Сварка рельсов алюминотермитным способом

Обновлено: 17.05.2024

К надежности и прочности соединения рельсов предъявляются высокие требования, соблюдение которых не могут обеспечить классические способы. Поэтому при прокладке или ремонте железнодорожных путей применяют специальные технологии. Самой удобной и эффективной из них признана алюминотермитная сварка.

Что такое алюминотермитная сварка

Сущность алюминотермической технологии основана на восстановлении железа из оксидов при взаимодействии с окислами алюминия. Протекание реакции сопровождается выделением тепла, достаточного для плавления металла. Для алюминотермитной технологии используют смесь (термит), состоящую из 23% измельченного алюминия и 77% железной окалины. Чтобы характеристики шва были близкими к параметрам материала рельсов, в порошок добавляют легирующие элементы и частички стали.

Смесь засыпают в тигель, установленный над стыком. Для начала реакции восстановления порошок нагревают до 1000⁰С воспламенителем с однопорционным зарядом. После поджигания в результате химического взаимодействия ингредиентов температура смеси поднимается до 2400⁰C, восстановленное железо плавится, стекая вниз, заполняет зазор стыка. Для повышения надежности соединения алюминотермитная сварка завершается уплотнением шва специальным прессом.

Достоинства и недостатки

Популярность технологии объясняется тем, что алюмотермитная сварка обладает следующими преимуществами по сравнению с другими способами:

Высокая скорость проведения работы. Полный цикл создания соединения занимает не больше получаса. Бригада, используя метод разделения труда, может за час наложить 10 -12 швов. Это возможно если один выполняет подготовку и переходит к следующему стыку, другой проводит сварку, третий обрабатывает соединение
Нет привязки к стационарным источникам электропитания, что позволяет использовать алюминотермитную технологию в полевых условиях.
Не требуются дорогие материалы и сложное оборудование, поэтому сокращаются затраты на обслуживание железнодорожных путей. Все необходимое есть в магазинах стройматериалов.
Снижается износ колес вагонов, локомотивов.
Улучшается плавность хода составов.
Чтобы освоить алюминотермитную технологию, достаточно провести 2 — 3 сварки.

К недостаткам алюминотермической технологии относятся:

легкая воспламеняемость термита требует осторожного обращения при хранении, транспортировке, применении;
трудоемкость подготовительных мероприятий;
невозможность применения технологии при температуре ниже +5⁰C;
при попадании воды в зажженную смесь происходит активное разбрызгивание металла, поэтому в дождливую погоду нужно устанавливать навес.

Применяемое оборудование и материалы

Для проведения алюминотермитной сварки рельсов нужно приготовить:

бочку с термитом, закрытую заглушкой;
форму в соответствии с профилем рельсов;
если вместо бочки применяется развесочная смесь, потребуется тигель из тугоплавкого материала;
пресс для сжатия шва;
шлифовальную машинку;
молоток, зубило;
металлическую лопатку для снятия горящего шлака;
газовую горелку для предварительного нагрева.

Из расходных материалов потребуется:

мелкодисперсный термит с гранулами не более 0,5 мм;
термостойкая паста для заделывания трещин и щелей;
пропан и кислород для горелки в баллонах.

Процесс алюминотермитной сварки рельсов

Перед началом работы нужно убедиться, что термита достаточного для полного заполнения стыка, иначе придется все переделывать. Технология алюмотермитной сварки жд стыков выполняется поэтапно в строгой последовательности.

Подготовительные работы

На участках рельсов, расположенных рядом со стыком, снимают крепления к шпалам, а дальние ослабляют. Это необходимо для того, чтобы они не мешали при установке и для снятия напряжения металла. Участки возле стыка нагревают горелкой, очищают от ржавчины. Затем рельсы выставляют так, чтобы между торцами было расстояние 25 мм.

Выравнивание рельсов

Далее на всех креплениях убирают прокладки, заменяя их клиньями с обеих сторон. Чтобы соединение выдерживало нагрузку от проходящих жд составов без деформаций, рельсы должны быть прямолинейными по горизонтали и вертикали. Предварительную установку делают на глазок. Затем, подбивая клинья молотком, добиваются необходимого положения. Для контроля к поверхностям рельсов прикладывают метровую металлическую линейку.

Установка форм

Ориентируясь по измерителю, устанавливают зажимное устройство на нужном расстоянии от стыка. Накладывают форму, оставшиеся щели замазывают термостойкой пастой. Сверху устанавливают подставку с воронкой, над которой размещают бочку с термитом. При использовании развесной смеси потребуется тигель. Горелку крепят по центру соединения чуть выше оси рельсов.

Нагрев и сварка

Для предварительного подогрева места соединения на горелку подают пропан под давлением 1,5 Бар и кислород 0,5 Бар. Через 1,5 — 2 минуты горелку гасят, убирают. Если к качеству шва не предъявляются повышенные требования, эту процедуру можно пропустить. После поджигания термитной смеси специальным запалом, расплавленный металл начинает стекать внутрь формы. В это время (20 — 30 сек) нельзя изменять положение тигля. После опорожнения его снимают, а также крышки и поддоны для шлака. Форму разбирают через 4 минуты, когда завершится кристаллизация металла.

Шлифовка и контроль качества

После окончания алюминотермитной сварки стык обрабатывают с боков и сверху, чтобы рельсовое полотно было гладким. Место соединения в течение 10 минут прогревают горелкой, после чего зубилом или болгаркой удаляют наплывы. Окончательную шлифовку проводят абразивными инструментами после остывания, контролируя процесс щупом и линейкой. Качество выполненного соединения проверяют методом статичного изгиба по подошве или головке рельса. Ход испытаний контролируют по измерительным приборам.

Несмотря на высокие температуры, возникающие при выполнении алюминотермитного соединения рельсов, технология не считается опасной. Непосредственно сваркой должен заниматься опытный рабочий. Все члены бригады должны быть обеспечены спецодеждой из негорючей ткани, защитными очками, сигнальными жилетами.

Метод промежуточного литья для алюминотермитной сварки рельсов

Сварка рельсовых стыков представляется собой технологический процесс, который может выполняться разными методами. Классические способы соединения металлических деталей считаются не уместным, так как после выполнения работ получается ненадёжный шов для рельсового полотна. В этом случае наиболее эффективной является алюмотермитная сварка.

Что представляет собой алюмотермитный метод?

Алюминотермитная сварка представляет собой технологию соединения рельс. Он подразумевает под собой использование специальной соединительной смеси. Она засыпается в металлическую конструкцию устанавливаемую над местом соединения. Порошок попадает на рабочую поверхность, плавится, создают надёжное соединение. Есть два варианта проведения работ:

Во время выполнения работ, используется термитная смесь. Она состоит из 77% оксида железа и 23% алюминиевой крошки. Однако, рабочее вещество не создаст прочный шов без сильного разогрева. Для этого применяется запал, который разогревает смесь. Алюминотермитная сварка рельсов должна проводиться по томному соблюдению технологии.

По завершению создания шва, шлак, выступающие части, наплывы зачищаются с помощью болгарки. Сварщик проверяет целостность соединения. Если есть зазоры, щели, трещины, он замазывает их термостойкой обмазкой.

[stextbox создания надёжного шва, который выдержит большие нагрузки, используются специальные прессы. С их помощью проводиться процесс уплотнения соединительной смеси.[/stextbox]

Что входит в состав смеси?

Алюмотермитная сварка жд стыков выполняется с помощью ферроалюминиевого состава. Он включает в себя такие компоненты как оксид железа (металлические опилки), алюминий. Процентное соотношение компонентов – 75%/25%. При это количество активных веществ может изменяться +-3%.

[stextbox Сварка рельс выполняется смесью алюминия и железа. Оба компонента входят в состав мелкими опилками. Чтобы ускорить процесс горения соединительного состава, алюминий добавляется в форме пудры.[/stextbox]

Как приготовить термитную самостоятельно?

Смесь для алюмотермитной сварки можно изготовить в домашних условиях. Для этого требуется подготовить два компонента:

Оба компонента должны представлять собой мелкие опилки. Чем меньше их фракция, тем лучше получится готовая смесь. Этапы приготовления термита:

В металлической емкости смешать 4 части железных опилок, 2 части алюминиевой пудры.
Тщательно перемешать компоненты между собой. От процесса перемешивания зависит то, насколько качественным будет готовый состав.
Дополнительно смесь должна быть насыщена катализатором. Он изготавливается из жженой марганцовки. Требуется добавить пятую часть этого вещества в состав.

Готовую смесь просушить. Поджигается она с помощью магниевой ленты. Перевозить, хранить термит можно используя металлические емкости.

У любой технологии соединения металлических деталей есть сильные и слабые стороны. К преимуществам относятся:

Высокая скорость выполнения работ. При достаточном опыте, качественной соединительной смеси, правильном оборудовании сварщик сделает надёжный шов менее чем за полчаса.
Оборудование, инструменты можно купить в строительных магазинах.
Для освоения техники достаточно попробовать метод алюмотермитной сварки 2-3 раза.

Требуется аккуратно работать с оборудованием для сварки, термитом. Связанно это с тем, что смесь легко воспламеняется.
Технология узкоспециализированная. Не подходит для соединения большинства металлических конструкций.
Необходимо крайне аккуратно хранить, транспортировать, применять термит.

[stextbox же рабочая смесь загорелась, потушить её не получится. Вода только разбрызгает горящую массу вокруг.[/stextbox]

Сварные швы в вагонах, локомотивах, рельсах и машинах различного назначения, применяемых на транспорте, являются наиболее повреждаемыми местами в процессе эксплуатации. Это связано с характерными особенностями сварных соединений. В сварном шве и околошовной зоне после сварки изменяются механические свойства, При сварке термитным способом образуются остаточные растягивающие напряжения, близкие к пределу текучести материала, а сам сварной шов, кроме того, является концентратором напряжений

Оборудование

Для проведения работ требуется подготовить оборудование. К нему относится:

Бочка.
Заглушка.
Болгарка или шлифовальная машинка.
Молоток.
Металлическая лопатка.

Дополнительно понадобится запорный кран, зажимное универсальное устройство.

Используемые материалы

Помимо оборудования необходимо подготовить расходные материалы. Это термитная смесь, обмазочный состав для заделывания трещин, щелей. Помимо них нужны две формы, аппликатор, сердечник, пробойник.

Последовательность работ

Перед тем как приступать к проведению соединительных работ, требуется узнать теоритически как сваривать рельсы, а затем попробовать метод на практике. Технология представляет собой несколько этапов, которые должны идти строго друг за другом.

Подготовительный этап

В первую очередь требуется провести подготовку соединяемых деталей. Для этого рельсы разжимаются из креплений, нагреваются до определённой температуры, зачищаются от ржавчины. Поверхность должна быть гладкой. Далее рельсы устанавливаются напротив друг друга чтобы зазор не превышал 2,5 см.

Выравнивание

Во время проведения алюмотермитной сварки, требуется придерживаться точной прямолинейности. Связанно это с тем, что рельсы будут подвергаться огромной нагрузке при хождении груженых составов. Прокладки на креплениях заменяются на клинья. Далее рабочие молотками подбивают рельсы до нужного положения. Прямолинейность проверяется металлической линейкой. Допустимы зазор – 1 мм.

Установка и герметизация форм

Важно проводить соединительные работы используя герметичную форму. Зажимное устройство с помощью измерителя устанавливается на нужное расстояние от будущего шва. Горелку устанавливают по центру соединения.

Предварительный нагрев и сварка

Предварительно требуется разогреть соединяемые рельсы. На 2 минуты включается подача пламени (пропан и кислород). Горелку требуется убрать, закрепить сердечник. Включается запал для возгорания рабочей смеси. Расплавленный металл переливается в подготовленную заранее форму. Четыре минуты достаточно для полной кристаллизации.

Завершительным этапом работ является шлифовка шва. Перед эксплуатацией рельс, требуется сделать поверхность гладкой. Шов нагревается с помощью горелки в течении 10 минут. Горячие наплывы срезаются болгаркой. После остывания места соединения, выполняется шлифовка. Для этого применяются шлифовальные машины с абразивными кругами или лентами. Контроль качества представляет собой проверку на статичный изгиб.

Другие виды сварки рельс

Помимо алюмотермитной сварки, существуют другие технологии соединения рельс. К ним относятся:

Сварка электродами. Для того чтобы соединить рельсы данной технологией, требуется использовать электроды УОНИ. Перед проведением работ требуется прогреть расходные материалы в течении 2-ух часов при температуре в 400 градусов. . Соединяемые рельсы укладывают друг напротив друга. При это должен присутствовать зазор в 2 см. Концы рельс провариваются электродами. Расплавляются они дуговым разрядом.
Метод промежуточного литья. Подразумевает под собой процесс заполнения соединительного пространства расплавленной смесью металлов.

Выполняя работ по определённой технологии, требуется грамотно выбирать оборудование, расходные материалы.

Способы сварки рельсовых плетей

Технология представляет собой инновационный метод соединения рельс. Этапы проведения работы:

Рельсы устанавливаются напротив друг друга с промежутком.
Один из незакреплённых концов загибают пока не совпадут торцы.
Далее рельсы свариваются вместе.
Принудительно распрямляется стрела изгиба.

Используется данная технология для починки железнодорожного полотна.

Алюмотермитная сварка применяется для соединения рельс. С его помощью можно сделать надёжный шов, которые выдержит серьёзные нагрузки. Помимо этого можно использовать и другие технологии соединения, однако, классическая сварка не подходит для выполнения подобных работ.

[stextbox 4 разряда Михаил Васильевич Чернов 37 лет, стаж работы 14 лет:«При соединение рельс, требуется крайне внимательно относиться к выбору оборудования и термита. Некачественная смесь может стать причиной нарушения целостности железнодорожного полотна и как следствие катастрофы. Желательно использовать технологию промежуточного литья, так как она считается наиболее надёжной, долговечной».[/stextbox]

Алюминотермитная сварка рельсов, технология выполнения работ

Для сварки рельсов используется такой способ сварочных работ, как алюминотермитный. Он подразумевает использование порошка, в состав которого входит алюминий, железная окалина и магний. Эта смесь называется термитом.

Порошок размещают в емкость из металла. Она расположен над границей двух частей холста. После этого порошок расплавляют. Рассыпчатая смесь необходима для того, чтобы получить прочное соединение базового металла.

Мелкие части шва станут вязкими, стыки при этом будут надежными. На протяжении десятков лет определили, что алюминотермитная сварка не проседает. Этот метод считается одним из наиболее эффективных.

Порошок, который связывает полотна, на четверть состоит из алюминиевого песка. В основной его части находится оксид железа. Гранулы по размерам не более 0.5 мм. Она мелкорассеянная, при этом податлива к любым действиям.

Металл может восстанавливаться в окислах материала. Но это возможно только в тех случаях, когда в работу вступает высокая температура. Необходимо поджигать смесь методом запала. Это приводит к тому, что оксид железа становится чистым сплавом.

На местах применяют заливочную емкость. Она направляет сплав в места алюминотермитной сварки. Герметичность конструкции играет важную роль. Разные виды рельс предполагают использование особой формы.

После того, как работа завершена, вы обнаружили зазоры или трещины? Необходимо их заделать при помощи термоустойчивой обмазки. Из-за того, что она жидкая, смесь поможет затечь во все труднодоступные места. Как итог – получится много лишнего шлака.

Нужно уплотнить соединение во время того, как оно не утратило высокую температуру. В этом помогут прессы. Когда работа закончена, от шлака избавляются при помощи молотка. Шлифовка стыков при помощи болгарки.

Особенности алюминотермитной сварки

Алюминотермитная сварка не столь распространена, как контактная. Однако, этот способ сварочных работ имеет ряд существенных преимуществ. К ним можно отнести следующие.

Требует минимальных трудозатрат. Для выполнения сварочных работ алюминотермитным способом требуется минимальное количество рабочих рук. Справится с данной работой способна бригада, состоящая из 3 человек.
Для выполнения алюминотермитной сварки не требуется сложного оборудования. А вес используемого составляет до 400 кг.
Данный способ осуществления сварочных работ значительно быстрее по сравнению с контактным методом сварки. Продолжительность сварки для одного стыка рельс занимает меньше часа.
Для осуществления алюминитермитной сварки применяется порошкообразное сочетание алюминия, железной окалины и магния, которое расфасовано определенным образом. Элементы, которые требуют нагревания, заформовывают материалом, устойчивым к воздействию высоких температур. Затем осуществляется нагрев этих деталей. При помощи электродуги или запала зажигают термит и разогревают до жидкого состояния. Расплавленный металл заливают на место, требующее сварки.
Сварочные работы с использованием термита осуществляются с использованием автономных источников электропитания.

В результате правильно осуществленной алюминотермитной сварки получается довольно надежное соединение. Применяется этот вид сварочных работ для соединения стальных и чугунных изделий.

Плюсы и минусы

Этот метод применяется достаточно часто. Этому послужило то, что у него есть преимущества, которые по достоинству оценивают сварщики. Среди них выделяют такие:

Быстрая скорость работы. Все этапы занимают не более получаса. При большом опыте за 60 минут можно обработать до десяти швов.
Не используйте стационарную электрическую энергию. Это позволяет перемещать аппарат с места на место.
Все части конструкции можно найти в одном месте. Они продаются в специализированных магазинах.
Для получения ровного соединения не нужно иметь профессиональное образование. Нужно попробовать себя в сварочных работах несколько раз.
Если не забывать о правилах работы и придерживаться всех технологий, можно получить прочный итоговый результат.
Весь процесс не представляет опасности для работников, если применяется качественная техника и материалы.
Сварочные работы можно проводить как дома, в цехах, так и на открытом поле.

Использование алюминотермитной сварки предполагает возникновение некоторых сложностей. Они могут быть такими:

Порошок может легко поджечся, поэтому нужно вести себя с ним крайне осторожно.
Подготовительные работы проводят тщательно и детально, чтобы не упустить важные нюансы.
Техника, с которой вы будете работать, должна быть в рабочем состоянии. Проверьте ее исправность до начала сварки.
Если в горячую посуду попадут капли жидкости, тогда вся смесь будет разбрызгана. Не допустите этого случая.

Алюминитермитная сварка для стыковки рельсов

Наиболее часто сварочные работы с помощью термита на основе алюминия используют при проведении железнодорожных работ. Обусловлено это преимуществами данного способа сварки.

Алюминотремитная сварка рельсов помогает оперативно изготовить стыки без продолжительного перерыва в движении поездов. Так, например, бригада из 3 человек за два часа способна сварить 3 рельсовых соединения. Оперативность проведения ремонтных и сварочных работ крайне важна при организации движения на железных дорог.

Но более важным фактором является надежность соединений. Алюминотермитная сварка рельсов наилучшим образом обеспечивает прочность стыков.

Таким образом, сочетая в себе наиболее важные факторы, надежность и оперативность, сварка при помощи термита на основе алюминия является наиболее подходящим способом для изготовления стыков рельс. Потому данный способ проведения сварочных работ широко применятся именно на железных дорогах России. Важно, что такая сварка может применятся даже при ремонте и стыковки стрелочных переводов. Ну и, конечно же, на перегонах основной части пути.

Информация о работе

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Ссылка на скачивание — внизу страницы.

Если же рабочая смесь загорелась, потушить её не получится. Вода только разбрызгает горящую массу вокруг.

Недостатки

Является очень узкоспециализированным методом;
Требует тщательной подготовки для достижения высококачественного результата;
Необходимо использование специальной техники, имеющей высокую крепость.

Оборудование

Зажимное универсальное устройство;
Измеритель расстояния;
Седло горелки;
Газовый и кислородный регулятор с манометром;
Запорный кран;
Резак;
Газовая горелка.

Используемые материалы

Для формирования шва необходимо использовать один сердечник и две формы. Форма определяется согласно маркированному профилю самих рельс. Чтобы закрепить тигель, понадобиться тигельная пробка. Она располагается в трубе, где также содержится песок, служащий для герметизации. Здесь еще потребуется пробойник и аппликатор.

На аппликаторе установлен магнит. Он помогает удерживать пробку, устанавливаемую в горловину тигеля. Когда аппликатор удаляется, термитная смесь засыпается в соответствующую емкость. Воспламенитель поднимает температуру до заданного зарядом предела. Смесь воспламеняется и начинается химическая реакция. Окись железа под воздействием высокой температуры и алюминия превращается в железо в чистом виде. Благодаря наличию дополнительных примесей можно получить сталь высокого качества. Окисленный алюминий способствует поднятию расплавленного шлака вверх. В это время температура реакции повышается до 2400 градусов. После окончания реакция шлак и сталь выпускаются через горловину тигеля.

Подготовка рельсов

Подготовка металла под сварку здесь играет очень важную роль. Для этого сначала ослабляются крепления рельс возле стыка, а те, которые находятся на месте сваривания полностью снимаются. Рельсы нагреваются и счищают с них ржавчину. Поверхность чистится до гладкого состояния. Затем, при помощи клиньев, изделия выпрямляются горизонтально и вертикально. Рельсы ставятся с зазором в 2,5 см и к ним подводится резак. Резка проходит в три основных этапа, на каждом из которых отрезается часть изделия и поверхность зачищается от шлака.

Такая сварка рельс требует точной прямолинейности, так как по этому пути будут ходить тяжелые составы. Первым делом удаляются прокладки креплений. Вместо них ставятся клинья по обеим сторонам. Сначала все устанавливается на глаз, а затем подгоняется ударами молотка до нужного состояния. Точность положения рельса проверяется метровой металлической линейкой. Чтобы компенсировать усадку шва делают небольшой зазор равный около 1 мм.

Алюминотермитная сварка рельсовых стыков должна проводиться при герметичных формах. Ориентируясь на измеритель, зажимное устройство следует поставить на требуемом расстоянии. Горелка ставится по центру будущего шва непосредственно над осью рельса.

Герметизация форм рельсов

Герметизация зазоров происходит при помощи шпателя, который обеспечивает чистую грань между швом и песком. Чтобы это было максимально плотно, нужно форму прижимать к шву. Затем нужно проверить подгонку сердечника и запереть головку рельса крышками.

Давление пропана устанавливается на 1,5 Бар, а кислорода на 5 Бар. С такими параметрами проводится предварительный прогрев и последующая просушка сердечника. Подача пламени осуществляется не более 2 минут. После этого горелка снимается, вставляется сердечник и поворачивается тигель. Для поджога заряда используется запал с высокой температурой горения. Через несколько секунд жидкий металл заливается в форму. В это время тигель должен быть в стабильном положении. Когда вся масса выльется, тигель снимается вместе с крышками и шлаковыми поддонами. Для полной кристаллизации нужно выдержать около 4 минут времени.

Заключительная шлифовка и окончательные операции

После сваривания стык должен быть обработан по боковым поверхностям и поверхности катания до гладкого состояния. Это осуществляется путем срезки наплывов в горячем состоянии. Для этого производится нагрев горелкой, который длится около 10 минут, а затем поверхность обрабатывается механическим путем.

Стык при алюминотермитной сварки рельсов

На завершающем этапе проводится шлифовка абразивными инструментами. Для контроля качества обработки используется щуп и линейка. Следует добиться того, чтобы бы все был прямолинейным. Максимальное отклонение от заданных размеров составляет не более 1 мм.

Контроль качества

Здесь требуется проверить правильность проверки каждой технологической операции. Качество соединения определяется проверкой на статичный изгиб. Это может быть растяжение по подошве или головке изделия. Опытные образцы могут доводиться до излома. Контроль во время выполнения процедур проводится измерительными инструментами.

Меры безопасности

Алюминотермитная сварка рельсов это относительно безопасный рабочий процесс. Работу должен выполнять квалифицированный сварщик-термист. Во время проведения работ следует придерживаться правил эксплуатации железных дорог. Работники должны иметь и использовать спецодежду и защитные очки. У них должны быть диэлектрические перчатки, сигнальные жилеты и изолированные инструменты.

Подведем итоги

Сварочные работы при помощи алюминотермитной технологии не представляют опасности для мастера.

Но только в том случае, если вы работаете с проверенным оборудованием и придерживаетесь всех правил.

Огромным преимуществом будет 10-летний опыт. У сварщика всегда должна быть защитная спецодежда, маска, очки и перчатки. Это сделает процесс безопасным.

В сравнении с другими видами сварки рельсов

На сегодняшний день существует два основных способа стыковой сварки рельсов:

электроконтактная сварка
алюминотермитная сварка

Алюминотермитная сварка рельсов имеет ряд преимуществ перед контактной сваркой: она не требует сложного дорогостоящего оборудования, большого количества рабочих, продолжительных перерывов в движении поездов. Кроме того она может применяться при сварке на стрелочных переводах. Процесс сварки одного рельсового стыка занимает около 50 минут, а благодаря возможности работы нескольких бригад одновременно, можно добиться большей производительности в «окно». Например, за двухчасовое «окно» силами трех бригад можно изготовить до 12 стыков.

Кол-во блоков: 22 | Общее кол-во символов: 17967
Количество использованных доноров: 8
Информация по каждому донору:

Алюминотермитная сварка рельсов

Рельсы можно варить при помощи арочной сварки, методики газопресса, с применением алюминотермитной технологии. Последний метод работает, когда используют воспламенитель.

Подают заряд, который эквивалентный одной порции. Температура при этом увеличивается до показателей в 1000 градусов. Любые рельсы могут расплавиться при этих цифрах.

Алюминотермитная сварка рельсовых соединений считается сложной технологией. Она требует от мастера умений и внимательности. В материале есть много углеродистых соединений. Его сварка будет непростой.

Если отнестись к процессу без энтузиазма, то можно на выходе получить непрочное соединение. Могут быть многочисленные трещины, которые усложнят работу конструкции. В статье поговорим о том, что из себя представляет этот вид сварки.

Что такое алюминотермитная сварка
Плюсы и минусы
Установки
Подведем итоги

Для создания надёжного шва, который выдержит большие нагрузки, используются специальные прессы. С их помощью проводиться процесс уплотнения соединительной смеси.

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.

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

Существуют следующие варианты термитной сварки:

Соединение встык.
Промежуточное литье.
Комбинированный вид.
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.

Алюмотермитная сварка обладает неоспоримыми преимуществами:

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

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

Термитные используются не только для сварки рельс. Им применят при тепловом воздействии на различные поверхности, детонаторном эффекте, изготовлении пиротехнических изделий. В зависимости от того, где используется термит, выбирают состав смеси.
Алюмотермитная сварка жд стыков выполняется с помощью ферроалюминиевого состава. Он включает в себя такие компоненты как оксид железа (металлические опилки), алюминий. Процентное соотношение компонентов – 75%/25%. При это количество активных веществ может изменяться +-3%.

Важно! Сварка рельс выполняется смесью алюминия и железа. Оба компонента входят в состав мелкими опилками. Чтобы ускорить процесс горения соединительного состава, алюминий добавляется в форме пудры.

Расстояние между торцами рельсов выдерживают 25мм

Термитная сварка

Появление термитной сварки было обусловлено необходимостью стыкового соединения металлов без использования громоздкого оборудования и наличия электросети. Поэтому в 1859 г. Бекетов Н. Н. обнаружил способ, в основе которого лежит алюминотермия ― процесс получения металла восстановлением их окислов алюминия. Он определил, что смесь порошка алюминия и оксида железа, горя при 3000° C, превращаются в сталь и шлак.

В 1898 г. исследователь из Германии Гольдшмидт, впервые применил термитную сварку на практике, соединив два железных бруска. Сделал он это, образовав форму вокруг места стыка и засыпав его термитным порошком. Сгорев, термитный порошок превратился в расплавленное железо, соединив таким образом два металлических бруска. При этом шлак всплывал на поверхность и мог свободно отделиться.

С того времени состав термита практически не изменился. Чаще всего термит имеет в своём составе опилки алюминия ― 23%, и окись железа― 77%. Фракция порошка составляет ― 0,5 мм. В момент поджига порошка, возникает химическая реакция, благодаря которой выделяется много тепла. Плавясь, окись железа переходит в чистое железо, а расплавленный алюминий окисляется.

Если же рабочая смесь загорелась, потушить её не получится. Вода только разбрызгает горящую массу вокруг.

Сварка электродами. Для того чтобы соединить рельсы данной технологией, требуется использовать электроды УОНИ. Перед проведением работ требуется прогреть расходные материалы в течении 2-ух часов при температуре в 400 градусов.
Электродуговая сварка. Соединяемые рельсы укладывают друг напротив друга. При это должен присутствовать зазор в 2 см. Концы рельс провариваются электродами. Расплавляются они дуговым разрядом.
Метод промежуточного литья. Подразумевает под собой процесс заполнения соединительного пространства расплавленной смесью металлов.

Выполняя работ по определённой технологии, требуется грамотно выбирать оборудование, расходные материалы.

Сваршик 4 разряда Михаил Васильевич Чернов 37 лет, стаж работы 14 лет:«При соединение рельс, требуется крайне внимательно относиться к выбору оборудования и термита. Некачественная смесь может стать причиной нарушения целостности железнодорожного полотна и как следствие катастрофы. Желательно использовать технологию промежуточного литья, так как она считается наиболее надёжной, долговечной».

При сварке рельсов используются различные технологии, но не все из них удобно применять в полевых условиях. Алюминотермитная сварка рельсов является достаточно удобным и эффективным методом для данной цели. В ней используется специальное устройство, которым является воспламенитель. Он производит повышение температуры благодаря однопорционному заряду. Это не требует наличия источника электроэнергии рядом и позволяет достигать значений до 1000 градусов, что подходит для плавления практически всех видов рельсов. Реакция происходит в течение всего 20 секунд. В это время происходит образование жидкого шлака и металла, которые поднимаются наверх.

Алюминотермитная сварка рельсов

Когда происходит выпуск, то жидкий металл вытекает из тигеля и попадает в форму. Когда он достигает пределов сердечника, то начинает равномерно растекаться в свободное пространство зазора. В это же время действует нагреватель рельс, который расплавляет их концы. Таким образом и происходит термитная сварка рельс, когда молекулы одного материала перетекают в другое. Данным способом может проводиться сваривание закаленных сортов металла, которые обладают объемной поверхностью. Также возможен вариант соединения упрочненных и неупрочненных разновидностей.

Термитная сварка рельс

Во время данного процесса используются термиты высокой прочности, которые могут выдерживать нагрузку до 1200 кН/мм. Если работа ведется с неупрочненным металлом, то достаточно прочности в 900 кН/мм. Данное оборудование не рекомендуется использовать при низких температурах, поэтому, технология алюминотермитной сварки рельсов не позволяет проводить данный процесс при менее, чем +5 градусов Цельсия.

Преимущества

Позволяет проводить работы вдали от стационарных источников электричества;
Относительно быстро проводит разогрев, а соответственно и сам процесс сваривания проходит быстрее;
Достаточно безопасен для специалистов, если используется качественная техника.

Недостатки Оборудование Используемые материалы Подготовка рельсов Выравнивание рельсов

Установка и герметизация форм

Предварительный нагрев и сварка Заключительная шлифовка и окончательные операции

Читайте также: