Alors que la construction de projets ferroviaires à grande vitesse continue de s'approfondir, le pays a imposé des exigences de qualité plus strictes sur les voies ferrées. Le rail en acier est un élément clé des voies ferrées, et le choix de la technologie appropriée de soudage des rails en acier joue un rôle important dans l'amélioration de la qualité de la construction ferroviaire à grande vitesse.

Les technologies courantes de soudage des rails en acier incluent la technologie de soudage aluminothermique, technologie de soudage sous pression, et technologie de soudage flash, entre autres. Différentes technologies de soudage ont des domaines d'application différents. Standardiser l'application de la technologie de soudage des rails ferroviaires à grande vitesse et améliorer le niveau de construction ferroviaire à grande vitesse, cet article développe les types courants de technologie de soudage de rails ferroviaires à grande vitesse, leurs avantages et inconvénients, analyse l'application de la technologie de soudage des rails ferroviaires à grande vitesse, et propose des mesures pour améliorer le niveau d'application de la technologie de soudage des rails ferroviaires à grande vitesse, dans le but de servir de référence pour les projets de construction de lignes ferroviaires à grande vitesse.

je. Technologies courantes de soudage de rails ferroviaires à grande vitesse

(1) Technologie de soudage aluminothermique

La technologie de soudage aluminothermique est une technologie courante à grande vitesse chemin de fer technologie de soudage. Cette technologie utilise la chaleur dégagée par la réaction chimique entre la poudre d'aluminium et les oxydes de métaux lourds pour souder les rails en acier.. Les techniciens peuvent placer l'agent aluminothermique dans un creuset spécialement conçu et l'enflammer, générer une réaction aluminothermique. Durant ce processus, la température élevée peut faire fondre le métal dans le creuset, former de l'acier en fusion, qui peut ensuite être dirigé dans un moule en sable pour le soudage des rails.

La technologie de soudage aluminothermique présente les avantages d’être pratique à utiliser et d’avoir de faibles coûts. Son avantage est qu'il peut être soudé à la position d'origine du rail en acier sans qu'il soit nécessaire de déplacer ou de démonter à grande échelle le rail en acier.. Cependant, il est limité par la structure de coulée sur le site de soudage, ce qui entraîne de mauvaises propriétés mécaniques globales et des difficultés pour garantir la qualité et les performances du rail soudé après le soudage en raison de facteurs tels que la température, taille de soudure, et le fonctionnement humain.

Comparé à la technologie de soudage sous pression et à la technologie de soudage flash, la technologie de soudage aluminothermique présente la probabilité la plus élevée de fracture du rail pendant l'application. Donc, cette technologie convient aux scénarios où l'espace de soudage pour le soudage des rails ferroviaires à grande vitesse est limité ou pour la réparation d'urgence des fractures du rail. En outre, les techniciens doivent effectuer des inspections et des analyses pour normaliser l'application de la technologie de soudage aluminothermique et améliorer la qualité du soudage des rails à grande vitesse.

Les problèmes suivants peuvent survenir lors de l'application de cette technologie.

① Fissuration. La fissuration fait référence à la formation de vides ou de trous dans les pièces moulées en raison de la contraction du volume lors du soudage des rails.. Ce problème est directement lié au temps de préchauffage excessif du le rail en acier, la contraction de l'acier en fusion à haute température, la répartition inégale de la température à l'intérieur du rail en acier, mauvaise utilisation de l'équipement de préchauffage, mauvaise manipulation de l'acier en fusion à haute température, etc..

② Porosité. La porosité fait référence aux fines cavités répandues et uniformément réparties dans le soudage des rails à grande vitesse.. L'apparition de ce problème a un impact négatif sur la qualité et la compacité du cordon de soudure et sur la sécurité de l'exploitation ferroviaire.. C'est directement lié à un préchauffage insuffisant, nettoyage inapproprié de l'espace entre les rails, mauvaise étanchéité du moule en sable, écart excessif des rails, volume d'eau en acier insuffisant, et temps de trempe à l'eau de l'acier insuffisant.

③ Trous de gaz. Les trous de gaz font référence aux cavités formées à l'intérieur ou à la surface du cordon de soudure du rail., qui sont directement liés à la libération de gaz pendant le processus de soudage, les performances du moule en sable, la qualité de la soudure des rails, et la propreté de l'extrémité de soudure du rail.

④ Inclusions. Les inclusions sont un problème courant dans les applications de la technologie de soudage aluminothermique dans le soudage des rails ferroviaires à grande vitesse.. Ce problème est directement lié à la présence de scories dans le cordon de soudure, impuretés dans la section de soudure, mauvaise étanchéité du moule en sable, écart excessif des rails, volume d'eau en acier insuffisant, et temps de trempe à l'eau de l'acier insuffisant, ce qui peut faire pénétrer des scories dans le moule en sable ou rester dans le cordon de soudure, ou empêcher les scories d'être rapidement évacuées du moule à sable.

(2) Technologie de soudage sous pression

La technologie de soudage sous pression utilise principalement la flamme à haute température générée par la combustion de l'oxygène-éthane pour chauffer les extrémités pré-pressées de le rail en acier, les convertir en un état fondu ou plastique et les connecter. L'application de la technologie de soudage sous pression dans le soudage des rails ferroviaires à grande vitesse présente les caractéristiques d'une faible consommation d'énergie., haute efficacité, faible coût, et une excellente qualité de soudage. De plus, l'application de la technologie de soudage sous pression ne nécessite pas d'ajustements répétés de la position du rail. Il suffit aux techniciens de contrôler la pression de forgeage supérieure aux deux extrémités du rail en fonction de facteurs tels que la température ambiante de soudage du rail et la résistance du rail pendant le fonctionnement., améliorant ainsi la pré-pressurisation, protection contre le soudage, et effets de chauffage, et améliorer la qualité du soudage des rails ferroviaires à grande vitesse. Donc, cette technologie est plus adaptée à une application dans l'environnement de soudage par étirement et verrouillage (où il y a une certaine force d'étirement pendant le processus de soudage). Cependant, cela peut être limité par l'environnement spécifique des chemins de fer à grande vitesse et le niveau opérationnel des techniciens en soudage, entraînant des problèmes de qualité des joints de soudage.

La technologie de soudage sous pression impose des exigences élevées en matière de propreté des surfaces d'extrémité des rails avant le chauffage.. En plus, la température générée par la combustion oxygène-acétylène est largement affectée par l'environnement de construction et les concentrations d'oxygène et d'acétylène. La technologie de soudage sous pression chauffe la surface de soudure du rail avec une source de chaleur externe, résultant en une grande zone de chauffage de soudage. Pendant le processus de soudage, il est difficile d'obtenir une température équilibrée entre la face d'extrémité du joint, la surface des rails, le haut et le bas du rail, et les côtés du rail. Donc, l'application de la technologie de soudage sous pression peut ne pas être en mesure de garantir la forme, douceur, et planéité du joint de soudure du rail, et les techniciens doivent calculer la quantité de forgeage maximale en fonction de données telles que les dimensions du rail, matériel, et température de soudage sous pression pour assurer la qualité du joint de soudage du rail.

À l'heure actuelle, l'équipement d'exploitation commun pour la technologie de soudage sous pression est un véhicule de soudage sur rail sous pression à commande numérique à grande échelle. Le véhicule de soudage de rails à pression à commande numérique à grande échelle adopte une structure de serrage de type pince et un mode de fonctionnement automatique embarqué, qui peut efficacement surmonter les déficiences opérationnelles des équipements de soudage sous pression à commande numérique traditionnels à petite échelle et améliorer la résistance du joint de soudage des rails, la douceur de la structure de soudage, et l'efficacité du soudage des rails, réduisant la charge de travail des techniciens en soudage. Cependant, le fonctionnement du véhicule de soudage de rails à pression à commande numérique à grande échelle utilise toujours la température de combustion oxygène-acétylène comme source de chaleur, et les différences de température entre les différentes parties du rail pendant le processus de soudage sont difficiles à gérer efficacement.

(III) Technologie de soudage flash

La technologie de soudage flash soude les rails grâce à la chaleur de résistance générée lorsqu'un courant important circule à travers les rails.. Pendant le processus de soudage, une grande quantité de ressources énergétiques est consommée, et le coût de l'application est relativement élevé. La technologie de soudage par flash utilise un courant élevé pour augmenter rapidement la température des faces d'extrémité des joints des rails., les rendre dans un état fondu ou plastique. Pendant le processus de chauffage des rails, la chaleur de résistance forme un champ de température approprié et utilise un pont liquide pour protéger la zone à haute température des rails, atteindre l'objectif de libérer des substances nocives et des métaux surchauffés à l'intérieur des rails grâce à des opérations de forgeage supérieures pour relier fermement les rails.

La technologie de soudage par éclair convient aux applications dans les usines ferroviaires ou sur les chantiers de construction de soudage de rails à grande vitesse. L'application réelle de la technologie de soudage flash sur les chantiers de construction peut être contrôlée automatiquement et précisément grâce à la technologie de commande numérique pour améliorer efficacement la qualité du soudage., efficacité du soudage, et stabilité de construction des rails ferroviaires à grande vitesse.

À l'heure actuelle, l'application de la technologie de soudage par éclair dans le soudage des rails ferroviaires à grande vitesse a progressivement remplacé la technologie de soudage aluminothermique et la technologie de soudage sous pression. Dans l'application pratique de la technologie du soudage par flash, deux sections de rails peuvent être connectées et le courant peut passer à travers, générer de l'énergie thermique électrique dans les rails pour faire fondre la position de contact et former un faisceau de métal liquide. Durant ce processus, un phénomène d'éclair se produit entre l'espace de contact des deux rails, chauffer davantage les rails et équilibrer la température de chaque zone de la section transversale du rail. En même temps, les éléments de carbone présents dans le rail sont libérés pendant le processus de chauffage, ce qui peut dans une certaine mesure protéger la stabilité des extrémités de soudage des rails. Après cela, les techniciens peuvent appliquer une pression de forgeage supérieure sur la surface d'extrémité du rail pour évacuer le liquide métallique interne et souder les rails.

L'application de la technologie de soudage par éclair dans le soudage des rails ferroviaires à grande vitesse doit prêter attention aux problèmes suivants.

① Un équipement coulissant sur rail de type roulement ou tige roulante peut être sélectionné pendant le processus de soudage pour faciliter la construction. L'équipement coulissant sur rail de type roulant ou à tige roulante entre en contact avec le rail par l'intermédiaire de rouleaux, ce qui peut réduire la friction entre l'équipement et le rail; Dans l'application de l'équipement coulissant sur rail à rouleaux, des traverses en bois sont placées au bas des tiges d'acier, et le coefficient de frottement en bas est le même que celui entre le rail et le béton. Pour contrôler efficacement la force de friction entre l'équipement coulissant et le rail lors du soudage du rail, les techniciens peuvent choisir préférentiellement l'équipement coulissant à rouleaux.

② Les techniciens peuvent utiliser la méthode de pliage du rail pour plier doucement les extrémités du rail, formant une légère courbure pour améliorer la rectitude du joint de soudage du rail et réduire les contraintes de soudage. En même temps, lors de l'utilisation de la méthode de pliage des rails, ils doivent surveiller de près les changements de rectitude du joint de soudure et contrôler strictement la distance entre le joint de soudure et la zone de flexion des extrémités du rail.

③ La technologie de soudage par flash peut rencontrer des problèmes d'enfoncement lors du soudage des rails ferroviaires à grande vitesse. Les techniciens peuvent augmenter de manière appropriée le degré de pré-courbure du rail pour améliorer la capacité portante du joint ferroviaire et assurer la stabilité de l'exploitation ferroviaire.. En général, la valeur du degré de pré-arche peut être contrôlée à environ 0.2 mm.

II. Mesures visant à améliorer le niveau d'application de la technologie de soudage des rails ferroviaires à grande vitesse

(1) Contrôler strictement le processus de sélection et d'application de la technologie de soudage des rails

Lors du choix de la technologie de soudage des rails, divers facteurs tels que la maturité, le champ d'application et les avantages économiques des différentes technologies de soudage des rails doivent être pleinement pris en compte. Sélectionnez la technologie de soudage des rails avec une efficacité, qualité de soudage automatisée et stable comme option privilégiée. En même temps, effectuer des tests à petite échelle avant d'appliquer la technologie pour vérifier l'effet d'application de la technologie de soudage des rails. Pendant le calcul des données de test, évaluer les performances de résistance du joint de soudage et la qualité du cordon de soudure pour garantir l'effet d'application de la technologie de soudage. En outre, détailler les normes techniques d'application pour le soudage des rails, tels que les paramètres de soudage, application du matériel de soudage, et surveillance du processus de soudage, et surveiller chaque donnée de soudage en temps réel via un système informatique pour améliorer la stabilité de l'application de la technologie de soudage.

(2) Mettre en œuvre des travaux d'inspection pour améliorer la qualité globale des techniciens en soudage ferroviaire

Les techniciens peuvent utiliser des méthodes de contrôle non destructifs telles que les tests par ultrasons et les tests par particules magnétiques pour inspecter la qualité des joints de soudure des rails et des cordons de soudure., y compris la planéité de la surface du cordon de soudure, etc.. Découverte et traitement opportuns de problèmes tels que les pores et les scories lors du soudage des rails, et effectuer des tests de performances mécaniques tels que des tests de traction et de flexion sur les joints de soudure des rails pour vérifier si la résistance et la force de traction du joint de soudure répondent aux exigences de qualité de construction des voies ferrées à grande vitesse.

En même temps, organiser régulièrement des formations techniques pour les techniciens en soudage ferroviaire afin d'approfondir leur compréhension des principes de la technologie du soudage, les normes de fonctionnement de la technologie du soudage, et les méthodes d'utilisation du matériel de soudage. Ils peuvent également être évalués et tenus de détenir des certificats pour leur poste.. En outre, le département de construction ferroviaire à grande vitesse peut organiser des techniciens en soudage pour participer à des échanges et des séminaires industriels afin de leur permettre de maîtriser les dernières technologies de soudage et les tendances de l'industrie, et améliorer continuellement leurs compétences professionnelles.

(3) Testez les performances d'isolation des joints d'isolation dès le début du soudage des rails, et mettre en œuvre la gestion du soudage des rails

Sélectionnez des matériaux d'isolation de haute qualité pour garantir les performances d'isolation des joints de soudage des rails à un stade précoce. Cela peut améliorer les performances mécaniques globales du rail. Les techniciens doivent installer des joints isolants aux extrémités du rail selon les processus standard et veiller à protéger les matériaux isolants lors de l'installation des joints isolants contre les forces extérieures.. Avant le soudage, tester les performances électriques des joints d’isolation, combiné aux exigences de conception du chemin de fer à grande vitesse et au schéma de tracé du rail, planifier soigneusement la position et le processus de soudage du soudage des rails, et marquez la position, longueur et paramètres de soudage du joint de soudage dans le schéma de tracé du rail pour guider l'application de la technologie de soudage.

En outre, préparer un plan détaillé de construction de soudage des rails, définir clairement les responsabilités de travail de chaque technicien en soudage ferroviaire, et mettre en œuvre une gestion sur site pour superviser les techniciens à souder selon le schéma de tracé des rails et le plan de construction, et guider les techniciens pour opérer, les aider à résoudre les problèmes de soudage des rails. Les unités de construction des chemins de fer à grande vitesse doivent également enregistrer méticuleusement les paramètres de construction et les procédures d'exploitation du soudage des rails., comme le temps de soudage, actuel, tension, force bouleversante, etc.. Cela fournira une base pour une inspection ultérieure de la qualité des rails en acier et une analyse des problèmes de qualité.. Ils peuvent également organiser des réunions de synthèse régulières pour établir un mécanisme de retour d'information efficace., recueillir les avis et suggestions des techniciens en soudage ferroviaire, résumer l'expérience d'application et les lacunes de la technologie de soudage des rails, innover continuellement en matière de technologie de soudage des rails et de programmes de gestion de la construction du soudage des rails, afin d'améliorer globalement la qualité du soudage des rails.

Conclusion

Les caractéristiques d'application et les domaines d'application des technologies de soudage des rails, comme le soudage aluminothermique, soudage sous pression, et soudage flash, sont différents. Les techniciens doivent clairement comprendre les avantages et les inconvénients des technologies courantes de soudage des rails ferroviaires à grande vitesse., maîtriser les points clés d'application du soudage aluminothermique, soudage sous pression, et soudage flash, ainsi que les causes fondamentales de problèmes tels que les cavités de retrait, pores de gaz, et inclusion de scories dans le soudage des rails. Ils doivent contrôler strictement le choix de la technologie de soudage des rails et mettre en œuvre les travaux d'inspection après le soudage., renforcer la formation complète qualité des techniciens en soudage, prendre pleinement en compte les performances d'isolation des joints d'isolation dès le début du soudage des rails, mettre en œuvre la gestion du soudage des rails pour les chemins de fer à grande vitesse, normaliser l'application de la technologie globale de soudage des rails, et améliorer la sécurité et la stabilité de l'exploitation ferroviaire à grande vitesse.

Extension à d'autres industries lourdes

La même logique d'ingénierie s'applique au-delà des systèmes ferroviaires.

Par exemple, dans la fabrication d'énergie éolienne, nous sommes confrontés à des défis similaires lors du soudage de gros composants structurels tels que les boîtiers d'éoliennes.

Dans notre production, nous utilisons principalement le soudage sous protection CO₂ (Soudage MAG) pour structures en acier lourdes, car il offre un bon équilibre entre:

• Profondeur de pénétration
• Efficacité du soudage
• Contrôle des coûts

👉 Ceci est similaire à la façon dont le soudage par flash est préféré dans la production ferroviaire : les deux visent stabilité du processus par rapport à la variabilité manuelle.

Vous pouvez en savoir plus ici:
Technologie de soudage du boîtier du générateur d'éolienne

Point de vue du fournisseur

Luoyang Fonyo Industrie Lourde Co., Ltée. applique des principes d'ingénierie similaires dans la fabrication d'acier lourd, y compris les composants ferroviaires et les équipements éoliens.

Nous ne nous concentrons pas uniquement sur les méthodes de soudage, mais aussi sur:

👉 stabilité du processus
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👉 et fiabilité structurelle à long terme

Avec une vaste expérience dans le soudage et l’usinage de grandes structures en acier, nous soutenons la fabrication OEM de composants utilisés dans des environnements industriels exigeants.

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