Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

способ алюминотермитной сварки рельсов

Классы МПК:B23K23/00 Термитная (алюминотермитная) сварка
B23K101/26 железнодорожные или другие рельсы
B21D26/06 ударной волны 
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2009-12-01
публикация патента:

Изобретение может быть использовано при сварке рельсов бесстыкового пути в полевых условиях. Концы рельсов устанавливают с образованием между их торцами сварочного зазора. В зоне сварочного зазора размещают разъемную форму и устанавливают над формой реакционный тигель с дозой алюминотермитного состава. Нагревают концы рельсов и разъемную форму до заданной температуры и разогревают состав до образования расплавленного металла. Расплавленный металл подают из реакционного тигля в среднюю часть разъемной формы после заполнения ее нижней части. Последние порции расплавленного металла подают в пространство над головками рельсов и выдерживают расплавленный металл до затвердения и образования сварного шва. Проводят охлаждение сварного шва воздушно-водяной смесью до температуры (Мн+100)°С - Мн°С и затем на воздухе. После удаления с головки сваренного рельса грата и шлаковых наплывов производят упрочнение прямой ударной волной под углом 90° с давлением 15-28 ГПа. Способ позволяет проводить ремонт рельсов в полевых условиях, обеспечивающий повышение износостойкости и долговечности сварных стыков, что обусловливает надежность и безопасность эксплуатации бесстыкового пути. 1 табл.

Изобретение относится к области машиностроения, к термитной сварке соединений, а конкретнее к сварке рельсов с использованием алюминотермитной сварки.

Известен способ алюминотермитной сварки, заключающийся в выносе на путь металлической воронки, засыпании в нее 4-7 кг особой порошкообразной металлизированной смеси и поджигании ее. Она в расплавленном состоянии заполняет зазор, закрытый своеобразными профилями, предназначенными для наполнения его жидким металлом. После «схватывания» стыка формы снимают и специальным оборудованием срезают грат и шлаковые наплавы расплавленного металла с головки рельсов [Журнал «Путь и путевое хозяйство», № 2, 2005, стр.23].

Недостатком этого способа является понижение твердости сварного шва по сравнению с твердостью основного металла и образование в сварном шве пор и инородных включений.

Известен способ алюминотермитной сварки рельсов, при котором устанавливают концы рельсов с образованием между их торцами сварочного зазора, размещают на концах рельсов в зоне сварочного зазора разъемную форму, уплотняют контакт разъемной формы с концами рельсов, устанавливают над формой реакционный тигель, заполненный дозой алюминотермитного состава, нагревают концы рельсов и разъемную форму до температуры в диапазоне (1000-1500)°С, поджигают дозу алюминотермитного состава и разогревают его до образования расплавленного металла, подают из реакционного тигля расплавленный металл в среднюю часть разъемной формы после заполнения ее нижней части, нагревают концы рельсов и залитый в сварочный зазор расплавленный металл до температуры не ниже 800°С в конце подачи расплавленного металла в разъемную форму путем подачи последних порций расплавленного металла в пространство над головками рельсов, выдерживают расплавленный металл до затвердения и образования сварного шва, охлаждают воздушно-водяной смесью с содержанием воды (20-50)% со скоростью охлаждения (7-11)°С/сек до температуры (Мн+100)°С-Мн°С, затем на воздухе и удаляют с головки сваренного рельса грат и шлаковые наплывы (Патент РФ № 2349433, МПК: В23К 23/00, В23К 101/26, C21D 9/50. Способ алюминотермитной сварки рельсов, авторов Бондаренко А.А., Маерова Г.Р. и др., опубл. 10.11.2008 г.).

Недостатком способа является низкая твердость сварного шва, которая уступает твердости основного металла.

Данное техническое решение взято в качестве прототипа.

Техническим результатом является повышение твердости в зоне стыка за счет упрочнения прямой ударной волной под углом 90° с давлением 15-28 ГПа.

Технический результат достигается тем, что в способе алюминотермитной сварки рельсов, при котором устанавливают концы рельсов с образованием между их торцами сварочного зазора, размещают на концах рельсов в зоне сварочного зазора разъемную форму, уплотняют контакт разъемной формы с концами рельсов, устанавливают над формой реакционный тигель, заполненный дозой алюминотермитного состава, нагревают концы рельсов и разъемную форму до температуры в диапазоне (1000-1500)°С, поджигают дозу алюминотермитного состава и разогревают его до образования расплавленного металла, подают из реакционного тигля расплавленный металл в среднюю часть разъемной формы после заполнения ее нижней части, нагревают концы рельсов и залитый в сварочный зазор расплавленный металл до температуры не ниже 800°С в конце подачи расплавленного металла в разъемную форму путем подачи последних порций расплавленного металла в пространство над головками рельсов, выдерживают расплавленный металл до затвердения и образования сварного шва, охлаждают воздушно-водяной смесью с содержанием воды (20-50)% со скоростью охлаждения (7-11)°С/сек до температуры (Мн+100)°С-Мн°С, после чего на воздухе и удаляют с головки сваренного рельса грат и шлаковые наплывы, а затем производят упрочнение прямой ударной волной под углом 90° с давлением 15-28 ГПа.

Все это повышает твердость сварного шва на (10-20) ед. НВ.

Результаты испытания сведены в таблицу.

Твердость объемно-закаленных рельсов типа Р65 (в зоне сварного шва) при различных технологиях сварки
Способ сваркиТвердость рельсов в зоне сварного шва, ед. НВ
Способ алюминотермитной сварки (прототип по патенту № 2349433)340
Способ алюминотермитной сварки (по предлагаемому техническому решению) 350-360

Пример реализации способа

Например, сваривают рельсы типа Р65 из стали М 76. Перед сваркой торцы рельсов механически обрабатывают. Рельсы совмещают по периметру, нагревают и заливают алюминотермитную смесь. После размещают разъемную форму и реакционный тигель, производят нагрев торцевых концов рельсов и разъемной формы, осуществляют заливку алюминотермитной смеси, производят выдержку до затвердения, где в процессе заливки осуществляют дополнительный нагрев головок торцевых концов рельсов и расплавленного сварного металла. Затем стык охлаждают сначала воздушно-водяной смесью с содержанием воды (20-50)% со скоростью охлаждения (7-11)°С/сек до температуры (Мн+100)°С-Мн°С, после чего на воздухе. Удаляют с головки сваренного рельса грат и шлаковые наплывы. Затем производят упрочнение прямой ударной волной под углом 90° с давлением 15-28 ГПа.

Упрочнение прямой ударной волной под углом 90° с давлением 15-28 ГПа обеспечивает создание дислокационной структуры сварного шва с повышенной твердостью.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить твердость в зоне сварного шва на 10-20 ед. НВ, увеличить срок службы сварных стыков рельсов на 10-20%, что соответствует снижению трудозатрат на 1 км содержания пути на 10-15%. Предлагаемый способ повышает износостойкость и долговечность сварных стыков, надежность и безопасность эксплуатации бесстыкового пути и позволяет проводить ремонт рельсов в полевых условиях, что дает значительную экономию материальных затрат.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ алюминотермитной сварки рельсов, при котором устанавливают концы рельсов с образованием между их торцами сварочного зазора, размещают на концах рельсов в зоне сварочного зазора разъемную форму, уплотняют контакт разъемной формы с концами рельсов, устанавливают над формой реакционный тигель, заполненный дозой алюминотермитного состава, нагревают концы рельсов и разъемную форму до температуры в диапазоне (1000-1500)°С, поджигают дозу алюминотермитного состава и разогревают его до образования расплавленного металла, подают из реакционного тигля расплавленный металл в среднюю часть разъемной формы после заполнения ее нижней части, нагревают концы рельсов и залитый в сварочный зазор расплавленный металл до температуры не ниже 800°С в конце подачи расплавленного металла в разъемную форму путем подачи последних порций расплавленного металла в пространство над головками рельсов, выдерживают расплавленный металл до затвердения и образования сварного шва, охлаждают воздушно-водяной смесью с содержанием воды 20-50% со скоростью охлаждения 7-11°С/с до температуры (Мн+100)°С - Мн°С, после чего охлаждают на воздухе и удаляют с головки сваренного рельса грат и шлаковые наплывы, отличающийся тем, что после удаления с головки сваренного рельса грата и шлаковых наплывов производят упрочнение сварного шва прямой ударной волной под углом 90° с давлением 15-28 ГПа.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2423212

patent-2423212.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс B23K23/00 Термитная (алюминотермитная) сварка

Патенты РФ в классе B23K23/00:
гранулированный железоалюминиевый термит -  патент 2506147 (10.02.2014)
устройство для поджига термитного состава -  патент 2490104 (20.08.2013)
устройство для ремонта деталей с открытыми поверхностными дефектами -  патент 2477208 (10.03.2013)
способ алюминотермитной сварки рельсов при отрицательных температурах -  патент 2464141 (20.10.2012)
способ ремонта металлоконструкций с открытыми поверхностными трещинами и устройство для его осуществления -  патент 2446932 (10.04.2012)
алюминотермитная реакционная смесь для сварки железнодорожных рельсов методом промежуточного литья -  патент 2446928 (10.04.2012)
способ алюминотермитной сварки рельсов -  патент 2425741 (10.08.2011)
способ алюминотермитной сварки рельсов -  патент 2423213 (10.07.2011)
способ износостойкой наплавки -  патент 2399466 (20.09.2010)
устройство для термитной сварки стыкового электротягового соединителя с боковой поверхностью головки рельса -  патент 2398664 (10.09.2010)

Класс B23K101/26 железнодорожные или другие рельсы

Патенты РФ в классе B23K101/26:
способ термической обработки сварных стыков рельсов -  патент 2524526 (27.07.2014)
способ стыковой сварки оплавлением рельсовой стали -  патент 2507045 (20.02.2014)
способ центровки рельсов в машине для контактной стыковой сварки -  патент 2503529 (10.01.2014)
сварочная головка для сварки рельсов -  патент 2503526 (10.01.2014)
машина для контактной стыковой сварки рельсов -  патент 2503525 (10.01.2014)
способ охлаждения зоны сварки рельса, устройство для охлаждения зоны сварки рельса и сварное соединение рельса -  патент 2485187 (20.06.2013)
сварочный агрегат для сварки двух рельсов железнодорожного пути -  патент 2475582 (20.02.2013)
устройство и способ охлаждения зоны сварки рельса -  патент 2470080 (20.12.2012)
способ формирования профиля головки рельсов -  патент 2456144 (20.07.2012)
аппарат для автоматической электродуговой сварки рельсов -  патент 2430820 (10.10.2011)

Класс B21D26/06 ударной волны 


Наверх