СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕЛЬСОВ С АНТИФРИКЦИОННОЙ НАПЛАВКОЙ
METHOD FOR PRODUCTION OF RAILS WITH ANTIFRICTION WELDING

Изобретение относится к способам обработки рельсов, а именно к способу получения рельсов с антифрикционной наплавкой для сортировочных горок, и может быть использовано на железнодорожном транспорте.
На сортировочных станциях с горками малой мощности торможение вагонов осуществляют в основном с использованием «башмаков», что приводит к образованию односторонних ползунов, которые представляют собой локальные, плоские участки на поверхности катания колес, образовавшиеся из-за износа металла колеса при скольжении. Вагоны отправляют в текущий отцепочный ремонт, когда глубина ползунов на колесах превышает 1,0 мм. Однако в эксплуатации ползуны глубиной менее 1,0 мм вызывают выщербины и внутренние трещины на поверхности катания колес, что снижает срок их службы. Кроме этого колеса с ползунами оказывают повышенное динамическое воздействие на рельсы, что приводит к снижению уровня безопасности движения.
В связи с этим возникает необходимость в уменьшении трения в контакте «колесо-рельс» для снижения повреждаемости колес ползунами. Это достигается за счет нанесения на поверхность катания тормозного рельса антифрикционной наплавки.
Известен способ индукционной наплавки для упрочнения поверхности рельсов, включающий нарезку на боковой поверхности головки рельса канавок, заполнение их шихтой и последующую наплавку с использованием индуктора и сварочной дуги плавящегося электрода (см. патент RU № 2154561, В23К 13/01, 2000).
Данный способ не обеспечивает уменьшение трения при взаимодействии колеса вагона с поверхностью катания головки рельса и соответственно не обеспечивает снижение повреждаемости колес ползунами.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является уменьшение трения в контакте «колесо-рельс», которое достигается за счет нанесения на поверхность катания головки рельса антифрикционной наплавки.
Указанный технический результат достигается в способе получения рельсов с антифрикционной наплавкой, включающем нарезку на поверхности головки рельса канавок и последующую их наплавку, причем нарезку канавок осуществляют на поверхности катания головки рельса по всей его длине на расстоянии 25-30 мм друг от друга и перед наплавкой поверхность катания головки рельса нагревают до 380-420°С. Кроме того, нарезку канавок осуществляют под углом к вертикали порядка 30°.
Способ получения рельсов с антифрикционной наплавкой осуществляют следующим образом.
Наплавке подвергают рельс длиной 25 м в стационарных условиях или уложенные в пути сортировочной горки на участке торможения (тормозные рельсы) в рельсовой нити, противоположной нити с устанавливаемыми башмаками.
С помощью линейки и транспортира на поверхности катания головки рельса под выборку канавок наносят разметку на расстоянии 25-30 мм друг от друга по всей длине рельса под углом к вертикали порядка 30°. Затем осуществляют нарезку канавок по разметке.
Нарезку канавок под наплавку производят с помощью ручного электрода диаметром 4,0 мм при токе резки 250 А. Для этого электрод устанавливают в начале разметки под углом примерно 20° в направлении перемещения электрода и после поджига дуги его продвигают вперед короткими пилящими движениями, не давая «зарываться в деталь».
Канавки нарезают быстрыми движениями за 2-3 прохода, при этом ширина канавки составляет 10-11 мм, а глубина канавки - 5-6 мм.
Для снижения деформации рельса в процессе нарезки канавок рекомендуется следующий порядок
После разметки рельс разбивают на участки по 0,5 м и нарезают по пять канавок в начале каждого участка, а затем последовательно, начиная с первого, заканчивают нарезку канавок на каждом участке.
После каждого прохода электродом при нарезке канавок очищают поверхность рельса от брызг и капель металла с помощью секача и металлической щетки. По окончании нарезки кромки канавок обрабатывают с помощью абразивного инструмента для удаления наплывов и шелушений. Затем рельсы очищают от грязи и насухо протирают обтирочным материалом.
Последней операцией подготовки является нагрев поверхности катания головки рельса до 380-420°С на протяжении всей его длины под наплавку. Нагрев осуществляют газопламенным способом с применением многопламенной пропаново-кислородной горелки либо газоструйной инфракрасной пропановой горелкой. При контроле температуры контактными термопарами его производят непосредственно в подготовленной канавке. При использовании термокарандашей наносят риску между двумя соседними канавками, подготовленными под наплавку.
Наплавку производят от источника постоянного сварочного тока, обратная полярность (+ на электроде). Величина сварочного тока 90-140 А, короткая дуга, при этом электрод располагают под углом 10-20° в направлении перемещения электрода. В качестве источника тока сварочной дуги используют источники постоянного тока с максимальным сварочным током не менее 300 А.
Наплавку осуществляют со скоростью 12-18 см/мин. Критерием необходимой скорости является образование плотного шва без пор и подрезов. В наплавленном материале не допускается несплавлений, шлаковых включений, трещин и пор.
Для исключения деформации рельса в процессе наплавки рекомендуется следующий порядок работы.
Как и в процессе нарезки канавок, рельс разбивают на участки по 0,5 м. Наплавку начинают с первого участка от конца рельса. Наплавляют 5 канавок в конце первого участка от конца рельса. Затем электрод перемещают в конец второго участка и производят наплавку 5 канавок. После этого заканчивают наплавку канавок на первом участке, затем на втором участке. При последующей наплавке повторяют процедуру соответственно на третьем-четвертом, пятом-шестом и так далее участках.
При заполнении канавки наплавочным материалом процесс наплавки начинают с любого края канавки и наплавку проводят не более чем на 1/3 ее длины. Окончание процесса осуществляют с противоположного конца и наплавляют оставшиеся 2/3 длины канавки до перекрытия с первой наплавкой. Проводят наплавку в 1-2 слоя.
После наложения каждого слоя отбивают шлак и зачищают место наплавки металлической щеткой. Обработку рельса производят абразивным инструментом (угловая шлифовальная машина) после его естественного охлаждения, не допуская прижогов.
После проведения процесса наплавки высота наплавленных участков должна находиться пределах 0,8-1,5 мм над поверхностью катания головки рельса.