Avec le développement rapide des chemins de fer à grande vitesse et lourds, la structure des voies est progressivement remplacée par des lignes sans soudure à partir de lignes ordinaires. Par rapport aux lignes ordinaires, la ligne sans soudure élimine un grand nombre de joints de rail dans l'usine, elle présente donc les avantages d'un fonctionnement fluide, de faibles coûts d'entretien des voies et d'une longue durée de vie. C'est devenu à l'heure actuelle la principale méthode de construction de lignes ferroviaires à grande vitesse. La ligne continue est une nouvelle technologie importante en matière de voie ferrée. La ligne formée en soudant des rails en acier ordinaires en longs rails d'une certaine longueur, en soudant et en posant de longs rails d'une certaine longueur est appelée ligne sans soudure. Le soudage des rails est une partie importante de la pose de lignes sans soudure.
À l'heure actuelle, les méthodes de soudage des joints de rails de ligne sans soudure comprennent principalement le soudage par contact de rail, le soudage sous pression de gaz et le soudage aluminothermique :
01 Méthode et processus de soudage par contact
Le soudage par contact ferroviaire (soudage flash) est généralement utilisé dans le soudage en usine. 95 % de la ligne sans soudure est complétée par ce processus, c'est-à-dire que le rail standard d'une longueur de 25 mètres et sans trous est soudé dans un long rail de 200 à 500 mètres.
Le principe est d'utiliser le courant électrique pour générer de la chaleur à travers la surface de contact du rail afin de faire fondre la face d'extrémité partielle du rail, puis de terminer la soudure par refoulement. Étant donné que la source de chaleur du soudage par contact provient de la source de chaleur interne de la pièce, la chaleur est concentrée, le temps de chauffage est court, le processus de soudage ne nécessite pas de métal d'apport, le processus métallurgique est relativement simple, la zone affectée par la chaleur est petit et il est facile d'obtenir un joint soudé de meilleure qualité.
Le processus de soudage adopté par l'usine de soudage des rails est fondamentalement le même, comprenant : l'adaptation des rails, la détection des défauts, la réparation de la face d'extrémité du rail, l'entrée dans la station à souder, le soudage, le meulage grossier, le meulage fin, le redressage, la normalisation, le défaut détection, entrée sur la plate-forme ferroviaire, installation Le processus de soudage est le plus critique de tous les processus. La qualité du soudage est directement liée à la charge de travail de maintenance de la ligne. S'il y a un problème, cela mettra en danger la sécurité de conduite dans les cas graves. Comparé à d'autres méthodes de soudage de rails, le soudage Flash présente un degré élevé d'automatisation et est moins affecté par les facteurs humains. L'équipement de soudage est équipé d'un contrôle informatique, avec de petites fluctuations dans la qualité du soudage et une productivité de soudage élevée. Dans des circonstances normales, par rapport au soudage sous pression de gaz et au soudage à la thermite, la résistance du cordon de soudure par contact du rail est plus élevée et le taux de rupture sur la ligne est d'environ 0,5/10 000 ou moins. Cependant, par rapport au matériau de base, sa résistance est toujours inférieure à celle du matériau de base pour les raisons suivantes :
(1) Le rail est un matériau de barre de grande section et son matériau de base est pauvre, avec des inclusions à faible point de fusion, des grains lâches et grossiers. Pendant le processus de soudage et de refoulement, le matériau du bord est extrudé et le matériau du noyau est remplacé par une expansion vers l'extérieur, et le tissu fibreux est interrompu et plié, et plus le refoulement est important, plus cette situation est évidente.
(2) En raison de l'influence thermique du soudage à haute température, les grains sont grossiers dans la zone de 1 à 2 mm autour de la soudure et les grains sont réduits à 1 à 2 grades.
(3) La section transversale du rail est inégale, le haut et le bas du rail sont des sections compactes et les deux coins du bas du rail sont des sections élargies. La température des deux coins du bas du rail est basse lors du soudage. stress thermique
(4) Il existe des défauts difficiles à éliminer sur la soudure — points gris.
02 Méthode et procédé de soudage par soudage sous pression de gaz
À l'heure actuelle, le soudage des rails sous pression de gaz largement utilisé est une petite machine de soudage sous pression de gaz mobile, qui est principalement utilisée pour souder les joints de rails longs sur site, et peut également utiliser la lucarne fermée pour le soudage des rails endommagés.
Le principe est de chauffer la face d'extrémité soudée du rail jusqu'à un état plastique et de générer une quantité de renversement sous l'action d'une force de renversement fixe. Lorsque le degré de refoulement atteint un certain montant, le rail est soudé en un tout.
Les petites machines de soudage à air comprimé actuelles sont essentiellement du soudage domestique, et le processus de soudage est généralement divisé en étapes telles que le préchauffage de la flamme oxyacétylène, la prépressurisation, le refoulement à basse pression, le refoulement à haute pression, ainsi que le maintien et la poussée de la pression. Il est nécessaire d'aligner manuellement les rails et d'observer les conditions de chauffage à l'œil nu, cela est donc grandement affecté par les facteurs humains et est sujet aux erreurs de soudage et aux défauts de joint.
Mais comme il présente les caractéristiques d'un équipement simple, de petite taille et de poids léger, il est facile à déplacer en ligne, hors ligne et sur le chantier de construction, et l'opération est relativement simple, il est donc largement utilisé pour souder de longs rails sur le chantier de construction. .
03 Méthode et procédé de soudage thermite
Le soudage thermite est généralement utilisé dans le soudage sur site des rails ferroviaires et constitue une méthode indispensable pour la pose de lignes, en particulier pour le verrouillage sans couture des lignes et la réparation des rails cassés. Le soudage aluminothermique des rails repose sur la forte affinité chimique entre l'aluminium présent dans le flux et l'oxygène dans des conditions de haute température. Il réduit les métaux lourds et libère de la chaleur en même temps, fondant les métaux en fer fondu pour le moulage et le soudage.
Le processus important consiste à placer le flux de thermite préparé dans un creuset spécial, à enflammer le flux avec une allumette à haute température, à produire une forte réaction chimique et à obtenir de l'acier et des scories fondus à haute température. Une fois la réaction calmée, versez l'acier fondu à haute température dans le moule en sable. Fixez les rails dans le moule en sable préchauffé, faites fondre les extrémités des rails aboutés dans le moule en sable, retirez le moule en sable après refroidissement et remodelez les joints soudés à temps. , et les deux sections de rails sont soudées en une seule. Bien que l'équipement de soudage aluminothermique présente les caractéristiques d'un faible investissement, d'une opération de soudage simple et d'une bonne douceur du joint, le cordon de soudure est une structure coulée relativement épaisse avec une ténacité et une plasticité médiocres. Il est préférable d'effectuer un traitement thermique après soudage pour améliorer les performances du joint soudé. .
En bref, la qualité du soudage des rails longs devrait être meilleure avec le soudage par contact et le soudage sous pression de gaz. La résistance ultime, la limite d'élasticité et la résistance à la fatigue du soudage par contact et du soudage sous pression de gaz peuvent atteindre plus de 90 % du métal de base. La qualité du soudage aluminothermique est légèrement pire, sa résistance ultime n'est qu'environ 70 % de celle du métal de base, la résistance à la fatigue est encore pire, n'atteignant que 45 à 70 % du métal de base, et la limite d'élasticité est légèrement meilleure, ce qui est proche de celle du soudage par contact.
Heure de publication : 01 mars 2023
