Alp22.ru

Промышленное строительство
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Для сварки рельсов по методу алюминотермии, используется смесь алюминия и оксида железа Fe3O4

Для сварки рельсов по методу алюминотермии, используется смесь алюминия и оксида железа Fe3O4?

Для сварки рельсов по методу алюминотермии, используется смесь алюминия и оксида железа Fe3O4.

Составьте термохимическое уравнение, если при образовании 1 кг железа выделилось 6, 30 МДж теплоты.

1кг 6, 3МДж 3 Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe + Q 504кг XМДж

Х = 6, 3 * 504 = 3175, 2МДж ;

Какая масса алюминия нужна для восстановления 56г?

Какая масса алюминия нужна для восстановления 56г.

Железа из железной окалины Fe3O4 методом алюминотермии?

Составьте уравнение следующих превращений : оксид железа(III) — железо — хлорид железа(III) — гидроксид железа(III) — оксид железа(III) Укажите номер реакции соединения в схеме превращений?

Составьте уравнение следующих превращений : оксид железа(III) — железо — хлорид железа(III) — гидроксид железа(III) — оксид железа(III) Укажите номер реакции соединения в схеме превращений.

В уравнении этой реакции коэффициенты расставьте методом электронного баланса.

В результате реакции, термохимическое уравнение которой 4FeS + 11O2 = 8SO2 + 2Fe2O3 + 3310кдж выделилось 6620 кдж теплоты?

В результате реакции, термохимическое уравнение которой 4FeS + 11O2 = 8SO2 + 2Fe2O3 + 3310кдж выделилось 6620 кдж теплоты.

Масса образовавшегося оксида железа равна.

Плиз решите задачку по химии?

Плиз решите задачку по химии.

Составьте термохимическое уравнение реакций, если при взаимодействии 12.

6г железа с серой выделилось 21.

По уравнению реакции Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe рассчитайте, сколько оксида железа (III) должно прореагировать с алюминием, чтобы образовалось 280 г железа?

По уравнению реакции Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe рассчитайте, сколько оксида железа (III) должно прореагировать с алюминием, чтобы образовалось 280 г железа?

( реакция протекает при термитной сварке железа ).

В прежние годы сварку трамвайных рельсов проводили алюмотермическим способом?

В прежние годы сварку трамвайных рельсов проводили алюмотермическим способом.

Для этого брали оксид железа3, смешивали его с алюминиевым порошком и поджигали.

Составьте уравнение реакции получения железа таким способом.

1 / При взаимодействии 3?

1 / При взаимодействии 3.

2 граммов железа с серой выделилось 9.

Составьте термохимическое уравнение этой реакции.

2 / При окислении 16 граммов меди кислородом выделилось 77.

Составьте термохимическое уравнение этой реакции.

Как написать уравнения реакций образования железа из оксида железа?

Как написать уравнения реакций образования железа из оксида железа.

Какое количество теплоты выделится при образовании 44, 8 г железа если термохимическое уравнение имеет вид : 2Al + Fe2O3 = Al2O2 + 2Fe + 829, 62 кДж?

Какое количество теплоты выделится при образовании 44, 8 г железа если термохимическое уравнение имеет вид : 2Al + Fe2O3 = Al2O2 + 2Fe + 829, 62 кДж.

О термохимическому уравнению реакции : 2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe + 848кДж расчитайте, сколько теплоты выделится при вступлении в реакцию 0?

О термохимическому уравнению реакции : 2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe + 848кДж расчитайте, сколько теплоты выделится при вступлении в реакцию 0.

2 моль оксида железа (III).

На этой странице сайта, в категории Химия размещен ответ на вопрос Для сварки рельсов по методу алюминотермии, используется смесь алюминия и оксида железа Fe3O4?. По уровню сложности вопрос рассчитан на учащихся 10 — 11 классов. Чтобы получить дополнительную информацию по интересующей теме, воспользуйтесь автоматическим поиском в этой же категории, чтобы ознакомиться с ответами на похожие вопросы. В верхней части страницы расположена кнопка, с помощью которой можно сформулировать новый вопрос, который наиболее полно отвечает критериям поиска. Удобный интерфейс позволяет обсудить интересующую тему с посетителями в комментариях.

Как осуществляется сварка рельсов, какие применяются методы

Прочное соединение материалов — актуальный вопрос современности. Не каждая обработка способна обеспечить прочное и долговечное скрепление. Не каждая, но сварочная технология положительно зарекомендована в данном вопросе. Прочно соединить детали, выполняющие несущую функцию, под силу именно сварочным работам. Рельсы также относятся к несущим элементам, а сварка рельсовых стыков является сложным и кропотливым процессом. Рассмотрим его подробнее.

Прочное соединение материалов

Общие сведения

Несмотря на то, что соединение стыков рельс при помощи сварки известно давно, проблема облегчения и ускорения работы актуальна до сих пор. Одной из причин стало то, что рельсы производят из металла повышенной прочности, плохо поддающегося сварке. Любая попытка дополнительного упрочнения или термообработки увеличивает риск ухудшения качества соединения стыка. Поэтому важно соблюдать технологию сваривания, следовать установленным правилам и ГОСТу 103-76.

Осуществить сварку рельсов можно множеством способов, но основными считаются:

  • электроконтактный;
  • алюмотермический;
  • электродуговой;
  • газопрессовый.

Рабочий процесс

Каждый способ имеет свою технику выполнения, зависит от различных факторов, поэтому стоит рассмотреть их по отдельности.

Электроконтактный метод

Этот тип обработки рельсовых стыков известен еще со времен СССР, где часто применялся для изготовления рельсов. Пригоден он и для ремонта, кроме стрелочных участков.

Суть контактной обработки состоит в сильном нагреве стыка током низкого напряжения, в процессе которого происходит расплавление свариваемых краев образовавшейся электрической дугой.

Для качественного сварного соединения путем электроконтактной обработки требуется большое количество времени и специальные автоматические сварочные комплексы (например, МС-5002, К-90). Такие агрегаты весьма громоздкие, но, несмотря на габариты, самостоятельно передвигаются по ремонтируемому участку, осуществляя сварку рельсов.

Электроконтактный способ

Из положительных моментов стоит отметить, что свариваемые поверхности практически не требуют предварительной подготовки. Все манипуляции по подготовке осуществляются вышеозначенными сварочными механизмами.

Электродуговой вариант

В данный период электродуговая сварка рельсов наиболее распространена среди применяемых технологий. Причина в том, что этот тип обработки совмещает:

  • простое и доступное оборудование;
  • легкость выполнения;
  • качественные швы.

Электродуговой вариант

Данные характеристики позволяют сваривать как стыки рельсовых плетей, так и поврежденные участки.

Перед началом работы необходима предварительная зачистка и шлифовка краев свариваемых изделий — это улучшит итоговое качество соединения. Обязательна укладка с зазором между деталями — это облегчит проваривание стыков.

Расстояние между торцами рельсов послойно проваривается (заполняется) металлом электродов, расплавляют который при помощи высокой температуры образующейся в момент работы дуги. Функционирует полуавтомат от источника постоянного или переменного тока.

Читайте так же:
1N4007s и 1n4007 чем отличаются

«Ванный» способ

Известен своей эффективностью и «ванный» способ дуговой сварки. В этом случае на путь монтируется специальная «ванночка», а торцы рельсовых плетей обрезают перпендикулярно основной оси и укладывают в «ванну». Зазор между стыками рельсов не должен превышать 16 мм. Допустима неровность поверхности 3-5 мм, но не более. Проваривают пространство между стыками плавким электродом, по которому пропускается электрический ток мощностью 300-350 ампер.

Чтобы во время сварки расплавленный металл не вытек за пределы «ванночки» ставят специальные ограждения. По окончании процесса швы проверяют на качество и шлифуют по всему периметру.

«Ванный» способ

Термитная сварка

Соединение рельсовых нитей путем термитной обработки востребовано не менее, чем другие способы сварки рельсов. Метод основан на восстанавливающей реакции, образующейся при контакте алюминия и окиси железа. Происходит весь процесс довольно быстро, но при тысячных температурах (не менее 2000°С). Такой тип сварки известен еще как алюминотермитный.

Для проведения термитной обработки торцевые части плетей зачищают и укладывают ванну (форму), повторяющую рельсовую геометрию. Полученное во время реакции восстановленное железо заполняет форму, выталкивая шлак наверх. По окончании процесса такой шлак легко счистить, не разрушая структуру шва.

Смесь для проведения термитной сварки состоит из:

  • алюминиевого порошка;
  • окиси металла (чаще железа);
  • запальной смеси (не всегда);
  • легирующих добавок;
  • демпфирующих частиц.

Термитная обработка

Легирующие добавки наряду с тормозящими частицами добавляют в термитную смесь для придания сварному соединению требуемой прочности и устойчивости к механическим воздействиям. Высокое качество шва значительно снижает износ участка и реже требует ремонта.

Воспламенение термитной смеси происходит при температуре около 1300°С градусов, при наличии запальной составляющей — 800°С градусов. В процессе горения, а это всего лишь несколько секунд, выделяется большое количество тепла, поэтому такую сварку часто называют алюмотермической.

Термитная обработка позволяет соединять различные типы рельсовых плетей, независимо от их плотности:

  • поверхностно — закаленные;
  • объемно — закаленные;
  • не обработанные термически.

Полученное в результате алюминотермитной сварки соединение обладает высокой прочностью, что широко применяется при постройке магистралей для высокоскоростных поездов.

Ремонт магистрали для высокоскоростных поездов

Газопрессовая обработка

Данный способ тоже входит в число востребованных технологий сварки рельсовых стыков. Основан на использовании температур намного ниже границы плавления. Процесс осуществляется при высоком давлении, что обеспечивает однородность структуры и плотное и надежное стыковое соединение.

Для успешного выполнения работ необходима небольшая подготовка. Подготавливают рельсы к сварке при помощи специального оборудования — рельсорезного станка с дисковой пилой, механической ножовки. Рельсовые нити стыкуют между собой, после чего вертикально прорезают одновременно оба рельса. Такая обработка обеспечивает чистую отшлифовку свариваемых поверхностей, максимальную плотность прилегания и улучшает итоговое качество шва.

По окончании подготовки торцы рельсов можно промыть дихлорэтаном или четыреххлористым углеродом. Другой вариант промывки можно выполнить непосредственно в процессе сварки — для этого применяется треххлористый углерод.

Обработанные стыки прижимаются друг к другу при помощи гидравлического пресса и вдоль стыка нагреваются многопламенными горелками до 1200°С. В процессе нагрева рельсы продолжают сдавливаться, образуя усадку до 20 мм. Сила давления на рельсовые стыки во время нагрева составляет 10-13 тонн. Точное значение силы выполняется специальными расчетами.

Отличный шов

Выполненное сварное соединение тщательно зачищают и шлифуют, то есть проводят нормализацию. Обработанный и остывший шов проверяют на качество при помощи различных приборов.

Рассмотренные технологии сварки рельсовых стыков соответствуют современным требованиям для создания прочного сварного соединения. Каждый тип обработки имеет как положительные, так и отрицательные стороны. Разновидность применяемой методики зависит от типа рельсовых плетей, доступности и качества необходимого оборудования. Правильно подобранный способ, соблюдение условий обработки и мер безопасности гарантируют высокое качество итогового шва.

Путевые работы и машины — Методы сварки рельсов

При электроконтактной сварке концы рельсов нагреваются электрической дугой, возникающей при пропуске через место сварки электрического тока большой силы и низкого напряжения.
Свариваемые рельсы закрепляют губками машины, и после электронагрева концов рельсов до температуры плавления металла сильно прижимают их один к другому при помощи специального устройства. После начала процесса осадки, когда торцы рельсов плотно соединяются, сварочный ток автоматически выключается и процесс сварки заканчивается.
Если процесс подогрева периодически прерывать, что обеспечивает более равномерный разогрев стыка по сечению и глубине, то такую стадию сварки называют сваркой с прерывистым подогревом. К моменту, когда торцы рельсов нагреются до пластического состояния, процесс сварки переводят во вторую стадию—непрерывного оплавления. При этом расплавленный и окисленный металл вытесняется из зазора, а чистый хорошо разогретый металл сваривается.
Первая рельсосварочная контактная машина (РСКМ-200) мощностью 200 кВА была создана в 1944 г., в последующие годы использовались машины мощностью 320 кВА (РСКМ-320, РСКМ-320У) с механическим приводом зажима и осадки. На этих машинах сваривались рельсы типа Р50 и более легкие. С внедрением рельсов тяжелых типов потребовались более мощные контактно-сварочные машины с широким диапазоном регулирования режимов сварки.
В 1958 г. была принята в эксплуатацию малая серия машин типа МСГР-500-3, а в 1960 г. началось серийное изготовление модернизированных машин модели МСГР-500-4, которая состоит из следующих основных узлов: станины, подвижной и неподвижной колонки с зажимами, регулирующего устройства, гидравлического привода, сварочного трансформатора, мощностью 500 кВА и шкафа управления.
Институтом электросварки им. акад. О. Е. Патона созданы стационарные машины типов К-190 и К-190П, работающие по методу непрерывного оплавления. Эти машины оборудованы регуляторами напряжения и скорости работы, что позволяет автоматически корректировать режим сварки в зависимости от хода процесса по заранее заданной программе.
Характеристики электроконтактных машин с автоматическим управлением приведены ниже.

Кроме стационарных агрегатов, созданы передвижные машины моделей К-155, К-255, К-255Л с подвесными рельсосварочными головками, предназначенные для сварки рельсов в полевых условиях.
Технические характеристики передвижных электроконтактных машин даны ниже.


Рис. 149. Передвижной рельсосварочный агрегат ПРСМ-1:
1 — сварочная головка К-155; 2— качающаяся рама; 3 — стрела; 4 — электротельфер; 5 — гидравлический цилиндр; 6 — машинное помещение; 7 —растяжка

Читайте так же:
Электро лобзики с маятниковым ходом

Проектно-конструкторским бюро ЦНИИ МПС разработан подвижной рельсосварочный агрегат ПРСМ-1 на базе четырехосной платформы (рис. 149). На раме платформы установлены две П-образные качающиеся рамы со стрелой, которая может отклоняться в обе стороны на 350 мм от центрального положения. По нижним поясам балок стрелы перемещаются два электрических тельфера грузоподъемностью по 3 Т с подвешенными рельсосварочными машинами типа К-155.
Машины К-155 получают питание от электростанции мощностью 200 кВт, расположенной на конце платформы в закрытом помещении. Под полом платформы размещены три электрические лебедки, служащие для подтаскивания рельсов и перемещения агрегата от одного звена к другому.
В транспортном положении агрегат вписывается в габарит 1-Т, что допускает его продвижение в составе поезда с любой скоростью.
Прибывающие на сварку старогодные рельсы разгружают при помощи электрических самоходных тельферов на складе сырья, где их сортируют по износу. Затем рельсы очищают от грязи и подвергают правке в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
После этого рельсы проверяют дефектоскопом по всей длине, затем они поступают на станки для строжки и удаления наплывов и мелких выщербин на боковых гранях головок, вырезки дефектных мест и зачистки контактных поверхностей.
Затем рельсы комплектуют под сварку до заданной длины или в плети и подают на сварочную машину. После сварки обрабатывают сварные швы — обрубают грат и шлифуют швы по всему периметру.
Для повышения прочности рельсов выполняют термическую обработку сварных стыков.
Заключительной работой является мерная обрезка рельсов до заданной длины, сверление болтовых отверстий, снятие фасок на их гранях и проверка качества сварных стыков дефектоскопом.
Транспортируют рельсы от одной операции к другой в технологической последовательности по рольганговым электрифицированным линиям с дистанционным кнопочным управлением.

Газопрессовая сварка

Газопрессовая сварка обеспечивает соединение металла при температуре ниже точки плавления с приложением давления.
Основным достоинством газопрессовой сварки рельсов является высокое качество соединения и получение однородной структуры металла в зоне стыка, поэтому данный вид сварки особенно выгоден в применении к более тяжелым типам рельсов.
Перед сваркой торцы двух рельсов приставляют плотно один к другому и в месте стыка одновременно прорезают торцы обоих рельсов дисковой пилой на рельсорезном станке или при помощи механической ножовки, что обеспечивает плотность прилегания торцов и чистоту металла. Непосредственно перед сваркой торцы рельсов должны быть тщательно промыты четыреххлористым углеродом или дихлорэтаном. После проверки правильности сборки стыка, совпадения рабочих граней и отсутствия угла зажимают концы рельсов в зажимах гидравлического пресса. Затем нагревают рельсы до температуры 1 200° С системой многопламенных газовых горелок конструкции ЦНИИ МПС, совершающих колебательные движения вдоль стыка (50 колебаний в минуту). Одновременно рельсы сжимают с установленной расчетом силой (10—13 Т) до получения осадки заданной величины (около 20 мм).

Рис. 150. Газопрессовый сварочный станок СГП-8У
Для сварки рельсов применяют универсальные газопрессовые станки СГП-8У (рис. 150) с пневматическим управлением или специализированный станок типа МГП-9, который осуществляет сварку рельсов и срезку утолщения. Характеристика газопрессового станка СГП-8У приведена ниже:

Рис. 151. Схема технологического потока газопрессовой сварки новых рельсов: 1 — проверка и маркировка рельсов; 2 — склад новых рельсов; 3 — электророльганг; 4 — прорезные станки; 5 —сварочные машины; 6 — нормализационные станки; 7 —первичная шлифовка сварных стыков; 8— отделочная шлифовка рельсов; Р —роликовый транспортер; 10 — проверка качества сварки
После сваривания и срезки выдавленного металла и образовавшегося утолщения рельса производится шлифовка, а затем стык и прилегающую зону рельса подвергают нормализации.
Схема технологического потока при газопрессовой сварке новых рельсов в длинные плети для бесстыкового пути показана на рис. 151. Все процессы выполняют последовательно на двух поточных линиях. Готовая продукция поступает непосредственно на подвижной состав или на эстакаду.

Электродуговая сварка

При электродуговой сварке рельсы соединяют металлом электрода, который расплавляется от тепла дугового разряда.
Электродуговая сварка стыков не требует приложения осадочного давления. Для этой сварки используют переменный ток от трансформатора или постоянный ток от передвижного сварочного агрегата.
Лучшим способом электродуговой сварки является ванный способ, при котором концы рельсов, обрезанные перпендикулярно продольной оси, устанавливают без перелома в плане, а в профиле с возвышением на 3—5 мм, и в таком положении закрепляют с зазором 14—16 мм.
Между торцами вводят электрод, через который пропускают ток в 300—350 а. Расплавленный металл электрода заполняет зазор между торцами по всему сечению рельса.
Чтобы расплавленный металл электрода не растекался, применяют инвентарные медные формы, которыми закрывается зазор снизу и с боков.
Комплект форм состоит из трех нижних и двух боковых пластинок, устанавливаемых сначала при сварке подошвы (рис. 152, а), затем — при сварке шейки и головки рельса. Качество сварки заметно улучшается применением нижней изогнутой пластинки (рис. 152, б), обеспечивающей прогрев подошвы рельса. Сваренные стыки тщательно шлифуют по всему периметру рельса. Качество стыка, сваренного электродуговым способом, зависит от качества электродов и их обмазки, постоянства жидкого состояния металла до окончания процесса сварки, тщательности обработки шва.

Рис. 152. Схема установки медных форм для электродуговой сварки
Электродуговую сварку применяют только для рельсов, укладываемых на станционных путях, кроме главных и приемо-отправочных.

Термитная сварка

При термитной сварке рельсовые концы разогревают до необходимой температуры за счет тепла, выделяемого при горении термита.
Термит представляет собой механическую смесь порошкообразного алюминия (22,3%) и железной окалины (77,7%). Для увеличения выхода термитной стали и некоторого снижения температуры в термитную сталь добавляют железопроволочную обсечку (до 6% по весу).
Термит поджигают специальным запалом — термоспичкой, составленной из смеси магния, бертолетовой соли, серы и алюминиевого порошка, или электрической дугой (коротким замыканием тока). Термит горит 12—18 сек с выделением большого количества тепла (774 ккал). Химическая реакция горения протекает следующим образом:

В результате получается чистое железо и глинозем (шлак). При сгорании термита за счет кислорода, содержащегося в железной окалине, температура в момент сварки достигает 3 000—4 000 °C. Расплавленный металл собирается внизу тигля, а шлак как более легкий всплывает на поверхность.
Различают следующие способы термитной сварки рельсовых стыков: способ сварки «встык», способ промежуточного литья и комбинированный способ.
На сети дорог широкое применение получил способ промежуточного литья.
Перед сваркой этим способом концы рельсов должны быть ровно обрезаны рельсорезным станком и очищены по профилю на длине 50 мм от торцов. При сборке рельсы в стыке выравнивают по рабочему канту головок. Отклонение не должно превышать 0,5 мм на 1 м длины. Между торцами оставляют зазор в 10—12 мм, концы рельсов приподнимают для образования возвышения 1,5 мм при замере метровой линейкой у концов.
На стык устанавливают форму, состоящую из двух половинок, скрепляемых струбциной. Зазоры по линии сопряжения полуформ с рельсами промазывают формовочным составом. Затем стыки рельсов подогревают газовыми горелками до температуры 900 °C.
Термитный металл выпускается через дно тигеля в форму (рис. 153). Шлак 7, поступающий после термитного металла 2, сливается из верхней части формы в шлакоприемник.

Рис. 153. Схема термитной сварки по способу промежуточного литья

Читайте так же:
Самоделки пилорама из бензопилы

После остывания, снятия формы и удаления шлака шлифуют термитный металл по боковым и верхней поверхностям головки рельса. Рабочую поверхность рельсового стыка проклепывают и выглаживают при помощи гладилок.
Достоинством термитной сварки является возможность производства работ в полевых условиях и простота оборудования. К недостаткам относятся: малая прочность стыка (до 70% от целого сечения рельса на изгиб), относительно большая стоимость термитной смеси и низкая производительность (на одного работающего приходится в среднем 6 стыков, свариваемых за смену).

Термитная сварка рельсов

Термитная сварка рельсов

Термитная сварка рельсов, технология сварки рельсов термитом. Алюмотермитная сварка — это процесс сварки металлических деталей жидким металлом заданного химического состава, получаемого в результате алюминотермической реакции.

Сущность реакции заключается в способности алюминия восстанавливать окислы металлов с большим выделением тепла, в результате чего изменяется потенциальное состояние энергии и рекристаллизация компонентов, участвующих в процессе:

где: Q – теплота в реакции;

U1 — U2 — изменение энергетического состояния материалов;

А — работа порекристаллизации компонентов.

Большое количество тепла, которое выделяется при термитной реакции, длительное время сохраняет металл в жидком состоянии и дает возможность использовать его для технологических целей.

Термитный процесс с железо-алюминиевым составом протекает в соответствии со следующей зависимостью:

где: M1 — металл, стоящий левее в ряду напряжений химических элементов Al;

M2 — металл, стоящий правее в ряду напряжений Fe;

Q — теплота реакции.

Для зажигания термитных смесей употребляют легковоспламеняемые составы, которые при горении развивают температуру, превышающую 1500°.

Для этого используется переходной состав, загорающийся при 150—200°, который вызывает загорание второго состава с температурным барьером в 400—600°. Этот состав при своем горении перекрывает температурный барьер начала термитной реакции.

На этом принципе основывается конструкция термитных спичек, выпускаемых нашей промышленностью (рис. 1).

Термитная спичка

Концы отобранных под термитную сварку рельсов не должны иметь отклонений от оси в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Торцы и концы рельсов должны быть зачищены до металлического блеска не менее чем на 50 мм. Для этого используют круглую стальную проволочную щетку, которую устанавливают на вал электрошлифовальной машины. Если последняя отсутствует, можно применить ручную стальную проволочную щетку.

Особенно тщательно следует зачищать нижнюю поверхность подошвы и место сопряжения шейки с головкой рельса. Если на зачищаемой поверхности окажется трудноудаляемая окалина. необходимо пользоваться напильником, а в отдельных случаях зубилом с молотком.

Если концы рельсов покрыты маслом, мазутом и т. п., их следует обжечь пламенем горелки бензоподогревателя или паяльной лампы.

Уложенные на шпалах рельсы стыкуются, одновременно производится предварительная рихтовка их. Затем, выдерживая зазор 12—14 мм между торцами рельсов, проводят контрольную рихтовку. Для этого применяют клинья из твердых пород дерева или металла.

Регулируя положение клиньев, которые подбиваются под подошву рельсов, тщательно совмещают профили последних.

Используя эти же клинья и специальную стальную линейку длиной 1 м, необходимо произвести завышение места сварки на 1,5—2 мм, так как в противном случае стык после сварки окажется заниженным.

Проверка величины такого завышения осуществляется линейкой со штифтами 1,5 мм на концах.

Термитная сварка рельсов, технология сварки рельсов термитом

Самым распространенным способом термитной сварки стыков рельсов является способ промежуточного литья.

Способ промежуточного литья

Принципиально схема сварки этим способом проста (рис. 1.1).

При установке рельсов под сварку между торцами стыка выдерживается зазор, равный толщине шейки рельса. Свариваемые поверхности должны быть параллельными.

Обрезка рельсов под сварку (если в этом есть необходимость) может выполняться механическим способом. Величина зазора между торцами рельсов оказывает большое влияние на качество сварки.

Применение меньших зазоров выгодно, так как это сокращает расход термита. Однако использование неоправданно узких зазоров изменяет характер кристаллизации металла в сварном шве и металл в верхней части шва может затвердевать раньше, чем успеют выйти газы из нижних слоев.

Это может при вести к появлению газовой пористости в сварном шве. При сварке способом промежуточного литья термитный металл полностью заполняет зазор между торцами рельсов по всему сечению.

Он является не только мощным теплоносителем, но и расплавляя торцы рельсов, при затвердевании образует сплошное сварное соединение.

Полноценное сварное соединение получается лишь в том случае, если пропускается избыточное количество жидкого металла который, омывая свариваемые поверхности рельсов, равномерно оплавляет их и обеспечивает хороший провар металла.

Читайте так же:
Схемы импульсных блоков питания для шуруповертов

Поэтому при конструировании сварного стыка необходимо предусмотреть такое размещение прибыльной части и системы подвода металла чтобы потоки жидкой стали омывали всю площадь свариваемого сечения.

Прибыльная часть служит питателем для заполнения жидким металлом мест, образующихся в процессе усадки металла.

Головка рельсового стыка вследствие частичного расплавления ее термитным металлом теряет механические свойства, приданные ей в процессе прокатки.

Это обстоятельство должно быть учтено при конструировании форм, чтобы уменьшить величину этого прослабления головки рельсов.

Предварительный подогрев стыка перед термитная сварка рельсов является важной технологической операцией, от которой в значительной степени зависит качество сварного соединения.

Подогрев может производиться любым горючим газом, причем температура подогрева должна быть не менее 850—900°.

Предварительный подогрев перед термитная сварка рельсов необходим для того, чтобы создать наиболее благоприятные условия для заливки перегретой жидкой стали, уменьшить температурный перепад между жидкой сталью и сварной зоной, сократить расход термита, повысить качество сварки и устранить газовую пористость в сечении облива, которая может возникнуть от присутствия влаги в сварочной зоне.

Алюмо термитная сварка рельсов, технология сварки рельсов

В ходе предварительного подогрева стыка огнеупоры вследствие их меньшей, чем у металла, теплопроводности, нагреваются до более высокой температуры.

Поэтому расплавленный металл в зоне, прилегающей к огнеупорам, меньше охлаждается, более длительное время сохраняет текучесть и вследствие этого легко перемещается и питает шов по всему периметру облива.

Форма для термитной сварки

Большое значение имеет конфигурация облива.

Применяющаяся сегментообразная форма облива не всегда обеспечивает получение качественного стыка, поэтому при отработке оптимальных параметров конфигурации облива необходимо помнить, что резкие переходы между обливом и рельсом являются источником значительных напряжений, которые в эксплуатационных условиях могут привести к разрушению стыка.

Каждая вновь конструируемая модель облива должна отрабатываться путем пробной сварки стыков рельсов с последующим их исследованием.

Сжигание термита для термитная сварка рельсов следует производить только в горячем ошлакованном тигле.

Тигель

Применение непрогретого тигля недопустимо по следующим причинам:

1) футеровка тиглей обладает высокой гигроскопичностью и активно усваивает атмосферную влагу, поэтому при сжигании термита в таком тигле термитный металл будет насыщаться водородом;

2) холодная футеровка поглощает большое количество тепла, выделяемого в ходе термитной реакции; этим нарушается расчетный тепловой баланс процесса сварки;

3) футеровка ввиду ее загрязнения различными примесями, не обладающими высокой огнеупорностью, может быть источником дополнительных вредных включений в термитном металле.

Поэтому, прежде чем пользоваться новым тиглем, его необходимо ошлаковать, т. е. сжечь в нем некоторое количество термита, достаточное для того, чтобы внутренняя поверхность футеровки покрылась шлаком не менее чем на 2/3 общей высоты тигля.

Детали и материалы, используемые для запорного устройства тигля (штепсель, асбестовый кружок и глинозем), перед применением нужно прокалить, а запорный гвоздь — прогреть.

Перед засыпкой термита в тигель его следует тщательно перемешать, так как алюминиевый порошок и железная окалина из-за значительной разницы в удельных весах в процессе транспортировки неравномерно распределяются.

Засыпая из бумажного пакета присадку в тигель, необходимо помнить, что если она находится в верхней части термита, то в ходе термитной реакции из-за большой активности процесса присадка почти полностью теряется (испаряется и переходит в шлак).

Если присадка находится в нижней части тигля, она полностью переходит в термитную сталь. В этом случае присадка полностью усваивается нижними слоями термитного металла.

Чтобы получить однородную по химическому составу термитную сталь, а также максимально уменьшить потери присадки, последнюю необходимо закладывать в тигель на 2/3 его высоты.

Поджигание термитной смеси можно произвести любым источником тепла, развивающим температуру свыше 1350°. На практике чаще всего пользуются термитными спичками, которые горят в любых атмосферных условиях.

Для воспламенения термитной шихты горящую спичку необходимо погрузить на 2/3 ее длины в термит. Горение термитной порции происходит весьма активно и продолжается 15—25 сек.

По окончании горения термита, что определяется прекращением бурления в тигле, необходимо дать выдержку 4—6 сек., чтобы закончилось отделение металла от шлака.

Затем следует быстро выбить запорное устройство тигля и выпустить жидкие продукты термитной реакции в форму.

В ходе термитной реакции нужно стремиться к возможно более точному определению момента выпуска термитного металла из тигля. Преждевременный выпуск не дает возможности закончиться процессу горения термита и последующему отделению металла от шлака.

Это ведет к загрязнению сварного стыка неметаллическими включениями и резко снижает прочность термитного металла.

Задержка выпуска термитной стали ведет к падению ее температуры, что может вызвать непровар в сварном стыке. По этой же причине может произойти застывание металла в нижней части тигля. Такой тигель следует осторожно снять со стойки до полного его остывания.

Через 2,5—3,5 мин. после заливки термитного металла снимают форму, удаляют технологические утолщения: прибыльную часть, литниковую и выпорную системы стыка.

Затем очищают сварной стык от пригара формовочной земли и шлифуют абразивным кругом рабочие поверхности рельсов.

Усталостная прочность сварных рельсовых стыков значительно повышается при шлифовке. Особенно тщательно следует шлифовать поверхность катания и рабочей грани. Рельсовый стык необходимо шлифовать вдоль рельса.

Рельсовые стыки, сваренные термитом, следует располагать только на весу. Расстояние между обливом и осями прилегающих шпал не должно превышать 250 мм.

При укладке в путь старогодных рельсов нельзя менять положение рабочей внутренней грани головки. Состояние пути является одним из важных факторов, определяющих эксплуатационную надежность сварных рельсовых стыков.

Неисправности пути — просадки, перекосы, изношенные шпалы и пр.—в зоне сварных рельсовых стыков резко увеличивают динамическое воздействие на последние со стороны проходящего подвижного состава и преждевременно выводят их из строя.

Алюминотермитная сварка рельсов

Сварка рельс может быть осуществлена различными способами. Наиболее популярной и эффективной считается алюминотермитная сварка. Этот метод обеспечивает надежность и прочность соединения рельсов, которые относятся к объектам повышенного значения. Алюминотермитная сварка рельсов может использоваться, как при их прокладке, так и при ремонте.

Читайте так же:
Ацетилен физические свойства и применение

Фото: алюминотермитная сварка рельсов

Способы сварки рельсов

Рельсы изготавливаются из высокоуглеродистых сталей, особенностью которых является плохая свариваемость. При выборе способа соединения рельсов необходимо учитывать химический состав сплавов, из которых изготовлены рельсы, их текучесть и пластичность. Выбирать надо из следующих имеющихся технологий:

  • электродуговая;
  • электроконтактная;
  • алюмотермитная;
  • газопрессовая.

Каждая технология имеет свои преимущества.

Наиболее привычным является электродуговой способ. Сварка рельсовых стыков электродами применяется следующим образом:

  1. Подлежащие соединению концы рельс укладывают с небольшим зазором между ними величиной в несколько миллиметров.
  2. Их концы проваривают электродами, расплавляемыми посредством температуры сварочной электрической дуги.
  3. Расплав постепенно начнет заполнять весь стык.
  4. После того, как окончательно закончится охлаждение сварной ванны, полученный стык подвергают зачистке, убирают окалину, поверхность рельса в месте стыка выравнивают.

Для получения тока, переменного или постоянного, используется передвижная сварочная станция. В качестве оборудования применяются трансформаторы, выпрямители и инверторы.

Предварительно необходимо решить вопрос, какими электродами варить рельсы. Диаметр у них должен быть размером приблизительно 5-6 миллиметров. Применяются электроды, имеющие основной вид покрытия. Среди электродов, выпускаемыми в нашей стране, можно порекомендовать УОНИ 13/45 и УОНИ 13/55, а среди импортных — LB 52U. Перед тем, как сваривать рельсу встык электродами, необходимо подвергнуть их прокаливанию.

Разновидностью дугового способа, которую можно назвать удачной, является сварка рельс ванным способом. Он состоит в том, что у рельсов заранее обрезаются торцы. Затем их укладывают с небольшим зазором четко вдоль протяженности путей, но при небольшом поднятии. Между уложенными таким образом кусками рельс вводят электрод и пропускают ток величиной приблизительно 300-350 Ампер.

Образовавшаяся раскаленная масса начинает растекаться вдоль зазора, пока не заполнит его полностью. Это происходит постепенно и равномерно. Чтобы стекание не начинало происходить наружу, зазор ограждают блокираторами. Качественное соединение рельсов получается также при контактной сварке.

Фото: стыковая сварка

Сварка осуществляется в автоматическом режиме. Рельсы размещают поблизости с их постоянным местонахождением. Микроструктура стыкового контактного сварного шва рельсов должна по возможности соответствовать основному составу. К недостаткам контактной сварки можно отнести необходимость участия в этом процессе нескольких сварщиков, трудность доставки оборудования, длительность процесса, высокая стоимость оборудования.

Газопрессовой способ основан на соединении стыков рельс при более низких температурах, но при высоком давлении. Необходимо производить подготовительные операции, заключающиеся в тщательной обработке свариваемых концов рельс, чтобы обеспечить необходимую плотность прилегания.

Рельсы в ходе процесса сдавливают гидравлическим прессом со значительным усилием и разогревают горелкой до температуры 1200 градусов. К преимуществам этого метода относится однородность получаемого шва и его прочность, а к недостаткам не слишком высокую производительность. Газопрессовую сварку имеет смысл применять для ремонта железнодорожных путей, где нагрузка на рельсы имеет большое значение.

Суть алюминотермитного метода

Термитная сварка рельс относится к наиболее сбалансированным методам соединения стыков. Она отвечает современным требованиям к качеству швов на этом важном участке. Технология соединения рельсов таким способом предполагает использование особой смеси. Термитная смесь содержит 77% оксида железа, а остальные 23% приходятся на крошку из алюминия. Возможны небольшие отклонения в процентном составе.

Наличие слова «термитный» в названии метода свидетельствует о том, что при сваривании необходимо нагревание. Сильный разогрев будет способствовать образованию прочного надежного шва. Для того, чтобы приблизить состав смеси к параметрам свариваемого материала, в нее добавляют частички стали и легирующие элементы.

Сущность этой технологии заключается в том, что под воздействием окислов алюминия из оксидов происходит восстановление железа. Такая реакция сопровождается значительным выделением тепла, количество которого будет достаточным для того, чтобы металлические рельсы начали плавиться.

Фото: алюминотермитный метод сварки

После разогрева металла до температуры 2000 градусов его заливают в особую форму, которую перед этим устанавливают на место стыка.

Существуют следующие варианты термитной сварки:

  1. Соединение встык.
  2. Промежуточное литье.
  3. Комбинированный вид.
  4. Дуплекс.

К наиболее простому и доступному способу относится метод с промежуточным литьем:

  • над стыком устанавливают особую металлическую конструкцию, имеющую форму емкости;
  • внутри емкости размещают смесь крошек алюминия и оксида железа;
  • на стыке рельс, подлежащему соединению, производят установку заливочной формы, конфигурация которой должна совпадать с формой профиля рельс;
  • при помощи воздействия воспламенителя емкость подвергается разогреву до температуры 1000 градусов;
  • возникает алюмотермитная реакция, проходящая с выделением тепла, в результате чего смесь разогревается до температуры 2000 градусов;
  • получившийся расплав переливается в заливочную форму;
  • торцы рельс сильно разогреваются и оплавляются;
  • при постепенном охлаждении происходит еще большее уплотнение, при котором шлак выдавливается наружу.

На финишной стадии необходимо произвести отбивание шлака молотком и отделку шва с помощью угловой шлифовальной машины или болгарки.

Фото: сварной стык рельсов

Алюмотермитная сварка обладает неоспоримыми преимуществами:

  1. Высокая скорость процесса. Продолжительность сваривания одного стыка рельсов составляет не более получаса. В течение часа одной бригадой может быть выполнено более десятка соединений.
  2. Не существует привязки к стационарным источникам тока. Мобильные установки имеют небольшие размеры с весом менее килограмма. Они осуществляют работу автономно.
  3. Отсутствие повышенных требований к опыту и квалификации исполнителей. Достаточным является следование указаниям технологического процесса.
  4. При использовании оборудования, находящегося в исправном состоянии, и соблюдением правил проведения сварочных работ степень безопасности можно назвать высокой.
  5. Эффективность метода, как при прокладывании новых путей различного назначения, так и при ремонте уже имеющихся.
  6. Отличные характеристики шва в области дальнейшей эксплуатации.
  7. Высокая производительность.
  8. Невысокая стоимость.

Необходимо следить за тем, чтобы в емкости не происходило попадание воды. Сварка рельсовых стыков алюминотермитным методом является гарантией безопасного движения транспортных средств.

Интересное видео

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector