Способ сварки рельсов давлением с подогревом


 

B23K101/26 - Пайка или распаивание; сварка; плакирование или нанесение покрытий пайкой или сваркой; резка путем местного нагрева, например газопламенная резка; обработка металла лазерным лучом (изготовление изделий с металлическими покрытиями экструдированием металла B21C 23/22; нанесение облицовки или покрытий литьем B22D 19/08; литье погружением B22D 23/04; изготовление составных слоистых материалов путем спекания металлического порошка B22F 7/00; устройства для копирования и регулирования на металлообрабатывающих станках B23Q; покрытие металлов или материалов металлами, не отнесенными к другим классам C23C; горелки F23D)

Владельцы патента RU 2423211:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) (RU)

Изобретение может быть использовано при соединении стыков железнодорожных, трамвайных и других транспортных рельсов. Производят механическую обработку соединяемых торцов и подвергают их азотированию на глубину 0,05-0,1 мм. После стыковки рельсов прикладывают сжимающее усилие и нагревают стык до температуры (Ас3+300)°С÷(Ас3+400)°C с выдержкой при этой температуре для осуществления аустенизации зоны стыка. После осадки стык охлаждают воздушно-водяной смесью до температуры Мн°С÷(Мн+400)°С, а затем охлаждают воздухом до температуры окружающей среды. Изобретение направлено на повышение прочности и твердости в зоне стыка за счет образования мелкозернистой структуры, повышения ударной вязкости металла. 1 табл.

 

Изобретение относится к сварке давлением и может быть использовано при соединении стыков железнодорожных, трамвайных и других транспортных рельсов.

Известен способ сварки давлением с подогревом, заключающийся в том, что первоначально производится механическая обработка торцов рельсов, соединение их встык и центрирование. Затем прикладывается сжимающее усилие и производится индукционный нагрев стыка до температуры 0,8-0,9 температуры плавления [Патент РФ №2285596, МПК: В23К 20/00. «Способ сварки рельсов давлением с подогревом» авторов Губарева А.В. и Лужина С.В., опубл. 20.10.2006, БИ №29].

Недостатком этого способа является низкая прочность сварного шва за счет того, что в зоне сварного шва структура более крупнозернистая, чем в основном металле.

Известен способ сварки давлением с подогревом, при котором производят механическую обработку торцов соединяемых деталей (рельсов), собирают встык соединяемые детали из стали, прикладывают сжимающее усилие и нагревают стык до температуры (Ас3+300)°C÷(Ас3+400)°C с выдержкой при этой температуре для осуществления аустенизации зоны стыка, после осадки стык охлаждают воздушно-водяной смесью до температуры Мн°C÷(Мн+400)°C, а затем охлаждают воздухом до температуры окружающей среды [Патент РФ №2308363, МПК: В23К 20/02. «Способ сварки давлением с подогревом» авторов Бондаренко А.А., Маерова Г.Р. и др., опубл. 20.10.2007, БИ №29].

Недостатком этого способа является низкая прочность в зоне стыка за счет того, что величина зерна определяется химическим составом и крупнее, чем в основном металле. Этот способ не позволяет получить достаточную ударную вязкость в сварном шве и прочность.

Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.

Техническим результатом является повышение прочности и твердости в зоне стыка за счет образования мелкозернистой структуры, повышения ударной вязкости сварного стыка.

Технический результат достигается тем, что в способе сварки рельсов давлением с подогревом, при котором производят механическую обработку их торцов, стыкуют рельсы, прикладывают сжимающее усилие и нагревают стык до температуры (Ас3+300)°C÷(Ас3+400)°C с выдержкой при этой температуре для осуществления аустенизации зоны стыка, после осадки стык охлаждают воздушно-водяной смесью до температуры Мн°C ÷(Мн+400)°C, а затем охлаждают воздухом до температуры окружающей среды, причем после механической обработки торцы рельсов подвергают азотированию на глубину 0,05-0,1 мм.

Азотирование торцов рельсов обеспечивает образование мелкозернистой структуры (на 1-2 балла мельче) поверхностного слоя металла по сравнению со структурой основного материала. При уменьшении структуры металла повышается ударная вязкость в 1,5 раза и прочность на изгиб на 15-20%.

Пример реализации способа.

Например, сваривают рельсы Р65 из стали М76. Перед сваркой торцы рельсов механически обрабатывают и подвергают азотированию. Рельсы стыкуют в сварочной установке, совмещают по периметру, выравнивают по рабочей грани поверхности катания. Затем проводят аустенизацию стыков. Например, производят индукционный нагрев при температуре (Ас3+350)°C и выдерживают при этой температуре не менее 15 сек, затем к торцам прикладывают сжимающее усилие с последующей осадкой, а после осадки стык охлаждают воздушно-водной смесью до температуры, как например (Мн+350)°C, а затем воздухом до температуры окружающей среды.

Результаты испытания сведены в таблицу.

Таблица
Твердость и прочность объемно-закаленных рельсов Р65 при различных видах сварки
Способ сварки Твердость рельсов в зоне стыка, ед.НВ Нагрузка разрушением Рн рельсов при статическом поперечном изгибе с пролетом 1 м, кН
Сварка давлением с подогревом (прототип по патенту №2308363) 355 2235
350 2222
346 2210
Сварка давлением с подогревом (по предлагаемому техническому решению) 365 2235
359 2222
355 2210

Предлагаемый способ сварки позволяет повысить прочность в зоне стыка, увеличить морозостойкость и ударную вязкость, что способствует увеличению срока службы рельсов и обеспечивает безопасность движения поездов.

Способ сварки рельсов давлением с подогревом, при котором производят механическую обработку их торцов, стыкуют рельсы, прикладывают сжимающее усилие и нагревают стык до температуры (Ас3+300)°С÷(Ас3+400)°C с выдержкой при этой температуре для осуществления аустенизации зоны стыка, после осадки стык охлаждают воздушно-водяной смесью до температуры Мн°С÷(Мн+400)°С, а затем охлаждают воздухом до температуры окружающей среды, отличающийся тем, что после механической обработки торцы рельсов подвергают азотированию на глубину 0,05-0,1 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу малодеформирующей диффузионной сварки керамических элементов, к изготовленным таким способом монолитам и их применениям. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам изготовления слоистых стальных изделий с узором на их поверхности, характерным для дамасской и булатной стали, и может быть использовано в металлургическом производстве при изготовлении заготовок для ножей, клинков и других режущих и колющих инструментов, самих ножей и клинков, а также средств индивидуальной защиты человека - щитов, бронежилетов и др.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве биметаллических изделий, состоящих из заготовки оболочки с донной частью и заготовки сердечника и имеющих донную часть с цилиндрическим участком.
Изобретение относится к области сварки давлением и может быть использовано во всех отраслях хозяйств. .

Изобретение относится к способам изготовления слоистых металлических изделий с узором на их поверхности, характерным для дамасской стали, и может быть использовано в металлургическом производстве при изготовлении заготовок для ножей, клинков и других режущих инструментов, а также самих ножей и клинков.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления многослойных полых и оболочковых деталей из тонколистовых материалов.

Изобретение относится к области сварки давлением, а именно к вакуумированию заготовки для сварки совместным прессованием разнородных материалов, и применяется при изготовлении биметаллических изделий.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к средствам и устройствам, используемым при производстве биметаллических изделий. .

Изобретение относится к области сварки, а именно к способам изготовления стальных осесимметричных сварных конструкций ответственного назначения, и может быть использовано при сварке сложнопрофильных конструкций, включающих сочетание разнотолщинных элементов.

Изобретение относится к способу соединения по меньшей мере двух пластинчатых компонентов, в частности по меньшей мере двух металлических листов, для формирования облегченной конструкции.

Изобретение относится к области стыковой прессовой сварки и может использоваться в различных областях промышленности и строительства при сварке трубчатых деталей различного назначения и конфигурации.
Изобретение относится к области сварочного производства, а именно способу наплавки износостойких покрытий, и может быть использовано при получении покрытий на деталях из титановых сплавов, работающих в условиях трения, ударных нагрузок для различных отраслей промышленности.

Изобретение относится к области изготовления деталей сложной формы с применением дуговой сварки в среде защитного газа, а именно к способам изготовления штампосварных доньев из высокопрочных сталей мартенситного класса типа 28Х3СНМВФА, 30ХСНВФА, 12Х3ГНМФБА.

Изобретение относится к способам сварки продольного шва труб большого диаметра и может быть использовано как при производстве сварных труб в электросварочных агрегатах, так и при строительстве магистральных, промысловых и морских трубопроводов в нефтяной и газовой промышленности.

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к способу изготовления сварных листовых изделий из титановых сплавов и может быть использовано в машиностроении, в частности в авиастроении при производстве самолетных конструкций из титановых сплавов.
Изобретение относится к области машиностроения, к термитной сварке соединений, а конкретнее к сварке рельсов с использованием алюминотермитной сварки
Наверх