Контактная стыковая сварка железнодорожных крестовин через литую аустенитную вставку
Широкое применение получила технология контактной стыковой сварки железнодорожных крестовин с рельсовыми окончаниями с использованием аустенитной вставки из проката нержавеющей стали типа 18-10. В настоящей работе описаны эксперименты по оценке возможности использования в качестве вставки фасонного...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Дата: | 2015 |
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2015
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113162 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Контактная стыковая сварка железнодорожных крестовин через литую аустенитную вставку / С.И. Кучук–Яценко, Ю.В. Швец, А.В. Кавуниченко, В.И. Швец, С.Д. Тараненко, В.А. Прощенко // Автоматическая сварка. — 2015. — № 8 (744). — С. 7-9. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859673244380954624 |
|---|---|
| author | Кучук–Яценко, С.И. Швец, Ю.В. Кавуниченко, А.В. Швец, В.И. Тараненко, С.Д. Прощенко, В.А. |
| author_facet | Кучук–Яценко, С.И. Швец, Ю.В. Кавуниченко, А.В. Швец, В.И. Тараненко, С.Д. Прощенко, В.А. |
| citation_txt | Контактная стыковая сварка железнодорожных крестовин через литую аустенитную вставку / С.И. Кучук–Яценко, Ю.В. Швец, А.В. Кавуниченко, В.И. Швец, С.Д. Тараненко, В.А. Прощенко // Автоматическая сварка. — 2015. — № 8 (744). — С. 7-9. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| description | Широкое применение получила технология контактной стыковой сварки железнодорожных крестовин с рельсовыми окончаниями с использованием аустенитной вставки из проката нержавеющей стали типа 18-10. В настоящей работе описаны эксперименты по оценке возможности использования в качестве вставки фасонного литья из стали типа 18-10. Показано, что приниципиальных отличий в структуре и свойствах металла различных зон сварных соединений с использованием катаных или литых вставок не наблюдается. Дальнейшее повышение экономичности и физико-механических свойств сварных соединений может быть реализовано путем оптимизации химического состава и структуры металла вставки.
The technology of flash butt welding of rail frogs with rail ends using an austenitic insert of rolled metal of stainless steel of type 18-10 has found a wide application. In the present paper the experiments on evaluation of possibility of using a shaped casting of steel of type 18-10 as an insert are described. It is shown that fundamental differences in the structure and properties of metal of different zones of welded joints using rolled or cast inserts are not observed. Further increase in efficiency and physical and mechanical properties of welded joints can be realized by optimizing the chemical composition and structure of the insert metal.
|
| first_indexed | 2025-11-30T14:39:43Z |
| format | Article |
| fulltext |
78/2015
УДК 621.791:625.143.48
КонтаКтная стыКовая сварКа железноДорожных
Крестовин через литУю аУстенитнУю вставКУ
С.И. КУЧУК–ЯЦЕНКО1, Ю.В. ШВЕЦ1, А.В. КАВУНИЧЕНКО1, В.И. ШВЕЦ1,
С.Д. ТАРАНЕНКО1, В.А. ПРОЩЕНКО2
1 иЭс им. е. о. Патона нанУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11. E-mail:office@paton.kiev.ua
2 Пат «Днепропетровский стрелочный завод». 49098, г. Днепропетровск-98, ул. Белостоцкого, 181
Широкое применение получила технология контактной стыковой сварки железнодорожных крестовин с рельсовыми
окончаниями с использованием аустенитной вставки из проката нержавеющей стали типа 18-10. в настоящей работе
описаны эксперименты по оценке возможности использования в качестве вставки фасонного литья из стали типа 18-
10. Показано, что приниципиальных отличий в структуре и свойствах металла различных зон сварных соединений с
использованием катаных или литых вставок не наблюдается. Дальнейшее повышение экономичности и физико-меха-
нических свойств сварных соединений может быть реализовано путем оптимизации химического состава и структуры
металла вставки. Библиогр. 8, табл. 3, рис. 2.
К л ю ч е в ы е с л о в а : контактная стыковая сварка, пульсирующее оплавление, высокомарганцовистая сталь
110Г13Л, рельсовая сталь М76, аустенитная вставка, сварные соединения, химический состав, δ-феррит, механиче-
ские свойства
в 1990 г. фирма «Ферайнигте Эстеррайхише ай-
зен-унд Штальверке-альпине Монтан аГ» (ав-
стрия) предложила способ соединения деталей
стрелок из аустенитного высокомарганцовистого
стального литья с рельсом из углеродистой стали
[1], при котором используется стабилизирован-
ная ниобием или титаном аустенитная вставка из
хромоникелевой стали типа 18-10, причем содер-
жание ниобия во вставке должно быть не менее
10-кратного, а титана не менее 5-кратного содер-
жания углерода.
в иЭс им. е.о. Патона нан Украины в
1990 гг. была разработана технология контактной
стыковой сварки железнодорожных крестовин из
высокомарганцовистой стали 110Г13л с рельсо-
выми окончаниями из стали М76 методом кон-
тактной сварки с пульсирующим оплавлением [2].
отличительной особенностью этой технологии
является возможность получения качественных
соединений при минимальном энерговложении,
что позволяет минимизировать или исключить
образование в сварных швах нежелательных
структурных превращений, способных понизить
пластические свойства соединений. Это откры-
ло новые возможности оптимизации технологии
сварки, в частности, позволило снизить требова-
ния к регламентации химического состава вставки
и исключить энергоемкую операцию термической
обработки.
такая технология была успешно внедрена на
Пат «Днепропетровский стрелочный завод». за
14 лет сварено и успешно эксплуатируется око-
ло 1500 крестовин с приваренными рельсовыми
окончаниями. накоплен значительный экспери-
ментальный материал [3–7], который позволил
усовершенствовать технологию сварки, уточнить
требования к составу стали 110Г13л, в частности,
по содержанию в ней фосфора, оценить струк-
турное и фазовое состояния в различных участ-
ках сварного соединения и металла вставки. Было
установлено также, что подготовка катаных ау-
стенитных заготовок из стандартного листового
проката сталей типа 18-10 сопряжено с повыше-
нием трудоемкости работ, а в ряде случаев их хи-
мический состав не удовлетворял требованиям по
качеству полученных соединений. так, в отдель-
ных образцах сваренных крестовин в участке ме-
талла вставки из стали типа 18-10 (не содержа-
щий δ-феррита), близкого к границе сплавления
с рельсовой сталью, обнаруживались межзерен-
ные микротрещины, имеющие характер горячих
микротрещин.
Кроме того, при испытании соединений на
статический изгиб наиболее частыми местами
разрушения оказывались участки основного ме-
талла вблизи линии сплавления со стороны рель-
совой стали М76 [3]. трещины носят характер
продольных, ориентированных вдоль оси зоны
соединения и, вероятно, связаны с замедленным
разрушением, инициированным мартенситным
превращением.
Цель настоящей работы состояла в установле-
нии на первом этапе возможности использования
литых аустенитных вставок из стали типа 18-10 в
© с.и. Кучук–яценко, ю.в. Швец, а.в. Кавуниченко, в.и. Швец, с.Д. тараненко, в.а. Прощенко, 2015
8 8/2015
соединении крестовин с рельсовыми окончания-
ми. При положительном результате в дальнейшем
возможно оптимизировать химический и струк-
турный состав вставки для обеспечения высоких
показателей механических свойств соединений.
работы проводили совместно со специалиста-
ми Пат «Днепропетровский стрелочный завод» с
использованием имеющегося на заводе оборудо-
вания для изготовления профильного литья из ау-
стенитной стали.
химический состав вставки контролировали
спектральным анализом. сварку образцов выпол-
няли на базовом режиме [3]. Металлографические
исследования проводили на оптическом микро-
скопе «неофот 32» и растровом электронном ми-
кроскопе JAMP 9500 F. После сварки образцов и
шлифовки поверхности соединения она подверга-
лась неразрушающему (капиллярному) контролю.
Механические испытания на статический изгиб
проводили на гидравлическом прессе МПс-300 в
соответствии с требованиями [8].
в табл. 1 приведен химический состав катаной
и экспериментальных литых вставок. на рис. 1
представлена микроструктура металла вставок.
Микроструктура оптимальной по химическо-
му составу катаной вставки представляет собой
типичную структуру полигонального аустенита с
включениями δ-феррита, вытянутыми вдоль на-
правления проката (рис. 1, а). Микроструктура
литой вставки 1, представленная на рис. 1, б, ти-
пична для литого состояния. основу ее составля-
ют первичные аустенитные зерна. Между зернами
аустенита располагаются зерна феррита, оканто-
ванные более травящимися участками, вероят-
но, обусловленными межзеренной ликвацией. в
микроструктуре литого сплава 2 объемная доля
феррита выше. включения феррита окантованы
структурной составляющей темного цвета, обога-
щенной титаном.
в макроструктуре сварного соединения (рис. 2)
наблюдаются такие характерные участки:
– переходная зона на контактной границе рель-
совой стали М76 и вставки;
– переходная зона на контактной границе стали
110Г13л и вставки;
структурные составляющие в переходных зо-
нах сварных швов с литой вставкой подобны тем,
которые образуются при использовании катаной
вставки [3–5].
Т а б л и ц а 1 . Химический состав вставок
тип
вставки
Массовая доля элементов, %
с Cr Ni Ti S P
Катаная 0,08 17,8 9,7 0,57 0,006 0,03
литая 1 0,05 21,3 11,5 0,07 0,005 0,02
литая 2 0,17 19,0 9,9 0,09 0,006 0,03
рис. 1. Микроструктура хромоникелевой вставки: а — ката-
ная сталь; б — литая сталь 1; в — литая сталь 2 (а — ×250;
б, в — ×100)
рис. 2. Макроструктура сварного соединения крестовины с рельсовыми окончаниями (×25)
98/2015
Переходная зона на контактной границе стали
110Г13л и литой вставки имеет стабильную ау-
стенитную структуру. отличительная особенность
заключается в наличии в приконтактном слое ста-
ли 110Г13л повышенного содержания хрома и
никеля.
У границы соединения стали М76 с литой
вставкой (со стороны стали М76), как и в соедине-
нии с прокатными вставками возможно локальное
образование закалочных структур, которые могут
понижать пластические свойства соединений на
этом участке.
в табл. 2 приведены результаты испытаний ме-
ханических свойств основного металла вставок. ре-
зультаты испытаний показывают, что основной ме-
талл соответствует требованиям, предъявляемым к
вставкам по пределу текучести (200…250 МПа) и
относительному удлинению — более 40 %.
результаты испытаний образцов на статиче-
ский изгиб представлены в табл. 3.
одной из причин более стабильных механиче-
ских свойств сварных соединений, полученных че-
рез литую вставку, может заключаться в том, что
неметаллические включения в них имеют глобуляр-
ную форму и относительно равномерно распреде-
лены по сечению вставки, а в катаной вставке они
сосредоточены в полосах прокатки и при сварке ве-
роятность попадания их в в зону стыка выше.
таким образом, экспериментально подтвержде-
на перспективность применения литых вставок в
соединениях железнодорожных крестовин с рель-
совыми окончаниями при контактной стыковой
сварке пульсирующим оплавлением. Целесообраз-
ны дальнейшие исследования по оптимизации хи-
мического и структурного состава металла встав-
ки с целью повышения экономичности процесса и
стабильности механических свойств.
1. Европейская патентная заявка № 0 467 881 а1, № публи-
кации 91890157.0. – 1991 г.
2. Пат. України 46820. спосіб контактного стикового зва-
рювання / с.І. Кучук-яценко, о.в. Дідковський, М.в. Бо-
горський та ін. – опубл. 17.06.02.
3. Контактная стыковая сварка железнодорожных кресто-
вин с рельсовыми окончаниями через промежуточную
вставку / с.и. Кучук-яценко, ю.в. Швец, е.а. Думчев и
др. // автомат сварка. – 2005 – № 1. – с. 6–9.
4. Особенности формирования структуры соединений
рельсовой стали М76 со сталью 110Г13л, выполнен-
ных контактной стыковой сваркой оплавлением/ с.и.
Кучук-яценко, в.и. Швец, Г.н. Гордань и др. // там же.
2006. – № 1. – с. 3–9.
5. Влияние ширины вставки из нержавеющей стали на экс-
плуатационные свойства соединений железнодорож-
ных крестовин с рельсовыми окончаниями / с.и. Ку-
чук-яценко, ю.в. Швец, а.в.Кавуниченко и др. // там
же. – 2007. – № 3. – с. 3–7.
6. Работоспособность сварных соединений железнодо-
рожных крестовин, выполненных контактной стыковой
сваркой / с.и. Кучук-яценко, ю.в. Швец, а.в.Кавунич-
енко и др. // там же. – 2008 – № 9. – с. 39–42.
7. Причины образования трещин в зоне термического вли-
яния литой высомарганцовистой стали при контактной
стыковой сварке / с.и. Кучук-яценко, в.и. Швец, ю.в.
Швец и др. // там же. – 2010 – № 7. – с. 5–8.
8. ТУУ 27.3–26524137–1342:2006. хрестовини та сердеч-
ники з привареними рейковими закінченнями типів р65,
р50 та UIC60. – Дійсний з 10.08.2006.
Поступила в редакцию 05.06.2015
Т а б л и ц а 2 . Механические свойства основного метал-
ла вставки
тип
вставки
временное
сопротивление
разрыву, МПа
Предел
текучести,
МПа
относитель-
ное удлине-
ние, %
Катаная 480…520 200…220 40…44
литая 387…474 205…263 36…58
Т а б л и ц а 3 . Результаты испытаний сварных образцов
на статический изгиб (профиль Р65).
тип
вставки
разрушающее
усилие, н
стрела
прогиба, мм
Катаная 940-1330
1115
16,0-36,0
22,5
литая 1 1120-1190
1140
29,0-48,0
38,0
литая 2 855-1100
994
18,0-29,0
24,0
■ ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКИХ СВАРНЫХ БАЛЛОНОВ
В ИЭС разработана технология и изготовлена опытная партия легких сварных баллонов
на расчетное рабочее давление 150 МПа с полезным объемом 5,0 л и удельной массой
0,5 кг/л. Баллон изготавливается из сварной прямошовной цилиндрической обечайки, к
которой привариваются сферические днища и горловина. Для изготовления деталей бал-
лона используется листовая сталь 25ХГСА толщиной 2,0 мм с пределом прочности после
заключительной термообработки всего изделия на уровне 1200 МПа. Для обеспечения ста-
бильности качества сварных баллонов на всех стадиях термообработки контролировалось
качество ее исполнения. Баллоны испытаны по специальной программе согласно требо-
ваниям ДHАОП 000-1.07-94.
Легкие сварные баллоны предназначены для хранения различных газов под давлением.
Выполнена конструкторская разработка и опытно-промышленная проверка.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-113162 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T14:39:43Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кучук–Яценко, С.И. Швец, Ю.В. Кавуниченко, А.В. Швец, В.И. Тараненко, С.Д. Прощенко, В.А. 2017-02-04T13:08:50Z 2017-02-04T13:08:50Z 2015 Контактная стыковая сварка железнодорожных крестовин через литую аустенитную вставку / С.И. Кучук–Яценко, Ю.В. Швец, А.В. Кавуниченко, В.И. Швец, С.Д. Тараненко, В.А. Прощенко // Автоматическая сварка. — 2015. — № 8 (744). — С. 7-9. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113162 621.791:625.143.48 Широкое применение получила технология контактной стыковой сварки железнодорожных крестовин с рельсовыми окончаниями с использованием аустенитной вставки из проката нержавеющей стали типа 18-10. В настоящей работе описаны эксперименты по оценке возможности использования в качестве вставки фасонного литья из стали типа 18-10. Показано, что приниципиальных отличий в структуре и свойствах металла различных зон сварных соединений с использованием катаных или литых вставок не наблюдается. Дальнейшее повышение экономичности и физико-механических свойств сварных соединений может быть реализовано путем оптимизации химического состава и структуры металла вставки. The technology of flash butt welding of rail frogs with rail ends using an austenitic insert of rolled metal of stainless steel of type 18-10 has found a wide application. In the present paper the experiments on evaluation of possibility of using a shaped casting of steel of type 18-10 as an insert are described. It is shown that fundamental differences in the structure and properties of metal of different zones of welded joints using rolled or cast inserts are not observed. Further increase in efficiency and physical and mechanical properties of welded joints can be realized by optimizing the chemical composition and structure of the insert metal. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Научно-технический раздел Контактная стыковая сварка железнодорожных крестовин через литую аустенитную вставку Flash butt welding of railway frogs through cast austenitic insert Article published earlier |
| spellingShingle | Контактная стыковая сварка железнодорожных крестовин через литую аустенитную вставку Кучук–Яценко, С.И. Швец, Ю.В. Кавуниченко, А.В. Швец, В.И. Тараненко, С.Д. Прощенко, В.А. Научно-технический раздел |
| title | Контактная стыковая сварка железнодорожных крестовин через литую аустенитную вставку |
| title_alt | Flash butt welding of railway frogs through cast austenitic insert |
| title_full | Контактная стыковая сварка железнодорожных крестовин через литую аустенитную вставку |
| title_fullStr | Контактная стыковая сварка железнодорожных крестовин через литую аустенитную вставку |
| title_full_unstemmed | Контактная стыковая сварка железнодорожных крестовин через литую аустенитную вставку |
| title_short | Контактная стыковая сварка железнодорожных крестовин через литую аустенитную вставку |
| title_sort | контактная стыковая сварка железнодорожных крестовин через литую аустенитную вставку |
| topic | Научно-технический раздел |
| topic_facet | Научно-технический раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113162 |
| work_keys_str_mv | AT kučukâcenkosi kontaktnaâstykovaâsvarkaželeznodorožnyhkrestovinčerezlituûaustenitnuûvstavku AT švecûv kontaktnaâstykovaâsvarkaželeznodorožnyhkrestovinčerezlituûaustenitnuûvstavku AT kavuničenkoav kontaktnaâstykovaâsvarkaželeznodorožnyhkrestovinčerezlituûaustenitnuûvstavku AT švecvi kontaktnaâstykovaâsvarkaželeznodorožnyhkrestovinčerezlituûaustenitnuûvstavku AT taranenkosd kontaktnaâstykovaâsvarkaželeznodorožnyhkrestovinčerezlituûaustenitnuûvstavku AT proŝenkova kontaktnaâstykovaâsvarkaželeznodorožnyhkrestovinčerezlituûaustenitnuûvstavku AT kučukâcenkosi flashbuttweldingofrailwayfrogsthroughcastausteniticinsert AT švecûv flashbuttweldingofrailwayfrogsthroughcastausteniticinsert AT kavuničenkoav flashbuttweldingofrailwayfrogsthroughcastausteniticinsert AT švecvi flashbuttweldingofrailwayfrogsthroughcastausteniticinsert AT taranenkosd flashbuttweldingofrailwayfrogsthroughcastausteniticinsert AT proŝenkova flashbuttweldingofrailwayfrogsthroughcastausteniticinsert |