RU2774792C1 - Способ сварного соединения крестовины из марганцовистой стали с рельсом из углеродистой стали - Google Patents
Способ сварного соединения крестовины из марганцовистой стали с рельсом из углеродистой стали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2774792C1 RU2774792C1 RU2022102385A RU2022102385A RU2774792C1 RU 2774792 C1 RU2774792 C1 RU 2774792C1 RU 2022102385 A RU2022102385 A RU 2022102385A RU 2022102385 A RU2022102385 A RU 2022102385A RU 2774792 C1 RU2774792 C1 RU 2774792C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rail
- steel
- insert
- welding
- welded
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 229910000617 Mangalloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 29
- -1 chromium-nickel Chemical compound 0.000 claims abstract description 16
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000011068 load Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged Effects 0.000 description 2
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000677 High-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000001503 Joints Anatomy 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000005712 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области верхнего строения железнодорожного пути, в частности к способам сварного соединения крестовины из марганцовистой стали с рельсом из углеродистой стали. Способ заключается в том, что к рельсу приваривают промежуточную вставку из хромоникелевой стали. При этом вставка со стороны рельса заострена в форме клина, а торец рельса имеет выемку, поверхности которой параллельны поверхностям клина промежуточной вставки. Вставку приваривают посредством контактной сварки плавлением. Охлаждение сварного стыка проводят в естественных условиях. Приваренную вставку обрезают до минимальной длины. К вставке приваривают крестовину из марганцовистой стали. Снижается трудоемкость процесса сварки. 1 ил.
Description
Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано на железнодорожном транспорте для соединения рельсовых заготовок из аустенитной и углеродистой сталей, например, для соединения крестовин стрелочных переводов из марганцовистой стали с рельсами из углеродистых сталей.
Известен способ (И.З. Генкин. Сварные рельсы и стрелочные переводы. - Путь. - 2000. - N 12. - С. 14-20) сварки крестовин из высокомарганцовистой стали 110Г13Л с рельсами из углеродистой рельсовой стали М76, в соответствии с которым соединение этих элементов стрелочного перевода осуществляется контактной сваркой методом пульсирующего оплавления. Для того чтобы избежать образования закалочных структур и трещин между крестовиной стрелочного перевода и рельсом вваривается промежуточная вставка из аустенитной хромоникелевой стали 12Х18Н10Т. Во время длительного нагрева высокомарганцовистой стали 110Г13Л начинается распад аустенитной структуры, сопровождающийся выделением карбидов. В результате этого сталь охрупчивается. Для того чтобы избежать перегрева и охрупчивания стали 110Г13Л сварной стык между крестовиной и промежуточной вставкой из стали 12Х18Н10Т подвергают ускоренному охлаждению воздушно-водяной смесью.
Однако указанный способ имеет существенный недостаток, который заключается в следующем. Во время выполнения сварки между рельсом и промежуточной вставкой в результате диффузии углерода из рельсовой стали М76 в аустенитную сталь 12Х18Н10Т и диффузии легирующих элементов (никеля и хрома) из стали 12Х18Н10Т в сталь М76 в сварном шве образуется высоколегированная высокоуглеродистая прослойка. Даже при медленном охлаждении сварного шва на месте этой прослойки возникает хрупкий мартенсит. В результате сварной шов получается охрупченным. При динамическом нагружении, обусловленном воздействием колес железнодорожных вагонов, вдоль мартенситной прослойки возможно образование трещин, что является недопустимым при эксплуатации железнодорожных стрелочных переводов.
Известен также способ сварного соединения крестовины из марганцовистой стали с рельсом из углеродистой стали (патент Австрии № 350881). Для обеспечения требуемого качества сварного соединения способ предполагает введение в зону между крестовиной из стали 110Г13Л и заготовкой из высокоуглеродистой рельсовой стали промежуточной вставки из хромоникелевой аустенитной стали. Рельс из углеродистой стали посредством стыковой сварки плавлением соединяют с промежуточной вставкой из аустенитной хромоникелевой стали (например, Х18Н10Т). Затем вставку обрезают до длины менее 25 мм. Учитывая, что в последующем происходит нагрев и осаживание (сжатие) вставки со второй стороны, минимальная длина вставки не должна позволить ее полное выдавливание, т.е. нельзя допустить чтобы между соединяемыми деталями отсутствовала вставка из аустенитной хромоникелевой стали исходного состава. После обрезки вставки полученное сварное соединение подвергают термической обработке для устранения в сварном шве мартенсита. Термическая обработка заключается в отжиге объекта при температуре 350-1000 ОС в течение 2-5 часов. После выполнения термической обработки посредством стыковой сварки плавлением соединяют крестовину из высокомарганцовистой стали с другой стороны промежуточной вставки.
Однако указанный способ обладает существенными недостатками. Во-первых, процесс является длительным. Большая длительность процесса связана с необходимостью выполнения операции отжига первого сварного шва. Отжиг выполняется в течение 2-5 часов. Во-вторых, процесс отжига является энергоемким, что обусловлено большой массой изделий и необходимостью поддержания высокой температуры (350-1000 °С). В-третьих, избавиться от присутствия охрупчивающего мартенсита не удается даже после длительной термической обработки, поскольку эта структура в высоколегированном сплаве с повышенным содержанием углерода может возникать даже в условиях медленного охлаждения материала.
Кроме того, известен способ сварного соединения крестовины из марганцовистой стали с рельсом из углеродистой стали (патент РФ № 2361030), выбранный за прототип. Как и описанный ранее аналог, этот способ предполагает введение в зону между крестовиной из высокомарганцовистой стали Гадфильда 110Г13Л и заготовкой из высокоуглеродистой рельсовой стали промежуточной вставки из хромоникелевой аустенитной стали. При этом с целью повышения трещиностойкости сварного соединения между заготовками из рельсовой стали и хромоникелевой стали вваривают дополнительную вставку из углеродистой стали, содержание углерода в которой меньше, чем в рельсовой стали. Образующиеся при вваривании этой вставки сварные швы являются менее хрупкими по сравнению со сварными швами между рельсовой сталью и хромоникелевой аустенитной сталью. Преимуществом такого способа формирования сварных соединений является отсутствие необходимости длительной термической обработки полученных конструкций. В то же время этот способ обладает недостатком, который заключается в необходимости формирования дополнительного сварного шва, что сопровождается увеличением трудоемкости технологического процесса.
Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является создание способа сварного соединения крестовины из марганцовистой стали с рельсом из углеродистой стали. Технический результат заключается в снижении трудоемкости процесса сварки, а также в повышении работы разрушения сварного соединения в процессе его эксплуатации.
Поставленный технический результат достигается тем, что в известном способе сварного соединения крестовины из марганцовистой стали с рельсом из углеродистой стали, заключающемся в том, что промежуточную вставку из аустенитной хромоникелевой стали, соединяют посредством стыковой сварки плавлением с рельсом из углеродистой стали, обрезают до минимальной длины, обеспечивающей в конечном сварном соединении после нагрева и осаживания соединяемых элементов вставку аустенитной хромоникелевой стали исходного состава, проводят охлаждение в естественных условиях, соединяют посредством стыковой сварки плавлением с крестовиной из марганцовистой стали, при этом промежуточную вставку со стороны, ориентированной к рельсу, заостряют в форме клина, а на торце рельса формируют выемку, поверхности которой параллельны поверхностям клина промежуточной вставки.
На чертеже показана схема расположения элементов (вид сверху), подготовленных к процессу стыковой контактной сварки, и поперечное сечение рельса. Между рельсом 1 из высокоуглеродистой рельсовой стали и крестовиной 3 из марганцовистой стали располагается промежуточная вставка 2 из хромоникелевой стали. Из рисунка следует, что промежуточная вставка 2 с одной стороны, ориентированной в направлении к рельсу 1, заострена и имеет форму клина. На торце рельса 1 подготовлена выемка, поверхности которой параллельны поверхностям клина промежуточной вставки 2. В процессе стыковой контактной сварки поверхности клина и выемки оплавляются. После осадки металла и кристаллизации расплавленного металла формируется V-образный сварной шов, площадь поверхности которого превышает площадь поверхности прямого шва. V-образный сварной шов, характеризующийся увеличенной площадью, способен выдержать более высокую нагрузку по сравнению с прямым швом.
Способ осуществляется следующим образом. На первом этапе заостренную в форме клина промежуточную вставку 2 из хромоникелевой аустенитной стали длиной, достаточной для закрепления в сварочной машине, посредством стыковой сварки плавлением присоединяют к рельсу 1 из углеродистой стали, на торце которого сформирована выемка. Далее вставку обрезают до минимальной длины, обеспечивающей в конечном сварном соединении после нагрева и осаживания элементов присутствие прослойки из хромоникелевой аустенитной стали. После сварки производят охлаждение стыка в естественных условиях. Дополнительной термической обработки полученный сварной шов не требует. Последней выполняют сварку марганцовистой крестовины 3 с полученным соединением. Данный сварной шов закаляют воздушно-водяной смесью.
При выполнении сварки по патенту РФ № 2361030, являющемуся прототипом, снижение степени охрупчивания сварного соединения достигают путем введения дополнительного элемента – промежуточной вставки из углеродистой стали, содержание которого меньше по сравнению с рельсовой сталью. В предлагаемом изобретении снижение опасности хрупкого разрушения достигается за счет увеличения площади сварного шва путем изменения формы торцов рельсовой заготовки и хромоникелевой вставки. Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет отказаться от введения в зону сварки дополнительной промежуточной вставки, снизив при этом трудоемкость технологического процесса и обеспечив повышенный уровень трещиностойкости сварного соединения.
Claims (1)
- Способ сварного соединения крестовины из марганцовистой стали с рельсом из углеродистой стали, заключающийся в том, что промежуточную вставку из аустенитной хромоникелевой стали соединяют посредством стыковой сварки плавлением с рельсом из углеродистой стали, обрезают до минимальной длины, обеспечивающей в конечном сварном соединении после нагрева и осаживания соединяемых элементов вставку аустенитной хромоникелевой стали исходного состава, проводят охлаждение в естественных условиях, соединяют посредством стыковой сварки плавлением с крестовиной из марганцовистой стали, отличающийся тем, что промежуточная вставка со стороны, ориентированной к рельсу, заострена и имеет форму клина, а торец рельса имеет выемку, поверхности которой параллельны поверхностям клина промежуточной вставки.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2774792C1 true RU2774792C1 (ru) | 2022-06-22 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2797491C1 (ru) * | 2023-01-27 | 2023-06-06 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Способ сварного соединения крестовины стрелочного перевода из марганцовистой стали с рельсом из углеродистой стали |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2276782A (en) * | 1938-09-14 | 1942-03-17 | Oxweld Railroad Service Compan | Production of butt-welded rail joints, and rail adapted for use therewith |
| SU1122209A3 (ru) * | 1977-08-19 | 1984-10-30 | Ферайнигте Эстеррайхише Айзен-Унд Штальверке-Альпине Монтан Аг (Фирма) | Способ соединени аустенитных марганцовистых стальных отливок крестовин с рельсами из углеродистой стали |
| RU2361030C1 (ru) * | 2007-11-13 | 2009-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный технический университет | Способ сварного соединения крестовины из марганцовистой стали с рельсом из углеродистой стали |
| CN100595016C (zh) * | 2008-04-03 | 2010-03-24 | 燕山大学 | 一种贝氏体钢辙叉与碳钢钢轨焊接方法 |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2276782A (en) * | 1938-09-14 | 1942-03-17 | Oxweld Railroad Service Compan | Production of butt-welded rail joints, and rail adapted for use therewith |
| SU1122209A3 (ru) * | 1977-08-19 | 1984-10-30 | Ферайнигте Эстеррайхише Айзен-Унд Штальверке-Альпине Монтан Аг (Фирма) | Способ соединени аустенитных марганцовистых стальных отливок крестовин с рельсами из углеродистой стали |
| RU2361030C1 (ru) * | 2007-11-13 | 2009-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный технический университет | Способ сварного соединения крестовины из марганцовистой стали с рельсом из углеродистой стали |
| CN100595016C (zh) * | 2008-04-03 | 2010-03-24 | 燕山大学 | 一种贝氏体钢辙叉与碳钢钢轨焊接方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2797491C1 (ru) * | 2023-01-27 | 2023-06-06 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Способ сварного соединения крестовины стрелочного перевода из марганцовистой стали с рельсом из углеродистой стали |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101999820B1 (ko) | 경화가능한 강으로 만들어지며 알루미늄 또는 알루미늄-실리콘 기반의 코팅을 포함하고 있는 시트 금속 반제품을 제조하기 위한 레이저 용접 방법 | |
| KR101257360B1 (ko) | 고밀도 에너지 빔으로 접합한 용접 강관 및 그의 제조 방법 | |
| RU1819305C (ru) | Способ соединени деталей стрелки | |
| JP5531845B2 (ja) | フラッシュバット溶接部近傍の後熱処理方法 | |
| AU2018222891A1 (en) | A mobile flash butt welding method for 136re+ss heat-treated rail | |
| JP6958765B1 (ja) | 抵抗スポット溶接方法および抵抗スポット溶接継手の製造方法 | |
| US20190100822A1 (en) | Method for joining steel rails with controlled weld heat input | |
| US3089021A (en) | Method for forming a composite welded article | |
| CN113621881B (zh) | 一种提高中碳钢钢轨焊接接头低温韧性的方法 | |
| RU2641586C1 (ru) | Способ контактной стыковой сварки рельсов | |
| JP7417170B2 (ja) | 溶接レール | |
| PL185064B1 (pl) | Sposób wytwarzania elementu toru kolejowego | |
| RU2774792C1 (ru) | Способ сварного соединения крестовины из марганцовистой стали с рельсом из углеродистой стали | |
| RU2797491C1 (ru) | Способ сварного соединения крестовины стрелочного перевода из марганцовистой стали с рельсом из углеродистой стали | |
| WO2005001204A1 (en) | Steel rails | |
| EP2205770B1 (de) | Zwischenstück für die verbindung von manganstahlformkörper mit kohlenstoffstahl sowie verfahren zum verbinden von manganhartstahlgussteilen mit regelschienen | |
| KR100482222B1 (ko) | 고탄소강의 플래쉬 버트 용접방법 | |
| RU2361030C1 (ru) | Способ сварного соединения крестовины из марганцовистой стали с рельсом из углеродистой стали | |
| RU2368717C2 (ru) | Способ изготовления остряков стрелочных переводов | |
| JP2965280B2 (ja) | クロッシング用ノーズレールとその製造方法及び溶接クロッシングの製造方法 | |
| JP7364992B1 (ja) | フラッシュバット溶接レールの製造方法 | |
| JP7453600B2 (ja) | スポット溶接継手及びスポット溶接継手の製造方法 | |
| RU2110378C1 (ru) | Способ электродуговой сварки | |
| WO2024127454A1 (ja) | フラッシュバット溶接レールの溶接継手部の熱処理方法、及びフラッシュバット溶接レールの製造方法 | |
| Rajesh et al. | Selection of parameters for flash butt welding on mild steel brake tension rods |