Modern Welding Methods of the Rails of New Generation

Abstract

Сибирский государственный индустриальный университет (654007, Россия, Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42) Аннотация. В настоящее время на железных дорогах РФ осуществляется переход на бесстыковую конструкцию пути. Развитие технологий, позволяющих обеспечить возможность получения бесстыкового железнодорожного пути с требуемыми качественными характеристиками, является актуальным направлением. При строительстве, ремонте и текущем содержании бесстыкового пути одной из ключевых технологий является сварка рельсов, для которой разработаны и используются различные способы, такие как: электроконтакный, газопрессовый, индукционный, сварка лазером, сварка трением, алюминотермитный, электродуговой штучными электродами, под слоем флюса, в среде защитных газов, электрошлаковый, порошковыми проволоками и др. Рассмотрены достоинства и недостатки основных способов сварки рельсов, получивших наибольшее распространение на сегодняшний день: электроконтактного и алюминотермитного. Показано, что в качестве основного способа сварки рельсов в РФ используется электроконтактный (ЭС). Однако, в связи с невозможностью сварки рельсов в зонах стрелочных переводов контактными машинами, на железных дорогах России началось применение алюминотермитной сварки рельсов (АТСР). Показано, что одними из наиболее важных факторов, которые определяют качество и надежность бесстыкового пути, являются металлургические и сварочные параметры технологии сварки рельсов, а также дальнейшие технологические приемы, снижающие последствия воздействий высоких температур. Рассмотрены технологические особенности этих методов, преимущества и недостатки, современные способы решения проблем при сварке, а также экономические затраты с учетом эксплуатационных свойств стыков. Опыт показывает, что при эксплуатации сварных стыков АТСР на сети железных дорог и при испытаниях на экспериментальном кольце АО ВНИИЖТ их качество несколько уступает качеству стыка ЭС, что обусловлено самим способом сварки. Особое внимание уделено особенностям технологии сварки дифференцированно термоупрочненных рельсов. Анализ существующих методик сварки рельсов позволяет выработать основные направления исследований для решения этой проблемы.

Heat transfer modeling during thermite welding of rails

“…After the reaction is completed, the liquid melt flows from the crucible into the mold, filling the welding gap between the rails. Upon completion of the crystallization process of the weld pool, postwelding operations begin: dismantling the welding equipment, removing burrs from the rail head and gates, grinding the rolling surface of the rail head in the area of the welded joint [1][2][3][4][5][6].…”