高速鉄道や重量鉄道の急速な発展に伴い、軌道構造は一般路線からシームレスな路線に徐々に置き換えられています。シームレスラインは、通常のラインに比べて工場内のレールの継ぎ目が大幅になくなるため、スムーズな走行、線路維持費の低減、長寿命化などのメリットがあります。現在の高速鉄道路線建設の主流となっている。シームレスラインは鉄道軌道の重要な新技術です。通常の鋼製レールを溶接して一定の長さの長尺レールとし、溶接して一定の長さの長尺レールを敷設したラインをシームレスラインといいます。レール溶接は、シームレスなラインを敷設するための重要な部分です。
現在、シームレスラインレール継手の溶接方法には、主にレール接触溶接、ガス圧接、アルミサーモ溶接が含まれます。
01 接触溶接の方法と工程
工場溶接ではレール接触溶接（フラッシュ溶接）が一般的です。この工程でシームレスラインの95％が完成します。つまり、長さ25メートルで穴のない標準的なレールが溶接されて200～500メートルの長尺レールになります。
原理としては、電流を流してレール接触面を発熱させ、レール端面の一部を溶かし、据え込み加工により溶接を完了させます。接触溶接の溶接熱源はワークピースの内部熱源から来るため、熱は集中し、加熱時間は短く、溶接プロセスは溶加材を必要とせず、冶金プロセスは比較的単純で、熱影響部は非常に簡単です。小さく、より高品質の溶接継手を得るのが簡単です。
レール溶接工場が採用する溶接プロセスは基本的に同じで、レールのマッチング、探傷、レール端面の修復、溶接ステーションへの進入、溶接、粗研削、精研削、矯正、正規化、欠陥が含まれます。検出、レールプラットホームへの進入、設置 溶接プロセスは、すべてのプロセスの中で最も重要です。溶接の品質はラインメンテナンスの負担に直結します。問題があれば、重大な場合には運転の安全が危険にさらされることになります。他のレール溶接方法と比較して、フラッシュ溶接は高度に自動化されており、人的要因の影響が少ないです。溶接設備はコンピュータ制御を採用しており、溶接品質のばらつきが少なく、高い溶接生産性を実現しています。通常の状態では、ガス圧接やテルミット溶接に比べてレールの接触溶接シームの強度が高く、ライン上の破断率は約0.5/10000以下です。ただし、母材と比較すると以下の理由により強度は依然として劣ります。
(1) レールは大断面の棒材であり、芯材の材質が貧弱で、融点の低い介在物や、粒が粗大である。溶接および据え込みプロセス中に、エッジ材料が押し出され、コア材料が外側への膨張によって置き換えられ、繊維組織が中断されて曲がります。据え込み量が大きくなるほど、この状況はより顕著になります。
(2) 溶接高温による熱影響により、溶接部周囲 1～2mm の領域では結晶粒が粗大となり、結晶粒は 1～2 等級に低下します。
(3) レールの断面は凹凸があり、レールの上下は緻密部、レール下部の二隅は拡張部となっています。溶接中、レール底部の２隅は温度が低くなります。温度ストレス
(4) 溶接部に除去するのが難しい欠陥 (灰色の斑点) があります。
02 ガス圧接溶接方法と工程
現在、広く使用されているレールのガス圧溶接は小型の移動式ガス圧溶接機で、主に現場で長いレールの接合部を溶接するために使用され、損傷したレールの溶接には閉じた天窓を使用することもできます。
原理は、レールの溶接端面を塑性状態まで加熱し、一定の据え込み力の作用により据え込み量を発生させることです。据え込み量が一定量に達すると、レールが溶接されて一体化されます。
現在の小型空圧溶接機は基本的に家庭用溶接であり、溶接工程は一般に酸素アセチレン火炎予熱、予加圧、低圧据え込み、高圧据え込み、保圧押込みなどの段階に分かれています。手動でレールを位置合わせしたり、加熱状況を肉眼で観察したりする必要があるため、人的要因の影響を大きく受け、溶接接合ミスや接合欠陥が発生しやすくなります。
しかし、設備がシンプル、小型、軽量という特徴があるため、オンライン、オフライン、建設現場での移動が簡単で、操作が比較的簡単であるため、建設現場で長いレールを溶接するために広く使用されています。
03 テルミット溶接の方法と工程
テルミット溶接は鉄道レールの現場溶接に一般的に使用されており、線路敷設、特にシームレスな線のロックや破損したレールの修復に不可欠な方法です。レールのアルミサーミック溶接は、高温条件下でのフラックス中のアルミニウムと酸素の間の強力な化学親和性に基づいています。重金属を還元すると同時に熱を放出し、金属を溶かして鋳造や溶接用の溶鉄を作ります。
重要な工程は、調製したテルミットフラックスを専用るつぼに入れ、高温マッチで点火し、強力な化学反応を起こし、高温の溶鋼とスラグを得るというものです。反応が落ち着いたら、高温の溶鋼を予熱した砂型に注ぎ、レールを砂型で固定し、突き合わせたレールの端を砂型で溶かし、冷却後に砂型を取り外し、適時に溶接継手の形状を再形成します。 、レールの 2 つのセクションが溶接されて 1 つになります。アルミサーミック溶接装置は、低投資、簡単な溶接操作、および良好な接合部の平滑性という特徴を備えていますが、溶接シームは比較的厚い鋳造構造であり、靭性と塑性が劣っています。溶接継手の性能を向上させるには、溶接後の熱処理を実行するのが最善です。 。
つまり、ロングレールの溶接品質は接触溶接とガス圧接の方が良いはずです。接触溶接やガス圧接の極限強度、降伏強度、疲労強度は母材の90％以上に達します。アルミサーモ溶接の品質はわずかに悪く、極限強度は母材金属の約 70% にすぎず、疲労強度はさらに悪く母材金属の 45% ～ 70% にしか達しません。降伏強度はわずかに優れています。接触溶接に近いです。
投稿時間: 2023 年 3 月 1 日
