СПОСОБ ТЕРМИТНОЙ СВАРКИ СТЫКОВОГО СОЕДИНИТЕЛЯ С РЕЛЬСОМ
METHOD OF THERMITE WELDING OF BUTT JOINT WITH RAIL

Способ относится к области термитной сварки деталей, имеющих плоские поверхности в месте их соединения, и может быть использован,: например, на электрифицированном рельсовом транспорте при укладке новых рельсовых путей или при проведении на них ремонтно-восстановительных работ при термитной сварке стыкового электротягового соединителя с боковой поверхностью головки рельса.
В настоящее время существуют различные способы термитной сварки, такие как, например, термитно-тигельная, термитно-муфельная, с помощью промежуточного литья и др. (Малкин Б.В., Воробьев А.А. Термитная сварка. - М.: Министерство коммунального хозяйства РСФСР, 1963. - 104 с.; Евсеев Р.Е. Термитная сварка в электромонтажном производстве. - М.: Литература по строительству, 1968. - 127 с.).
Известен способ термитно-тигельной сварки, который реализуется, например, в устройстве при термитной сварке стыкового электротягового соединителя с боковой поверхностью головки рельса, включающее верхнюю форму (тигель) для реакции воспламенения и горения термитной смеси и нижнюю форму для сварки. Верхняя форма состоит из разъемных по вертикали полуформ с литниковым каналом и снабжена крышкой. В нижней форме выполнен наклонный лоток для направления струи жидкого металла к боковой поверхности головки рельса и выемка прямоугольной формы для установки конца провода стыкового электротягового соединителя с графитовыми вставками для герметизации полой выемки и нижней формы. Крепежная оснастка устройства выполнена в виде навесной струбцины.
При горении термитной смеси в верхней форме образуется жидкий металл, который по литниковому каналу направляется к головке рельса и заливает конец провода стыкового электротягового соединителя. При кристаллизации металла образуется сварное соединение (патент РФ №2398664, Россия, МКИ В23К 23/00).
Недостатками данного способа для термитной сварки является конструктивная сложность и недолговечность форм для получения жидкого металла, относительно низкая производительность сварки (от начала установки устройства и до конца сварки), требуется очистка форм от шлака. В залитый и закристаллизованный металл могут попадать шлаковые включения, которые снижают прочность сварного соединения особенно при действии циклических и вибрационных нагрузок. Тигель должен располагаться только вертикально.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ пайки рельсовых соединителей к рельсу с использованием термитной смеси (патент №2390597 С1, МПК Е01В 11/52, 27.05.2010). Первоначально на место пайки наносят термореактивную смесь, затем на головку рельса с помощью прижимного держателя устанавливают устройство, имеющее реакционную полость для проведения процесса пайки, и полость для прогрева головки рельса, выкладывают полости термостойким картоном, после этого закладывают в полость пайки термостержень таким образом, чтобы зажигательный элемент термостержня касался термитной смеси полости прогрева головки рельса, производят поджог термостержня и производят процесс пайки.
Недостатками данного способа является сложность устройства для проведения пайки, необходимость обязательного применения термостержня и специального оборудования для зажигания термитной смеси, а также двух зарядов в виде термитной шашки и термитной смеси. Образование газа и шлака в замкнутой полости при сгорании термитной смеси препятствует качественному заполнению жидким металлом зазоров между поверхностями рельса и рельсового соединителя. При пайке требуется высокая чистота поверхностей соединяемых деталей, что сложно обеспечить при данном способе в отличие от сварки давлением с оплавлением.
Целью настоящего изобретения является создание способа термитной сварки, позволяющего осуществлять сварку деталей, имеющих плоские поверхности в месте соединения, с установкой плоского термитного элемента между этими поверхностями.
Технический результат: позволяет расширить область применения термитной сварки в промышленности, соединять термитной сваркой детали, имеющие плоские боковые поверхности, повысить производительность процесса термитной сварки и качество сварного соединения.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе термитной сварки стыкового соединителя с рельсом, включающем установку стыкового соединителя на боковую поверхность головки рельса и поджог термитного элемента, используют термитный элемент, выполненный плоским с выемкой, который устанавливают на боковой поверхности рельса, при этом в выемке термитного элемента размещают наконечник упомянутого соединителя, а после окончания горения термитного элемента к соединяемым деталям прикладывают сжимающую нагрузку до образования сварного соединения.
Примером реализации способа является, например, термитная сварка стыкового электротягового соединителя с боковой поверхностью головки рельса.
Изобретение поясняется чертежом.
На головку рельса 1 устанавливается струбцина 2 с керамической пластиной 6, которая защищает от нагрева ее поверхность. На боковую поверхность головки рельса 1 устанавливается плоский термитный элемент 4 с выемкой под наконечник электротягового соединителя 5, в выемку термитной пластины вставляется наконечник электротягового соединителя 5, который поджимается к термитной пластине и головке рельса винтом 3.
После сборки термитный элемент 4 поджигается, например, термитными спичками. За счет тепла, выделяемого при горении термитного элемента, происходит оплавление поверхности головки рельса и наконечника электротягового соединителя. После окончания горения термитного элемента под действием внешней нагрузки, создаваемой винтом струбцины, выдавливается слой жидкого металла и оксидные пленки, шлаковые включения, поверхности сближаются на расстояние действия сил межатомного взаимодействия и образуется прочное сварное соединение.