Wraz z szybkim rozwojem kolei dużych prędkości i ciężkich tras, konstrukcja torów jest stopniowo zastępowana liniami bezszwowymi ze zwykłych linii. W porównaniu ze zwykłymi liniami, bezszwowa linia eliminuje w fabryce dużą liczbę połączeń szyn, dzięki czemu ma zalety płynnej pracy, niskich kosztów utrzymania torów i długiej żywotności. Stało się obecnie główną metodą budowy linii kolejowych dużych prędkości. Linia bez szwu jest ważną nową technologią torów kolejowych. Linię utworzoną przez zespawanie zwykłych szyn stalowych w długie szyny o określonej długości, spawanie i układanie długich szyn o określonej długości nazywa się linią bez szwu. Spawanie szyn jest ważną częścią układania linii bez szwu.
Obecnie metody spawania bezszwowych złączy szynowych obejmują głównie zgrzewanie stykowe szyn, zgrzewanie pod ciśnieniem gazu i spawanie aluminiotermiczne:
01 Metoda i proces zgrzewania kontaktowego
Zgrzewanie stykowe szyn (zgrzewanie błyskawiczne) jest powszechnie stosowane w spawaniu fabrycznym. W tym procesie powstaje 95% linii bez szwu, czyli standardowa szyna o długości 25 metrów bez otworów jest wspawana w długą szynę o długości 200-500 metrów.
Zasadą jest wykorzystanie prądu elektrycznego do wytworzenia ciepła przez powierzchnię styku szyny w celu stopienia częściowej powierzchni czołowej szyny, a następnie dokończenia spawania poprzez spęczenie. Ponieważ źródło ciepła spawania kontaktowego pochodzi z wewnętrznego źródła ciepła przedmiotu obrabianego, ciepło jest skoncentrowane, czas nagrzewania jest krótki, proces spawania nie wymaga spoiwa, proces metalurgiczny jest stosunkowo prosty, strefa wpływu ciepła jest małe i łatwo jest uzyskać lepszą jakość złącza spawanego.
Proces spawania przyjęty przez fabrykę spawania szyn jest w zasadzie taki sam, obejmuje: dopasowywanie szyn, wykrywanie wad, naprawę czoła szyny, wejście na stanowisko spawania, spawanie, szlifowanie zgrubne, szlifowanie dokładne, prostowanie, normalizowanie, wady wykrywanie, wejście na peron kolejowy, instalacja. Proces spawania jest najważniejszym spośród wszystkich procesów. Jakość spawania jest bezpośrednio powiązana z obciążeniem pracą linii. Jeśli wystąpi problem, w poważnych przypadkach zagrozi to bezpieczeństwu jazdy. W porównaniu z innymi metodami spawania szyn, spawanie błyskawiczne charakteryzuje się wysokim stopniem automatyzacji i jest mniej podatne na wpływ czynników ludzkich. Sprzęt spawalniczy wyposażony jest w sterowanie komputerowe, charakteryzujące się niewielkimi wahaniami jakości spawania i wysoką wydajnością spawania. W normalnych warunkach, w porównaniu ze spawaniem gazowym i spawaniem termitowym, wytrzymałość stykowego szwu spawalniczego szyny jest wyższa, a współczynnik pękania na linii wynosi około 0,5/10000 lub mniej. Jednak w porównaniu z materiałem podstawowym jego wytrzymałość jest nadal niższa niż materiału podstawowego z następujących powodów:
(1) Szyna jest materiałem prętowym o dużym przekroju, a materiał jej rdzenia jest kiepski, z wtrąceniami o niskiej temperaturze topnienia, luźnymi i grubymi ziarnami. Podczas procesu zgrzewania i spęczania materiał krawędziowy jest wytłaczany, a materiał rdzenia jest zastępowany przez rozszerzanie się na zewnątrz, a tkanka włóknista jest przerywana i wyginana, a im większy stopień spęczania, tym bardziej oczywista jest ta sytuacja.
(2) Ze względu na termiczny wpływ wysokiej temperatury spawania, ziarna są grube w obszarze 1-2 mm wokół spoiny, a ziarna są zredukowane do 1-2 stopni
(3) Przekrój poprzeczny szyny jest nierówny, góra i dół szyny to sekcje zwarte, a dwa rogi dolnej części szyny to sekcje rozszerzone. Podczas spawania temperatura dwóch rogów dolnej części szyny jest niska. stres temperaturowy
(4) Na spoinie występują defekty trudne do usunięcia – szare plamy.
02 Metoda i proces spawania metodą spawania gazowego
Obecnie powszechnie stosowanym spawaniem szyn pod ciśnieniem gazu jest mała mobilna zgrzewarka gazowa, która służy głównie do spawania połączeń długich szyn na miejscu, a także może wykorzystywać zamknięty świetlik do spawania uszkodzonych szyn.
Zasada polega na podgrzaniu spawanej powierzchni końcowej szyny do stanu plastycznego i wygenerowaniu wielkości spęczającej pod działaniem stałej siły spęczającej. Gdy ilość spęczenia osiągnie określoną wartość, szyna jest zespawana w całość.
Obecne małe zgrzewarki ciśnieniowe są w zasadzie spawarkami domowymi, a proces spawania jest ogólnie podzielony na etapy, takie jak wstępne podgrzewanie płomieniem tlenowo-acetylenowym, wstępne zwiększanie ciśnienia, spęczanie pod niskim ciśnieniem, spęczanie pod wysokim ciśnieniem oraz utrzymywanie i pchanie ciśnienia. Konieczne jest ręczne ustawienie szyn i obserwacja warunków nagrzewania gołym okiem, dlatego duży wpływ na to ma czynnik ludzki i jest podatna na błędy połączeń spawalniczych i wady połączeń.
Ale ponieważ ma cechy prostego sprzętu, małych rozmiarów i lekkości, można go łatwo przenosić w trybie online, offline i na placu budowy, a operacja jest stosunkowo prosta, dlatego jest szeroko stosowany do spawania długich szyn na placu budowy .
03 Metoda i proces spawania termitowego
Spawanie termitowe jest powszechnie stosowane podczas spawania szyn kolejowych na miejscu i jest niezastąpioną metodą układania linii, szczególnie w celu płynnego blokowania linii i naprawy uszkodzonych szyn. Spawanie aluminotermiczne szyn opiera się na silnym powinowactwie chemicznym pomiędzy aluminium w topniku i tlenem w warunkach wysokiej temperatury. Redukuje metale ciężkie i jednocześnie uwalnia ciepło, topiąc metale w stopione żelazo do odlewania i spawania.
Ważnym procesem jest umieszczenie przygotowanego topnika termitowego w specjalnym tyglu, zapalenie topnika za pomocą zapałki w wysokiej temperaturze, wywołanie silnej reakcji chemicznej i uzyskanie stopionej stali i żużla w wysokiej temperaturze. Po uspokojeniu reakcji wlać roztopioną stal o wysokiej temperaturze. Zamocować szyny we wstępnie nagrzanej formie piaskowej, stopić końce cieniowanych szyn w formie piaskowej, po ostygnięciu wyjąć formę piaskową i z czasem zmienić kształt złączy spawanych. , a dwie sekcje szyn są zespawane w jedną. Chociaż aluminiotermiczny sprzęt spawalniczy charakteryzuje się niskim kosztem inwestycji, prostą operacją spawania i dobrą gładkością złącza, szew spawalniczy jest stosunkowo grubą strukturą odlewu o słabej wytrzymałości i plastyczności. Najlepiej jest wykonać obróbkę cieplną po spawaniu, aby poprawić wydajność złącza spawanego. .
Krótko mówiąc, jakość spawania długich szyn powinna być lepsza w przypadku spawania kontaktowego i spawania pod ciśnieniem gazu. Ostateczna wytrzymałość, granica plastyczności i wytrzymałość zmęczeniowa spawania kontaktowego i spawania pod ciśnieniem gazu mogą osiągnąć ponad 90% metalu nieszlachetnego. Jakość spawania aluminotermicznego jest nieco gorsza, jego wytrzymałość graniczna wynosi tylko około 70% metalu nieszlachetnego, wytrzymałość zmęczeniowa jest jeszcze gorsza i sięga jedynie 45% do 70% metalu nieszlachetnego, a granica plastyczności jest nieco lepsza, co jest zbliżony do spawania kontaktowego.
Czas publikacji: 01 marca 2023 r
