RU2654253C2 - Способ восстановления рельсов с дефектами на поверхности катания автоматической электродуговой наплавкой - Google Patents
Способ восстановления рельсов с дефектами на поверхности катания автоматической электродуговой наплавкой Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654253C2 RU2654253C2 RU2016133843A RU2016133843A RU2654253C2 RU 2654253 C2 RU2654253 C2 RU 2654253C2 RU 2016133843 A RU2016133843 A RU 2016133843A RU 2016133843 A RU2016133843 A RU 2016133843A RU 2654253 C2 RU2654253 C2 RU 2654253C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rail
- cladding
- rails
- defects
- surfacing
- Prior art date
Links
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
- E01B31/00—Working rails, sleepers, baseplates, or the like, in or on the line; Machines, tools, or auxiliary devices specially designed therefor
- E01B31/02—Working rail or other metal track components on the spot
- E01B31/18—Reconditioning or repairing worn or damaged parts on the spot, e.g. applying inlays, building-up rails by welding; Heating or cooling of parts on the spot, e.g. for reducing joint gaps, for hardening rails
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам восстановления и ремонта изношенных рельсов или рельсов, имеющих на поверхности катания дефекты. Способ восстановления рельсов с дефектами на поверхности катания автоматической электродуговой наплавкой включает в себя предварительный подогрев зоны наплавки до температуры 400±50°C на длину наплавки и по 100 мм в каждую сторону, автоматическую наплавку порошковой самозащитной проволокой с особой последовательностью наложения наплавочных швов, заключающейся в наложении первого валика по периметру места наплавки и последующих – поперек оси рельса на ширину головки с перекрытием до 1/3 ширины предыдущего валика, при необходимости в несколько слоев, с посленаплавочной нормализацией рельса в зоне наплавки с нагревом до температуры 600±50°C с выдержкой 60±5 секунд. При этом наплавка и индукционный контролируемый нагрев осуществляется универсальным сварочным индукционно-нагревательным аппаратом по заданной программе. В результате повышается производительность процесса восстановления и снижается его трудоемкость. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к способам восстановления, ремонта изношенных рельсов или имеющих на поверхности катания дефекты в виде: сколов, выкрашивания, вмятин, местных износов и т.п.
Для звеньевого устройства пути, преимущественно, характерны дефекты на концах рельсов в стыках, взятых в накладки: смятие, износ, сколы, выкрашивание. Для бесстыкового пути, преимущественно, характерны дефекты в зоне сварных стыков, выполненных различными способами сварки (электроконтактным, алюминотермитным), в виде: местного износа, смятия, выкрашивания, сколов. Для любого вида устройства пути характерны дефекты в виде пробуксовин - местного износа рельсов.
Все указанные дефекты приводят к ухудшению состояния пути, ограничению скорости движения поездов, ухудшению экономических показателей перевозок, вероятности излома рельса с последующими негативными последствиями.
Когда указанные дефекты классифицируются как остродефектные, они незамедлительно должны быть вырезаны и поставлена вставка из бездефектного рельса длиной не менее 8 метров, хотя дефект может составлять протяженность всего 50-100 мм, а его глубина 2-5 мм.
Эта операция весьма затратна, поэтому разрабатываются различные способы (газопорошковый, электродуговой, плазменный, лазерный и т.п.) для восстановления дефектных рельсов на стадии, когда рельс еще не стал остродефектным.
Восстановление (наплавка) дефектных рельсов - достаточно сложная задача. Трудность заключается в том, что рельсовая сталь содержит порядка 0,7% углерода, поэтому ее относят к трудносвариваемым.
Сварка, наплавка деталей из подобных сталей сопровождается изменением структуры металла в зонах, прилегающих к сварному шву, с образованием хрупких закалочных структур, повышением внутренних остаточных напряжений, что в конечном итоге приводит к значительному снижению прочностных и пластических характеристик сварной или наплавленной детали. Эти негативные изменения могут быть частично или полностью нивелированы специальными приемами, технологиями, способами.
Предлагаемый Способ восстановления рельсов с дефектами на поверхности катания автоматической электродуговой наплавкой позволяет выполнить ремонтную восстановительную наплавку дефектного рельса без образования хрупких закалочных структур и высоких остаточных напряжений в зоне наплавки путем применения:
- предварительного индукционного контролируемого нагрева головки рельса до температуры 400±50°C на длину наплавки + 100 мм в каждую сторону от дефекта на поверхности катания;
- самозащитной порошковой сварочной проволоки специального состава;
- особой последовательностью наложения наплавочных швов, заключающейся в наложении первого валика по периметру места наплавки и последующих - поперек оси рельса на ширину головки с перекрытием до 1/3 ширины предыдущего валика, при необходимости в несколько слоев;
- нормализации рельса в зоне наплавки индукционным контролируемым нагревом до температуры 600±50°C с выдержкой 60±5 секунд.
Электродуговая автоматическая наплавка и индукционный контролируемый нагрев выполняется универсальным сварочным индукционно-нагревательным аппаратом СИНАПС.
Перемещение сварочной головки с заданными траекторией, скоростью и при необходимости остановками осуществляет программируемый манипулятор.
Известны изобретения на способы восстановления дефектных рельсов:
1562376 RU «Способ создания напряжений в рельсовой плети при восстановлении ее целостности сваркой»;
1164356 SU "Устройство для термообработки рельсовых путей».
6,570,118 US «Arc welding system and a process there for»;
Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является патент 1348442 RU «Способ восстановления рельсов газопорошковой наплавкой».
Суть изобретения заключается в следующем.
Для восстановления рельса поврежденный участок нагревают до температуры плавления самофлюсующегося сплава, который подают на поверхность рельса проходами горелки поперек головки рельса. Для получения в наплавленном слое сжимающих напряжений используют самофлюсующийся сплав с коэффициентом теплового расширения, меньшим, чем у рельсовой стали.
Порошок подают небольшими порциями, приближая на расстояние 30-40 мм или удаляя на расстояние 50-80 мм мундштук горелки для регулирования степени нагрева и расплавления порошка и процессов раскисления в нем. Таким образом наносят последующие слои порошка.
Место дефекта длиной 150 мм и глубиной 5 мм шлифовали до удаления трещин. Затем газовой горелкой марки ГП-3 производили наплавку рельса от края повреждения. Расстояние до ядра пламени до поверхности составляло 2-3 мм.
После нагрева участка диаметром 20-30 мм до температуры о около 1000°C, при которой начинали оплавляться микронеровности и наступало «запотевание» поверхности, подавали небольшое количество порошка.
Используют газовую ацетиленокислородную горелку ГН-3 с односопловым цилиндрическим мундштуком и регулируют пламя до нормального или слегка науглероживаюшего. Подводят ядро пламени к краю дефекта на расстояние 2-3 мм от поверхности и начинают нагрев ее до 950-1000 С. После нагрева до этой температуры, определяемой визуально по оплавлению шероховатостей поверхности или ее запотеванию, подают на поверхность небольшую порцию порошка и тут же оплавляют ее. Перемещают горелку поперек рельса на расстояние, примерно равное радиусу наплавленного участка, и снова производят нагрев металла и наплавку. После завершения поперечного прохода горелки перемещают ее вдоль рельса на длину дефекта.
Данный способ имеет ряд существенных недостатков.
По существу способ является ручным, полностью зависящим от квалификации и опыта сварщика-наплавщика.
Порошок надо подавать «небольшими порциями, приближая на 30-40 мм или удаляя на 50-80 мм горелку относительно поверхности наплавки. Ядро пламени горелки необходимо подводить на 2-3 мм к поверхности и нагревать до температуры 950-1000°C, определяемой визуально».
Подавать порошок небольшими порциями, перемещать горелку с точностью до 1 мм и определять визуально температуру - слишком много параметров, выдерживание которых отдано сварщику. Даже небольшие отступления от заданных параметров процесса оказывают негативное влияние на качество наплавки и механические свойства восстановленного рельса. В комплект оборудования для газопорошковой наплавки входят баллоны с ацетиленом и кислородом (вес каждого баллона порядка 40 кг + шланги), которые необходимо переносить по железнодорожным путям к месту работы. Совместная перевозка этих баллонов запрещена Правилами эксплуатации баллонов с легковоспламеняющимися газами.
В предлагаемом способе отсутствуют недостатки, присущие газопорошковому способу наплавки.
Нагрев (предварительный и нормализационный) осуществляется индуктором от аппарата СИНАПС (вес 28 кг), который является также источником питания сварочной дуги. Температура нагрева измеряется встроенной термопарой и отражается на дисплее. При достижении заданной температуры нагрева и заданного времени выдержки, индуктор отключается автоматически.
Перемещение сварочной головки по наплавляемому участку рельса осуществляется программируемым манипулятором. Программой задается: скорость, направление и расстояние перемещений сварочной головки с точностью до ±1 мм.
Таким образом, в предлагаемом способе влияние оператора-сварщика на процесс наплавки практически сводится к нулю.
Предлагаемым способом проведена наплавка контрольного образа рельса Р65 длиной 120 см с дефектом в средней части на головке рельса протяженностью 180 мм и глубиной 8 мм.
Предварительный нагрев головки рельса осуществлялся индуктором и составлял 400°C. Температура подогрева контролировалась цифровым пирометром по всей длине дефекта (180 мм) на головке рельса +100 мм в обе стороны. Автоматическая наплавка производилась программируемым манипулятором самозащитной порошковой проволокой диаметром 1,6 мм, сначала по периметру ремонтируемого повреждения, начиная со стороны нерабочей грани рельса, а затем в поперечном направлении на ширину головки рельса с перекрытием предыдущего валика на 1/3 его ширины.
Наплавляли несколько слоев до превышения наплавки на 0,5-1,5 мм над поверхностью катания ремонтируемого рельса. Нормализацию головки рельса с заплавленным дефектом проводили индукционным нагревом до 600°C, с выдержкой 60 секунд.
Электропитание сварочной дуги и индуктора выполнялся универсальным аппаратом СИНАПС.
Аналогичный образец рельса с таким же дефектом наплавляли по действующей, утвержденной ОАО «РЖД» в 2009 году ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ИНСТРУКЦИИ ОАО «РЖД»: «Восстановление пробуксовок и выкрашиваний закаленного слоя на рельсах механизированной и автоматической наплавкой порошковой проволокой», ТИ-СПЛАВ 01-09.
Оба наплавленных образца подвергли испытаниям:
- визуальному осмотру;
- измерению твердости наплавленного металла;
- испытаниям на статический изгиб на прессе ПМС-300 (нагрузка на подошву рельса, головка рельса с наплавкой - в зоне растяжения).
При визуальном осмотре каких-либо дефектов на обоих образцах не обнаружено.
Твердость наплавленного металла в обоих образцах измеренной по длине и ширине наплавки составляла 260-290 НВ, что соответствует установленным нормам.
Результаты испытаний образцов на статический изгиб приведены в таблице
Восстановленный сварной рельс соответствует требованиям прочности и пластичности ЦПТ-80/350, ОАО «РЖД»: разрушающая нагрузка 1430 кН, стрела прогиба 30 мм.
Полученные результаты свидетельствуют о высоких механических свойствах рельсов, восстановленных предлагаемым способом, которые удовлетворяют всем требованиям ОАО «РЖД».
Ориентировочно, применение предлагаемого способа позволит повысить производительность процесса на 30%, снизить себестоимость восстановительной наплавки на 15% и трудоемкость на 60%.
Claims (2)
1. Способ восстановления рельсов с дефектами на поверхности катания автоматической электродуговой наплавкой, включающий предварительный подогрев и процесс наплавки, отличающийся тем, что выполняют предварительный индукционный контролируемый нагрев головки рельса до температуры 400±50°C на длину места наплавки и по 100 мм в каждую сторону; наплавку с использованием программируемого манипулятора самозащитной порошковой сварочной проволокой с особой последовательностью наложения наплавочных швов, заключающейся в наложении первого валика по периметру места наплавки и последующих – поперек оси рельса на ширину головки с перекрытием до 1/3 ширины предыдущего валика, при необходимости в несколько слоев; нормализацию рельса в зоне наплавки индукционным контролируемым нагревом до температуры 600±50°C с выдержкой 60±5 секунд.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что индукционный контролируемый нагрев, электродуговую автоматическую наплавку и нормализацию выполняют универсальным сварочным индукционно-нагревательным аппаратом по заданной программе.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016133843A RU2654253C2 (ru) | 2016-08-18 | 2016-08-18 | Способ восстановления рельсов с дефектами на поверхности катания автоматической электродуговой наплавкой |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016133843A RU2654253C2 (ru) | 2016-08-18 | 2016-08-18 | Способ восстановления рельсов с дефектами на поверхности катания автоматической электродуговой наплавкой |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016133843A RU2016133843A (ru) | 2018-02-21 |
RU2654253C2 true RU2654253C2 (ru) | 2018-05-17 |
Family
ID=61258711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016133843A RU2654253C2 (ru) | 2016-08-18 | 2016-08-18 | Способ восстановления рельсов с дефектами на поверхности катания автоматической электродуговой наплавкой |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2654253C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2693252C1 (ru) * | 2018-05-28 | 2019-07-01 | Общество с ограниченной ответственностью "ЮниТранс" | Способ ремонта эксплуатационных повреждений поверхности катания головки железнодорожного рельса |
RU2708126C1 (ru) * | 2019-04-08 | 2019-12-04 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Способ устранения дефекта смятия и износа головки рельсов в зоне сварного стыка электродуговой наплавкой |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113249723B (zh) * | 2021-06-28 | 2021-11-30 | 成都飞机工业(集团)有限责任公司 | 一种基于数据库系统的cmt电弧表面熔覆方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1348442A1 (ru) * | 1986-01-09 | 1987-10-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта | Способ восстановлени рельсов газопорошковой наплавкой |
RU2382695C1 (ru) * | 2008-08-15 | 2010-02-27 | Владимир Валерьевич Косаревский | Способ восстановления изношенных поверхностей |
RU2421309C1 (ru) * | 2009-12-14 | 2011-06-20 | Михаил Михайлович Берзин | Способ восстановления изношенных поверхностей катания железнодорожного рельсового пути без его снятия с полотна |
US9358628B2 (en) * | 2012-12-17 | 2016-06-07 | Tuskegee University A University Of Alabama | Railroad rail head repair |
-
2016
- 2016-08-18 RU RU2016133843A patent/RU2654253C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1348442A1 (ru) * | 1986-01-09 | 1987-10-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта | Способ восстановлени рельсов газопорошковой наплавкой |
RU2382695C1 (ru) * | 2008-08-15 | 2010-02-27 | Владимир Валерьевич Косаревский | Способ восстановления изношенных поверхностей |
RU2421309C1 (ru) * | 2009-12-14 | 2011-06-20 | Михаил Михайлович Берзин | Способ восстановления изношенных поверхностей катания железнодорожного рельсового пути без его снятия с полотна |
US9358628B2 (en) * | 2012-12-17 | 2016-06-07 | Tuskegee University A University Of Alabama | Railroad rail head repair |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2693252C1 (ru) * | 2018-05-28 | 2019-07-01 | Общество с ограниченной ответственностью "ЮниТранс" | Способ ремонта эксплуатационных повреждений поверхности катания головки железнодорожного рельса |
RU2708126C1 (ru) * | 2019-04-08 | 2019-12-04 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Способ устранения дефекта смятия и износа головки рельсов в зоне сварного стыка электродуговой наплавкой |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016133843A (ru) | 2018-02-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA3014533C (en) | Robotically-controlled laser cladding process for repair of worn and/or damaged railway structures | |
RU2654253C2 (ru) | Способ восстановления рельсов с дефектами на поверхности катания автоматической электродуговой наплавкой | |
US20170368629A1 (en) | Hardfacing with low carbon steel electrode | |
WO2015147684A1 (ru) | Способ сварки трубопроводов из высокопрочных труб с контролируемым тепловложением | |
CN104924018A (zh) | 一种大型电机转子大断面裂纹现场修复方法 | |
CN104002023A (zh) | 一种针对异种材质厚板的焊接工艺 | |
RU2675306C1 (ru) | Способ восстановления изношенных поверхностей стрелочных переводов | |
RU2421309C1 (ru) | Способ восстановления изношенных поверхностей катания железнодорожного рельсового пути без его снятия с полотна | |
RU2537418C2 (ru) | Способ ремонта валов | |
CN113618194B (zh) | 60kg/m过共析钢轨气压焊接方法及装置 | |
CN115007966A (zh) | 一种铁路辗钢车轮的表面耐磨堆焊的方法 | |
JP2007130654A (ja) | テンパービード工法 | |
RU2563793C1 (ru) | Способ сварки трубопроводов из высокопрочных труб с контролируемым тепловложением | |
RU2708126C1 (ru) | Способ устранения дефекта смятия и износа головки рельсов в зоне сварного стыка электродуговой наплавкой | |
RU2082573C1 (ru) | Способ восстановления электродуговой наплавкой изношенных остряков стрелочного перевода | |
CN109530894B (zh) | 一种阀座密封面等离子喷焊司太立合金的方法 | |
RU2693252C1 (ru) | Способ ремонта эксплуатационных повреждений поверхности катания головки железнодорожного рельса | |
Kozulin et al. | Deformations of welded joints in multilayer electroslag welding | |
Berezovskiy et al. | The repair of defects in high-manganese steel castings by welding technology | |
US20240051066A1 (en) | Repair welding method by laser deposition using a filler wire | |
Nosov et al. | Ensuring the uniform strength of welded joints obtained by butt contact welding in the production of band saws from 65G steel | |
Kumar et al. | Comparison of Weld Built-up by FCAW and MIG Welding on Damaged Low Cr-Mo Alloy Steel Tube in Boiler Application | |
Chomsrimake | Arc welding procedure for repairing wrought iron in historic bridges | |
Arsic et al. | Reparation of the fractured mandrel axle-shaft by welding | |
Thang et al. | WPS Design of Dissimilar Metal Welds between Austenitic Stainless Steel and Carbon Steel for Building Thermal Power Plants |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20191209 Effective date: 20191209 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200819 |