Способ термической обработки сварных стыков рельсов



Способ термической обработки сварных стыков рельсов
Способ термической обработки сварных стыков рельсов

 

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 2524526:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) (RU)

Изобретение относится к области термомеханической обработки сварных соединений, например сварных стыков рельсов, и может быть использовано на железнодорожном транспорте. Техническим результатом является повышение твердости и коррозионной стойкости сварных стыков рельсов за счет его упрочнения. Технический результат достигается тем, что осуществляют нагрев всего сечения рельса в зоне сварного шва до 850-900°С, затем принудительно охлаждают потоком воздуха головку рельса в зоне сварного стыка, а шейку и подошву рельса - естественным путем на воздухе, при этом головку рельса в зоне сварного стыка охлаждают до температуры начала мартенситного превращения Мн°С, а в диапазоне температур Мн-Ткомн°С производят упрочнение дробью диаметром 0,8-1,5 мм. 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к термической обработке сварных соединений, например сварных стыков рельсов, и может быть использовано на железнодорожном транспорте.

Известен способ термической обработки сварных изделий, например рельсов, в составе путевых рельсосварочных машин, при котором производят нагрев шейки и подошвы сварного стыка рельсов до температуры 850-900°C без нагрева головки [Патент РФ №2037534, МПК: C21D 9/04, опубл. 20.06.95, БИ №17 «Способ термической обработки рельсов» автора Меньшикова А.Г.].

Недостатком данного способа является низкая твердость и коррозионная стойкость головки рельса в зоне термического влияния, что приводит к износу поверхности головки сварного стыка рельсов в эксплуатации.

Известен способ термической обработки сварных стыков рельсов в составе путевых рельсосварочных машин в пути, заключающийся в том, что сечение рельса в зоне сварного шва нагревают до температуры 850-900°C и принудительно охлаждают головку с одновременным охлаждением шейки и подошвы естественным путем на воздухе. При термообработке сварных стыков рельсов в составе путевых рельсосварочных машин в пути для упрочнения металла головки сварного стыка рельсов применяют поток воздуха с давлением 0,5-0,8 МПа и расходом 0,08-0,15 м3/с. Воздух подается в течение не менее 180 с со скоростями 60-200 м/с на поверхность рельса через ряд отверстий диаметром 2 мм каждое и с суммарной площадью 0,0008-0,0011 м2, расположенных в плоской панели нижней части закалочного устройства с воздухосборником объемом 0,002-0,003 м3, установленного на расстоянии не более 10 мм между поверхностью головки рельса и плоскостью нижней панели с отверстиями [Патент РФ №2371535, МПК: E01B 31/18, C21D 9/04, C21D 9/50, опубл. 27.10.09, БИ №30, «Способ термической обработки сварных стыков рельсов», авторы Николин А.И., Гудков А.В., Берзин М.М.].

Недостатком этого способа является низкая твердость и коррозионная стойкость рельса.

Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

Техническим результатом является повышение твердости и коррозионной стойкости сварных стыков рельсов за счет его упрочнения.

Технический результат достигается тем, что в способе термической обработки сварных стыков рельсов, включающем нагрев сечения рельса в зоне сварного шва до 850-900°C, принудительное охлаждение зоны сварного стыка головки рельса потоком воздуха с одновременным охлаждением шейки и подошвы рельса естественным путем на воздухе, согласно изобретению, охлаждение зоны сварного стыка осуществляют до температуры Мн, а затем осуществляют обработку сварного стыка дробью диаметром 0,8-1,5 мм в диапазоне температур Мн-Ткомн, где Мн - температура начала мартенситного превращения, °С; Ткомн - комнатная температура, °C.

Происходит быстрое охлаждение металла, образуется много центров кристаллизации, появляются мелкие зерна, которые обеспечивают образование специфичной дислокационной структуры, повышающей коррозионную стойкость, а твердость повышается за счет упрочнения дробью.

На фиг.1 представлен процесс охлаждения и упрочнения сварного стыка рельсов.

Способ термической обработки сварных стыков осуществляется следующим образом.

Для апробации способа были сварены контактным стыковым способом пульсирующим оплавлением объемно-закаленные рельсы типа Р65 из углеродистой стали марки Э76Ф. Сварку выполняли на контактной машине типа К-922 в составе путевой рельсосварочной машины ПРСМ-4. Параметры сварки: время 125 с, путь оплавления 18 мм, величина осадки 12 мм, усилие осадки 80 т.

Термомеханическую обработку сварных стыков объемно-закаленных рельсов выполняют, например, на индукционной установке типа УИН-001-100/РТ-П в составе путевой рельсосварочной машины ПРСМ-4. Номинальная мощность установки 75 кВт, частота тока 8-16 кГц. Рельс типа Р65 в месте сварки нагревают, например, до температуры 850°C, с помощью двух одинаковых электрически соединенных индукторов, которые образуют резонансный контур с блоком согласования, и установлены на кронштейнах в виде двух симметричных створок. Время нагрева составляет 240 с. Охлаждение металла головки сварного стыка производят в потоке воздуха, подаваемого с помощью закалочного устройства, которое смонтировано на индукционной установке. Время охлаждения составляло не менее 180 с. Давление воздуха 0,5-0,8 МПа. Расход воздуха 0,08-0,15 м3/с. Подошву и шейки сварных стыков рельсов охлаждают естественным путем на воздухе. После охлаждения сварного стыка до температуры Мн°C подвергают шов обработке дробью в диапазоне температур (Мн-Ткомн)°C. В качестве рабочего тела применяют стальные шарики диаметром 0,8 мм, давление воздуха 0,5 МПа.

Сварные стыки рельсов подвергали испытаниям на статический поперечный изгиб с приложением нагрузки к головке и подошве в месте расположения сварного шва. Расстояние между опорами составило 1 м. Так же проводили измерения твердости поверхности металла головки сварного стыка.

Упрочнение дробью обеспечивает образование специфичной дислокационной структуры, повышающей твердость и коррозионною стойкость.

Параметры твердости и коррозионной стойкости, упрочненных и неупрочненных дробью образцов рельсов типа Р65:

Сварные рельсы после термической обработки по предлагаемому методу и указанным выше параметрам при изгибе с растяжением, как в подошве, так и в головке имели высокие показатели прочности и пластичности (стрелы прогибов 35-45 мм, разрушающие нагрузки 1800-2000 кН), т.е. полностью удовлетворяли установленным требованиям к сварным рельсам.

Измерение твердости поверхности катания в области сварки таких рельсов после термообработки по предлагаемому методу показало, что твердость металла головки по ширине зоны термического влияния термообработки в месте закалки составляет 350-360 ед. НВ, что полностью удовлетворяет установленным требованиям к сварным рельсам.

Предлагаемый способ обеспечивает повышение их твердости на 5% и коррозионной стойкости на 13%.

Способ термомеханической обработки сварных стыков рельсов, включающий нагрев сечения рельса в зоне сварного шва до 850-900°C, принудительное охлаждение зоны сварного стыка головки рельса потоком воздуха с одновременным охлаждением шейки и подошвы естественным путем на воздухе, отличающийся тем, что охлаждение зоны сварного стыка осуществляют до температуры Мн°C, а затем производят обработку сварного стыка дробью диаметром 0,8-1,5 мм в диапазоне температур Мн-Ткомн°C,
где Мн° - температура начала мартенситного превращения, °C;
Ткомн° - комнатная температура,°C.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано при термической обработке сварных соединений, полученных линейной сваркой трением, в частности сварных соединений диска и лопаток, например дисков ротора в моноблоке с лопатками - блисков.
Изобретение относится к способу внепечной термообработки крупногабаритных сварных изделий в области сварочных швов. Способ осуществляют в камере нагрева, выполненной в форме сегмента, повторяющего форму поверхности нагреваемой части изделия, и ограниченной корпусом, коллекторами подачи газа и отбора дыма и нагреваемой поверхностью изделия.
Изобретение относится к способу лазерной сварки встык листов из стали с содержанием бора 1,3-3,6%, в частности листов из борсодержащей стали 04Х143Р1Ф-Ш, и может найти применение для изготовления сварных изделий и труб с повышенными требованиями к поглощению нейтронного излучения для объектов атомной энергетики.

Изобретение относится к области сварки, а именно к способам снятия остаточных напряжений, возникающих в сварных соединениях, в том числе и при сварке трубопроводов.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к охлаждению зоны сварного соединения рельса непосредственно после сварки. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении сварных труб различного назначения. .

Изобретение относится к области технологии сварки, а именно к способам снятия остаточных напряжений, возникающих в сварных соединениях в процессе сварки и, как следствие, снижению геометрических погрешностей формы корпусов.

Изобретение относится к области технологии сварки и служит для снятия остаточных напряжений, возникающих в сварных соединениях в процессе автоматической сварки. .

Изобретение относится к области технологии сварки. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стальному рельсу, применяемому при железнодорожной перевозке грузов. Рельс выполнен из стали, содержащей в мас.%: от более чем 0,85 до 1,20 С, от 0,05 до 2,00 Si, от 0,05 до 0,50 Mn, от 0,05 до 0,60 Cr, Р ≤ 0,0150, Fe и неизбежные примеси - остальное.

Группа изобретений относится к области термической обработки головки рельсов в охлаждающей ванне. Охлаждающая ванна содержит по меньшей мере один продольный отсек (1), включающий центральную емкость (31) для погружения в нее обрабатываемой головки рельса, подающий коллектор (2) для подачи текучей среды, две вторичные емкости (32), расположенные по бокам от центральной емкости (31) для сбора охлаждающей текучей среды, когда она переливается через верхний край первичной центральной емкости (31).
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам термической обработки железнодорожных рельсов. .

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам и устройствам термической обработки железнодорожных рельсов. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к охлаждению зоны сварного соединения рельса непосредственно после сварки. .

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к термической обработке железнодорожных рельсов. .

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам и устройствам термической обработки железнодорожных рельсов. .

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству рельсов. .

Изобретения могут быть использованы для сварки труб при прокладке трубопровода на морском дне. Устройство для сварки двух труб содержит сварочный аппарат и внутренний центратор (20), на котором установлена система измерения "выше-ниже".
Наверх