×
07.07.2020
220.018.301d

СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКИ РЕЛЬСОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано при изготовлении контактной стыковой сваркой длинномерных рельсов и бесстыковых плетей для путей железнодорожного, городского и промышленного транспорта. После предварительной механической обработки производят разогрев свариваемых концов и их осадку. После осадки проводят выдержку в течение 160÷260 сек и затем пропускают переменный электрического ток 4÷6 импульсами длительностью 2÷6 сек с интервалами 10÷30 сек при плотности тока 2÷40 А/мм. Изобретение обеспечивает требуемые физико-механические свойства сварного соединения при получении необходимой микроструктуры. Способ позволяет исключить дефекты в сварном шве и околошовной зоне при сварке. 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к контактной стыковой сварке и может быть использовано при изготовлении длинномерных рельсов и бесстыковых плетей для путей железнодорожного, городского и промышленного транспорта путем соединения рельсов.

Известен способ контактно стыковой сварки оплавлением, при котором вначале на свариваемые детали подают напряжение от сварочного трансформатора, а затем их сближают с заданной скоростью. При соприкосновении происходит оплавление торцов деталей, после чего производят осадку (Оборудование для контактной сварки рельсов и его эксплуатация / С.А. Солодовников [и др.] / Академия наук Украинской СССР - Киев: Изд-во. Наукова думка, 1974. - 184 с.).

Существенным недостатком данного способа является процесс нагрева, который не обеспечивает в ряде случаев требуемою микроструктуру, механические свойства сварного шва и не исключает образование дефектов при сварке. При длительном нагреве увеличивается линейная величина зоны термического влияния (ЗТВ), что приводит к снижению конструкционной прочности сварного стыка. При быстром нагреве сварного стыка происходит интенсивное охлаждение ЗТВ с формированием высокопрочного слоя со структурой мартенсита, что в дальнейшем приводит к образованию дефектов в сварных стыках - трещин, пор и раковин, приводящих к излому рельса.

Известен, выбранный в качестве прототипа, способ контактной стыковой сварки рельсов, включающий операцию предварительной механической обработки, разогрев свариваемых концов и осадку, при котором после осадки производят выдержку 5 15 секунд после чего через сварной стык пропускают переменный электрический ток 2÷4 импульсами длительностью 0,5÷ 220 секунд с интервалами 10÷40 секунд при плотности тока 2÷40 А/мм2 (RU №2641586 МПК В23К 11/04; В23К 101/26; C21D 9/50; C21D 9/04, опубл. 18.01.2018).

Существенными недостатками данного способа являются:

- высокая отбраковка сварных стыков по физико-механическим свойствам: низкие значения стрелы прогиба и усилия изгиба при испытании сварного стыка рельса на статический трехточечный изгиб;

- широкая протяженность зоны термического влияния;

- высокая отбраковка по поверхностным дефектам: трещины, раковины, поры.

Техническая проблема, решаемая заявляемым изобретением, заключается в обеспечении требуемых физико-механических свойств, низкой протяженности зоны термического влияния и исключении дефектов в сварном шве и околошовной зоне.

Для решения существующей технической проблемы в известном способе контактной стыковой сварки рельсов, включающем предварительную механическую обработку свариваемых концов, их разогрев, осадку, выдержку, пропускание переменного электрического тока через сварной стык импульсами с интервалами 10÷30 секунд, при плотности тока 2÷40 А/мм2, согласно изобретению, после осадки производят выдержку в течение 160÷260 секунд, а переменный электрический ток через сварной стык пропускают 4÷6 импульсами длительностью 2÷6 секунд.

Технический результат, получаемый в результате использования изобретения, заключается:

- в обеспечении требуемых физико-механических свойств сварного соединения;

- в обеспечении требуемой зоны термического влияния и микроструктуры;

- в исключении дефектов в сварном шве и околошовной зоне при сварке.

Предлагаемый способ осуществлялся с помощью машины контактной стыковой сварки, обеспечивающей импульсный подогрев свариваемых стыков в пределах температуры, необходимой для образования заданной структуры, исходя из диаграммы изотермического распада аустенита, что позволило исключить дополнительную термообработку сварного соединения.

Заявляемые режимы подобраны опытным путем. Длительность выдержки подобрана также, исходя из опытных данных и диаграммы распада аустенита рельсовой стали, таким образом, чтобы сварной стык остыл до значений температуры, при которой образуется необходимая структура металла шва. При значениях, превышающих 260 секунд, либо при выдержке менее 160 секунд в металле шва наблюдается образование структур - мартенсита и троостита. При количестве импульсов больше 6, либо меньше 4 в металле шва наблюдается образование недопустимых структур - троостита, либо мартенсит. Количеством импульсов задается время, в течение которого поддерживается средняя температура сварного стыка необходимая для формирования требуемой структуры при сварке. При длительности импульса больше 6 секунд, либо меньше 2 секунд (при плотности тока от 2 до 40 А/мм2) в металле шва наблюдается образование недопустимых структур - троостита или мартенсита. Импульсы пропускания тока задавались с определенным интервалом. Длительность импульса определялась, исходя из плотности пропускаемого через сварной стык тока, и выбрана таким образом, чтобы температура сварного стыка не поднималась выше значений температур, требуемых для образования необходимой структуры. При значениях длительности интервала между импульсами, более 30 секунд, либо при длительности паузы менее 10 секунд в металле шва наблюдалось образование недопустимых структур - троостита и мартенсита. Длительность интервала подобранна таким образом, чтобы температура сварного стыка не опускалась ниже значений температур, при которых образуется необходимая структура металла шва. Структуры троостита и мартенсита приводят к появлению трещин в сварном шве, что снижает физико-механические свойства сварного соединения. При значениях выше и ниже заявляемых пределов не удавалось обеспечить требуемую структуру металла шва и отсутствие дефектов сварки.

Исследования проводили в условиях рельсосварочного предприятия на рельсосварочной машине МСР-6301.

В промышленных условиях сваривались по два полнопрофильных образца рельсов Р65, после чего проводили испытание стыков на трехточечный статический изгиб согласно СТО РЖД 1.08.002-2009 «Рельсы железнодорожные, сваренные электроконтактным способом». Испытания на статический изгиб проводили на прессе типа ПМС-320. Контрольные образцы испытывались после сварки и удаления грата в сварочной машине. При испытаниях на статический поперечный изгиб контрольный образец имел длину не менее 1200 мм со сварным стыком посередине. Нагрузку прикладывали в середине пролета контрольного образца в месте сварного стыка с расстоянием между опорами 1 м. В дальнейшем после визуального контроля сварных стыков полнопрофильных рельсов, последние разрезались, и производилось исследование микроструктуры сварного шва и зон термического влияния.

Испытание одного контрольного образца производили, с приложением нагрузки на головку (растяжение в подошве), второй контрольный образец нагружали на подошву (растяжение в головке). Результатами испытания являются значения усилия, возникающего при изгибе Ризг, кН и значения стрелы прогиба fnp, мм при которых происходит разрушение контрольного образца, либо максимальные значения данных показателей, если образец не разрушился во время испытаний.

Результаты испытаний при заявляемых и заграничных пределах приведены в таблице.

Использование заявляемого способа позволило обеспечить требуемую микроструктуру (отсутствие недопустимой структуры мартенсит), уменьшить отбраковку по поверхностным дефектам (трещины, раковины) на 0,8%, снизить отбраковку по механическим свойствам (по параметру стрела прогиба на 0,5%, «усилие изгиба» 0,6%).

Способ контактной стыковой сварки рельсов, включающий предварительную механическую обработку свариваемых концов, их разогрев, осадку и последующую выдержку, после чего через сварной стык пропускают импульсы переменного электрического тока, отличающийся тем, что выдержку после осадки проводят в течение 160÷260 сек, а переменный электрический ток пропускают 4÷6 импульсами длительностью 2÷6 сек с интервалами 10÷30 сек при плотности тока 2÷40 А/мм.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 47.
09.12.2018
№218.016.a507

Устройство для пространственной ориентации объектов

Изобретение относится к механизмам, применяемым для получения заданного движения выходного звена. Устройство содержит стойку в виде замкнутой круговой направляющей, выходное звено, шесть кинематических цепей, содержащих каждая каретку, установленную с возможностью перемещения по круговой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002674370
Дата охранного документа: 07.12.2018
13.01.2019
№219.016.af3c

Одноконтактная четырехподвижная кинематическая пара

Изобретение относится к машиностроению, в частности к шарнирным соединениям деталей машин. Одноконтактная четырехподвижная кинематическая пара состоит из соединения опорного звена и воздействующего звена. Опорное звено выполнено в виде лунки постоянной отрицательной гауссовой кривизны....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676840
Дата охранного документа: 11.01.2019
24.01.2019
№219.016.b36f

Распределительный механизм с четырьмя выходными звеньями

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к кривошипно-ползунным механизмам. Распределительный механизм с четырьмя выходными звеньями включает стойку, кривошип, шатуны, коромысла и ползуны. Двойной кривошипом соединен с двумя основными шатунами. Малые шатуны соединены с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677948
Дата охранного документа: 22.01.2019
03.03.2019
№219.016.d258

Шихта порошковой проволоки для наплавки в азотсодержащей среде

Изобретение может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей горно-металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости. Шихта порошковой проволоки содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 1,0-3,6,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681049
Дата охранного документа: 01.03.2019
03.03.2019
№219.016.d275

Шихта для порошковой проволоки

Изобретение может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости. Шихта для порошковой проволоки содержит пыль электрофильтров алюминиевого производства и пыль газоочистки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681052
Дата охранного документа: 01.03.2019
08.03.2019
№219.016.d406

Буровая штанга для вращательного бурения шпуров

Изобретение относится к угольной промышленности, а точнее к буровым штангам для вращательного бурения шпуров в горных породах. Технический результат - увеличение прочности буровой штанги при передаче крутящих моментов на буровой инструмент и обеспечение одинакового момента инерции во всех...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681164
Дата охранного документа: 04.03.2019
11.03.2019
№219.016.d5e3

Одноконтактная двухподвижная кинематическая пара

Изобретение относится к машиностроению, в частности к шарнирным соединениям деталей машин. Одноконтактная двухподвижная кинематическая пара состоит из соединения опорного звена и воздействующего звена. Опорное звено выполнено в виде круговой параболической лунки. Воздействующее звено выполнено...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681467
Дата охранного документа: 06.03.2019
16.03.2019
№219.016.e1ee

Складной механизм

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к складным механизмам. Складной механизм содержит стойку, ведущее звено, шатун и коромысло, образующие шарнирный четырехзвенник, на каждой паре соседних звеньев которого установлена кинематическая цепь из двух дополнительных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681978
Дата охранного документа: 14.03.2019
20.03.2019
№219.016.e322

Шестистержневая строительная арка

Изобретение относится к области строительства, а именно к стержневым конструкциям строительного назначения. Технический результат изобретения заключается в увеличении несущей способности строительной арки при значительном расстоянии между ее опорами. Шестистержневая строительная арка состоит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682290
Дата охранного документа: 18.03.2019
21.03.2019
№219.016.eb59

Флюс для механизированной сварки и наплавки сталей

Изобретение может быть использовано при электродуговой механизированной сварке под флюсом. Флюс включает шлак производства силикомарганца, содержащий диоксид кремния, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид марганца, оксид железа, и флюс-добавку, состоящую из пылевидного ковшевого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682515
Дата охранного документа: 19.03.2019
Показаны записи 1-10 из 47.
10.06.2014
№216.012.cc28

Порошковая проволока

Изобретение может быть использовано при наплавке под флюсом для восстановления изношенных деталей и получения износостойкого защитного покрытия на деталях металлургического оборудования, работающих в условиях сжатия и абразивного износа при температурах 600°C, например прокатных валков черновых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518035
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.06.2014
№216.012.ccd8

Порошковая проволока

Изобретение может быть использовано при наплавке под флюсом для восстановления изношенных деталей и получения износостойкого защитного покрытия на деталях металлургического оборудования, работающих в условиях сжатия и абразивного износа при температурах 600°C. Порошковая проволока содержит,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518211
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.10.2015
№216.013.81b4

Флюс-добавка

Изобретение относится к электродуговой сварке сталей под флюсом, в частности к флюсам. Флюс-добавка, предназначенный для примешивания к сварочным флюсам, на основе жидкого стекла содержит пыль электрофильтров алюминиевого производства и натриевого жидкого стекла при соотношении компонентов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564801
Дата охранного документа: 10.10.2015
20.10.2015
№216.013.8741

Теплоизолирующая шлакообразующая смесь

Изобретение относится к черной металлургии. Смесь содержит, мас.%: шлакообразующий материал 50-65 и органическую добавку 35-50. В качестве шлакообразующего материала используют микрокремнезем, а в качестве органической добавки используют смесь, содержащую, мас.%: шелуху зерновых культур 40-60 и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566228
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.8742

Теплоизолирующая шлакообразующая смесь

Изобретение относится к черной металлургии. Смесь содержит, мас.%: шлакообразующий материал 55-65 и органическую добавку 35-45. Шлакообразующий материал содержит, мас.%: микрокремнезем 37, пыль газоочистки производства алюминия 21 и пыль известкового производства 42. В качестве органической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566229
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.8748

Флюс для сварки и наплавки

Изобретение может быть использовано при электродуговой сварке и наплавке легированных сталей под флюсом. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: пылевидный ковшевой шлак производства рельсовой стали 30,0-50,0, пылевидные отходы производства алюминия 5,0-30,0, жидкое стекло...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566235
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.8749

Флюс для сварки и наплавки

Изобретение может быть использовано при электродуговой сварке и наплавке легированных сталей под флюсом. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: пылевидный ковшевой шлак производства рельсовой стали 30,0-50,0 и жидкое стекло 50,0-70,0. Ковшевой шлак производства рельсовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566236
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.01.2016
№216.013.a043

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали

Изобретение относится к черной металлургии. Шлакообразующая смесь содержит, мас.%: аморфный графит 10-20, известь 20-30, микрокремнезем 30-40 и пылевидные отходы производства алюминия 20-30. Смесь обеспечивает снижение брака по поверхностным дефектам, уменьшение неметаллических включений и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572669
Дата охранного документа: 20.01.2016
10.03.2016
№216.014.bee6

Флюс для сварки

Флюс может быть использован для сварки низко- и среднелегированных сталей. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: шлак производства силикомарганца 88,0-98,0, пылевидные отходы производства алюминия 1,0-6,0, жидкое стекло 1,0-6,0. Шлак производства силикомарганца содержит,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576717
Дата охранного документа: 10.03.2016
10.04.2016
№216.015.2be0

Флюс для механизированной сварки и наплавки сталей

Изобретение может быть использовано при электродуговой механизированной сварке и наплавке низколегированных сталей. Флюс состоит из шлака производства силикомарганца, который содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: диоксид кремния 25-49, оксид алюминия 4-28, оксид кальция 15-32,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579412
Дата охранного документа: 10.04.2016
+ добавить свой РИД