Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

способ алюминотермитной сварки рельсов

Классы МПК:B23K23/00 Термитная (алюминотермитная) сварка
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:
2010-05-05
публикация патента:

Изобретение относится к способу алюминотермитной сварки рельсов. Способ включает размещение разъемной формы в зоне сварочного зазора и установку над ней реакционного тигля, заполненного дозой алюминотермитного состава. Затем осуществляют нагрев концов рельсов и разъемной формы до температуры (1000-1500)°С, после которого поджигают дозу алюминотермитного состава и разогревают его до образования расплавленного металла. Далее из реакционного тигля расплавленный металл подают в разъемную форму, а затем заливают его в сварочный зазор. Расплавленный металл выдерживают до затвердения и образования сварного шва. Охлаждают сварной шов воздушно-водяной смесью с содержанием воды (20-50)% со скоростью (7-11)°/сек до температуры [(Мн+100)°С-Мн]°С. Упрочняют стальной дробью диаметром 0,6-0,8 мм с давлением воздуха 0,7-0,8 МПа. Затем сварной шов охлаждают на воздухе и удаляют с головки сваренного рельса прибыльную часть сварного шва. Техническим результатом является повышение твердости относительно основного материала рельса в зоне сварного шва. 4 табл.

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

Известен способ сварки рельсов, при котором устанавливают концы рельсов с образованием между их торцами сварочного зазора, размещают вокруг концов 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, дополнительно 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 затвердевания и образования сварного шва, удаляют с головки сваренного рельса прибыльную часть сварного шва, после чего затвердевший сварной шов и область, близлежащую к последнему, охлаждают струей сжатого воздуха до температуры (250-300)°С, затем - на воздухе [Патент РФ № 2163184, В23К 23/00, C21D 9/50, опубл. 20.02.2001 г., БИ № 5 (II ч.) «Способ алюминотермитной сварки рельсов» авторов Карабанова В.И., Ивакина Н.И. и др.].

Недостатком способа является низкая твердость сварного шва в результате того, что в зоне термического влияния формируется крупнозернистая дислокационная структура.

Известен способ 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, дополнительно 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 сварного шва, охлаждают воздушно-водяной смесью с содержанием воды (20-50)% со скоростью охлаждения (7-11)°/сек до температуры [(Мн+100)°С-Мн]°С, затем на воздухе и удаляют с головки сваренного рельса прибыльную часть сварного шва. [Патент РФ № 2349433, В23К 23/00, В23К 101/26, C21D 9/50, опубл. 20.03.2009 г., БИ № 8 (III ч.) «Способ алюминотермитной сварки рельсов» авторов Бондаренко А.А., Маерова Г.Р. и др.].

Недостатком способа является низкая твердость относительно основного материала рельса.

Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.

Техническим результатом является повышение твердости относительно основного материала рельса в зоне сварного шва.

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 сварного шва, охлаждают воздушно-водяной смесью с содержанием воды (20-50)% со скоростью охлаждения (7-11)°/сек до температуры [(Мн+100)°С-Мн]°С, упрочняют стальной дробью диаметром 0,6-0,8 мм с давлением воздуха 0,7-0,8 МПа, затем охлаждают на воздухе и удаляют с головки сваренного рельса прибыльную часть сварного шва.

Использование стальных шариков обеспечивает формирование мелкозернистой дислокационной структуры, следствием чего является повышение твердости в зоне сварного стыка на (55-65) ед. НВ.

Результаты испытания сведены в таблицы.

Таблица 1
Твердость объемно-закаленных рельсов типа Р65 при алюминотермитной сварке рельсов
Способ сваркиТвердость рельсов в зоне сварного шва, ед. НВ
Способ алюминотермитной сварки (прототип по патенту № 2349433)340

Таблица 2
Твердость объемно-закаленных рельсов типа Р65 при алюминотермитной сварке рельсов с упрочнением дробью при постоянном диаметре дроби
Способ сварки Твердость рельсов в зоне сварного шва, ед. НВ
Алюминотермитная сварка рельсов (по предлагаемому способу) d=0,7 мм
Р=0,4 МПаР=0,6 МПаР=0,7 МПа Р=0,8 МПа Р=1 МПа
395399 405403 401

Таблица 3
Твердость объемно-закаленных рельсов типа Р65 при алюминотермитной сварке рельсов с упрочнением дробью при постоянном давлении воздуха
Способ сварки Твердость рельсов в зоне сварного шва, ед. НВ
Алюминотермитная сварка рельсов (по предлагаемому способу) Р=0,7 МПа
d=0,5-0,6 ммd=0,6-0,7 ммd=0,7-0,8 мм d=0,8-0,9 мм d=0,9-1 мм
402404 405403 402

Таблица 4
Твердость объемно-закаленных рельсов типа Р65 при алюминотермитной сварке рельсов с упрочнением дробью из различных материалов
Способ сварки Материал Твердость рельсов в зоне сварного шва, ед. НВ
Алюминотермитная сварка рельсов (по предлагаемому способу сталь 395-405
чугун353-359
цинк 346-351

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 хладагентом в виде воздушно-водяной смеси до температуры 330°С, упрочняют стальной дробью диаметром 0,6-0,8 мм с давлением воздуха 0,7-0,8 МПа, а затем охлаждают на воздухе и удаляют с головки сваренного рельса прибыльную часть сварного шва.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить твердость сварного шва на 55-65 ед. НВ и снизить брак в путевом хозяйстве. Предлагаемый способ увеличивает износостойкость и долговечность сварных швов, их надежность и срок службы на 15-20%.

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 затвердевания и образования сварного шва, охлаждают воздушно-водяной смесью с содержанием воды (20-50)% со скоростью охлаждения (7-11)°/с до температуры [(Мн+100)°С-Мн]°С, затем на воздухе и удаляют с головки сваренного рельса прибыльную часть сварного шва, отличающийся тем, что после затвердевания и 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 № 2425741

patent-2425741.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 2423213 (10.07.2011)
способ алюминотермитной сварки рельсов -  патент 2423212 (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 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 сварки рельсов давлением с подогревом -  патент 2425738 (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