Алюминотермитная сварка рельсов

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

• 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.

Выравнивание рельсов

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.

Выравнивание рельсов

Установка и герметизация форм

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.

Предварительный нагрев и сварка

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.