способ сварки рельсов давлением с подогревом

Классы МПК:B23K20/00 Неэлектрические способы сварки с использованием ударного или другого давления с применением нагрева или без него, например нанесение покрытий или плакировка
C21D7/06 путем наклепа и тп 
C21D9/50 для сварных швов 
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-03-05
публикация патента:

Изобретение относится к способу сварки рельсов давлением с подогревом. Соединяемые детали из стали собирают встык и прикладывают сжимающее усилие. Нагрев стыка производят до температуры (Ас 3+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 и упрочняют дробью. Затем охлаждают воздухом до температуры окружающей среды. В качестве рабочего тела при упрочнении применяют стальные шарики диаметром 0,6способ сварки рельсов давлением с подогревом, патент № 2425738 0,8 мм с давлением воздуха 0,7способ сварки рельсов давлением с подогревом, патент № 2425738 0,8 МПа. Техническим результатом является повышение твердости относительно основного материала рельса в зоне сварного шва. 4 табл.

Изобретение относится к области железнодорожной техники, а более конкретно к сварке 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 В23К 20/00, опуб. 20.10.2006 г. БИ № 29 (ч.1) «Способ сварки рельсов давлением с подогревом» авторов Губарева А.В. и Лужина С.В.].

Недостатком этого способа является то, что в зоне сварного шва структура менее твердая, чем в основном металле.

Известен способ сварки рельсов, включающий в себя механическую обработку торцов рельсов, их стыковку и нагрев стыка до температуры (Ас 3+300)°С÷(Ас3+400)°C с выдержкой при этой температуре для аустенизации зоны стыка, охлаждением стыка после осадки воздушно-водяной смесью до температуры Мн°С÷(Мн+400)°C с последующим охлаждением воздухом до температуры окружающей среды [Патент РФ № 2308363 В23К 20/02, опуб. 20.10.2007 г. БИ № 29 (ч.1) «Способ сварки рельсов давлением с подогревом» авторов Бондаренко А.А. и Маерова Г.Р.].

Недостатком этого способа является то, что величина зерна определяется химическим составом и крупнее, чем в основном металле. Этот способ не позволяет получить достаточную твердость в сварном шве.

Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.

Техническим результатом является повышение твердости в зоне сварного стыка.

Технический результат достигается тем, что в способе сварки давлением с подогревом, при котором собирают встык соединяемые детали из стали, нагревают стык и прикладывают сжимающее усилие с последующей осадкой, причем нагрев стыка производят до температуры (Ас3+300)°С÷(Ас 3+400)°C с выдержкой при этой температуре для осуществления аустенизации зоны стыка, а после осадки стык охлаждают воздушно-водяной смесью до температуры Мн°С÷(Мн+400)°С, упрочняют дробью и охлаждают воздухом до температуры окружающей среды. В качестве рабочего тела применяют стальные шарики диаметром 0,6способ сварки рельсов давлением с подогревом, патент № 2425738 0,8 мм с давлением воздуха 0,7способ сварки рельсов давлением с подогревом, патент № 2425738 0,8 МПа.

Применение стальных шариков обеспечивает формирование мелкозернистой дислокационной структуры, следствием чего является повышение твердости в зоне сварного стыка.

Для подтверждения данного заключения были проведены экспериментальные исследования.

Результаты испытания сведены в таблицы.

Таблица 1
Твердость и прочность объемно-закаленных рельсов Р65 при сварке давлением с подогревом
Способ сваркиТвердость рельсов в зоне стыка, ед. НВ Нагрузка разрушением Рн рельсов при статическом поперечном изгибе с пролетом 1 м, кН
Сварка давлением с подогревом (по патенту № 2308363)355 2235
3502222
346 2210

Таблица 2
Твердость и прочность объемно-закаленных рельсов Р65 при сварке давлением с подогревом упрочнением дробью при постоянном диаметре дроби
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 (по предлагаемому способу) d=0,8 мм
Р=0,4 МПаР=0,6 МПаР=0,7 МПа Р=0,8 МПа Р=1 МПа
358360 363362 3592235
357 357358 358357 2222
354 355 355355 3542210
способ сварки рельсов давлением с подогревом, патент № 2425738

Таблица 3
Твердость и прочность объемно-закаленных рельсов Р65 при сварке давлением с подогревом с упрочнением дробью при постоянном давлении воздуха
Способ Твердость рельсов в зоне стыка, ед. НВ Нагрузка
сварки способ сварки рельсов давлением с подогревом, патент № 2425738 разрушением Рн рельсов при статическом поперечном изгибе с пролетом 1 м, кН
Сварка давлением с подогревом (по предлагаемому способу) Р=0,7 МПа
d=0,5способ сварки рельсов давлением с подогревом, патент № 2425738 0,6 ммd=0,6способ сварки рельсов давлением с подогревом, патент № 2425738 0,7 ммd=0,7способ сварки рельсов давлением с подогревом, патент № 2425738 0,8 ммd=0,8способ сварки рельсов давлением с подогревом, патент № 2425738 0,9 ммd=0,9способ сварки рельсов давлением с подогревом, патент № 2425738 1 мм
358361 363359 3582235
357 357358 358356 2222
354 355 356355 3532210

Таблица 4
Твердость и прочность объемно-закаленных рельсов Р65 при сварке давлением с подогревом и упрочнением дробью из различных материалов
Способ сварки Твердость рельсов в зоне стыка, ед. НВ МатериалНагрузка разрушением Рн рельсов при статическом поперечном изгибе с пролетом 1 м, кН
Сварка давлением с подогревом (по предлагаемому способу 360-363Сталь 2235
356-358Чугун 2235
356-357Олово 2235

Пример реализации способа.

Перед сваркой рельсов Р65 из стали М76 торцы механически обрабатывают. 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)°С и выдерживают при этой температуре 15 с, затем к торцам прикладывают сжимающее усилие с последующей осадкой, а после осадки стык охлаждают воздушно-водной смесью до температуры, как, например, (Мн+350)°С, упрочняют дробью, а затем охлаждают воздухом до температуры окружающей среды. В качестве рабочего тела применяют стальные шарики диаметром 0,6способ сварки рельсов давлением с подогревом, патент № 2425738 0,8 мм с давлением воздуха 0,7способ сварки рельсов давлением с подогревом, патент № 2425738 0,8 МПа.

Предлагаемый способ сварки позволяет повысить прочность и твердость сварного шва на 5-10 единиц НВ, что способствует увеличению ресурса рельсов и безопасности движения поездов.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ сварки рельсов давлением с подогревом, при котором производят механическую обработку их торцов, собирают встык соединяемые детали из стали, прикладывают сжимающее усилие и нагревают стык до температуры (Ас3+300)°С÷(Ас3 +400)°C с выдержкой при этой температуре для осуществления аустенизации зоны стыка, а после осадки полученный сварной шов охлаждают воздушно-водяной смесью до температуры Мн°С÷(Мн+400)°С, и затем охлаждают воздухом до температуры окружающей среды, отличающийся тем, что после охлаждения воздушно-водяной смесью сварной шов упрочняют стальной дробью диаметром 0,6÷0,8 мм с давлением воздуха 0,7÷0,8 МПа.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2425738

patent-2425738.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс B23K20/00 Неэлектрические способы сварки с использованием ударного или другого давления с применением нагрева или без него, например нанесение покрытий или плакировка

Патенты РФ в классе B23K20/00:
способ изготовления многослойных панелей -  патент 2529618 (27.09.2014)
способ получения алюминиевого композиционного материала с ультрамелкозернистой структурой -  патент 2529609 (27.09.2014)
способ приваривания лопаток к барабану осевого компрессора сваркой трением и соответствующее устройство -  патент 2528543 (20.09.2014)
способ фрикционной сварки с перемешиванием на опорном ролике с профильной канавкой -  патент 2527563 (10.09.2014)
способ получения композиционных изделий с внутренними полостями сваркой взрывом -  патент 2526646 (27.08.2014)
способ получения композиционных изделий с внутренними полостями сваркой взрывом -  патент 2526357 (20.08.2014)
способ получения композиционных изделий с внутренними полостями сваркой взрывом -  патент 2526355 (20.08.2014)
устройство для диффузионной сварки -  патент 2525968 (20.08.2014)
устройство для диффузионной сварки -  патент 2525963 (20.08.2014)
способ приварки вывода в полупроводниковом приборе -  патент 2525962 (20.08.2014)

Класс C21D7/06 путем наклепа и тп 

Патенты РФ в классе C21D7/06:
труба из нержавеющей аустенитной стали с отличной стойкостью к окислению паром и способ ее получения -  патент 2511158 (10.04.2014)
аустенитная нержавеющая сталь -  патент 2507294 (20.02.2014)
ультразвуковое устройство для обработки сварных соединений металлов аустенитного класса в процессе автоматической сварки -  патент 2469109 (10.12.2012)
устройство для ультразвуковой обработки сварного соединения в процессе сварки -  патент 2469108 (10.12.2012)
способ упрочнения цилиндрических винтовых пружин -  патент 2462519 (27.09.2012)
способ упрочнения поверхности изделия из стали -  патент 2455368 (10.07.2012)
способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов -  патент 2451583 (27.05.2012)
способ ультразвуковой обработки сварных металлоконструкций -  патент 2447162 (10.04.2012)
способ снятия остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях стыков труб -  патент 2444423 (10.03.2012)
способ алюминотермитной сварки рельсов -  патент 2425741 (10.08.2011)

Класс C21D9/50 для сварных швов 

Патенты РФ в классе C21D9/50:
способ термической обработки сварных стыков рельсов -  патент 2524526 (27.07.2014)
способ аргонодуговой обработки сварных соединений, полученных линейной сваркой трением -  патент 2524037 (27.07.2014)
способ внепечной термообработки сварных изделий -  патент 2518813 (10.06.2014)
способ лазерной сварки встык листов из стали с содержанием бора 1,3-3,6% -  патент 2510627 (10.04.2014)
способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях трубопроводов -  патент 2492037 (10.09.2013)
способ охлаждения зоны сварки рельса, устройство для охлаждения зоны сварки рельса и сварное соединение рельса -  патент 2485187 (20.06.2013)
способ термической обработки сварных труб -  патент 2484149 (10.06.2013)
способ снятия остаточных напряжений в кольцевых сварных соединениях металлов при сварке под флюсом и устройство для его реализации -  патент 2477202 (10.03.2013)
ультразвуковое устройство для обработки сварных соединений металлов аустенитного класса в процессе автоматической сварки -  патент 2469109 (10.12.2012)
устройство для ультразвуковой обработки сварного соединения в процессе сварки -  патент 2469108 (10.12.2012)


Наверх