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 la principale méthode de construction de lignes ferroviaires à grande vitesse à l'heure actuelle.La ligne sans soudure est une nouvelle technologie importante de la 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 une 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 rail de ligne sans soudure comprennent principalement le soudage au contact du rail, le soudage sous pression de gaz et le soudage aluminothermique :
01 Méthode et processus de soudage par contact
Le soudage par contact de rail (soudage par étincelage) 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 un courant électrique pour générer de la chaleur à travers la surface de contact du rail pour faire fondre la face d'extrémité partielle du rail, puis terminer la soudure par refoulement.Étant donné que la source de chaleur de soudage 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 de rails est fondamentalement le même, y compris : l'appariement 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 redressement, la normalisation, le défaut détection, entrée dans la plate-forme ferroviaire, installation Le processus de soudage est le plus critique de tous les processus.La qualité de la soudure est directement liée à la charge de travail de la maintenance en 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 a un degré élevé d'automatisation et est moins affecté par les facteurs humains.L'équipement de soudage est équipé d'un contrôle par ordinateur, 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 aluminothermique, la résistance du cordon de soudure par contact du rail est plus élevée et le taux de rupture sur la ligne est d'environ 0,5/10000 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 d'âme est pauvre, avec des inclusions à bas point de fusion, des grains lâches et grossiers.Pendant le processus de soudage et de refoulement, le matériau de bord est extrudé et le matériau de noyau est remplacé par une expansion vers l'extérieur, et le tissu fibreux est interrompu et plié, et plus la quantité de refoulement est grande, 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 ou 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 faible 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 sous pression de gaz largement utilisé des rails est une petite machine de soudage sous pression de gaz mobile, qui est principalement utilisée pour souder des joints de longs rails sur site, et peut également utiliser la lucarne fermée pour souder 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 refoulement sous l'action d'une force de refoulement fixe.Lorsque la quantité de refoulement atteint une certaine quantité, le rail est soudé en un tout.
Les petites machines de soudage à pression d'air actuelles sont essentiellement des soudures domestiques, et le processus de soudage est généralement divisé en étapes telles que le préchauffage à la flamme oxyacétylénique, la pré-pressurisation, le refoulement à basse pression, le refoulement à haute pression et 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, de sorte qu'il est fortement affecté par les facteurs humains et qu'il est sujet aux erreurs de soudure et aux défauts de joint.
Mais parce qu'il a les caractéristiques d'un équipement simple, de petite taille et de poids léger, il est facile de se 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 aluminothermique
Le soudage aluminothermique est généralement utilisé dans le soudage sur site des rails de chemin de fer et constitue une méthode indispensable pour la pose des lignes, en particulier pour le verrouillage des lignes sans soudure et la réparation des rails cassés.Le soudage aluminothermique des rails repose sur la forte affinité chimique entre l'aluminium du flux et l'oxygène dans des conditions de haute température.Il réduit les métaux lourds et dégage 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 réaction chimique intense et à obtenir de l'acier et des scories en fusion à haute température.Une fois la réaction calmée, versez l'acier fondu à haute température dans le moule à sable préchauffé, fixez les rails dans le moule à sable préchauffé, faites fondre les extrémités des rails aboutés dans le moule à sable, retirez le moule à sable après refroidissement et remodelez les joints soudés à temps. , et les deux tronçons de rails sont soudés en un seul.Bien que l'équipement de soudage aluminothermique ait les caractéristiques d'un faible investissement, d'une opération de soudage simple et d'un bon lissé du joint, le cordon de soudure est une structure moulée 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 de 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 inférieure, sa résistance ultime n'est que d'environ 70% 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 celui du soudage par contact.
Heure de publication : 01 mars 2023
