Способ контактной стыковой сварки рельсов

(51 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР 5 Й,;":1 ЯЖ ПСЛ 1 В..1 пл "йй 1 еф БИБ ЛИ 1: Е -,"ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ тся к контактной стыбыть использовано номерных рельсов и ля путей железнодоромышленного трансжду собой рел Изобретение относи ковой сварке и може при изготовлении дли бесстыковых плетей д рожного, городского и п порта путем соедисов разного профиЦель изобретечественной и надежных профилей сп ения. обеспечение карки рельсов разконтактной стынои собо(71) Всесоюзный научно-исследовательскийинститут железнодорожного транспорта иВсесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт токов высокой частоты им. В, П. Вологдина(56) Генкин И. 3. Сварка и наплавкарельсов. Вопросы производства и исследования железнодорожных рельсов. М.: Издательство АН СССР, 1961, с. 255.Генкин И. 3. Прочность и эксплуатационная стойкость сварных рельсов, Пов.шение эффективности бесстыкового пут;Сборник научных трудов под ред. Е. М. Е;,мберга, М.; Транспорт, 1983, с. 104106,(54) СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙСВАРКИ РЕЛЬСОВ(57) Изобретение относится к контактнойстыковой сварке и может быть использовано при изготовлении длинномерных рельсов и бесстыковых плетей для путей железнодорожного, городского и промышленного транспорта путем соединения междусобой рельсов разного профиля. Цель изобретения - обеспечение качественной и надежной сварки рельсов разных профилей,а также повышение производительности труда. Способ включает операцию формовки наконце рельса большего профиля участка,соответствующего рельсу малого профиля на длине зоны оплавления и осадки при последующей сварке. Производят локальный нагрев рельса большего профиля с градиентом распределения температуры по высоте рельса. При этом подошву и прилегаюшую к ней часть шейки рельса нагревают до ковочных температур, а головку рельса нагревают до температуры, не превышаюшей температуру разупрочнения металла рельса. Производят одностороннюю осадку рельса на участке нагрева со стороны подошвы до высоты рельса меньшего профиля. Осушествляют предварительную механическую обработку концов свариваемых рельсов, их разогрев, осадку и последующую термомеханичес кую обработку стыка. Для повышения производительности труда при использовании рельсов повышенной твердости участок, соответствующий рельсу малого профиля, формируют в средней части рельса большего профиля на удвоенной длине. При этом головку рельса в средней части участка нагревают до температуры нормализации и после односторонней осадки рельса на участке нагрева со стороны подошвь 1 до высоты рельса меньшего профиля разрезают его на две части. Длина нагреваемого до температуры нормализации участка соизмерима с шириной реза. За счет этого получают сразу две заготовки для сварки двух сть 1 ков рельсов разных профилей. Локальный нагрев участка рельса большего профиля производят с помощью индуктора. 2 з. п. ф-лы,1563920 10 35 40 45 50 55 3ковой сварки, а также повышение производительности труда.Сущность предлагаемого способа контактной стыковой сварки рельсов разных профилей заключается в следуюшем. Для обеспечения возможности контактной стыковой сварки рельсов разных профилей, при сохранении высокого качества и надежности сварных стыков, предлагаемый способ предусматривает до операции предварительной механической обработки концов свариваемых рельсов на рельсе болыпого профиля формовку участка, соответствующего профилю свариваемого рельса меньшего профиля, Для этого на конце рельса большего профиля формуют участок, соответствующий рельсу малого профиля на длине зоны оплавления и осадки при последующей сварке, для чего производят локальный нагрев, например, индукционный, конца рельса большего профиля с градиентом распределения температуры по высоте рельса, причем подошву и прилегающую к ней часть шейки нагревают до ковочной температуры, а температуру головки рельса не доводят до температуры разупрочнения металла рельса (480 С). Затем производят одностороннюю осадку рельса на участке нагрева со стороны подошвы к головке рельса до высоты рельса меньшего профиля, не деформируя при этом головку рельса. Затем выполняют предварительную механическую обработку концов свариваемых рельсов, разогрев свариваемых концов, их осадку и последующую термическую и механическую обработку стыка. С целью повышения производительности труда при использовании рельсов повышенной твердости участок, соответствующий рельсу малого профиля, формуют в средней части рельса большого профиля на удвоенной длине, при этом головку рельса нагревают в средней части на длине, соизмеримой с шириной реза до температуры нормализации и после односторонней осадки рельса на участке нагрева, разрезают его на две части.Локальный нагрев участка большего профиля может быть осутцествлен с помощью индуктора, контактным нагревом или другими способами. При нагреве рельса для формирования участка, соответствуюшего рельсу меньшего профиля, на длине зоны оплавления и осадки при последующей сварке, обеспечивают градиент распределения температуры по сечению и длине рельса. Нагрев подошвы и прилегаюшей к ней части шейки производят до ковочных температур (порядка 850 - 950 С). При этом шейку нагревают примерно до половины высоты. Головка рельса нагревается за счет теплопроводности и ее температура не должна пре 4вышать 480 С, чтобы не происходило снижение твердости металла, Здесь нужно учитывать, что при осадке головка рельса не подвергается деформации, а используется как упор, так как необходимо произвести одностороннюю осадку со стороны подошвы рельса. При осадке подвергается деформации преимущественно шейка рельса, в меньшей степени подошва. Для возможности разрезки рельсов механическим способом, что позволяет разрезать их без повреждений, а особенно при сварке новых закаленных рельсов или старогодных закаленных и термически не упрочненных рельсов, имеющих повышенную твердость металла в результате закалки и наклепа в эксплуатации, нагревают головку рельса на ограниченной длине, соизмеримой с шириной реза последуюшего разреза, до температуры нормализации 800 - 900 С,20 чтобы произвести отпуск закаленного рельса в месте последующего разреза. Длина этой зоны с одной стороны ограничена шириной реза, а с другой - должна быть ограничена зоной оплавления и осадки от последующей сварки, так как при бо. - 5 лее широкой зоне отпуска после сварки врайоне стыка могут остаться участки разупрочнения металла. Такая технология позволяет произвести опрессовку на удвоенной длине и создать одновременно после раз 30 резки заготовки для изготовления двух переходных рельсов.После опрессовки зачищают рельс от излишков металла, выравнивают головки рель-.сов по поверхности катания и производят сварку. Затем производят термомеханическую обработку стыков.Пример. Для апробации способа сварены рельсы типов Р 65 и Р 50 (массой в среднем 65 и 50 кг/м и плошадью поперечного сечения 83 и 66 см). Рельс типа Р 65 нагревают с помощью шелевых индукторов с магнитопроводами на длине порядка 30 мм в подошве до 900 С и в прилегающей части шейки. Далее по высоте шейки температура плавно уменьшалась и в головке по всей длине нагреваемой части рельса по поверхности катания составляла 470 С, Только на середине нагреваемого участка головки рельса на длине порядка 60 мм температура достигает 850 СНагрев проводят на индукционной установке типа ИТ в 1/2,4 в течение 300 с. Зан н тем плавнои подачеи давления со стороны подошвы с помощью пресса разогретый до ковочных температур металл шейки рельса большего профиля осаждают до размера по высоте меньшего профиля с уменьшением по высоте на 28 мм, соответствующей разнице высоты рельсов типов Р 65 и Р 50. При этом головка рельса не деформируется, а используется как опора. Деформации подвергается преимущественно шейка рельса, а15 б 3920 Составитель И. Фелицина Редактор И. Сегляник Техред И. Верес Корректор М. Пожо Заказ 1125 Тираж 651 Подиисное ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям яри ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж - 35, Раущская наб., д. 4,5 Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О 15в меньшей степени и подошва. Затем производят разрезку рельса ножовочными пилами,Образовавшиеся наплывы выдавленного металла удаляют механической обработкой, Затем производят стыкование с рельсом типа Р 50 с выравниванием их по поверхности катания и боковой рабочей грани и на контактной машине типа К - 190 производят контактную стыковую сварку. Параметры сварки: мощность 200 кВт; время 225 с удельное давление прессования 5 кгс/мм.Для обеспечения надежности и высокой эксплуатационной стойкости рельсы в месте сварных стыков подвергают термообработке путем нагрева по всему сечению на индукционной установке типа ИТ - 100/2,4 в течение 220 с до 850 С и охлаждения металла головки водовоздушной смесью в течение 70 с со скоростью 5 в 10 С/с до 300 С 1 после самоотпуска 450 С). Подошву и шейку охлаждают на воздухе.Испытания сварных рельсов переходного профиля типов Р 65/Р 50 производят на статический поперечный изгиб, Расстояние между опорами составляет 1 м. Нагрузку прикладывают по середине в месте сварного стыка. Стрел а прогиба п ревышает 30 мм, а разрушающая нагрузка более 105 и 95 тс при изгибе с растяжением в подошве и головке соответственно, что выше показателей пластичности и прочности сварных однопрофильных рельсов типа Р 50.Предлагаемый способ позволяет использовать метод контактной стыковой сварки для сварки рельсов разных профилей со всеми присущими этому методу преимуществами.Способ обеспечивает качественную и надежную сварку, прочность сварных стыков, эксплуатационную надежность рельсов, обеспечивает однородность качества стыков при соединении рельсов разных профилей. Контактная сварка обеспечивает наибольшую производительность, позволяет применить механизацию и автоматизацию работ,Рельсы сваренные предлагаемым способом, могут работать в различных эксплуа 6тационных и климатических условиях без ограничения скорости движения поездов.формула изобретения1, Способ контактной стыковкой сварки 5 рельсов, включающий операцию предварительной механической обработки, разогрев свариваемых концов, осадку и последующую термомеханическую обработку стыков, отличающийся тем, что, с целью обеспечения качественной и надежной сварки рельсов разных профилей, перед предварительной механической обработкой на рельсе большего профиля на длине, равной длине зоны оплавления и осадки при последующей сварке, формуют участок, соответствующий 15 рельсу малого профиля, для чего производят локальный нагрев рельса большего профиля с градиентом распределения температуры по высоте рельса, причем подошву и прилегающую к ней часть шейки нагревают до ковочных температур, а головку 20рельса - до температур, не превышающих температуру разупрочнения металла рельса, затем производят одностороннюю осадку рельса на участке нагрева со сто.роны подошвы до высоты рельса меньше го профиля.2. Способ по и. 1, отличающийся тем,что, с целью повышения производительности труда при использовании рельсов повышенной твердости, участок, соответствующий рельсу малого профиля, формуют в З 0 средней части рельса большего профиля наудвоенной длине зоны оплавления и осадки, при этом головку рельса в средней части участка нагревают до температуры нормализации и после односторонней осадки рельса на участке нагрева со стороны подош вы до высоты рельса меньшего профиляразрезают его на две части, при этом длину участка, нагреваемого до температуры нормализации, устанавливают равной ширине реза.3, Способ по пп. 1 и 2, отличаюи 4 ийся тем, что локальный нагрев участка рельса большего профиля производят с помощью индуктора.