RU2725821C1 - Способ контактной стыковой сварки рельсов - Google Patents
Способ контактной стыковой сварки рельсов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2725821C1 RU2725821C1 RU2019138988A RU2019138988A RU2725821C1 RU 2725821 C1 RU2725821 C1 RU 2725821C1 RU 2019138988 A RU2019138988 A RU 2019138988A RU 2019138988 A RU2019138988 A RU 2019138988A RU 2725821 C1 RU2725821 C1 RU 2725821C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welded
- rails
- butt welding
- pulses
- welding
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/04—Flash butt welding
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/04—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано при изготовлении контактной стыковой сваркой длинномерных рельсов и бесстыковых плетей для путей железнодорожного, городского и промышленного транспорта. После предварительной механической обработки производят разогрев свариваемых концов и их осадку. После осадки проводят выдержку в течение 160÷260 сек и затем пропускают переменный электрического ток 4÷6 импульсами длительностью 2÷6 сек с интервалами 10÷30 сек при плотности тока 2÷40 А/мм. Изобретение обеспечивает требуемые физико-механические свойства сварного соединения при получении необходимой микроструктуры. Способ позволяет исключить дефекты в сварном шве и околошовной зоне при сварке. 1 табл.
Description
Изобретение относится к контактной стыковой сварке и может быть использовано при изготовлении длинномерных рельсов и бесстыковых плетей для путей железнодорожного, городского и промышленного транспорта путем соединения рельсов.
Известен способ контактно стыковой сварки оплавлением, при котором вначале на свариваемые детали подают напряжение от сварочного трансформатора, а затем их сближают с заданной скоростью. При соприкосновении происходит оплавление торцов деталей, после чего производят осадку (Оборудование для контактной сварки рельсов и его эксплуатация / С.А. Солодовников [и др.] / Академия наук Украинской СССР - Киев: Изд-во. Наукова думка, 1974. - 184 с.).
Существенным недостатком данного способа является процесс нагрева, который не обеспечивает в ряде случаев требуемою микроструктуру, механические свойства сварного шва и не исключает образование дефектов при сварке. При длительном нагреве увеличивается линейная величина зоны термического влияния (ЗТВ), что приводит к снижению конструкционной прочности сварного стыка. При быстром нагреве сварного стыка происходит интенсивное охлаждение ЗТВ с формированием высокопрочного слоя со структурой мартенсита, что в дальнейшем приводит к образованию дефектов в сварных стыках - трещин, пор и раковин, приводящих к излому рельса.
Известен, выбранный в качестве прототипа, способ контактной стыковой сварки рельсов, включающий операцию предварительной механической обработки, разогрев свариваемых концов и осадку, при котором после осадки производят выдержку 5 15 секунд после чего через сварной стык пропускают переменный электрический ток 2÷4 импульсами длительностью 0,5÷ 220 секунд с интервалами 10÷40 секунд при плотности тока 2÷40 А/мм2 (RU №2641586 МПК В23К 11/04; В23К 101/26; C21D 9/50; C21D 9/04, опубл. 18.01.2018).
Существенными недостатками данного способа являются:
- высокая отбраковка сварных стыков по физико-механическим свойствам: низкие значения стрелы прогиба и усилия изгиба при испытании сварного стыка рельса на статический трехточечный изгиб;
- широкая протяженность зоны термического влияния;
- высокая отбраковка по поверхностным дефектам: трещины, раковины, поры.
Техническая проблема, решаемая заявляемым изобретением, заключается в обеспечении требуемых физико-механических свойств, низкой протяженности зоны термического влияния и исключении дефектов в сварном шве и околошовной зоне.
Для решения существующей технической проблемы в известном способе контактной стыковой сварки рельсов, включающем предварительную механическую обработку свариваемых концов, их разогрев, осадку, выдержку, пропускание переменного электрического тока через сварной стык импульсами с интервалами 10÷30 секунд, при плотности тока 2÷40 А/мм2, согласно изобретению, после осадки производят выдержку в течение 160÷260 секунд, а переменный электрический ток через сварной стык пропускают 4÷6 импульсами длительностью 2÷6 секунд.
Технический результат, получаемый в результате использования изобретения, заключается:
- в обеспечении требуемых физико-механических свойств сварного соединения;
- в обеспечении требуемой зоны термического влияния и микроструктуры;
- в исключении дефектов в сварном шве и околошовной зоне при сварке.
Предлагаемый способ осуществлялся с помощью машины контактной стыковой сварки, обеспечивающей импульсный подогрев свариваемых стыков в пределах температуры, необходимой для образования заданной структуры, исходя из диаграммы изотермического распада аустенита, что позволило исключить дополнительную термообработку сварного соединения.
Заявляемые режимы подобраны опытным путем. Длительность выдержки подобрана также, исходя из опытных данных и диаграммы распада аустенита рельсовой стали, таким образом, чтобы сварной стык остыл до значений температуры, при которой образуется необходимая структура металла шва. При значениях, превышающих 260 секунд, либо при выдержке менее 160 секунд в металле шва наблюдается образование структур - мартенсита и троостита. При количестве импульсов больше 6, либо меньше 4 в металле шва наблюдается образование недопустимых структур - троостита, либо мартенсит. Количеством импульсов задается время, в течение которого поддерживается средняя температура сварного стыка необходимая для формирования требуемой структуры при сварке. При длительности импульса больше 6 секунд, либо меньше 2 секунд (при плотности тока от 2 до 40 А/мм2) в металле шва наблюдается образование недопустимых структур - троостита или мартенсита. Импульсы пропускания тока задавались с определенным интервалом. Длительность импульса определялась, исходя из плотности пропускаемого через сварной стык тока, и выбрана таким образом, чтобы температура сварного стыка не поднималась выше значений температур, требуемых для образования необходимой структуры. При значениях длительности интервала между импульсами, более 30 секунд, либо при длительности паузы менее 10 секунд в металле шва наблюдалось образование недопустимых структур - троостита и мартенсита. Длительность интервала подобранна таким образом, чтобы температура сварного стыка не опускалась ниже значений температур, при которых образуется необходимая структура металла шва. Структуры троостита и мартенсита приводят к появлению трещин в сварном шве, что снижает физико-механические свойства сварного соединения. При значениях выше и ниже заявляемых пределов не удавалось обеспечить требуемую структуру металла шва и отсутствие дефектов сварки.
Исследования проводили в условиях рельсосварочного предприятия на рельсосварочной машине МСР-6301.
В промышленных условиях сваривались по два полнопрофильных образца рельсов Р65, после чего проводили испытание стыков на трехточечный статический изгиб согласно СТО РЖД 1.08.002-2009 «Рельсы железнодорожные, сваренные электроконтактным способом». Испытания на статический изгиб проводили на прессе типа ПМС-320. Контрольные образцы испытывались после сварки и удаления грата в сварочной машине. При испытаниях на статический поперечный изгиб контрольный образец имел длину не менее 1200 мм со сварным стыком посередине. Нагрузку прикладывали в середине пролета контрольного образца в месте сварного стыка с расстоянием между опорами 1 м. В дальнейшем после визуального контроля сварных стыков полнопрофильных рельсов, последние разрезались, и производилось исследование микроструктуры сварного шва и зон термического влияния.
Испытание одного контрольного образца производили, с приложением нагрузки на головку (растяжение в подошве), второй контрольный образец нагружали на подошву (растяжение в головке). Результатами испытания являются значения усилия, возникающего при изгибе Ризг, кН и значения стрелы прогиба fnp, мм при которых происходит разрушение контрольного образца, либо максимальные значения данных показателей, если образец не разрушился во время испытаний.
Результаты испытаний при заявляемых и заграничных пределах приведены в таблице.
Использование заявляемого способа позволило обеспечить требуемую микроструктуру (отсутствие недопустимой структуры мартенсит), уменьшить отбраковку по поверхностным дефектам (трещины, раковины) на 0,8%, снизить отбраковку по механическим свойствам (по параметру стрела прогиба на 0,5%, «усилие изгиба» 0,6%).
Claims (1)
- Способ контактной стыковой сварки рельсов, включающий предварительную механическую обработку свариваемых концов, их разогрев, осадку и последующую выдержку, после чего через сварной стык пропускают импульсы переменного электрического тока, отличающийся тем, что выдержку после осадки проводят в течение 160÷260 сек, а переменный электрический ток пропускают 4÷6 импульсами длительностью 2÷6 сек с интервалами 10÷30 сек при плотности тока 2÷40 А/мм2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019138988A RU2725821C1 (ru) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | Способ контактной стыковой сварки рельсов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019138988A RU2725821C1 (ru) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | Способ контактной стыковой сварки рельсов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2725821C1 true RU2725821C1 (ru) | 2020-07-06 |
Family
ID=71510403
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019138988A RU2725821C1 (ru) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | Способ контактной стыковой сварки рельсов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2725821C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2756553C1 (ru) * | 2021-02-25 | 2021-10-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" | Способ контактной стыковой сварки рельсов |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1563920A1 (ru) * | 1988-04-26 | 1990-05-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта | Способ контактной стыковой сварки рельсов |
EP2495064A1 (en) * | 2009-10-30 | 2012-09-05 | Nippon Steel Corporation | Flash-butt welding method for rail steel |
RU2641586C1 (ru) * | 2016-12-07 | 2018-01-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Способ контактной стыковой сварки рельсов |
RU2644484C1 (ru) * | 2017-02-07 | 2018-02-12 | Владимир Александрович Чирсков | Способ контактной стыковой сварки оплавлением |
-
2019
- 2019-11-29 RU RU2019138988A patent/RU2725821C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1563920A1 (ru) * | 1988-04-26 | 1990-05-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта | Способ контактной стыковой сварки рельсов |
EP2495064A1 (en) * | 2009-10-30 | 2012-09-05 | Nippon Steel Corporation | Flash-butt welding method for rail steel |
RU2641586C1 (ru) * | 2016-12-07 | 2018-01-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Способ контактной стыковой сварки рельсов |
RU2644484C1 (ru) * | 2017-02-07 | 2018-02-12 | Владимир Александрович Чирсков | Способ контактной стыковой сварки оплавлением |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Н.А.КОЗЫРЕВ и др. "Современные технологии сварки железнодорожных рельсов", Бюллетень "Черная металлургия", 2, 2018. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2756553C1 (ru) * | 2021-02-25 | 2021-10-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" | Способ контактной стыковой сварки рельсов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2018222891A1 (en) | A mobile flash butt welding method for 136re+ss heat-treated rail | |
CN108025401A (zh) | 电弧角焊接头及其制造方法 | |
RU2725821C1 (ru) | Способ контактной стыковой сварки рельсов | |
JP5942392B2 (ja) | 高張力鋼板の抵抗スポット溶接方法 | |
RU2641586C1 (ru) | Способ контактной стыковой сварки рельсов | |
Godefroid et al. | Fatigue failure of a flash butt welded rail | |
JP2016055337A (ja) | 溶接方法及び溶接構造物 | |
Kuril et al. | Microstructure and mechanical properties of keyhole plasma arc welded dual phase steel DP600 | |
JP6050912B1 (ja) | 高張力鋼板の絞り加工品の置き割れ防止方法 | |
Álvarez et al. | Assisted friction stir welding of carbon steel: Use of induction and laser as preheating techniques | |
RU2743440C1 (ru) | Способ контактной стыковой сварки рельсов | |
JP2007098462A (ja) | フラッシュバット溶接方法 | |
Moradi et al. | Nd: YAG Laser Welding of Ti 6-Al-4V: Mechanical and Metallurgical Properties. | |
Madyira et al. | Influence of manufacturing conditions on fatigue life of welded joints | |
Mazur et al. | The impact of welding wire on the mechanical properties of welded joints | |
RU2756553C1 (ru) | Способ контактной стыковой сварки рельсов | |
Mousavizade et al. | Characterization of surface defects associated with flash butt-welded pearlitic rails and their contribution to overload and fatigue failures | |
Lange | Influence of flame straightening on the properties of welded joints made of X2CrNi22-2 duplex steel | |
Adedayo et al. | Effect of initial elevated metal temperature on mechanical properties of an ARC–welded mild steel plate | |
Espinel-Hernández et al. | Influence of zinc coating on nugget development and mechanical properties in dissimilar welded joints DP600-AISI304 obtained by the RSW process | |
Winarno et al. | The Influence of Welding Ampere Range to ST-40 Shear Strength with Butt Joint | |
Chennaiah et al. | Effect of Heat Input and Heat Treatment on the Mechanical Properties of Is2062-Is103 Cr 1Steel Weldments | |
Ali et al. | Effects of Welding Parameters on Characterization and Mechanical Properties of Steel 37 Weldments | |
Harun et al. | Investigation of welding residual stress in flash-butt joint of R260 grade rail | |
Purwaningrum et al. | Heat Treatment, Mechanical Properties and Microstructure of T-Joint Steel Arc Welded |