molds with crucible and gating channel cavities made in them, and a lower mold for welding moreover, in the upper part of the lower form, under the gate channel, a tray is made inclined to the rail to direct the stream of welding metal to its side surface, and under a recess is made in the tray in the region of contact of the lower form with the rail to accommodate the end of the wire of the butt electric traction connector with sealing graphite inserts, while the recess in the bottom is limited by a removable pallet attached to the lower form.

Предлагаемое устройство для термитной сварки стыкового электротягового соединителя с боковой поверхностью головки рельса иллюстрируется чертежами.The proposed device for the termite welding of a butt electric traction connector with the side surface of the rail head is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена изометрическая проекция устройства для термитной сварки, на фиг.2 показана схема установки устройства для термитной сварки в крепежной оснастке на головке рельса.Figure 1 presents an isometric projection of a device for thermite welding, figure 2 shows the installation diagram of a device for thermite welding in fastening equipment on the rail head.

Устройство для термитной сварки включает верхнюю форму 1 для реакции воспламенения и горения термитного состава и нижнюю форму 2 для сварки. Верхняя форма состоит из разъемных по вертикали полуформ 3 с выполненными в них полостями тигля 4 и литникового канала 5. Верхняя форма 1 снабжена крышкой 6.The device for thermite welding includes an upper mold 1 for the reaction of ignition and combustion of a thermite composition and a lower mold 2 for welding. The upper mold consists of vertically split half-molds 3 with the cavities of the crucible 4 and the sprue channel 5 made therein. The upper mold 1 is provided with a cover 6.

В верхней части нижней формы 2 под литниковым каналом 5 выполнен лоток 7. Лоток 7 наклонен к рельсу 8 для направления струи сварочного металла на его боковую поверхность. Под лотком 7 в области прилегания нижней формы 2 к рельсу 8 выполнена выемка 9. Выемка может быть прямоугольной формы. В выемке 9 размещают конец провода 10 стыкового электротягового соединителя с графитовыми вставками 11. Графитовые вставки 11 необходимы для герметизации полости выемки 9 нижней формы 2, в которой размещается привариваемый конец провода 10 стыкового электротягового соединителя. Выемка 9 снизу ограничена съемным поддоном 12, прикрепляемым к нижней форме 2.Tray 7 is made in the upper part of the lower mold 2 under the sprue channel 5. The tray 7 is inclined to the rail 8 to direct the stream of welding metal to its side surface. A recess 9 is made under the tray 7 in the area of contact of the lower mold 2 with the rail 8. The recess can be of a rectangular shape. In the recess 9, the end of the wire 10 of the butt electro-coupler connector with graphite inserts 11 is placed. The graphite inserts 11 are necessary for sealing the cavity of the recess 9 of the lower form 2, in which the welded end of the wire 10 of the butt electro-coupler connector is located. The recess 9 below is limited by a removable tray 12, attached to the lower form 2.

Съемный поддон 12 представляет собой опорную металлическую пластину, на которой послойно размещены теплоизоляционный слой из листового асбеста 13 и разделительная металлическая полоса 14 разового действия. Разделительная металлическая полоса может быть выполнена в виде фольги.The removable pallet 12 is a supporting metal plate on which a heat-insulating layer of sheet asbestos 13 and a dividing metal strip 14 of single action are placed in layers. The dividing metal strip can be made in the form of a foil.

Съемный поддон 12 прикрепляется к нижней форме 2 винтами 15, легко снимается и не разрушается.The removable pallet 12 is attached to the lower form by 2 screws 15, is easily removed and does not collapse.

Верхняя 1 и нижняя 2 формы выполнены в виде прямоугольников и соединены между собой посредством болтов 16. Данное выполнение позволяет обеспечить плотное прилегание боковой поверхности нижней формы 2 к боковой нижней кромке головки рельса 8. В качестве материала для изготовления форм используется графит.The upper 1 and lower 2 forms are made in the form of rectangles and are interconnected by means of bolts 16. This embodiment makes it possible to ensure a snug fit of the side surface of the lower form 2 to the lateral lower edge of the rail head 8. Graphite is used as the material for manufacturing the forms.

Отдельным разовым элементом устройства для термитной сварки является металлическая разделительная мембрана (на чертежах не показана).A separate one-time element of the device for thermite welding is a metal separation membrane (not shown in the drawings).

Разделительная мембрана определяет как время продолжительности процесса шлакоотделения, а следовательно и чистоту сварного металла, так и участвует в формировании сварного соединения в качестве добавочного металла. Материалом для изготовления мембраны является сталь.The separation membrane determines both the duration of the slag separation process, and hence the purity of the welded metal, and is involved in the formation of the welded joint as an additional metal. The material for the manufacture of the membrane is steel.

Крепежная оснастка устройства для термитной сварки выполнена в виде навесной струбцины 17.The fastening equipment of the thermite welding device is made in the form of a hinged clamp 17.

П-образный паз струбцины, устанавливаемый на головку рельса 8, имеет высоту равную высоте головки неизношенного рельса. При установке на старогодный рельс кромка П-образного паза устанавливается также по нижней кромке головки рельса, поднимая устанавливаемое устройство с зазором на величину износа рельса. Допускаемая величина зазора по износу не более 5 мм.The U-shaped groove of the clamp mounted on the rail head 8 has a height equal to the height of the head of the unworn rail. When installed on an old-fashioned rail, the edge of the U-shaped groove is also installed along the lower edge of the rail head, lifting the installed device with a gap by the amount of rail wear. Permissible wear gap is not more than 5 mm.

Нижний торец верхней формы 1 опирается на верхний уголок 18 струбцины 17, а нижний торец нижней формы 2 - на установочную полку 19 струбцины 17.The lower end of the upper form 1 rests on the upper corner 18 of the clamp 17, and the lower end of the lower form 2 on the installation shelf 19 of the clamp 17.

Устройство в струбцине и струбцина на рельсе фиксируются болтами 20, 21. На струбцине можно размещать одно или сразу два устройства для термитной сварки на различных расстояниях, при этом ширина и крепежная часть струбцины остается неизменной. Длина струбцины при этом определяется исходя из суммы размеров устройств и расстояния между ними (не более 100 мм).The device in the clamp and the clamp on the rail are fixed with bolts 20, 21. One or two devices for thermite welding at different distances can be placed on the clamp, while the width and fastening part of the clamp remains unchanged. The length of the clamp is determined based on the sum of the dimensions of the devices and the distance between them (no more than 100 mm).

Изготовление струбцины не требует использования токарного (фрезерного) оборудования. Такая оснастка отличается малым весом, простотой в обращении, ее легко изготовить в условиях любой механической мастерской.Clamp manufacturing does not require the use of turning (milling) equipment. Such equipment is lightweight, easy to handle, it is easy to manufacture in any mechanical workshop.

Устройство для термитной сварки работает следующим образом. Устройство для термитной сварки посредством струбцины 17 фиксируется на рельсе 8.Device for thermite welding works as follows. The device for thermite welding by means of a clamp 17 is fixed on the rail 8.

В выемке 9 в пространстве под лотком 7 устанавливают конец провода 10 стыкового электротягового соединителя. Затем с торцевой стороны закрывают выемку герметизирующими графитовыми вставками 11. Выемка 9 снизу ограничена съемным поддоном 12, прикрепляемым к нижней форме 2. В полости тигля 4 верхней камеры 1 размещают термитный состав.In the recess 9 in the space under the tray 7 set the end of the wire 10 of the butt electrically connected connector. Then, from the front side, the recess is closed with sealing graphite inserts 11. The recess 9 is bounded below by a removable tray 12 attached to the lower mold 2. A termite compound is placed in the cavity of the crucible 4 of the upper chamber 1.

В верхней форме 1 с использованием тлеющего фитиля и воспламенительного состава осуществляют реакцию воспламенения и горения термитного состава, в результате которой образуется сварочный термитный металл и происходит его отделение от шлаковых включений. Полученный сварочный термитный металл, прожигая разделительную металлическую мембрану, через литниковый канал 5 поступает на лоток 7, направляющий струю сварочного металла на боковую поверхность головки рельса 8 (место приварки провода). Конец привариваемого провода 10 стыкового электротягового соединителя, размещенный в выемке 9 в пространстве под лотком 7, заливается сварочным металлом до заполнения всей полости выемки 9. В результате получают стыковое сварочное соединение электротягового соединителя с боковой поверхностью головки рельса по форме выемки.In the upper mold 1, using a smoldering wick and an igniter composition, the ignition and combustion of the thermite composition are carried out, as a result of which the welding thermite metal is formed and it is separated from the slag inclusions. The resulting welding thermite metal, burning a separating metal membrane, through the sprue channel 5 enters the tray 7, directing a stream of welding metal to the side surface of the rail head 8 (the place of welding wire). The end of the welded wire 10 of the butt electric connector, located in the recess 9 in the space under the tray 7, is poured with welding metal until the entire cavity of the recess 9 is filled. As a result, a butt welding connection of the electric connector with the side surface of the rail head is formed according to the shape of the recess.

Предложенная конструкция устройства для термитной сварки позволят значительно повысить срок его службы: верхней формы до 100 сварочных циклов, нижней формы - до 50 циклов.The proposed design of a device for thermite welding will significantly increase its service life: top form up to 100 welding cycles, bottom form up to 50 cycles.

Claims

A device for thermite welding of a butt electric traction connector with a side surface of the rail head, comprising an upper mold for the reaction of ignition and burning of a termite composition, consisting of vertically split half-molds with crucible and gating channel cavities made in them, and a lower welding mold, characterized in that in the upper part of the lower form, under the sprue channel, a tray is made, inclined to the rail to direct a stream of welding metal to its side surface, and under the tray in the area of abutment of the first form to the rail, a recess has been made to accommodate the end of the wire of the butt electric traction connector with sealing graphite inserts, while the recess from the bottom is limited by a removable pallet attached to the lower form.