Mit der rasanten Entwicklung von Hochgeschwindigkeits- und Schwerlastbahnen wird die Gleisstruktur nach und nach durch nahtlose Strecken von gewöhnlichen Strecken ersetzt.Im Vergleich zu herkömmlichen Strecken entfällt bei der nahtlosen Strecke eine große Anzahl von Schienenverbindungen im Werk, sodass sie die Vorteile eines reibungslosen Laufs, geringer Gleiswartungskosten und einer langen Lebensdauer bietet.Es ist derzeit die wichtigste Methode für den Bau von Hochgeschwindigkeitsbahnstrecken.Die nahtlose Linie ist eine wichtige neue Technologie der Eisenbahnstrecke.Die Linie, die durch das Schweißen gewöhnlicher Stahlschienen zu langen Schienen einer bestimmten Länge, das Schweißen und Verlegen langer Schienen einer bestimmten Länge entsteht, wird als nahtlose Linie bezeichnet.Das Schienenschweißen ist ein wichtiger Bestandteil bei der Verlegung nahtloser Leitungen.
Derzeit umfassen die Schweißverfahren für nahtlose Linienschienenverbindungen hauptsächlich Schienenkontaktschweißen, Gasdruckschweißen und aluminothermisches Schweißen:
01 Kontaktschweißmethode und -prozess
Im Werksschweißen kommt in der Regel das Schienenkontaktschweißen (Abbrennschweißen) zum Einsatz.95 % der nahtlosen Strecke werden durch dieses Verfahren fertiggestellt, d. h. die Standardschiene mit einer Länge von 25 Metern und ohne Löcher wird zu einer langen Schiene von 200–500 Metern verschweißt.
Das Prinzip besteht darin, mithilfe von elektrischem Strom Wärme durch die Kontaktfläche der Schiene zu erzeugen, um die teilweise Endfläche der Schiene zu schmelzen, und dann die Schweißung durch Stauchen abzuschließen.Da die Schweißwärmequelle des Kontaktschweißens von der internen Wärmequelle des Werkstücks stammt, ist die Wärme konzentriert, die Aufheizzeit ist kurz, der Schweißprozess erfordert kein Zusatzmetall, der metallurgische Prozess ist relativ einfach, die Wärmeeinflusszone ist klein, und es ist leicht, eine Schweißverbindung von besserer Qualität zu erhalten.
Der von der Schienenschweißfabrik angewendete Schweißprozess ist grundsätzlich derselbe und umfasst: Schienenanpassung, Fehlererkennung, Reparatur der Endfläche der Schiene, Betreten der zu schweißenden Station, Schweißen, Grobschleifen, Feinschleifen, Richten, Normalisieren, Fehler Erkennung, Betreten des Bahnsteigs, Installation Der Schweißprozess ist von allen Prozessen der kritischste.Die Qualität der Schweißung steht in direktem Zusammenhang mit dem Arbeitsaufwand der Anlagenwartung.Liegt ein Problem vor, gefährdet es in schwerwiegenden Fällen die Fahrsicherheit.Im Vergleich zu anderen Schienenschweißverfahren weist das Flash-Schweißen einen hohen Automatisierungsgrad auf und wird weniger durch menschliche Faktoren beeinflusst.Die Schweißausrüstung ist mit einer Computersteuerung ausgestattet, mit geringen Schwankungen in der Schweißqualität und hoher Schweißproduktivität.Unter normalen Umständen ist die Festigkeit der Kontaktschweißnaht der Schiene im Vergleich zum Gasdruckschweißen und Thermitschweißen höher und die Bruchrate auf der Linie beträgt etwa 0,5/10000 oder weniger.Im Vergleich zum Grundmaterial ist seine Festigkeit jedoch aus folgenden Gründen immer noch geringer als die des Grundmaterials:
(1) Die Schiene ist ein Stangenmaterial mit großem Querschnitt und ihr Kernmaterial ist schlecht, mit Einschlüssen mit niedrigem Schmelzpunkt, losen und groben Körnern.Während des Schweiß- und Stauchvorgangs wird das Kantenmaterial extrudiert und das Kernmaterial durch Ausdehnung nach außen ersetzt, und das Fasergewebe wird unterbrochen und gebogen. Je größer die Stauchung, desto offensichtlicher ist diese Situation.
(2) Aufgrund des thermischen Einflusses der hohen Schweißtemperatur sind die Körner im Bereich von 1 bis 2 mm um die Schweißnaht herum grob und werden auf 1 bis 2 Körnungen reduziert
(3) Der Schienenquerschnitt ist ungleichmäßig, die Ober- und Unterseite der Schiene sind kompakte Abschnitte und die beiden Ecken der Schienenunterseite sind erweiterte Abschnitte.Die Temperatur an den beiden Ecken der Schienenunterseite ist beim Schweißen niedrig.Temperaturstress
(4) Es gibt Mängel an der Schweißnaht, die schwer zu beseitigen sind – graue Flecken.
02 Gasdruckschweißverfahren und -verfahren
Das derzeit weit verbreitete Gasdruckschweißen von Schienen ist ein kleines mobiles Gasdruckschweißgerät, das hauptsächlich zum Schweißen von Verbindungsstellen langer Schienen vor Ort verwendet wird und das geschlossene Oberlicht auch zum Schweißen beschädigter Schienen verwenden kann.
Das Prinzip besteht darin, die geschweißte Stirnseite der Schiene in einen plastischen Zustand zu erwärmen und unter Einwirkung einer festgelegten Stauchkraft einen Stauchbetrag zu erzeugen.Wenn die Stauchung einen bestimmten Wert erreicht, wird die Schiene zu einem Ganzen verschweißt.
Bei den aktuellen kleinen Luftdruckschweißgeräten handelt es sich im Wesentlichen um Haushaltsschweißgeräte, und der Schweißprozess ist im Allgemeinen in Phasen wie Vorwärmen mit der Autogen-Acetylen-Flamme, Vordrucksetzen, Niederdruckstauchen, Hochdruckstauchen sowie Druckhalten und Drücken unterteilt.Es ist notwendig, die Schienen manuell auszurichten und die Heizbedingungen mit bloßem Auge zu beobachten, daher wird dies stark von menschlichen Faktoren beeinflusst und ist anfällig für Schweißverbindungsfehler und Verbindungsdefekte.
Da es sich jedoch durch einfache Ausrüstung, geringe Größe und geringes Gewicht auszeichnet, lässt es sich leicht online, offline und auf der Baustelle bewegen und die Bedienung ist relativ einfach, sodass es häufig zum Schweißen langer Schienen auf der Baustelle verwendet wird .
03 Thermit-Schweißverfahren und -prozess
Das Thermitschweißen wird im Allgemeinen beim Schweißen von Eisenbahnschienen vor Ort eingesetzt und ist eine unverzichtbare Methode für die Leitungsverlegung, insbesondere für die nahtlose Sicherung von Leitungen und die Reparatur gebrochener Schienen.Das aluminothermische Schweißen von Schienen basiert auf der starken chemischen Affinität zwischen Aluminium im Flussmittel und Sauerstoff unter Hochtemperaturbedingungen.Es reduziert Schwermetalle und setzt gleichzeitig Wärme frei, wodurch die Metalle zu geschmolzenem Eisen zum Gießen und Schweißen geschmolzen werden.
Der wichtige Prozess besteht darin, das vorbereitete Thermitflussmittel in einen speziellen Tiegel zu geben, das Flussmittel mit einem Hochtemperaturzündholz zu zünden, eine starke chemische Reaktion auszulösen und bei hoher Temperatur geschmolzenen Stahl und Schlacke zu erhalten.Nachdem sich die Reaktion beruhigt hat, gießen Sie den geschmolzenen Hochtemperaturstahl in die vorgeheizte Sandform. Befestigen Sie die Schienen, schmelzen Sie die Enden der gestoßenen Schienen in der Sandform, entfernen Sie die Sandform nach dem Abkühlen und formen Sie die Schweißverbindungen rechtzeitig neu , und die beiden Schienenabschnitte werden zu einem zusammengeschweißt.Obwohl die aluminothermischen Schweißgeräte die Eigenschaften einer geringen Investition, eines einfachen Schweißvorgangs und einer guten Glätte der Verbindung aufweisen, handelt es sich bei der Schweißnaht um eine relativ dicke Gussstruktur mit schlechter Zähigkeit und Plastizität.Um die Leistung der Schweißverbindung zu verbessern, ist es am besten, eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen durchzuführen..
Kurz gesagt: Die Schweißqualität langer Schienen sollte durch Kontaktschweißen und Gasdruckschweißen besser sein.Die Endfestigkeit, Streckgrenze und Dauerfestigkeit des Kontaktschweißens und Gasdruckschweißens können mehr als 90 % des Grundmetalls erreichen.Die Qualität des aluminothermischen Schweißens ist etwas schlechter, seine Endfestigkeit beträgt nur etwa 70 % des Grundmetalls, die Ermüdungsfestigkeit ist sogar noch schlechter und erreicht nur 45 bis 70 % des Grundmetalls und die Streckgrenze ist etwas besser kommt dem Kontaktschweißen nahe.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 01.03.2023
