RU2715927C1

RU2715927C1 - Method of thermite welding of butt joint with rail

Info

Publication number: RU2715927C1
Application number: RU2019105914A
Authority: RU
Inventors: Михаил Александрович Худяков; Юрий Михайлович Смирнов; Евгений Григорьевич Закирничный
Priority date: 2019-03-01
Filing date: 2019-03-01
Publication date: 2020-03-04

Abstract

FIELD: railway construction.

SUBSTANCE: method can be used for thermite welding of butt electric traction connector with side surface of rail head, for example, on electrified rail transport during laying of new tracks or during repair and recovery operations. Thermite element is used, made flat with recess, which is installed on side surface of rail. Butt connector is arranged in recess of thermite element. Termite is burnt. After the termination of burning of the thermite element, the compressing load is applied to the connected parts to form a weld joint.

EFFECT: higher quality of welded joint at thermite welding of parts along their side surfaces.

1 cl, 1 dwg

Description

Способ относится к области термитной сварки деталей, имеющих плоские поверхности в месте их соединения, и может быть использован,: например, на электрифицированном рельсовом транспорте при укладке новых рельсовых путей или при проведении на них ремонтно-восстановительных работ при термитной сварке стыкового электротягового соединителя с боковой поверхностью головки рельса.The method relates to the field of thermite welding of parts having flat surfaces in the place of their connection, and can be used: for example, on an electrified rail transport when laying new rail tracks or when carrying out repair and restoration work on them by thermite welding of a butt electric traction connector from the side rail head surface.

В настоящее время существуют различные способы термитной сварки, такие как, например, термитно-тигельная, термитно-муфельная, с помощью промежуточного литья и др. (Малкин Б.В., Воробьев А.А. Термитная сварка. - М.: Министерство коммунального хозяйства РСФСР, 1963. - 104 с.; Евсеев Р.Е. Термитная сварка в электромонтажном производстве. - М.: Литература по строительству, 1968. - 127 с.).Currently, there are various methods of thermite welding, such as, for example, termite-crucible, termite-muffle, using intermediate casting, etc. (Malkin B.V., Vorobyov A.A. Termite welding. - M.: Ministry of Public Utilities economy of the RSFSR, 1963. - 104 pp .; RE Evseev Termite welding in electrical installation production. - M.: Literature on construction, 1968. - 127 p.).

Известен способ термитно-тигельной сварки, который реализуется, например, в устройстве при термитной сварке стыкового электротягового соединителя с боковой поверхностью головки рельса, включающее верхнюю форму (тигель) для реакции воспламенения и горения термитной смеси и нижнюю форму для сварки. Верхняя форма состоит из разъемных по вертикали полуформ с литниковым каналом и снабжена крышкой. В нижней форме выполнен наклонный лоток для направления струи жидкого металла к боковой поверхности головки рельса и выемка прямоугольной формы для установки конца провода стыкового электротягового соединителя с графитовыми вставками для герметизации полой выемки и нижней формы. Крепежная оснастка устройства выполнена в виде навесной струбцины.A known method of thermite-crucible welding, which is implemented, for example, in a device for thermite welding of a butt electric traction connector with a side surface of the rail head, comprising an upper mold (crucible) for the ignition and combustion of a thermite mixture and a lower mold for welding. The upper mold consists of vertically split half-molds with a sprue channel and is equipped with a lid. In the lower form, an inclined tray is made for directing a stream of liquid metal to the side surface of the rail head and a rectangular recess for installing the end of the wire of a butt electrically connected connector with graphite inserts for sealing the hollow recess and the lower form. The mounting hardware of the device is made in the form of a hinged clamp.

При горении термитной смеси в верхней форме образуется жидкий металл, который по литниковому каналу направляется к головке рельса и заливает конец провода стыкового электротягового соединителя. При кристаллизации металла образуется сварное соединение (патент РФ №2398664, Россия, МКИ В23К 23/00).When burning the thermite mixture in the upper form, a liquid metal is formed, which is guided along the gate channel to the rail head and fills the end of the wire of the butt electrically connected connector. Upon crystallization of the metal, a welded joint is formed (RF patent No. 2398664, Russia, MKI V23K 23/00).

Недостатками данного способа для термитной сварки является конструктивная сложность и недолговечность форм для получения жидкого металла, относительно низкая производительность сварки (от начала установки устройства и до конца сварки), требуется очистка форм от шлака. В залитый и закристаллизованный металл могут попадать шлаковые включения, которые снижают прочность сварного соединения особенно при действии циклических и вибрационных нагрузок. Тигель должен располагаться только вертикально.The disadvantages of this method for thermite welding are the structural complexity and fragility of the molds for producing liquid metal, the relatively low welding performance (from the beginning of the installation of the device to the end of welding), it is necessary to clean the mold from slag. Slag inclusions can fall into the cast and crystallized metal, which reduce the strength of the welded joint, especially under cyclic and vibration loads. The crucible should only be positioned vertically.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ пайки рельсовых соединителей к рельсу с использованием термитной смеси (патент №2390597 С1, МПК Е01В 11/52, 27.05.2010). Первоначально на место пайки наносят термореактивную смесь, затем на головку рельса с помощью прижимного держателя устанавливают устройство, имеющее реакционную полость для проведения процесса пайки, и полость для прогрева головки рельса, выкладывают полости термостойким картоном, после этого закладывают в полость пайки термостержень таким образом, чтобы зажигательный элемент термостержня касался термитной смеси полости прогрева головки рельса, производят поджог термостержня и производят процесс пайки.The closest in technical essence to the claimed method is a method of soldering rail connectors to the rail using a thermite mixture (patent No. 2390597 C1, IPC EB 11/52, 05/27/2010). Initially, a thermosetting mixture is applied to the place of soldering, then a device having a reaction cavity for carrying out the soldering process is installed on the rail head with a clamping holder, and a cavity for heating the rail head is laid out with heat-resistant cardboard, then the thermal rod is placed in the soldering cavity so that incendiary element of the thermal rod touched the thermite mixture of the heating cavity of the rail head, the thermal rod is set on fire and the soldering process is carried out.

Недостатками данного способа является сложность устройства для проведения пайки, необходимость обязательного применения термостержня и специального оборудования для зажигания термитной смеси, а также двух зарядов в виде термитной шашки и термитной смеси. Образование газа и шлака в замкнутой полости при сгорании термитной смеси препятствует качественному заполнению жидким металлом зазоров между поверхностями рельса и рельсового соединителя. При пайке требуется высокая чистота поверхностей соединяемых деталей, что сложно обеспечить при данном способе в отличие от сварки давлением с оплавлением.The disadvantages of this method are the complexity of the device for soldering, the need for mandatory use of a thermal rod and special equipment for igniting a thermite mixture, as well as two charges in the form of a termite block and a thermite mixture. The formation of gas and slag in a closed cavity during the combustion of the thermite mixture prevents the liquid metal from filling the gaps between the surfaces of the rail and the rail connector qualitatively. When soldering, high purity of the surfaces of the parts to be joined is required, which is difficult to ensure with this method, in contrast to pressure welding with reflow.

Целью настоящего изобретения является создание способа термитной сварки, позволяющего осуществлять сварку деталей, имеющих плоские поверхности в месте соединения, с установкой плоского термитного элемента между этими поверхностями.The aim of the present invention is to provide a method of thermite welding, which allows welding of parts having flat surfaces at the junction, with the installation of a flat termite element between these surfaces.

Технический результат: позволяет расширить область применения термитной сварки в промышленности, соединять термитной сваркой детали, имеющие плоские боковые поверхности, повысить производительность процесса термитной сварки и качество сварного соединения.Technical result: it allows to expand the field of application of thermite welding in industry, to connect with thermite welding parts having flat side surfaces, to increase the productivity of the process of thermite welding and the quality of the welded joint.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе термитной сварки стыкового соединителя с рельсом, включающем установку стыкового соединителя на боковую поверхность головки рельса и поджог термитного элемента, используют термитный элемент, выполненный плоским с выемкой, который устанавливают на боковой поверхности рельса, при этом в выемке термитного элемента размещают наконечник упомянутого соединителя, а после окончания горения термитного элемента к соединяемым деталям прикладывают сжимающую нагрузку до образования сварного соединения.This goal is achieved by the fact that in the proposed method for the termite welding of the butt connector with the rail, including installing the butt connector on the side surface of the rail head and arson of the termite element, use a termite element made flat with a recess, which is installed on the side surface of the rail, while in the recess the termite element is placed the tip of the aforementioned connector, and after the termination of the burning of the termite element, a compressive load is applied to the connected parts until welded joint.

Примером реализации способа является, например, термитная сварка стыкового электротягового соединителя с боковой поверхностью головки рельса.An example of the implementation of the method is, for example, termite welding of a butt electric traction connector with the side surface of the rail head.

Изобретение поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.

На головку рельса 1 устанавливается струбцина 2 с керамической пластиной 6, которая защищает от нагрева ее поверхность. На боковую поверхность головки рельса 1 устанавливается плоский термитный элемент 4 с выемкой под наконечник электротягового соединителя 5, в выемку термитной пластины вставляется наконечник электротягового соединителя 5, который поджимается к термитной пластине и головке рельса винтом 3.A clamp 2 with a ceramic plate 6 is installed on the rail head 1, which protects its surface from heating. A flat thermite element 4 is installed on the side surface of the rail head 1 with a recess under the tip of the electric traction connector 5, a tip of the electric traction connector 5 is inserted into the recess of the thermite plate, which is pressed against the thermite plate and the rail head by screw 3.

После сборки термитный элемент 4 поджигается, например, термитными спичками. За счет тепла, выделяемого при горении термитного элемента, происходит оплавление поверхности головки рельса и наконечника электротягового соединителя. После окончания горения термитного элемента под действием внешней нагрузки, создаваемой винтом струбцины, выдавливается слой жидкого металла и оксидные пленки, шлаковые включения, поверхности сближаются на расстояние действия сил межатомного взаимодействия и образуется прочное сварное соединение.After assembly, the termite element 4 is ignited, for example, with termite matches. Due to the heat generated during the burning of the termite element, the surface of the rail head and the tip of the electric traction connector are melted. After burning the termite element under the action of an external load created by the clamp screw, a layer of liquid metal and oxide films, slag inclusions are squeezed out, the surfaces come closer to the distance of the interatomic forces and a strong welded joint is formed.

Claims

A method of termite welding of a butt connector with a rail, including installing a butt connector on the side surface of the rail head and arson of a termite element, characterized in that they use a termite element made flat with a recess, which is installed on the side surface of the rail, and a tip is placed in the recess of the termite element the aforementioned connector, and after termination of the burning of the termite element, a compressive load is applied to the joined parts until a welded joint is formed.