جوشکاری راه آهن و انواع روش های انجام آن

تاریخچه جوشکاری راه آهن

جوشکاری راه آهن ترمیت مدرن برای اولین بار در اواسط دهه 1890 توسط هانس گلدشتمیت مورد استفاده واقع شد. از جوشکاری ریل راه آهن به عنوان پروژه دیگری که با استفاده از واکنش ترمیت و برای استفاده از کروم و منیزیم با خلوص بالا بود، استفاده شد. اولین خط ریلی در اسن از کشور آلمان در سال 1899 جوش داده شد ، و ریل های جوش داده شده با ترمیت از محبوبیت بیشتری برخوردار شدند زیرا در مقایسه با سایش اضافی که توسط ریل های جدید الکتریکی و پر سرعت با سرعت بالا نصب شده بودند ، از قابلیت اطمینان بیشتری برخوردار بودند. برخی از اولین استفاده کنندگان از این فرآیند ، شهرهای دردن ، لیدز و سنگاپور بودند. در سال 1904 ، گلدشتمیتد با نام خانوادگی خود یعنی گلدشتمیتد ترمیت یک کمپانی در شهر نیویورک تأسیس کرد تا استفاده از این روش را به راه آهن های آمریکای شمالی برساند.

در سال 1904 ، جورج ای. پلیسیر ، دانشجوی مهندسی در موسسه پلی تکنیک وورسستر که کارهای گلدشمیت را دنبال کرده بود ، یک شرکت جدید در ماساچوست ایجاد کرد. پلیسیر نخستین بار نصب مسیر ریلی را در ایالات متحده با استفاده از این فرآیند در 8 آگوست 1904 ، نظارت کرد و در ادامه به عنوان یک مهندس و سرپرست ، در پیشرفت های اولیه در جوشکاری ادامه داد. اگرچه تمام جوش های ریلی امروزه با استفاده از فرآیند جوشکاری ترمیت انجام نمی شوند ، اما این روش امروزه هنوز هم به عنوان یک روش عملیاتی استاندارد در سراسر جهان باقی مانده است.

روال جوشکاری ریل راه آهن

به طور معمول ، در این روش انتهای ریل ها تمیز می شوند و بصورت مسطح و صاف و درست کنار هم قرار می گیرند. ریل ها با فاصله 25 میلی متر (1 اینچ) از یکدیگر فاصله می گیرند. این فاصله بین انتهای ریل ها برای اطمینان از نتیجه خوب جوشکاری در ریختن فولاد مذاب در قالب جوش است. در صورت خرابی جوش ، می توان انتهای ریل را به اندازه 75 میلی متر (3 اینچ) برش داد ، انتهای ریل ذوب شده و آسیب دیده را برداشته و جوش جدیدی را با قالب مخصوص و شارژ ترمیت بیشتر انجام داد. قالب شن و ماسه ای سخت دو یا سه تکه ای در اطراف انتهای ریل وصل شده است و از یک مشعل با ظرفیت گرمای مناسب برای پیش گرم کردن انتهای ریل و فضای داخلی قالب استفاده می شود.

مقدار مناسب ترمیت با فلز آلیاژی در یک ظرف سنگین نسوز قرار داده می شود و هنگامی که ریل ها به دمای کافی رسیده اند ، ترمیت مشتعل شده و واکنش به اتمام می رسد (زمان کافی اجازه می دهد تا هر فلز آلیاژی کاملاً ذوب و مخلوط شود.). سپس به انتهاي ظرفی که فلز در آن ذوب شده است ضربه زده مي شود. فولاد مذاب وارد قالب می شود و با انتهای ریل همجوشی می شود و جوش را تشکیل می دهد.

سرباره ، سبکتر از جریان فولاد است در انتها از ظرف خارج می شود و به درون حوضچه فلزی سرریز می کند تا پس از خنک شدن از آن جدا شود. همه فرایند انجام شده باید خنک شود. قالب خارج می شود و جوش با استفاده از سنگ شکن داغ و آسیاب تمیز می شود تا مفصلی صاف ایجاد شود. زمان معمول از شروع کار تا زمانی که قطار بتواند از روی ریل حرکت کند ، بسته به اندازه راه آهن و دمای محیط ، تقریباً 45 دقیقه تا بیش از یک ساعت است. در هر صورت ، فولاد ریلی باید قبل از تحمل وزن لوکوموتیوهای ریلی به اندازه کمتر از 370 درجه سانتیگراد (700 درجه فارنهایت) خنک شود.

هنگامی که یک فرآیند ترمیت برای جوشکاری راه آهن مدارهای مسیر استفاده می شود – اتصال سیم ها به ریل ها با آلیاژ مس و با استفاده از قالب گرافیتی استفاده می شود. قالب گرافیت بارها قابل استفاده مجدد است زیرا آلیاژ مس به اندازه آلیاژهای فولادی که در جوشکاری ریلی استفاده می شود داغ نیست. در پیوند سیگنال ، حجم مس مذاب کاملاً اندک است ، تقریباً 2 سانتی متر مکعب (0.1 سانتی متر در آن) و قالب به آرامی به طرف راه آهن بسته می شود ، همچنین یک سیم سیگنال را در جای خود نگه می دارد. در جوشکاری راه آهن ، بار جوش می تواند تا 13 کیلوگرم (29 پوند) وزن داشته باشد.

قالب شن و ماسه سخت شده سنگین و حجیم است ، باید کاملاً ایمن در یک موقعیت بسیار خاص قرار گرفته و سپس قبل از تحمل بار چندین دقیقه در معرض گرمای شدید قرار گیرد. در هنگام جوشکاری ریل راه آهن در اندازه های طولانی ، باید انبساط طولی و انقباض فولاد در نظر گرفته شود.

روش فعلی اغلب فقط برای محافظت از اتصالات و گذرگاه ها از فشار بیش از حد با استفاده از ریل های جوش داده شده در خطوط با سرعت بالا است و اتصالات به حداقل ممکن می رسد. در برخی از دماهای خاص ریل راه آهن نسبت به دمای محیطی بدون استرس است. این درجه حرارت “خنثی” با توجه به کمترین دمای زمستان و گرمترین دمای تابستان بسته به شرایط آب و هوایی محلی متفاوت خواهد بود.

جوشکاری راه آهن با استفاده از روش فلش بات

هنگامی که از روش جوش ریلی فلش بات ( flash butt ) برای جوشکاری ریل استفاده می شود ، اولین قدم قرار دادن دو سر ریل در مقابل یکدیگر است. منبع تغذیه را وصل کنید تا مقطع ریل ها به یکدیگر نزدیک شوند و به تماس محلی برسند.  این نقاط تماس با حرارت مقاومت (برای تولید فلش) گرم می شوند ، به طوری که قسمت های انتهایی آن ها ذوب می شوند. هنگامی که درجه حرارت از پیش تعیین شده در یک محدوده به عمق معین رسید، سپس به سرعت نیرو برای تکمیل جوش ریلی اعمال می شود.

مزیت های جوشکاری راه آهن فلش بات

جوش ریلی فلش لب به لب یا فلش بات دارای ویژگی های اتوماسیون بالا ، فرایند پایدار و کیفیت عالی جوشکاری است. اتصالات جوش داده شده ریلی از ساختار فرفورژه جمع و جور است ، چقرمگی اتصال خوب است ، خواص مکانیکی، نزدیک به فلز پایه فلزی هستند و راندمان تولید زیاد است. این ماده عمدتاً برای جوشکاری ریلی کارخانه یا جوشکاری ریلی پایه و بخشی از آن برای جوشکاری ریلی واحد فولادی استفاده می شود.

معایب جوشکاری ریلی فلش بات

دستگاه جوش ریل فلش بات گران است ، سرمایه گذاری یکباره بزرگ است ، تجهیزات پیچیده هستند و نیاز است مجهز به منبع تغذیه پرقدرت و مجموعه دیزل ژنراتور باشند. پارامترهای فرآیند جوشکاری بیشتر است و تنظیم آن دست و پا گیر است. در عین حال ، در طول فرآیند جوشکاری فلش ، راه آهن به شدت می سوزد.

جوشکاری راه آهن به روش فشار گاز

جوشکاری راه آهن به وسیله فشار گاز از انرژی گرمای حاصل از سوخت گازی برای گرم کردن انتهای ریل استفاده می کند. انتهای ریل به حالت مذاب یا حالت پلاستیک در می آید و سپس برای تکمیل جوش ریلی ، فشار خاصی اعمال می شود تا قطعات به یکدیگر متصل شوند.

مزایای جوشکاری راه آهن به روش فشار گاز

سرمایه گذاری یکبار برای جوشکاری ریل راه آهن به شیوه فشار گاز کمتر است ، زمان جوشکاری کوتاه تر است ، کیفیت جوشکاری بهتر است. این روش عمدتاً برای جوشکاری مفاصل در خود محل کار استفاده می شود. سوختن ریل راه آهن فولادی در این روش کمتر است.

معایب جوشکاری راه آهن به روش فشار گاز

نیازمندی های جوشکاری فشار گاز در بخش اتصال در هنگام جوشکاری بسیار سخت است. فرآیند جوشکاری تحت تأثیر بسیاری از عوامل انسانی قرار می گیرد. کیفیت مفصل جوش داده شده در مدام در حال تغییر است و کنترل آن دشوار است.

جوشکاری راه آهن به روش ترمیت

جوشکاری ریلی ترمیت از اکسید آلومینیوم و آهن (از جمله مواد افزودنی) برای ایجاد واکنش ردوکس در دمای معین استفاده می کند. فلز مایع با دمای بالا به قالب مخصوصی ارسال می شود ، دو انتهای راه آهن جوش داده شده برای رسیدن به اتصال ذوب می شوند.

مزایای جوشکاری ریل راه آهن به روش ترمیت

جوشکاری ترمیت  ریل راه آهن دارای ویژگی های مثل تجهیزات ساده ، بهره برداری راحت ، هزینه کم تولید ، ظاهر خوب مفاصل و مدت زمان کوتاه است. روش جوشکاری ریل راه آهن به روش ترمیت به ویژه برای تعمیر ریل فولادی شکسته مناسب است.

معایب جوشکاری ریل راه آهن به روش ترمیت

جوشکاری ریل راه آهن ترمیت از استحکام کم ، کیفیت پایین ، سرعت شکستگی بالا ، و عملکرد کلی ضعیف برخوردار است.

جوشکاری راه آهن به روش قوس الکتریکی

جوشکاری راه آهن به شیوه قوس الکتریکی ، از میله جوشکاری یا سیم جوشکاری برای ذوب کردن ریل استیل استفاده می کند.  گرمای قوس ایجاد شده در قسمت های انتهایی برای پر کردن شکاف مفصل استفاده می شود . این گرما انتهای ریل را مجبور می کند تا فرم مورد نیاز را بدست آورند. پس از خنک شدن ریل ، به صورت یک اتصال جوش داده شده شکل می گیرد. این یک روش جوشکاری ذوبی است.

مزایای جوشکاری راه آهن به روش قوس الکتریکی

با استفاده از میله جوشکاری مناسب و ترکیب سیم ، اتصالات ریلی جوش داده شده به روش قوس الکتریکی می تواند با عملکرد عالی از بنیت استفاده کند. عملکرد جامع قسمت مشترک راه آهن جوش داده شده می تواند به سطح فلز پایه برسد و مقاومت کششی و مقاومت در برابر سایش را بالا ببرد.

معایب جوشکاری ریلی به روش قوس الکتریکی

در حال حاضر ، روش جوشکاری راه آهن به شیوه قوس الکتریکی کمتر مورد استفاده قرار می گیرد.

در این مقاله انواع روش های جوشکاری راه آهن و مزایا و معایب هریک را مورد بررسی قرار دادیم. از اینکه با ما ما همراه بودید متشکریم. منتظر نظرات و پیشنهادات شما هستیم.

منابع : wikipedia – fastener