Hochgeschwindigkeits-Schweißtechnik für Eisenbahnschienen: Aluminothermisches Schweißen, Druckschweißen, Blitzschweißen

Da sich der Bau von Hochgeschwindigkeitsbahnprojekten weiter vertieft, Das Land hat strengere Qualitätsanforderungen an Eisenbahnschienen gestellt. Der steel rail is a key component of railway tracks, and choosing the appropriate steel rail welding technology plays a significant role in improving the quality of high-speed railway construction.

Common steel rail welding technologies include aluminothermic welding technology, pressure welding technology, and flash welding technology, unter anderem. Different welding technologies have different applicable scopes. To standardize the application of high-speed railway rail welding technology and enhance the level of high-speed railway construction, this paper elaborates on the common types of high-speed railway rail welding technology, their advantages and disadvantages, analyzes the application of high-speed railway rail welding technology, and proposes measures to improve the application level of high-speed railway rail welding technology, with the aim of providing reference for high-speed railway construction projects.

ICH. Common High-Speed Railway Rail Welding Technologies

(1) Aluminothermic Welding Technology

Aluminothermic welding technology is a common high-speed Eisenbahnschiene welding technology. This technology uses the heat released by the chemical reaction between aluminum powder and heavy metal oxides to weld the steel rails. Technicians can place the aluminothermic agent in a specially designed crucible and ignite it, generating an aluminothermic reaction. Während dieses Prozesses, the high temperature can cause the metal in the crucible to melt, forming molten steel, which can then be directed into a sand mold for rail welding.

Aluminothermic welding technology has the advantages of being convenient to operate and having low costs. Sein Vorteil besteht darin, dass es an der ursprünglichen Position der Stahlschiene geschweißt werden kann, ohne dass eine großflächige Bewegung oder Demontage der Stahlschiene erforderlich ist. Jedoch, sie wird durch die Gussstruktur an der Schweißstelle begrenzt, Dies führt zu schlechten allgemeinen mechanischen Eigenschaften und Schwierigkeiten bei der Sicherstellung der Qualität und Leistung der geschweißten Schiene nach dem Schweißen aufgrund von Faktoren wie der Temperatur, Schweißnahtgröße, und menschliche Bedienung.

Im Vergleich zur Pressschweißtechnik und der Blitzschweißtechnik, Bei der aluminothermischen Schweißtechnik ist die Wahrscheinlichkeit eines Schienenbruchs während der Anwendung am höchsten. daher, Diese Technologie eignet sich für den Einsatz in Szenarien, in denen der Schweißraum für das Hochgeschwindigkeitsschweißen von Eisenbahnschienen begrenzt ist, oder für die Notfallreparatur von Schienenbrüchen. Zusätzlich, technicians need to conduct inspections and analyses to standardize the application of aluminothermic welding technology and improve the quality of high-speed railway rail welding.

The following problems may occur when applying this technology.

① Cracking. Cracking refers to the formation of voids or holes in the castings due to volume contraction during rail welding. This problem is directly related to the excessive preheating time of the steel rail, the contraction of molten steel in the high-temperature state, the uneven temperature distribution within the steel rail, improper use of preheating equipment, improper handling of high-temperature molten steel, usw.

② Porosity. Porosity refers to the widespread and evenly distributed fine cavities in high-speed railway rail welding. Das Auftreten dieses Problems wirkt sich negativ auf die Qualität und Kompaktheit der Schweißnaht sowie die Sicherheit des Bahnbetriebs aus. Dies hängt direkt mit einer unzureichenden Vorwärmung zusammen, unsachgemäße Reinigung des Schienenspalts, unsachgemäße Abdichtung der Sandform, zu großer Schienenabstand, unzureichende Stahlwassermenge, und unzureichende Zeit zum Abschrecken des Stahls mit Wasser.

③ Gaslöcher. Unter Gaslöchern versteht man Hohlräume, die sich innerhalb oder an der Oberfläche der Schienenschweißnaht bilden, die in direktem Zusammenhang mit der Gasfreisetzung während des Schweißprozesses stehen, die Leistung der Sandform, die Qualität des Schienenschweißens, und die Sauberkeit des Schienenschweißendes.

④ Einschlüsse. Einschlüsse sind ein häufiges Problem bei Anwendungen der aluminothermischen Schweißtechnik beim Hochgeschwindigkeitsschweißen von Eisenbahnschienen. Dieses Problem hängt direkt mit dem Vorhandensein von Schlacke in der Schweißnaht zusammen, Verunreinigungen im Schweißnahtquerschnitt, unsachgemäße Abdichtung der Sandform, zu großer Schienenabstand, unzureichende Stahlwassermenge, und unzureichende Zeit zum Abschrecken des Stahls mit Wasser, Dadurch kann Schlacke in die Sandform gelangen oder in der Schweißnaht verbleiben, oder verhindern, dass Schlacke sofort aus der Sandform austritt.

(2) Druckschweißtechnik

Die Druckschweißtechnik nutzt hauptsächlich die Hochtemperaturflamme, die durch die Verbrennung von Sauerstoff-Ethan entsteht, um die vorgepressten Enden zu erhitzen the steel rail, Überführen in einen geschmolzenen oder plastischen Zustand und Verbinden. Der Einsatz der Pressschweißtechnik beim Schweißen von Hochgeschwindigkeitsschienen zeichnet sich durch einen geringen Energieverbrauch aus, hohe effizienz, niedrige Kosten, und hervorragende Schweißqualität. Darüber hinaus, Durch den Einsatz der Pressschweißtechnik ist keine wiederholte Anpassung der Schienenposition erforderlich. Es ist lediglich erforderlich, dass die Techniker den oberen Schmiededruck an beiden Enden der Schiene auf der Grundlage von Faktoren wie der Temperatur der Schienenschweißumgebung und dem Widerstand der Schiene während des Betriebs steuern, Dadurch wird der Vordruck verbessert, Schweißschutz, und Erwärmungseffekte, und Verbesserung der Schweißqualität von Hochgeschwindigkeitseisenbahnschienen. daher, Diese Technologie eignet sich besser für den Einsatz in der Streck- und Verriegelungsschweißumgebung (wo beim Schweißvorgang eine gewisse Dehnkraft entsteht). Jedoch, Dies kann durch die spezifische Umgebung von Hochgeschwindigkeitsbahnen und das betriebliche Niveau der Schweißtechniker eingeschränkt sein, Dies führt zu Qualitätsproblemen bei der Schweißverbindung.

Bei der Pressschweißtechnik werden hohe Anforderungen an die Sauberkeit der Schienenendflächen vor dem Erhitzen gestellt. Zusätzlich, Die durch die Sauerstoff-Acetylen-Verbrennung erzeugte Temperatur wird weitgehend von der Bauumgebung und den Konzentrationen von Sauerstoff und Acetylen beeinflusst. Bei der Pressschweißtechnik wird die Schienenschweißfläche mit einer externen Wärmequelle erwärmt, Dies führt zu einer großen Schweißheizfläche. Während des Schweißvorgangs, Es ist schwierig, eine ausgeglichene Temperatur zwischen den Endflächen der Verbindung zu erreichen, der Schienenoberfläche, Ober- und Unterseite der Schiene, und die Seiten der Schiene. daher, Durch den Einsatz der Druckschweißtechnik kann die Form möglicherweise nicht gewährleistet werden, Glätte, und Ebenheit der Schienenschweißverbindung, und Techniker müssen den höchsten Schmiedebetrag anhand von Daten wie den Schienenabmessungen berechnen, Material, und Pressschweißtemperatur, um die Qualität der Schienenschweißverbindung sicherzustellen.

Derzeit, Die übliche Betriebsausrüstung für die Druckschweißtechnik ist ein großformatiges numerisch gesteuertes Druckschienenschweißfahrzeug. Das groß angelegte numerisch gesteuerte Druckschienenschweißfahrzeug verfügt über eine Klemmstruktur und einen integrierten automatischen Betriebsmodus, Dadurch können die Betriebsmängel herkömmlicher kleiner Pressschweißgeräte mit numerischer Steuerung wirksam überwunden und die Festigkeit der Schienenschweißverbindung verbessert werden, die Glätte der Schweißstruktur, und die Schweißeffizienz der Schienen, Reduzierung der Arbeitsbelastung der Schweißtechniker. Jedoch, Der Betrieb des groß angelegten numerisch gesteuerten Druckschienenschweißfahrzeugs nutzt immer noch die Sauerstoff-Acetylen-Verbrennungstemperatur als Wärmequelle, und die Temperaturunterschiede zwischen verschiedenen Teilen der Schiene während des Schweißprozesses lassen sich nur schwer effektiv bewältigen.

(III) Flash-Schweißtechnologie

Die Blitzschweißtechnik schweißt Schienen durch die Widerstandswärme, die entsteht, wenn ein großer Strom durch die Schienen fließt. Während des Schweißvorgangs, Es werden große Mengen an Energieressourcen verbraucht, und die Anwendungskosten sind relativ hoch. Die Blitzschweißtechnik nutzt einen hohen Strom, um die Temperatur an den Verbindungsstirnflächen der Schienen schnell zu erhöhen, sie in einen geschmolzenen oder plastischen Zustand zu bringen. Während des Erwärmungsprozesses der Schienen, Die Widerstandswärme bildet ein entsprechendes Temperaturfeld und schützt über eine Flüssigkeitsbrücke den Hochtemperaturbereich der Schienen, achieving the purpose of releasing harmful substances and overheated metals within the rails through top forging operations to connect the rails firmly.

Flash welding technology is suitable for application in rail factories or high-speed railway rail welding construction sites. The actual application of flash welding technology at construction sites can be controlled automatically and precisely through numerical control technology to effectively improve the welding quality, welding efficiency, and construction stability of high-speed railway rails.

Derzeit, Die Anwendung der Abbrennschweißtechnik beim Hochgeschwindigkeitsschweißen von Eisenbahnschienen hat nach und nach die aluminothermische Schweißtechnik und die Pressschweißtechnik ersetzt. In der praktischen Anwendung der Abbrennschweißtechnik, Es können zwei Schienenabschnitte verbunden und Strom durchgeleitet werden, Erzeugen elektrischer Wärmeenergie in den Schienen, um die Kontaktstelle zu schmelzen und einen flüssigen Metallstrahl zu bilden. Während dieses Prozesses, Zwischen dem Kontaktspalt der beiden Schienen kommt es zu einem Blitzphänomen, weitere Erwärmung der Schienen und Ausgleich der Temperatur in jedem Bereich des Schienenquerschnitts. Gleichzeitig, Beim Erhitzen werden Kohlenstoffbestandteile in der Schiene freigesetzt, Dies kann die Stabilität der Schienenschweißenden bis zu einem gewissen Grad schützen. Danach, technicians can apply top forging pressure to the rail end surface to discharge the internal metal liquid and weld the rails.

The application flash welding technology in high-speed railway rail welding should be attention to the following issues.

① Während des Schweißprozesses können Roll- oder Rollstangen-Schienengleitgeräte ausgewählt werden, um die Konstruktion zu erleichtern. Die Roll- oder Rollstangen-Schienengleitausrüstung berührt die Schiene über Rollen, Dadurch kann die Reibung zwischen der Ausrüstung und der Schiene verringert werden; Bei der Anwendung der Rollenschienen-Gleitausrüstung, An der Unterseite der Stahlstangen werden Holzschwellen angebracht, und der Reibungskoeffizient an der Unterseite ist derselbe wie der zwischen Schiene und Beton. Zur wirksamen Steuerung der Reibungskraft zwischen der Gleitausrüstung und der Schiene beim Schienenschweißen, Techniker können sich bevorzugt für die Rollenschiebeausrüstung entscheiden.

② Mit der Schienenbiegemethode können Techniker die Schienenenden sanft biegen, Bildung einer leichten Krümmung, um die Geradheit der Schienenschweißverbindung zu verbessern und die Schweißspannung zu reduzieren. Gleichzeitig, bei Verwendung der Schienenbiegemethode, Sie müssen die Änderungen in der Geradheit der Schweißverbindung genau überwachen und den Abstand zwischen der Schweißverbindung und dem Biegebereich der Schienenenden streng kontrollieren.

③ Beim Schweißen von Hochgeschwindigkeitsschienen kann es bei der Abbrennschweißtechnik zu Absinkproblemen kommen. Techniker können den Vorwölbungsgrad der Schiene entsprechend erhöhen, um die Tragfähigkeit der Schienenverbindung zu verbessern und die Stabilität des Schienenbetriebs sicherzustellen. Allgemein, Der Wert des Vorwölbungsgrads kann auf etwa 100 % eingestellt werden 0.2 mm.

II. Maßnahmen zur Verbesserung des Anwendungsniveaus der Hochgeschwindigkeits-Schienenschweißtechnik

(1) Kontrollieren Sie den Auswahl- und Anwendungsprozess der Schienenschweißtechnologie streng

Bei der Wahl der Schienenschweißtechnik, Verschiedene Faktoren wie die Reife, Der Anwendungsbereich und die wirtschaftlichen Vorteile verschiedener Schienenschweißtechnologien sollten umfassend berücksichtigt werden. Wählen Sie die Schienenschweißtechnik effizient aus, automatisierte und stabile Schweißqualität als bevorzugte Option. Gleichzeitig, Führen Sie vor der Anwendung der Technologie kleine Tests durch, um den Anwendungseffekt der Schienenschweißtechnologie zu überprüfen. Während der Berechnung von Testdaten, Bewerten Sie die Festigkeitsleistung der Schweißverbindung und die Qualität der Schweißnaht, um den Anwendungseffekt der Schweißtechnologie sicherzustellen. Zusätzlich, Einzelheiten zu den technischen Anwendungsnormen für das Schienenschweißen, wie z.B. Einstellungen der Schweißparameter, Anwendung von Schweißgeräten, und Überwachung des Schweißprozesses, und überwachen Sie alle Schweißdaten in Echtzeit über ein Computersystem, um die Stabilität der Schweißtechnologieanwendung zu verbessern.

(2) Führen Sie Inspektionsarbeiten durch, um die umfassende Qualität der Schienenschweißtechniker zu verbessern

Mit zerstörungsfreien Prüfmethoden wie der Ultraschallprüfung und der Magnetpulverprüfung können Techniker die Qualität von Schienenschweißverbindungen und Schweißnähten prüfen, einschließlich der Ebenheit der Schweißnahtoberfläche, usw. Rechtzeitige Erkennung und Behebung von Problemen wie Poren und Schlacke beim Schienenschweißen, und Durchführung mechanischer Leistungstests wie Zug- und Biegetests an den Schienenschweißverbindungen, um zu überprüfen, ob die Festigkeit und Zugkraft der Schweißverbindung den Anforderungen für die Qualität des Hochgeschwindigkeitsgleisbaus entsprechen.

Gleichzeitig, organisieren regelmäßig technische Schulungen für Schienenschweißtechniker, um ihr Verständnis für die Grundlagen der Schweißtechnik zu vertiefen, die Betriebsnormen der Schweißtechnik, und die Verwendungsmethoden von Schweißgeräten. Sie können auch evaluiert werden und müssen Zertifikate für ihre Positionen vorweisen. Zusätzlich, Die Abteilung Hochgeschwindigkeitsbahnbau kann Schweißtechniker zur Teilnahme an Branchenaustauschen und Seminaren organisieren, damit sie sich die neuesten Schweißtechnologien und Branchentrends aneignen können, und ihre beruflichen Fähigkeiten kontinuierlich verbessern.

(3) Testen Sie die Isolationsleistung der Isolationsverbindungen in der frühen Phase des Schienenschweißens, und implementieren Sie das Schienenschweißmanagement

Wählen Sie hochwertige Isoliermaterialien, um die Isolierleistung der Schienenschweißverbindungen frühzeitig sicherzustellen. Dadurch kann die umfassende mechanische Leistung der Schiene verbessert werden. Techniker sollten Isolierverbindungen an den Enden der Schiene gemäß Standardverfahren installieren und darauf achten, die Isoliermaterialien während der Installation der Isolierverbindungen vor äußeren Kräften zu schützen. Vor dem Schweißen, Testen Sie die elektrische Leistung der Isolierverbindungen, kombiniert mit den Designanforderungen der Hochgeschwindigkeitsbahn und dem Schienenlayoutdiagramm, Planen Sie sorgfältig die Position und den Schweißprozess des Schienenschweißens, und markieren Sie die Position, length and welding parameters of the welding joint in the rail layout diagram to guide the application of the welding technology.

Zusätzlich, prepare a detailed rail welding construction plan, clearly define the work responsibilities of each technician in rail welding, and implement on-site management to supervise technicians to weld according to the rail layout diagram and construction plan, and guide technicians to operate, helping them solve problems in rail welding. Auch die Konstruktionseinheiten von Hochgeschwindigkeitsbahnen müssen die Konstruktionsparameter und Arbeitsabläufe beim Schienenschweißen sorgfältig erfassen, wie zum Beispiel die Schweißzeit, aktuell, Stromspannung, störende Kraft, usw. Dies bildet eine Grundlage für die anschließende Qualitätsprüfung von Stahlschienen und die Analyse von Qualitätsproblemen. Sie können auch regelmäßige zusammenfassende Treffen abhalten, um einen wirksamen Feedback-Mechanismus einzurichten, Sammeln Sie die Meinungen und Vorschläge von Schienenschweißtechnikern, fassen die Anwendungserfahrungen und Mängel der Schienenschweißtechnik zusammen, Kontinuierliche Innovation der Schienenschweißtechnologie und der Schienenschweißkonstruktionsmanagementsysteme, um die Qualität des Schienenschweißens umfassend zu verbessern.

III. Abschluss

Die Anwendungsmerkmale und Anwendungsbereiche der Schienenschweißtechnologien, wie zum Beispiel aluminothermisches Schweißen, Druckschweißen, und Abbrennschweißen, sind unterschiedlich. Techniker sollten die Vor- und Nachteile gängiger Technologien zum Schweißen von Hochgeschwindigkeitsschienen im Schienenverkehr genau verstehen, Beherrschen Sie die Anwendungsschwerpunkte des aluminothermischen Schweißens, Druckschweißen, und Abbrennschweißen, sowie die grundsätzlichen Ursachen von Problemen wie Lunkerbildung, Gasporen, und Schlackeneinschluss beim Schienenschweißen. Sie sollten die Auswahl der Schienenschweißtechnologie streng kontrollieren und die Inspektionsarbeiten nach dem Schweißen durchführen, Stärkung der umfassenden Qualitätsausbildung von Schweißtechnikern, Berücksichtigen Sie die Isolationsleistung der Isolationsverbindungen in der frühen Phase des Schienenschweißens vollständig, Implementierung des Managements des Schienenschweißens für Hochgeschwindigkeitsbahnen, Standardisierung der Anwendung der gesamten Schienenschweißtechnik, und die Sicherheit und Stabilität des Hochgeschwindigkeitsbahnbetriebs verbessern.

Anbieter

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