Obrabotka Metallov. 2017 no. 3(76)

OBRABOTKAMETALLOV № 3 (76) 2017 29 TECHNOLOGY счет легирования термитной смеси. В статьях [4, 5] представлены результаты моделирования де- фектов в сварных соединениях и их влияние на напряженно-деформированное состояние свар- ных швов при нагружении. Кроме того, имеют- ся работы по изучению влияния термической обработки [7] и поверхностной пластической деформации [8–10] на структуру и свойства ме- талла алюминотермитных сварных соединений рельсов. В настоящее время технологический про- цесс алюминотермитной сварки регламентиру- ется техническими условиями [11]. Согласно данному нормативному документу весь процесс алюминотермитной сварки можно разделить на три этапа: подготовительный, процесс свар- ки и послесварочная обработка сварного стыка. В процессе подготовительных работ формируют стыковой зазор между рельсами размером 24…26 мм, затем выравнивают концы рельсов по поверхности катания. После этого на рельсы устанавливают сварочные полуформы и уплотня- ют их по всему периметру прилегания к рельсу с помощью пасты. Завершающим действием при подготовке к сварке является установка стойки, на которой фиксируют тигель и газовую горелку. Процесс сварки начинается с предваритель- ного подогрева концов рельсов в стыке до тем- пературы 800…850 °С. После этого в тигель за- сыпают термитную смесь и поджигают её, при этом выпуск расплавленного металла и запол- нение им сварочной формы происходит через 20…28 с при завершении реакции горения тер- митной смеси. Послесварочная обработка рельсовых сты- ков выполняется через 3…5 мин после заливки металла в сварочную форму. Сначала осущест- вляется демонтаж сварочных полуформ, затем слой лишнего металла (грат), образовавшийся на поверхности катания головки рельса, среза- ется специальными гидравлическими ножами, а литники, расположенные на подошве рельса, подрубаются в горячем состоянии и отбиваются с помощью кувалды и зубила. Для обеспечения необходимой геометрии го- ловки рельса в зоне стыка выполняют шлифова- ние по поверхности катания и боковым граням головки рельса шлифовальным гидравлическим станком в два приема: черновое шлифование (проводится сразу после снятия грата) и чисто- вое шлифование (проводится после остывания сварного стыка до температуры не более 100 °С). Следует отметить, что шлифование является заключительной операцией в технологическом процессе производства алюминотермитных сварных соединений рельсов, которое не только формирует профиль рельса в зоне сварного со- единения, но оказывает воздействие на физико- механические свойства поверхностного слоя. Из инструкции [11] известно, что шлифование осуществляется сразу после снятия грата, при этом сварной шов находится в горячем состоя- нии и может имеет разную остаточную после- сварочную температуру. Отсутствие сведений о шлифовании алюминотермитных сварных соединений рельсов при разной остаточной по- слесварочной температуре шва и его влиянии на твердость и шероховатость определили цель на- стоящей работы. Выбор в качестве оцениваемых показателей твердости и шероховатости связан с тем, что данные параметры можно проконтроли- ровать непосредственно при производстве бес- стыковой конструкции железнодорожного пути в полевых условиях с применением мобильных измерительных устройств. Материал и методы исследования Для оценки влияния шлифования на твер- дость и шероховатость сварного соединения рельса были взяты образцы, которые получали путем сваривания рельсов алюминотермитным способом сварки. В качестве исходных матери- алов для сварки были использованы железнодо- рожные рельсы из рельсовой стали и сварочный термит, состоящий из порошкообразного метал- лического алюминия и окалины [12]. После окончания процесса сварки у образ- цов срезали грат при помощи гидравлических ножниц. Далее образцы шлифовали при раз- ной остаточной послесварочной температуре металла сварного шва, которая составляла 850, 800, 700 и 600 °С. Температурный диапазон 850…600 °С выбран экспериментально, посколь- ку в нормативной документации [11] не уста- новлен температурный интервал, при котором необходимо выполнять операцию шлифования. Поэтому за наибольшее значение послесвароч- ной температуры сварного соединения принято значение 850 °С, которое зафиксировано сразу