ШАБЛОН УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СВАРОЧНЫЙ

Полезная модель относится к измерительным устройствам, а именно к шаблонам, предназначенным для выполнения контрольно-измерительных операций при проведении сварочных работ, для проверки параметров деталей и сварного соединения, в частности, перпендикулярности поверхностей, величины зазора и т.п., и может быть использована, например, при алюминотермитной сварке рельсов типа Р50, Р65 для контроля геометрических параметров рельсов при подготовке к сварке, а также для проверки параметров сварного шва.
Для специализированных технологических процессов актуальной задачей является разработка универсальных шаблонов, каждый из которых обеспечивает возможность контроля (оценки или измерения) нескольких параметров, обеспечивая при этом наиболее простое и быстрое выполнение контрольных операций.
Использование измерительных шаблонов при выполнении сварочных работ, например, при сварке железнодорожных рельсов, в том числе в полевых условиях, позволяет существенно сократить время подготовительных и контрольных операций, обеспечивая при этом требуемую нормативными документами точность контроля геометрических параметров.
Традиционно широко применяются шаблоны, выполненные в виде угольников, предназначенные для проверки углов 90°. Такие шаблоны (угольники) известны, например, по патентам №№ DE 2558734 A1 «Set square manufacturing method - uses processing sequence of stamping followed by welding, and set square is milled to close tolerances» [МПК G01B 3/56, дата публ. 14.07.1977], RU 2104475 С1 «Поверочный угольник» [МПК G01B 3/14, дата публ. 10.02.1998], CN201731854U «Quasi-square bar inclined plane measuring tool» [МПК G01B 5/24, дата публ. 02.02.2011]. Угольник состоит из двух перпендикулярных полок, внутренний угол между которыми составляет 90°, однако конструктивное выполнение этих шаблонов не предусматривает возможности оценочного контроля ширины сварочного зазора без проведения дополнительных измерительных операций. Кроме того, выполнение контроля положения валика сварного шва с их помощью также требует проведения многократных измерений.
Известны поверочные угольники с одним или несколькими электрическими и/или механическими индикаторами, выполненными на одной из полок, например, по патентам №№ US 7526871 B1 «Precision machinist's square with indicator» [МПК G01B 3/56, B43L 7/10, дата публ. 05.05.2009], CN 105004252 B «Detection method for verticality between splicing surface of long and thin workpiece with square cross section and reference surface» [МПК G01B 5/245, дата публ. 28.10.2015], а.с. СССР № SU 104901 А1 «Угольник для проверки перпендикулярности деталей» [МПК G01B 3/56, G01B 7/35, дата публ. 30.11.1956]. Однако данные технические решения характеризуются высокой конструктивной сложностью, что снижает их надежность, существенно усложняет их применение в условиях крайне ограниченного свободного пространства рельсошпальной решетки (в полевых условиях), а также не обеспечивают возможности оценки линейного параметра - ширины сварочного зазора.
В настоящее время для контроля геометрических параметров, характеризующих состояние железнодорожного полотна, а также для выполнения контрольных и измерительных операций при выполнении сварных соединений при ремонте рельсов широко применяются универсальные (многофункциональные, комбинированные) шаблоны, обеспечивающие возможность выполнения нескольких измерительных операций с использованием минимального количества дополнительных измерительных средств (линейки, штангенциркуля, измерительного клина, набора щупов и т.п.).
Известен, например, «Универсальный координатно-измерительный шаблон» по патенту № RU 2664899 С2 [МПК G01B 3/14, дата публ. 23.08.2018], выполненный в виде плоской скобы со ступенчатыми калиброванными вырезами для контроля расстояния между сварочной головкой и изношенной поверхностью крестовины стрелочного перевода. Шаблон предназначен для проверки состояния железнодорожного полотна и позволяет выполнить поверку контуров и измерение износа отдельных элементов рельса, но он не предусматривает возможности оценки ширины сварочного зазора, а также контроля перпендикулярности торцевых поверхностей подготовленных к сварке концевых участков рельсов.
Известен «Универсальный шаблон сварщика» по патенту № RU 53767 U1 [МПК G01B 17/00, дата публ. 27.05.2006], выполненный в виде прямоугольной  пластины, продольные грани которой являются базовыми поверхностями, пластина содержит уступ, образующий торцевую грань, и подвижный элемент, закрепленный на пластине, пластина снабжена отсчетными шкалами линейных и угловых величин. Шаблон предназначен для измерения параметров сварного шва, но не позволяет производить обмер концевых участков рельсов, подготовленных для стыковой сварки.
Известен «Шаблон В.Г. Демчука для измерения геометрических размеров сварных швов соединений» по патенту № RU 2032140 С1 [МПК G01B 3/14, дата публ. 27.03.1995], предназначенный для контроля геометрических параметров сварных швов, выполненный в виде прямоугольной пластины, в которой выполнены базовые элементы с нанесенными шкалами для измерения длины и ширины шва, по периметру пластины выполнены выемки для измерения катетов, кроме того пластина снабжена подвижным элементом для измерения угла наклона шва. Однако, конструктивное выполнение известного шаблона не обеспечивает возможности измерения и контроля сварных швов стыков железнодорожных рельсов, а также не предусматривает возможности контроля отклонения поверхности от перпендикулярности (в частности, косины реза торца рельса).
Известен уголок-уровень по патенту № US 4700489 A «Square level measuring tool» [МПК G01B 3/10, G01B 3/56, дата публ. 20.10.1987], представляющий собой многофункциональный инструмент, являющийся комбинацией нескольких инструментов. В его состав входят: угольник 90°, образованный соединенными между собой вертикальной и горизонтальной полками, на вертикальную полку угольника нанесены измерительные деления (шкала), а горизонтальная полка закреплена на основании; уровень, вмонтированный в горизонтальную полку угольника; рулетка, также размещенной в горизонтальной полке, причем измерительная лента рулетки выдвигается в горизонтальном направлении, в противоположную от горизонтальной полки сторону. Размещение всего блока на основании делает крайне затруднительным его использование для выполнения контроля сварных швов стыков железнодорожных рельсов, а также для проверки геометрических параметров концевых участков рельсов. Кроме того, измерительная лента рулетки не является жестким элементом и не может служить в качестве индикаторного указателя, совмещаемого с нанесенной (например, на обливе сварного шва) разметкой.
Таким образом, как было показано выше, использование известных шаблонов (инструментов) для проведения контрольных операций при выполнении сварочных работ при ремонте железнодорожного полотна (в том числе в полевых условиях) является затруднительным в силу наличия облоя, заусенцев и других особенностей стыковых сварных соединений рельсов, ограниченного свободного пространства рельсошпальной решетки, при этом известные технические решения не содержат такой комбинации конструктивных элементов, которые обеспечили бы возможность не только проверки перпендикулярности поверхностей (торцев рельсов после их обрезки перед сваркой), но и возможность оценки ширины сварочного зазора (перед сваркой), а также возможность контроля отклонений от перпендикулярности оси сварного шва при минимизации дополнительных измерительных средств и количества измерительных операций.
На территории РФ наиболее широко применяемыми железнодорожными рельсами являются рельсы типа Р50 и Р65 (ГОСТ Р 51685-2000 «Рельсы железнодорожные. Общие технические условия»), относящиеся к рельсам широкой колеи, доля которых на рынке превышает 98% [адрес интернет-страницы: http://promputsnab.ru/poleznoe/61-pochemu-iz-10-tipov-zheleznodorozhnyh-rels-chasche-pokupayut-r-50-i-r-65.html].
При эксплуатации рельсового пути возникает необходимость ремонта отдельных участков рельсов (восстановления рельсовой плети), для чего обычно применяется сварка термитным способом (алюминотермитная сварка методом промежуточного литья), основные требования к выполнению которой установлены нормативными документами: ГОСТ Р 57181-2016 «Сварка рельсов термитная. Технологический процесс»; ТУ 24.10.75-337-01124323-2019 «Рельсы железнодорожные, сваренные термитным способом. Технические условия» (утв. 01.08.2019).
Согласно указанным документами предусмотрен пооперационный контроль в течение всего технологического процесса производства сварочных работ, в том числе перед выполнением сварки при обрезке рельса и формировании стыкового зазора между торцами рельсов - контроль косины торца рельса в вертикальной и горизонтальной плоскостях и контроль ширины сварочного зазора, а также после завершения сварки - контроль отклонений от перпендикулярности оси сварного шва.
Согласно п. 5.3.3 ГОСТ Р 57181-2016 и п. 4.1.6 ТУ 24.10.75-337-01124323-2019 для типов рельсов Р50, Р65 номинальное значение ширины стандартного (так называемого «1-дюймового») зазора составляет от 24 до 26 мм.
Требования к перпендикулярности  торцов свариваемых рельсов к продольной оси (так называемой «косине реза») устанавливаются п. 4.1.6 ТУ 24.10.75-337-01124323-2019: перекос торцов свариваемых рельсов не должен превышать 1 мм при измерении в любом направлении (схема обмера концевого участка рельса приведена на рис. 2 ТУ 24.10.75-337-01124323-2019, обмер поводится с помощью угольника поверочного 90° и набора щупов).
Таким образом, допустимое суммарное отклонение от номинальной ширины зазора с учетом допустимых перекосов при обрезке не должно превышать 2 мм при измерении в любом направлении, и контролируемая ширина зазора по поверхности катания головки рельса, по центру шейки рельса и по торцам (справа и слева) подошвы рельса должна быть не менее 22 мм, но не более 28 мм (т.е. в интервале 22÷28 мм, включая крайние значения).
Требования к перпендикулярности оси сварного шва к продольной оси рельса установлены п. 4.2.3 ТУ 24.10.75-337-01124323-2019: отклонение поверхности облива сварного шва от вертикальной и горизонтальной плоскостей, перпендикулярных к продольной оси рельса, не должно превышать 3 мм (схема определения отклонения приведена на рис. 3 ТУ 24.10.75-337-01124323-2019, измерения проводятся с помощью угольника поверочного 90° и штангенциркуля или линейки).
В качестве технического решения (прототипа), наиболее близкого по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели, предлагается угольник поверочный (тип УШ), выполненный согласно ГОСТ 3749-77 «Угольники поверочные 90° и являющийся шаблоном, предназначенным для проверки угла 90° (т.е. перпендикулярности поверхностей).
Известный угольник образован двумя полками. Внутренний угол угольника равен 90°. Согласно указанным в ГОСТ 3749-77 обозначениям одна из полок (первая полка) имеет внутреннюю опорную поверхность и наружную опорную поверхность, другая полка (вторая полка) имеет внутреннюю измерительную поверхность и наружную измерительную поверхность.
Угол между внутренней опорной поверхностью первой полки и внутренней измерительной поверхностью второй полки равен 90° (внутренний угол угольника). Угол между наружной опорной поверхностью первой полки и наружной измерительной поверхностью второй полки также равен 90°. Таким образом, опорные поверхности параллельны между собой и измерительные поверхности параллельны между собой.
Между длинными сторонами измерительных поверхностей расположены соединяющиеся с ними боковые поверхности второй полки, соответственно, между длинными сторонами опорных поверхностей расположены соединяющиеся с ними боковые поверхности первой полки, при этом боковые поверхности второй полки перпендикулярны наружной опорной поверхности первой полки.
Толщина первой полки, соответствующая расстоянию между боковыми поверхностями первой полки, больше, чем толщина второй полки, соответствующая расстоянию между боковыми поверхностями второй полки. Полки соединены так, что вторая полка своим торцем установлена в паз, выполненный в первой полке, т.е. боковые поверхности второй полки расположены между плоскостями, проходящими через боковые поверхности первой полки.
С помощью известного угольника (шаблона) может быть выполнен контроль перпендикулярности торцев концевых участков рельсов перед сваркой, а также контроль отклонений от перпендикулярности оси сварного шва после выполнения сварки.
Проверка косины реза осуществляется при совмещении внутренней опорной плоскости угольника с соответствующей базовой поверхностью рельса (при измерении косины в вертикально плоскости базами будут являться головка рельса и подошва рельса, при измерении косины в горизонтальной плоскости - боковая грань подошвы рельса и боковая грань головки рельса), при этом величина зазора между внутренней измерительной поверхностью шаблона и торцем рельса может быть измерена с помощью измерительного клина или набора щупов.
Однако, необходимо обратить внимание, что при контроле положения оси сварного шва с помощью шаблона-прототипа необходимо выполнить сначала установку угольника по опорной полке при измерении на подошве рельса, зафиксировать в установленном положении, для чего обычно одному из сварщиков приходится держать шаблон, в то время как второй сварщик должен проводить измерения расстояния между наружной измерительной поверхностью угольника и осью шва, причем эти замеры делают в каждой контрольной точке на оси шва. Замеры осуществляют обычно с помощью штангенциркуля или линейки. Также необходимо отметить, что известный шаблон не обеспечивает возможности оценки ширины сварочного зазора. Для выполнения замеров в контрольных участках обычно используют штангенциркуль и выполняют серию измерений в установленных участках.
Таким образом, известное техническое решение не содержит той комбинации конструктивных элементов, которая при использовании данного шаблона обеспечила бы не только возможность проверки перпендикулярности торцев рельсов после их обрезки перед проведением сварки, но также обеспечила бы возможность оценки ширины сварочного зазора и контроля отклонений от перпендикулярности оси сварного шва при минимизации количества измерительных операций.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является расширение функциональных возможностей шаблона (а именно, возможность оценки с помощью шаблона ширины сварочного зазора, а также уменьшение количества измерений, выполняемых с помощью дополнительного измерительного инструмента при контроле отклонения оси сварного шва), что, в свою очередь, позволит упростить выполнение контрольных операций и сократить время их выполнения.
Для достижения указанного выше технического результата предлагается шаблон, который содержит две полки, образующие угольник, внутренний угол которого составляет 90°. Первая полка содержит внешнюю и внутреннюю опорные поверхности, расположенные параллельно друг другу, а также боковые поверхности, смыкающиеся с опорными поверхностями по их длинным сторонам и расположенные перпендикулярно опорным поверхностям. Вторая полка содержит внешнюю и внутреннюю измерительные поверхности, расположенные параллельно друг другу, а также боковые поверхности, смыкающиеся с измерительными поверхностями по их длинным сторонам и расположенные перпендикулярно измерительным поверхностям. Внутренний угол угольника образован внутренней опорной поверхностью первой полки и внутренней измерительной поверхностью второй полки. Толщина первой полки, соответствующая расстоянию между боковыми поверхностями первой полки, превышает толщину второй полки, соответствующую расстоянию между боковыми поверхностями второй полки. Полки соединены таким образом, что боковые поверхности второй полки расположены между плоскостями, проходящими через боковые поверхности первой полки. Ширина первой полки, соответствующая расстоянию между ее опорными поверхностями, составляет 28 мм, а ширина второй полки, соответствующая расстоянию между ее измерительными поверхностями, составляется 22 мм. Со стороны внешней измерительной поверхности второй полки выполнен дополнительный элемент в виде выступа, расположенного оппозитно первой полке. Поверхность выступа со стороны наружной опорной поверхности первой полки расположена ближе к плоскости внутренней опорной поверхности первой полки, чем указанная выше наружная опорная поверхность (т.е. выступ выполнен ниже наружной опорной поверхности первой полки). Длина выступа составляет не менее 30 мм.
Оптимальная и, как показали проведенные испытания опытных образцов, наиболее удобная для работы длина выступа шаблона составляет 35 мм. При выполнении выступа большей длины увеличиваются габариты и масса шаблона, что усложняет работу с данным инструментом.
Наиболее технологичным является выполнение шаблона, при котором торцевая поверхность первой полки, находящаяся со стороны соединения первой и второй полок, и наружная измерительная поверхность второй полки расположены в одной плоскости.
С целью обеспечения возможности использования шаблона без разграничения на измерения лицевой и тыльной стороной шаблон может быть выполнен симметричным относительно плоскости, расположенной параллельно боковым поверхностям второй полки и на равном удалении от каждой из них.
Выполнение дополнительного элемента в виде выступа так, как описано выше, обеспечивает возможность использования предлагаемого шаблона для позиционирования конца (торца) выступа к разметке центра сварного шва (и базировании наружной опорной поверхности к соответствующей плоскости рельса), что при известном расстоянии от плоскости наружной измерительной поверхности до торца выступа, соответствующем длине выступа, позволяет определить отклонение положения оси шва (в вертикальной или горизонтальной плоскости) при проведении однократного измерения расстояния между выполненной разметкой на обливе шва (нанесенной маркером риской) и соответствующей измерительной поверхностью. Кроме того, выполнение полок указанной ширины позволяет выполнить оценку соответствия ширины сварочного зазора нормативным требованиям без выполнения измерительных операций с применением отдельных измерительных средств (линейки или штангенциркуля). Таким образом, указанные факторы обеспечивают (по сравнению с прототипом) расширение функциональных возможностей предлагаемого шаблона, одновременно при этом упрощая выполнение контрольных операций и сокращая время их выполнения.
Графические материалы содержат пример конкретного выполнения заявляемого шаблона (фиг. 1-2), а также схемы осуществления контрольных операций с использованием заявляемого шаблона (фиг. 3-9).
На фиг. 1 представлено схематичное изображение шаблона, главный вид; на фиг. 2 - схематичное изображение шаблона, вид сбоку (слева).
На фиг. 3, 4, 5, 6 показаны схемы измерения косины торца рельса (косины реза) в вертикальной и горизонтальной плоскости после обрезки рельсов перед сваркой: на фиг. 3 - по вертикали по оси шейки рельса у подошвы рельса; на фиг. 4 - по вертикали по оси шейки рельса у головки рельса; на фиг. 5 - по горизонтали у подошвы рельса; на фиг. 6 - по горизонтали у головки рельса.
На фиг. 7, 8 схематично показаны зоны допустимых отклонений при обрезке рельсов и, соответственно, допустимый интервал сварочного зазора, а также указаны участки контрольных замеров зазора: на фиг. 7 - вид сбоку, на фиг. 8 - вид сверху.
На фиг. 9 показана схема измерения вертикального отклонения оси облива сварного шва.
Шаблон 1 содержит широкую полку 2 (первую полку) и узкую полку 3 (вторую полку), образующие угольник (фиг. 1, 2).
Полка 2 выполнена в форме бруска, имеющего прямоугольное поперечное сечение. Согласно принятому толкованию: «брусок - это предмет, имеющий продолговатую четырехгранную форму» [«Толковый словарь Ушакова», адрес интернет-страницы: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ushakov/751194/БРУСОК]. Полка 2 имеет внутреннюю 4 и внешнюю (наружную) 5 плоские поверхности (называемые согласно ГОСТ 3749-77 опорными), боковые поверхности 6 и 7, а также торцевые поверхности 8 и 9. Опорные 4, 5 (расположенные напротив друг друга), а также боковые 6, 7 (расположенные напротив друг друга) поверхности полки 2 попарно параллельны между собой, при этом боковые поверхности 6, 7 перпендикулярны опорным поверхностям 4, 5.
Полка 3 также выполнена в форме бруска, имеющего прямоугольное поперечное сечение. Полка 3 имеет внутреннюю 10 и внешнюю (наружную) 11 плоские поверхности (называемые согласно ГОСТ 3749-77 измерительными), боковые поверхности 12 и 13, а также торцевые поверхности 14 и 15. Измерительные 10, 11 (расположенные напротив друг друга), а также боковые 12, 13 (расположенные напротив друг друга) поверхности полки 3 попарно параллельны между собой, при этом боковые поверхности 12, 13 перпендикулярны измерительным поверхностям 10, 11.
Боковые поверхности 6, 7, 12, 13 параллельны между собой.
Внутренняя опорная поверхность 4 полки 2 и внутренняя измерительная поверхность 10 полки 3 выполнены перпендикулярными друг другу: угол α между поверхностями 4 и 10 является внутренним углом угольника, образованного полками 2 и 3, и его величина равна 90° (α = 90°). Поверхности 5 и 11 также перпендикулярны друг другу.
Внешняя измерительная поверхность 11 полки 3 выполнена вровень (заподлицо) с торцевой поверхностью 9 полки 2, при этом поверхность 11 и поверхность 9 (лежащие в одной плоскости) образуют единую внешнюю измерительную поверхность угольника.
Ширина «a» полки 2, соответствующая расстоянию между опорными поверхностями 4 и 5, составляет 28 мм (a = 28 мм). Ширина «b» полки 3, соответствующая расстоянию между измерительными поверхностями 10 и 11, составляет 22 мм (b = 22 мм). Номинальные значения параметров (a = 28 мм, b = 22 мм) обусловлены допустимым интервалом значений сварочного зазора между концевыми участками (торцами) свариваемых рельсов (типов Р50, Р65).
Толщина «s» (соответствующая расстоянию между боковыми поверхностями 6 и 7) полки 2 больше толщины «k» (соответствующей расстоянию между боковыми поверхностями 12 и 13) полки 3, причем полка 3 расположена таким образом, что толщина s полки 2 перекрывает толщину k полки 3 с обеих сторон, т.е. боковые поверхности второй полки расположены между плоскостями, проходящими через боковые поверхности первой полки. В представленном примере шаблона полка 2 выполнена толщиной 20 мм, полка 3 выполнена толщиной 6 мм.
В представленном примере полка 3 своей верхней частью (со стороны торцевой поверхности 15) размещена в пазу полки 2, выполненным со стороны внутренней опорной поверхности 4, и расположена симметрично относительно плоскости симметрии, показанной на фиг. 2 штрих-пунктирной линией. Указанная плоскость является плоскостью симметрии шаблона и расположена параллельно боковым поверхностям второй полки (а также боковым поверхностям первой полки) на одинаковом расстоянии от них.
Со стороны внешней измерительной поверхности 11 полки 3 выполнен дополнительный элемент, представляющий собой выступ 16 («выступ-индикатор»), расположенный оппозитно (т.е. напротив) полке 2. В представленном примере выполнения выступ 16 установлен в пазу, выполненном со стороны торцевой поверхности 9 полки 2. Свободный конец выступа 16 направлен в противоположную сторону от свободного торца (от торцевой поверхности 8) полки 2, при этом расстояние «c» от свободного конца (торца) 17 до внешней измерительной поверхности 11 полки 3 должно быть не менее 30 мм, что обусловлено следующими факторами: согласно нормативным требованиям ширина облива сварного шва для рельсов Р50 и Р65 составляет 40 мм (расстояние до оси будет (40:2) = 20 мм, на фиг. 9 обозначено W), при этом предусматривается запас не менее 10 мм для огибания инструментом сопряженного с краем облива облоя или заусенцев, образующихся при литье, с учетом того, что при измерениях выступ 16 должен устанавливаться до совмещения края (поверхности) 17 с разметкой оси облива сварного шва, то минимальная длина c выступа-индикатора 16 должна составлять 30 мм ((40:2) + 10 = 30). Как было отмечено выше, оптимальная для работы длина выступа 16 составляет 35 мм.
Выступ 16 выполнен с шириной, меньшей, чем  ширина полки 2, при этом поверхность выступа 16 со стороны наружной опорной поверхности 5 расположена ближе к плоскости внутренней опорной поверхности 4, чем указанная выше поверхность 5, т.е. выступ 16 расположен ниже поверхности 5. Полка 2 по ширине перекрывает с обеих сторон выступ 16.
Конструктивно выступ 16 может быть выполнен, например, в виде игольчатого щупа, также может быть выполнен как показано на фиг. 1, 2, а именно, выступ 16 может представлять собой брусок, один торец которого соединен с полкой 2 со стороны ее торца 9, боковые поверхности аналогичны боковым поверхностям 6 и 7 полки 2 и параллельны им, свободный конец 17 выступа 16 выполнен в виде торцевой поверхности, параллельной измерительным поверхностям 10, 11.
Шаблон имеет центральную плоскость симметрии, расположенную параллельно боковым поверхностям 12, 13 полки 3 (на фиг. 2 обозначена штрих-пунктирной линией), что обеспечивает возможность измерений лицевой и тыльной стороной (т.е. с обеих сторон боковых поверхностей).
Шаблон может быть изготовлен из обычно применяемой для изготовления подобных инструментов нержавеющей стали. Требования, предъявляемые к точности размеров и расположению поверхностей, соответствуют указанным в ГОСТ 3749-77.
Использование заявляемого шаблона для выполнения контрольных операций в процессе проведения алюминотермитной сварки рельсов типа Р50 и Р65 осуществляется следующим образом.
После обрезки торцев рельсов перед сваркой необходимо выполнить контроль перпендикулярности торца концевого участка рельса в вертикальной плоскости и в горизонтальной плоскости.
Для замера косины реза по вертикали шаблон 1 прикладывают внутренней опорной поверхностью 4 полки 2 к базовой поверхности - поверхности катания рельса (совмещая опорную поверхность 4 и поверхность катания рельса), как показано на фиг. 3, 4. При наличии зазора между внутренней измерительной поверхностью 10 полки 3 и торцем рельса у подошвы рельса (фиг. 3) или у головки рельса (фиг. 4) величину зазора измеряют с помощью набора щупов или измерительного клина L. Измерительный клин вводят в зазор до плотного прилегания и по делениям определяют величину отклонения торца рельса от вертикали.
Для замера косины реза по горизонтали у подошвы рельса внутреннюю опорную поверхность 4 полки 2 прикладывают к боковой грани подошвы рельса как показано на фиг. 5. При наличии зазора между внутренней измерительной поверхностью 10 полки 3 и торцем рельса величину зазора также измеряют с помощью набора щупов или измерительного клина L.
Для замера косины реза по горизонтали у головки рельса внутреннюю опорную поверхность 4 полки 2 прикладывают к боковой грани головки рельса как показано на фиг. 6. При наличии зазора между внутренней измерительной поверхностью 10 полки 3 и торцем рельса величину зазора также измеряют с помощью набора щупов или измерительного клина L.
Согласно действующим требованиям величина зазора как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости не должна превышать 1 мм.
Следует отметить, что выполнение описанных выше контрольных операций с помощью предлагаемого шаблона осуществляется аналогично выполнению этих операций с помощью известного шаблона-угольника, выбранного в качестве прототипа.
Выполнение полки 2 и полки 3 шаблона шириной 28 мм и 22 мм соответственно обеспечивает возможность выполнить оценку значения ширины сварочного зазора. На фиг. 7, 8 показан зазор между концевыми участками левого и правого рельса, которые обозначены соответственно ЛР, ПР.
На фиг. 7 схематично представлено фронтальное изображение (вид сбоку на соединяемые рельсы) зазора с учетом зон z допустимых отклонений (в вертикальной плоскости) торцев рельсов от перпендикулярности при обрезке. На схеме фиг. 7 указаны участки контроля ширины зазора: участок по поверхности катания головки рельса (на фиг. 7 обозначен H1) и участок по центру шейки рельса (на фиг. 7 обозначен H2).
На фиг. 8 представлено изображение зазора между свариваемыми рельсами на виде сверху с учетом зон z допустимых отклонений (в горизонтальной плоскости) торцев рельсов от перпендикулярности. На схеме фиг. 8 указаны участки контроля ширины зазора: участки по торцам подошвы рельса (на фиг. 8 обозначен H3 и H4).
На фиг. 7 и 8 обозначены минимально и максимально допустимые значения ширины сварочного зазора - 22 мм и 28 мм соответственно.
Оценку ширины зазора проводят при заведении в зазор на указанных участках H1, H2, H3, H4 полки 2 и полки 3 по ширине. Прикладывая по очереди полки шаблона к зазору в каждом контрольном участке получают оценку соответствия ширины зазора нормативным требованиям.
Зазор соответствует установленным требованиям, если полка 3, ширина которой составляет 22 мм, входит в зазор свободно (величина зазора больше 22 мм) или с натягом (величина зазора равна по номиналу 22 мм) на контрольных участках, и если при этом полка 2, ширина которой составляет 28 мм, не входит в зазор (величина зазора меньше 28 мм) или входит с натягом (величина зазора по номиналу равна 28 мм) на контрольных участках.
Следует отметить, что выполнение описанной выше контрольной операции обеспечивается предлагаемым шаблоном за счет выполнения полки 2 и полки 3 заданной ширины (соответственно 28 мм и 22 мм) и не предусмотрено при использовании известного шаблона-угольника, выбранного в качестве прототипа (в этом случае требуется использование отдельного дополнительного измерительного инструмента - например, линейки или штангенциркуля). Указанный фактор обеспечивает расширение функциональных возможностей предлагаемого шаблона по сравнению с прототипом.
После завершения сварочных работ требуется выполнить контрольную операцию по определению отклонения оси облива сварного шва от перпендикулярности в вертикальной и в горизонтальной плоскостях (величина отклонения не должна превышать 3 мм). На фиг. 9 приведена схема измерения вертикального отклонения оси сварного шва (т.е. в вертикальной плоскости), ось сварного шва обозначена ОО.
При проведении контроля сначала осуществляют разметку центра облива сварного шва под головкой и по торцам подошвы рельса с обеих сторон, для каждой плоскости отмечают две контрольные крайние точки, которые располагаются на оси облива сварного шва, одна под головкой рельса, вторая - на боковой части подошвы рельса.
При определении вертикального отклонения оси облива сварного шва (фиг. 9) заявляемый шаблон устанавливают, совмещая наружную опорную поверхность 5 полки 2 с нижней поверхностью головки рельса, при этом выступ-индикатор 16 позиционируют к соответствующей отмеченной точке на оси шва таким образом, чтобы торцевая поверхность 17 выступа-индикатора 16 совпала с отмеченной точкой. Выступ 16 имеет длину 35 мм (при этом, как уже отмечалось ранее, поверхность 11 полки 3 будет отстоять от края облива шва, не соприкасаясь с облоем и остатками литниковой системы). Измеряя с помощью любого измерительного инструмента (рулетки, линейки, штангенциркуля) расстояние от другой крайней точки на оси шва до наружной измерительной поверхности 11, получают значение F. Значение отклонения оси сварного шва определяется как разность между полученным значением F и известной длиной выступа 16, составляющей 35 мм. Полученная разность не должна превышать 3 мм, что будет свидетельствовать о соответствии сварного шва установленному требованию.
Величина отклонения в горизонтальной плоскости определяется аналогичным образом.
Следует отметить, что при использовании предлагаемого шаблона для выполнения контроля отклонения оси сварного шва в заданной плоскости требуется проводить однократное измерение расстояния - только в одной точке, что сокращает время выполнения контрольной операции, при этом вместо выполнения измерения в другой точке осуществляют позиционирование (так, как описано выше) выступа-индикатора 16, длина «с» которого известна. Предлагаемое выполнение шаблона расширяет функциональные возможности устройства и позволяет сократить время выполнения контрольных операций.
Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает не только возможность контроля косины реза перед сваркой, но и возможность выполнения оценки с помощью шаблона ширины сварочного зазора, а также уменьшение количества измерений, выполняемых с помощью дополнительного измерительного инструмента при контроле отклонения оси сварного шва, что обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства.