автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.10, диссертация на тему:Разработка метода оплавления контактной сварки легированных рельсовых сталей

На правах рукописи

Резанов Виктор Александрович

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПЛАВЛЕНИЯ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ ЛЕГИРОВАНЫХ РЕЛЬСОВЫХ СТАЛЕЙ

Специальность 05.02.10 - Сварка, родственные процессы и технологии

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

з 1 окт гт

005536379

Москва - 2013

005536379

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения» МГУПС (МИИТ)

Воронин Николай Николаевич доктор технических наук, профессор, заместитель директора «Института транспортной техники и систем управления» ФГБОУ ВПО МГУПС (МИИТ)

Ластовиря Вячеслав Николаевич доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Оборудования и технологии сварочного производства» ФГБОУ ВПО МГИУ

Борц Алексей Игоревич,

кандидат технических наук, заведующий лабораторией «Материалы и технологии термической обработки деталей верхнего строения пути и подвижного состава» ОАО «ВНИИЖТ»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский

университет «МЭИ», г. Москва.

Защита состоится «28» ноября 2013г. в 14— на заседании диссертационного совета Д 212.110.05 в ФГБОУ ВПО «МАТИ - Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского» по адресу: 121552, г. Москва, ул. Оршанская, д.З, ауд. 523А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАТИ.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять в адрес: 121552, г. Москва, ул. Оршанская, д.З.

Автореферат разослан « » 13 г.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ученый секретарь Диссертационного Совета

Д.212.110.05, к.т.н., доц. Палтиевич А.Р.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современный этап развития путевого хозяйства характеризуется все большим распространением прогрессивных ресурсосберегающих технологий ремонта и технического обслуживания железнодорожного пути, высокопроизводительных путевых машин, внедрением эффективных конструкций пути, к числу которых относится бесстыковой путь. Прогрессивным направлением усиления верхнего строения пути является замена болтовых стыков сварными. Прочность и надежность рельсов, сваренных контактным способом, определяется правильным выбором технологии сварки и термической обработки стыков. В настоящее время в верхнем строении пути широко применяются рельсы отечественного и импортного производства типа Р65, легированные хромом и кремнием, при сварке контактным способом данной категории рельсов не исключается образования мартенситных структур в ЗТВ. Диссертационная работа посвящена решению проблемы повышения работоспособности сварных рельсовых плетей путем совершенствования методов оплавления при контактной сварке и последующей термической обработке. Актуальность выбранной темы обусловлена необходимостью обеспечения безопасности перевозок, безаварийной работы железнодорожного транспорта, которая в значительной степени определяется прочностью сварных стыков в бесстыковом пути.

Цель диссертационной работы. Разработать и обосновать технологию комбинированного метода контактной сварки рельсов с локальной термической обработкой сварных швов с двусторонним дифференцированным охлаждением и последующей термической обработкой плетей сваренных из нетермоупрочненных рельсов по всей длине.

Задачи исследования. Определить зависимости между основными параметрами контактной сварки рельсов и градиентом распределения температуры в зоне термического влияния (ЗТВ).

Исследовать влияние теплового воздействия пульсирующего и непрерывного методов оплавления контактной сварки рельсов на изменение структуры металла в ЗТВ.

Исследовать и определить изменение структуры металла сварных стыков рельсов при локальной термической обработке сварных стыков с односторонним и двусторонним дифференцированным охлаждением.

Определить эффективность применения новой технологии термической обработки сварных плетей из нетермоупрочненных рельсов по всей длине.

Научная новизна. Разработан комбинированный метод оплавления контактной сварки рельсов, позволяющий управлять термическим циклом охлаждения за счет изменения цикла нагрева. При этом повышается конструкционная прочность сварных стыков за счет исключения образования участков мартенсита в местах с повышенным содержанием хрома, никеля и углерода.

Разработаны принципиальные основы технологии получения сварных рельсовых плетей длиной до 800 метров с максимальной однородностью твердости и механических свойств по длине плети. Термическое упрочнение рельсовых плетей, сваренных из горячекатаных рельсов при сквозном непрерывно-последовательном индукционном нагреве рельса по всему сечению и последующем двухстороннем закалочном охлаждении, позволяет сделать линейную величину зон с пониженной твердостью меньше размеров контактных площадок колеса и рельса, что в комплексе с мелкодисперсной структурой позволило получить повышение трещиностойкости и предела выносливости рельсов в зоне сварных стыков.

Практическая ценность работы. Разработана методика исследования динамики изменения температурных полей при контактной сварке рельсов, что позволило оптимизировать термический цикл сварки.

Разработан комбинированный метод оплавления контактной сварки рельсов, который прошел промышленные испытания в Рельсосварочном предприятии (РСП) № 29 Западно-Сибирской железной дороги, на рельсосварочной машине К-1000. Этот метод особенно полезен при контактной сварке рельсов из новых категорий рельсов, в частности изготовленных из хромистых сталей повышенной прочности и сварке при минусовых температурах.

Показано преимущество системы двустороннего закалочного охлаждения при локальной термической обработке сварных стыков по сравнению с односторонней со стороны головки. При этом улучшается геометрия сварного стыка, увеличивается твердость в зоне подошвы на 10-15 % и создаются сжимающие напряжения в подошве рельса.

Совместно с фирмой ООО «Магнит-М» г. Томск, разработана и прошла промышленные испытания в 2012 году на РСП № 1 Октябрьской железной дороги модернизированная индукционная установка типа УИН-001-100/РТ-С с

двухсторонней схемой закалочного охлаждения, обеспечивающая увеличение циклической долговечности сварного стыка. Поданы две заявки на оформление полезной модели: «Установка термической обработки сварных стыков рельсов в путевых условиях» регистрационный номер № 2013114802 от 01.04.2013г. и «Установка термической обработки сварных стыков рельсов в стационарных технологических условиях» регистрационный номер № 2013114800 от 01.04.2013г., сформирован пакет нормативной документации, проходящей в настоящее время процедуру рассмотрения и утверждения.

Лабораторные и стендовые испытания сварных рельсов длиной 12,5 м по технологии «ТЭК-ДТ» на установке ТЭК-ДТО (непрерывно-последовательный объёмный индукционный нагрев с двусторонним охлаждением сжатым воздухом регулируемой влажности) показали возможность получения сварных рельсов, дифференцированно упрочненных по всей длине с существенно большей однородностью по твердости. В головке рельса твердость составляет от 350 до 398 HB, шейке 290-300 HB, в подошве 315-323 HB. Эта технология рекомендуется к применению на РСП для термообработки сварных плетей горячекатаных рельсов длиной до 800 м.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались ежегодно (2010-2013 г.г.) на научно-технических совещаниях отделения «Сварка» и «Транспортное материаловедение» ОАО «ВНИИЖТ»; на Международной научно-технической конференции «Наука, инновации и образование» УрГУПС (Екатеринбург 2006); на 12-й и 13-й научно-практических конференциях «Безопасность движения поездов» МИИТ (Москва 2011, 2012); на научно-практической конференции «НАУКА МИИТа -ТРАНСПОРТУ» МИИТ (Москва 2012).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 научных статей, в том числе 4 в рецензируемых журналах из перечня, рекомендованного ВАК Минобрнауки России. Поданы 2 заявки на полезные модели.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка сокращений и условных обозначении, словаря терминов и списка использованных литературных источников, представленного 63 наименованиями. Работа изложена на 140 страницах основного текста и содержит 77 рисунков и 14 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, определена область исследований, перечислены основные анализируемые научные проблемы. Автор выражает искреннюю благодарность доктору технических наук, профессору Шуру Евгению Авелевичу, доктору технических наук, профессору Федину Владимиру Михайловичу за помощь в постановке и решении научных задач, за консультации по методике проведения экспериментов и обсуждению полученных результатов.

Первая глава «Техника и технология сварки рельсов и термической обработки сварных стыков» посвящена анализу применяемой технологии при сварке и термической обработке рельсов в настоящее время. Подробно проанализированы методы оплавления, технологические процессы при сварке и термической обработке сварных стыков. Представлена сущность и разновидность контактной сварки. Рассмотрены характеристики факторов, влияющих на процесс контактной сварки. Приведены статистические данные о выходе рельсов по дефектам, в процессе эксплуатации за период 2007-2012 года в сварных стыках отечественного и импортного производства (Рисунок 1). Рассмотрены причины и механизм образования дефектов при сварке рельсов легированных хромом и кремнием, а также влияние локальной термической обработки на параметры эксплуатационной стойкости сварных стыков.

Рисунок 1 - Выход рельсов по дефектам сварных стыков

Проведен анализ по геометрическим неровностям в сварных стыках, представлены параметры записи ускорений на буксе Сапсан прицепного вагона 01114009, со скоростью V = 197 км/ч на прямолинейном участке пути.

На основании выводов сделанных по результатам анализа и материалов литературного обзора по повышению работоспособности сварных стыков, полученных в работах отечественных (И.З. Генкин, В.Н. Лозинский, Е.А. Шур,

В.М. Федин и др.) и зарубежных (С.И. Кучук-Яценко, В.К. Лебедев и др.) ученых, сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Во второй главе «Разработка нового комбинированного метода оплавления при контактной сварке рельсов» дан анализ методам оплавления при контактном способе сварки рельсов. Для проведения исследований, была разработана методика измерения термических циклов в процессе контактной сварки. Проанализированы законы регулирования при разных методах оплавления контактной сварки. Проведен ряд экспериментов по определению зависимости между параметрами сварки и распределением температурных полей в ЗТВ сварного стыка. Построены графики термических циклов и распределения твердости при пульсирующем и непрерывном оплавлении контактной сварки рельсов Анализ температурных изменений при пульсирующем методе оплавления (ПО) (Рисунок 2) в ЗТВ, предполагает появление закалочных структур, из-за резкого падения температуры. Среднее значение скорости

а

-и

■ - - • ■ 44- -зс на 4 - - - ■

■ ■ ■ зс на Ь

зс на Ь

б

Рисунок 2 - Термические циклы (а) и распределение твердости (б) при сварке пульсирующим оплавлением

охлаждения по сечению в зонах № 3, 4 при сварке ПО составляет ю8>5 = - 3,9 °С/с, со6 5 = - 2,6 °С/с.

Анализ температурных полей при сварке непрерывном оплавлении (НО) (Рисунок 3) указывает на медленное изменение температуры охлаждения в цикле сварки по сравнению с методом ПО.

Кривые на графике температуры охлаждения после окончания нагрева в зонах № 3, 4, имеют пологую форму. Среднее значение скорости охлаждения в ЗТВ при сварке непрерывным оплавлением составляет со8,5 = - 2,3 °С/с, Шб,5 = - 1,7

1300

1200

1100

1011(1

О 30 60 90 120 150 180 210 240270300330360390 420450480510 540 Т.С

ГРАФИК ИЗМЕНЕНИЯ ТВЕРДОСТИ

Рисунок 3 - Термические циклы (а) и распределение твердости (б) при сварке непрерывным оплавлением

"С/с.

Анализ металлографического исследования и результаты замера температурных циклов при сварке контактным способом методами непрерывного и пульсирующего оплавления рельсов из хромистых сталей повышенной прочности, позволил определить критическую скорость охлаждения в цикле сварке. При скорости охлаждения выше (£>8,5 = - 3,5 °С/с, (Об,5= - 2,2 °С/с в определенных участках зоны термического влияния образуется смешанная структура, состоящая из пластинчатых сорбитных и мартенситной структур.

Наиболее эффективным решением вопроса повышения конструкционной прочности, эксплуатационной стойкости сварных стыков рельсов из новых марок сталей и снижения вероятности образования дефектов связанных с образованием закалочных структур сварочного характера является разработка и внедрение комбинированного метода контактной сварки.

Комбинация двух методов оплавления в циклах процесса нагрева, дает возможность управлять размерами характерных областей ЗТВ и термическими циклами в этих областях.

Каждый цикл состоит из двух участков нагрева, НО и ПО. Применяя в цикле нагрева непрерывное оплавление, ведется регулирование скоростей охлаждения в ЗТВ, при этом управляя более пологой динамикой изменения температуры в этих областях и создавая условия равномерного разогрева торцов рельса. Для достижения необходимой температуры и управления интенсивностью изменения температуры в цикле нагрева, применяется метод пульсирующего оплавления.

Управление термическим циклом сварки при комбинированном методе оплавления (Рисунок 4) позволил исключить образование мартенситных структур в ЗТВ сварного стыка рельсов из хромистых сталей повышенной прочности.

1.А

1 - непрерывное оплавление

2 - пульсирующее оплавление

3 - комбинированное оплавление

1ц. 2ц Зц 4ц 5ц 6ц - циклы нагрева

1ц 2ц Зц 4ц 5ц 6ц

Рисунок 4 - Изменение температуры в процессе нагрева и охлаждения при контактной сварке рельсов разными методами оплавления

При сварке рельсов комбинированным методом оплавления среднее значение скорости охлаждения в ЗТВ составляет со8 5 = - 2,5 °С/с, ю6 5 = - 1,6 °С/с.

Механические свойства сварных стыков после непрерывного оплавления, пульсирующего оплавления и комбинированного оплавления, имеют небольшие различия параметров механических характеристик.

Анализ результатов испытаний опытных сварных стыков рельсов на статическую прочность проводились после сварки контактным способом разными методами оплавления. В таблице 1 представлены результаты после обработки статистических данных полученных на рельсосварочных

предприятиях при испытаниях рельсовых проб за период 2009-2012 года при испытании на статический изгиб.

Таблица 1 Результаты статистических испытаний рельсовых проб

Показатели

Метод оплавления Разрушающая Стрела

нагрузка, кН прогиба, мм

Пульсирующее 2000-2450 30-45

оплавление 2230 42

Непрерывное 2000-2400 33-50

оплавление 2200 38

Комбинированное 2100-2500 30-50

оплавление 2300 40

При контактной сварке рельсов комбинированным методом оплавления прочность стыков повышается, а пластичность сохраняется достаточно высокой, что особенно важно при эксплуатации, т.к. наибольшее число провалов по пластичности наблюдается именно при наибольших показателях прочности сварных стыков, сваренных методами пульсирующего и непрерывного оплавления.

В третьей главе «Совершенствование метода локальной термической обработки сварных стыков с введением двустороннего дифференцированного охлаждения» представлены результаты промышленного внедрения разработанных и исследованных в работе технологий. Научные основы двухстороннего термического упрочнения сварных стыков рельсов сжатым воздухом и основные требования к технологическому процессу представлены в диссертационной работе А.И. Николина. Наиболее важной задачей улучшения качества сварных стыков рельсовых плетей является повышение механических свойств зоны сварного соединения, за счет применения локальной (местной) термической обработки сварного стыка.

В настоящее время сварные стыки рельсовых плетей, полученные сваркой контактным способом, подвергаются термической обработке на индукционных установках УИН-001-100/РТ-С и УИН-001-100/РТ-П (далее УИН), где в качестве закалочной среды применяется сжатый воздух.

Применение индукционных установок типа УИН с односторонней системой подачи сжатого воздух на поверхность катания головки (ПКГ) рельса, негативно влияет на качество сварного стыка. В первую очередь, увеличением размеров зоны термического влияния и неоднородности микроструктуры в зонах сварного

стыка, создании неблагоприятной эпюры внутренних остаточных напряжений, короблении рельса в зоне сварного шва с последующим образованием «седловин» при эксплуатации.

Увеличение линейной величины ЗТВ после термической обработки, в головке на расстоянии порядка 40-47 мм от сварного стыка и в подошве на расстоянии 70-75 мм, приводит к снижению механических свойств сварного стыка. Оставшаяся высокая температура в подошве из-за подачи сжатого воздух на ПКГ приводит к пластической деформации, что способствует деформации рельса в сварном стыке и получению прогиба на подошву.

Для устранения выше изложенных причин, при модернизации установок УИН, необходимо перейти от односторонней схемы закалочного охлаждения к двухсторонней, что устранит неоднородности микроструктуры в зонах сварного стыка и влияние неблагоприятной эпюры внутренних остаточных напряжений, обеспечит прямолинейность в зоне сварного стыка, что особенно актуально при повышении скорости движения поездов.

Для подтверждения различных вариантов системы закалочного охлаждения рельсов проведено исследование на рельсах производства завода Nippon Steel (Япония) (далее NS Япония) в состоянии поставки (I), после сварки и односторонней схемы закалочного охлаждения (II), а также после сварки и двухсторонней схемы закалочного охлаждения (закалочное охлаждение головки и подстуживание подошвы) (III). Анализ полученных результатов показывает, что наиболее равномерное распределение твердости характерно для рельсов NS Япония в состоянии поставки (Рисунок 5, а) - партия поставки (I). На Рисунок 6 приведены схемы замера твердости (линии 1-7).

Применение нижнего закалочного устройства в варианте III позволяет увеличить значение твердости в зоне подошвы до твердости 29-30 HRC (Рисунок 5, в), что позволит получить более благоприятную эпюру напряжений по сравнению с вариантом II, где твердость подошвы без подстуживания составляет 25 - 29 HRC (Рисунок 5, б).

Результаты замера твердости указали на недостатки индукционного нагрева при локальной термической обработке с односторонней системой раздачи воздушной среды на индукционной установке типа УИН-001-100/РТ-С(П).

Испытания контрольных образцов по схеме «трехточечный изгиб» проводили на прессе ПМС-320. Результаты испытаний двух вариантов закалочного охлаждения (вариант II, III) при локальной термической обработке, показали, что при введении подстуживания подошвы (вариант III) имеет место более высокие показатели по разрушающей нагрузке и стреле прогиба.

О 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44

Расстояние от края, мм

В

а - твердость в состоянии поставки (I); б - твердость при односторонней системе раздачи воздушной среды (II); в - твердость при двусторонней системе раздачи воздушной среды (III); 1 - 7 - кривые соответствующие схеме замера твердости Рисунок 5 - Распределение твердости по сечению рельса после термической обработки

Для подтверждения результатов замера твердости на рельсах трех партий (I, II, III) и результатов статических испытаний партий II и III, проведена вырезка темплетов в соответствии со схемой (Рисунок 6), на которых проведено металлографическое исследование на образцах № 1-12.

На образцах № 1-4 проведено исследование микроструктуры по сечению рельса производства NS Япония (I) после дифференцированной схемы закалочного охлаждения сжатым воздухом. Анализ приведенных микроструктур в головке рельса показывает, что микроструктура в головки (образец № 1) представляет собой сорбит закалки. Микроструктура в шейке рельса (образец № 2) представляет собой перлит частично с глобулярной формой цементита. Микроструктура в подошве рельса (образец № 3) представлена сорбитообразным перлитом, что связано с подачей сжатого воздуха на центральную часть подошвы и охлаждением перьев подошвы на воздухе. При этом на перьях подошвы образуется перлитная микроструктура (образец № 4). Полученные данные по микроструктуре согласуются с результатами замера твердости по сечению рельса производства Nippon Steel (Рисунок. 5, а).

Исследование микроструктуры на образцах II и III приводилось на расстоянии 5-10 мм от сварного стыка после индукционной термической обработки.

На образцах № 5-8 проведено исследование микроструктуры по сечению рельса (II) после контактно-стыковой сварки рельсов и односторонней схемы закалочного охлаждения после индукционного нагрева сварного стыка. Микроструктура в головке рельса в центральной зоне (образец № 5) представлена сорбитной структурой с сеткой феррита. Микроструктура в шейке рельса (образец № 6) представлена сорбитом смешанной морфологии (пластинчатый и зернистый). Микроструктура в зоне подошвы в середине и перьях (образец № 7-8) представлена структурой сорбитообразного перлита смешанной морфологии (пластинчатый и зернистый). Полученные результаты исследования микроструктуры согласуются с данными по замеру твердости, представленными на рисунке. 5, б.

Рисунок 6 - Схемы замера

твердости и вырезки темплетов партий I, II, III

На образцах № 9-12 проведено исследование микроструктуры по сечению рельса III после контактно-стыковой сварки рельсов и двухсторонней схемы закалочного охлаждения (закалочное охлаждение головки и подстуживание подошвы) после индукционного нагрева сварного стыка. Микроструктура по оси головки рельса (образец № 9) представлена сорбитной структурой. Микроструктура в шейке представлена смешанной морфологией сорбит (смешанная и зернистая) (образец № 10). Микроструктура подошвы рельса в середине подошвы (образец № 11) представлена трооститом и троостосорбитом. Микроструктура пера подошвы (образец № 12) состоит из троостосорбита. Представленные результаты исследования микроструктуры согласуются с результатами замера твердости, представленными на рисунке 5, в.

В работе проведено исследование напряженного состояния сварного стыка с односторонним и двусторонним охлаждением. Для определения остаточных напряжении применяли метод вырезки темплета, основанный на измерении упругих деформации, возникающих на поверхности темплета при вырезки из рельса. В головке сварного стыка, при обеих системам с односторонним и двусторонним охлаждением образуются сжимающие напряжения. В шейке сварного стыка, напряжения в двух системах охлаждения, имеются растягивающие остаточные напряжения. Основное отличие эпюр остаточных напряжений сварного стыка с односторонним и двухсторонним охлаждением проявляется в подошве. При одностороннем охлаждении в подошве образуются растягивающие напряжения, что отрицательно влияет на усталостную прочность сварного стыка в эксплуатации, при двустороннем охлаждении, образуются сжимающие остаточные напряжения, положительно влияющие на прочность сварного стыка.

Анализ результатов усталостных испытаний показывает, что предел выносливости увеличивается на 10 % при испытании сварного стыка с двусторонней схемой закалочного охлаждения при испытании рельсов по схеме подошвы в зоне растяжения.

Важным показателем оценки живучести является длина распространения трещины. На рисунке 7 показан внешний вид развития усталостных трещин в подошве рельсов со сварными стыками после усталостных испытаний.

Оценка развития и длины трещины после циклических испытаний проводилась на образце № 16 (рис. 7, а) после односторонней закалки и образце № 5 (рис. 7, б) после двусторонней закалки. На образце № 5 после двусторонней закалки, длина трещины от острой кромки пера подошвы составило 92 мм. На

образце № 16 после односторонней закалки, развитие трещины от острой кромки пера подошвы, длина трещины 71 мм.

а б

а - односторонняя закалка; б - двусторонняя закалка Рисунок 7 - Внешний вид усталостной трещины в подошве рельсов со сварными

стыками после циклических испытаний

При двусторонней схеме закалочного охлаждения длина распространения трещины на 23 % выше, чем при односторонней схеме охлаждения, что положительно характеризует живучесть сварного стыка.

В четвертой главе «Разработка нового метода термической обработки сварных нетермоупрочненных рельсов по всей длине» представлены принципиальные основы технологии производства сварных рельсовых плетей, сваренных из горячекатаных рельсов, с последующей термической обработкой, путем непрерывно-последовательного индукционного нагрева всего сечения рельса и последующего дифференцированного охлаждения.

Для обеспечения требуемого высокого уровня и оптимального сочетания, противоречащих друг другу свойств необходимо создать в рельсе дифференцированную прочность по сечению: высокую контактную прочность головки, большую вязкость и живучесть шейки и подошвы.

Применяемые способы упрочнения рельсов не обеспечивают в требуемой степени удовлетворения перечисленных условий вследствие либо недостаточной стойкости получаемых изделий при повышенных осевых нагрузках, либо необходимости больших затрат на проведение дополнительных операций термической обработки, либо удорожания стали из-за повышения степени ее легирования и усложнения термической обработки.

Одним из способов решения задачи упрочнения сваренных рельсовых плетей является дифференцированная термическая обработка. Технологический процесс дифференцированной термической обработки состоит из циклов нагрева и охлаждения. Этапы цикла нагрева рельсов задаются программой управления

температурой индукторов (дифференцированно) и выбираются из расчета получения необходимых температурных полей при непрерывно-поступательном движении рельсов. Дифференцированное упрочнение (цикл охлаждения), представляет собой двустороннее охлаждение сжатым воздухом регулируемой влажностью и потоком на головку и подошву рельса.

Данная технология направлена на получение как в цельнокатаном рельсе по всему сечению, так и в зоне сварного стыка и термического влияния однородной сорбитообразной структуры по всей длине рельсовой плети. Зона сварного стыка с измененной микроструктурой при данной термической обработке может быть уменьшена со 130 до 6 мм.

Разработка ООО «Магнит-М» и ООО «НПП «ТЭК», индукционной установки для дифференцированной термической обработки рельсов длиной до 12,5 м с отдельного индукционного нагрева ТЭК-ДТО-13,6, позволила реализовать технологию упрочнения сварных рельсов по всей длине. В качестве основного объекта исследования в работе использовали рельсы из стали Э76Ф (Э76Ф НЭ) производства ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» длиной 3000 мм с одним сварным стыком и 12500 мм с двумя сварными стыками.

Результаты при исследовании макро- и микроструктуры сварного стыка после термической обработки по технологии ТЭК-ДТО, показали, что зона сварного стыка составляет 3 мм в обе стороны от сварного шва, где наблюдается локальное снижение твердости. Величина действительного зерна в зоне сварного шва (зона № 1) составляет № 6 - 9 шкалы ГОСТ 5639-82, а ширина шва во всех сечениях профиля 0,30-0,43 мм и определяется в микроструктуре обезуглероживанием и ферритной сеткой (Рисунок 8).

б

а - ширина зоны с измененной микроструктурой в месте сварного шва хЮО; б - ферритная сетка в перлитной структуре х500 Рисунок 8 - Микроструктура стыка по технологии ТЭК-ДТО

Анализ проведенных исследований макро- и микроструктуры сварного стыка после локальной термической обработки, показали, что линейная величина зоны сварного стыка составляет в головке 60 мм, а в подошве 130 мм (рисунок 9, а).

Зона сварного стыка 130 мм

а б

а - ширина зоны с измененной микроструктурой в месте сварного шва х50; б - ферритные и перлитные зерна х500 Рисунок 9 - Макроструктура стыка после локальной термической обработки В микроструктуре металла в зоне сварного стыка кроме перлитных зерен имеются зерна феррита (Рисунок 9, б).

Проведенное исследование по замеру твердости на сварных рельсах показало, что после локальной термической обработки сварного стыка происходит более резкое падение твердости металла в ЗТВ на расстоянии до 65 мм в обе стороны от сварного шва (Рисунок 10, кривая 2). Данные по твердости подтверждают, что величина ЗТВ по существующей технологии составляет 130 мм.

ГРАФИК ИЗМЕНЕНИЯ ТВЕРДОСТИ

>410 Ж

.390

¡^370 О350 О ззо 0.310 Ш290

Рисунок 10 - Распределение твердости в зоне около сварного шва

Твердость после термической обработки по всей длине распределяется равномерно после зоны сварного стыка составляющей до 6 мм (Рисунок 10, кривая 2).

Данные по твердости показывают, что термическая обработка рельсовой плети по технологии ТЭК-ДТО, соответствие установленным требованиям твердости металла головки в сварных стыках для рельсов категории Т1 ГОСТ Р 51685. Результаты твердости после локальной термической обработки указывают на несоответствие твердости головки сварного стыка требованием

І і ч—н— — . . ^ .....ж л

+ -Л 4- 4

И— I !' —I —*-- ——I—-

-66 -63 -60 -57 -54 -51 -48 -15 -42 -39 -36 -33 -30 -27 -24 -21 -16 -15 -12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12 15 № 21 24 27 31 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66

РАССТОЯНИЕ, ММ

СТО РЖД 1.08.002-2009, где допускается снижение твердости металла головки сварных стыков рельсов, не более, чем на 15 % относительно нижней границы твердости прокатных рельсов, установленных ГОСТ Р 51685 для рельсов категории Т1.

Полученные механические свойства и твердость образцов по технологии ТЭК-ДТО соответствуют категории ДТ350 по проекту ГОСТ Р51685. Данные исследования показывают возможность получения широкого диапазона твердости и механических свойств рельсов по технологии ТЭК-ДТО без дополнительного легирования стали, что существенно влияет на себестоимость выпуска рельсов.

В рамках настоящей работы было проведено сравнение уровней остаточных напряжений в сварных рельсах методом однократной разрезки вдоль шейки с измерением расхождения концов. Для эксперимента были подготовлены две рельсовые пробы, длина каждой рельсовой пробы составляла 600 мм. Разрезка проводилась вдоль шейки на уровне нейтральной оси, протяженность каждого продольного разреза составила 400 мм, толщена реза 15 мм.

При исследовании остаточного внутреннего напряжения, по схождению паза в шейке рельса, получены следующие результаты:

- до термической обработки схождение паза в шейке составило 0,9 мм;

- после термической обработки схождение паза >8 мм.

Результаты исследований режимов термической обработки по всей длине рельсовой плети (отношения скоростей охлаждения головки и подошвы) подтверждают возможность получения сварных рельсовых плетей с различными сжимающими остаточными напряжениям.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведенный анализ существующих технологий сварки и термической обработки сварных стыков выявил существенные их недостатки, связанные с формированием структур с участками мартенсита в сварных стыках рельсов изготовленных из низколегированных сталей, образованием ожогов в местах контакта с электродами сварочных машин и появлением двух новых зон термического влияния при локальной термической обработке сварных стыков. Это приводит к тому, что со сварными стыками связано до трети всех изломов рельсов в пути и до 12,9 % всех изъятых остродефектных рельсов. Всё это требует оптимизации технических параметров, связанных со сваркой и термической обработкой сварных стыков.

2. Применение комбинированного метода оплавления при контактной сварке рельсов, позволяет управлять температурными полями в зоне термического влияния во время технологического процесса нагрева, что делает возможность регулирование процесса охлаждения в этих зонах сварки. Это позволяет исключить образования мартенситных структур в ЗТВ при контактной сварке рельсов из хромистых сталей повышенной прочности.

3. Введение системы подстуживания подошвы рельса при локальной термической обработке сварных стыков рельсов обеспечивает получение в подошве сжимающих напряжений, что подтверждается результатами замера твердости, металлографическими исследованиями, результатами усталостных испытаний и улучшает геометрию сварных стыков.

4. Результаты исследования головки рельса при локальной термической обработке сварных стыков подтвердили необходимость интенсификации закалочного охлаждения в центральной зоне головки рельса, что было достигнуто изменением конструкции верхнего закалочного устройства и схемы раздачи сжатого воздуха на головку и подошву рельса. Доработка верхнего закалочного блока позволило равномерное распределения скорости истечения воздуха на поверхность катания головки, что обеспечило равномерное распределение твердости в ЗТВ сварного стыка.

5. Проведенное сравнение локальной термической обработки и термической обработки по всей длине сварных рельсов показало, что при технологии ТЭК-ДТО зона с пониженной твердостью и измененной микроструктурой в зоне сварного стыка значительно уменьшается от 130 до 6 мм, а снижение твердости уменьшается от 405 НУ до 387 НУ. Технология термической обработки сварных рельсов по всей длине рекомендуется к применению на РСП для термообработки сварных плетей рельсов длиной до 800 м, что обеспечит существенное повышение качества сварных стыков.

6. Промышленные испытания предложенного комбинированного метода оплавления, проведенные на Рельсосварочном предприятии № 29 Западносибирской ж.д. и модернизированной индукционной установки типа УИН с двусторонним охлаждением, проведенной на Рельсосварочном предприятии № 1 Октябрьской ж.д., подтвердили основные выводы и рекомендации диссертационной работы. Анализ промышленных испытаний и полученные результаты исследований дают основания предполагать, что срок гарантии сварных стыков рельсов по количеству пропущенного по ним груза: для рельсов типа Р65 увеличится на 15-20 %.

^ v \

20 XI \

\

\

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Аксёнов, В.А., Повышение конструкционной прочности сварных швов рельсов / A.B. Аксёнов, A.B. Бугров, В.А. Резанов //"Наука, инновации и образование: актуальные проблемы развития транспортного комплекса России": материалы международной научно-технической конференции. Екатеринбург: УрГУПС - 2006. - С. 77-78.

2. Резанов, В.А. Методика исследования изменения температуры на различном расстоянии от стыков при сварке рельсов / В.А. Резанов // Вестник ВНИИЖТ. — 2011. -№ 4. - С.40-43.

3. Шур, Е.А. Комплексный метод контактной сварки рельсов / Е.А. Шур, В.А. Резанов // Вестник ВНИИЖТ. - 2012. - № 3. - С 20 - 22.

4. Шур, Е.А. Совершенствование контактной сварки рельсов / Е.А. Шур, В.А. Резанов // Железнодорожный транспорт. - 2013. - № 4. - С. 58 - 60.

5. Дифференцированная закалка сварных стыков рельсов / В.А. Резанов, В.М. Федин, A.B. Башлыков, А.И. [и др.] // Вестник ВНИИЖТ. - 2013. № 2 .- С. 28 -34.

6. Термическое упрочнение сварных стыков рельсов на промышленном транспорте / Л. А. Андреева, В.М. Федин, В.А. Резанов [и др.] // Промышленный транспорт. - 2013. - № 1,- С. 19-20.

Патенты:

7. Заявка на полезную модель. Установка термической обработки сварных стыков рельсов в стационарных технологических условиях / Земан С.К., Фещуков А.Н., Назаров С.П., Резанов В.А., Федин В.М., Сатенбаев Е.Е., Зыбенко A.C., Черников А.Ю. - № 2013114800; заявл. 01.04.2013.

8. Заявка на полезную модель. Установка термической обработки сварных стыков рельсов в путевых условиях / Земан С.К., Фещуков А.Н., Назаров С.П., Резанов В.А., Федин В.М., Сатенбаев Е.Е., Зыбенко A.C., Черников А.Ю. - № 2013114802; заявл. 01.04.2013.

Отпечатано в типографии АртПреПресс

Адрес: Москва, ул. Образцова, 14 Тел./факс 8(495) 647-03-93 Формат 60x84/16. Объем 10 п.л. Тираж 85 экз. Заказ № 56. Подписано в печать 21.10.2013

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения»

МГУПС (МИИТ)

На правах рукописи

04201365466 РЕЗАНОВ ВИКТОР АЛЕКСАНДРОВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПЛАВЛЕНИЯ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ ЛЕГИРОВАННЫХ РЕЛЬСОВЫХ СТАЛЕЙ

Специальность 05.02.10 - Сварка, родственные процессы и технологии

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: Профессор,

доктор технических наук, Н.Н. Воронин

Москва 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ...............................................................................................5

ГЛАВА 1. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ РЕЛЬСОВ И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ СТЫКОВ............................................................8

1.1 Современное оборудование контактной сварки рельсов и их термической обработки в России и за рубежом...................................................................8

1.2 Факторы, влияющие на процесс контактной сварки в пластическом состоянии металла......................................................................15

1.3 Технология контактной сварки рельсов ...........................................21

1.4 Недостатки существующих способов контактной сварки рельсов и локальной термической обработки сварных стыков...........................27

1.5 Выводы, цели и задачи работы....................................................32

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА НОВОГО КОМБИНИРОВАННОГО МЕТОДА ОПЛАВЛЕНИЯ ПРИ КОНТАКТНОЙ СВАРКЕ РЕЛЬСОВ............................34

2.1 Методы оплавления при сварке рельсов контактным способом..............34

2.1.1 Анализ законов регулирования при разных методах оплавления..................................................................................40

2.1.2 Распределение температурных полей при разных методах оплавления ................................................................................51

2.2 Методика измерения температурных полей в зоне термического влияния......................................................................................53

2.3 Исследования зависимостей между параметрами сварки непрерывным оплавлением, пульсирующим оплавлением и распределением температурных полей в зоне термического влияния сварного стыка..........................................................................................56

2.4 Разработка и внедрение комбинированного метода контактной

сварки........................................................................................66

2.4.1 Исследования зависимостей между параметрами сварки комбинированного оплавления и распределением температурных полей в зоне термического влияния сварного стыка.................................................................................66

2.4.2 Механические свойства сварных стыков при разных методах оплавления.........................................................................71

2.4.3 Статическая прочность и пластичность сварных стыков при разных методах оплавления...............................................................72

2.5 Выводы...................................................................................74

ГЛАВА 3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ЛОКАЛЬНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ СТЫКОВ С ВВЕДЕНИЕМ ДВУСТОРОННЕГО ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ..........................................76

3.1 Исследование сварных стыков рельсов после термической обработки с разными системами закалочного охлаждения......................................76

3.1.1 Анализ работы современного индукционного оборудования с воздушным охлаждением................................................................76

3.1.2 Разработка индукционного оборудования для дифференцированной термической обработки сварных стыков рельсов с введением двустороннего охлаждения сжатым воздухом.......................................................................80

3.2 Сравнительные исследования односторонней и двусторонней системы закалки........................................................................................82

3.2.1 Исследование изменения температуры и давления при одностороннем и двустороннем охлаждении.............................................................83

3.2.2 Распределение твердости при одностороннем и двустороннем охлаждении..................................................................................87

3.2.3 Исследование микроструктуры упрочненного слоя.......................90

-43.2.4 Исследования напряженного состояния сварного стыка с односторонним и двусторонним охлаждением.......................................95

3.3 Исследование конструкционной прочности сварных стыков рельсов после различных методов термической обработки..........................................100

3.3.1 Исследование статической прочности.......................................100

3.3.2 Исследование усталостной прочности........................................103

3.4 Выводы.................................................................................107

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА НОВОГО МЕТОДА ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ НЕТЕРМОУПРОЧНЕННЫХ РЕЛЬСОВ ПО ВСЕЙ ДЛИНЕ...........109

4.1 Оборудование для дифференцированной термической обработки сварных рельсов с отдельного индукционного нагрева...........................................109

4.2 Сравнительные исследования структуры и свойств сварных стыков после локальной термической и термической обработки по всей длине.............116

4.2.1 Исследование макро- и микроструктуры упрочненного слоя.........116

4.2.2 Распределение твердости.....................................................119

4.2.3 Исследование механических свойств......................................120

4.2.4 Исследование напряженного состояния сварного стыка после термической обработки по всей длине рельсовой плети и локальной термической обработки с односторонним охлаждением...............125

4.3 Выводы..................................................................................126

ЗАКЛЮЧЕНИЕ......................................................................................127

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.......................132

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ.......................................................................133

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.........................................................................134

Введение

Современный этап развития путевого хозяйства Российских железных дорого (ОАО «РЖД») характеризуется все большим распространением прогрессивных ресурсосберегающих технологий ремонта и технического обслуживания железнодорожного пути, высокопроизводительных путевых машин, внедрением эффективных конструкций пути, к числу которых относится бесстыковой путь. Прогрессивным направлением усиления верхнего строения пути является замена болтовых стыков сварными. Прочность и надежность рельсов, сваренных контактным способом, определяется правильным выбором технологии сварки, термической и механической обработки сварных стыков. При этом сварные стыки остаются слабым звеном бесстыкового пути, на сварные стыки приходится 12,9 % всех рельсов, снимаемых в одиночном порядке, 27,1 % всех случаев изломов рельсов в пути. Местные неровности в зоне сварных стыков сдерживают возможности повышения скорости движения пассажирских поездов.

Диссертационная работа посвящена решению проблемы повышения работоспособности сварных рельсовых плетей путем совершенствования сварки методом оплавления и термической обработки. Актуальность выбранной темы обусловлена необходимостью обеспечения безопасности перевозок, безаварийной работы железнодорожного транспорта, которая в значительной степени определяется надежностью сварных стыков в бесстыковом пути.

Оснащение рельсосварочных поездов (РСП) ОАО «РЖД» современным рельсосварочным оборудованием, средствами контроля и ультразвуковой дефектоскопии [1], внедрение новых разработок в области сварки позволило увеличить объем выпуска сварных плетей для бесстыкового пути из новых и старогодных рельсов до 7000 км пути в год.

-6В условиях роста грузонапряженности, скорости движения и нагрузок на ось высокие требования предъявляются к качеству рельсовой стали, как отечественных, так и зарубежных производителей [2].

К сварным соединениям рельсовых плетей укладываемых в главный путь, предъявляются требования обеспечивающие качество по плоскости соединения сварного стыка и полное отсутствие дефектов сварочного характера. Дефекты образовавшиеся во время сварки и обработки сварного стыка, даже незначительных размеров, являются очагами зарождения и дальнейшего развития усталостных трещин [3]. Выход из строя сварного стыка рельсов угрожает безопасности движения, поэтому к качеству сварного стыка, его надежности, стойкости уделяется особое внимание [4].

В настоящее время активно ведется строительство высокоскоростных железнодорожных магистралей, где в верхнем строении пути широко применяются рельсы типа Р65 японского и австрийского производства, изготовленные из сталей легированных хромом и кремнием.

Одна из значительных проблем при производстве сварных плетей из рельсов, изготовленных из низколегированных сталей, заключается в нестабильных результатах при проведении испытании контрольных образцов на изгиб после сварки методами непрерывного и пульсирующего оплавления, без локальной термической обработки сварного стыка. По сравнению с технологией изготовления сварных рельсов отечественного производства, при сварке рельсов импортного производства введено обязательное требование по проведению локальной термической обработки после сварки рельсов пульсирующим методом оплавления, для устранения недостатка связанного с формированием слоя с отдельными участками мартенсита на месте микрообъемов с повышенным содержанием хрома, никеля и углерода. Метод непрерывного оплавления, при котором происходит длительный технологический процесс нагрева, ведет к увеличению линейной величины зоны термического влияния (ЗТВ), что оказывает негативное влияние на конструкционную прочность сварного стыка [5].

Анализ результатов исследований комплекса механических и эксплуатационных свойств, сварного стыка после локальной термической обработки с односторонним охлаждением, выявил ряд недостатков, связанных, с появлением двух новых зон термического влияния при местном нагреве, а также с нарушением прямолинейности рельсов в зоне сварных стыков после полного охлаждения, из-за пластической деформации в подошве. Исследование эффективности различных способов локальной термической обработки показало, что для устранения деформации рельсов в зоне сварного стыка и негативного влияния напряжений в подошве после односторонней схемы закалочного охлаждения необходимо модернизация существующих индукционных комплексов типа УИН-001-100/РТ-С [6] и применение двусторонней схемы воздушного закалочного охлаждения.

Для кардинального решения задачи улучшения геометрии стыка, уменьшения структурной неоднородности и создания однородности по твердости по всей длине сварных рельсов, в работе проведены всесторонние исследования и разработаны принципиальные основы технологии изготовления сварных рельсовых плетей непрерывно-последовательным объёмным индукционным нагревом с двусторонним охлаждением сжатым воздухом. Показано, что для создания системы управляемой скорости охлаждения можно использовать сжатый воздух, регулируемой влажности.

Определение зависимости параметров технологического процесса и динамики изменения, температурных полей при контактной сварке рельсов [7], выявление причин связанных с ухудшением прямолинейности сварных стыков после термической обработки на индукционных установках с односторонним охлаждением и разработка принципиальных основ изготовления сварных рельсовых плетей при термической обработке по всей длине, представляют собой актуальную научную и практическую задачу.

ГЛАВА 1. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ РЕЛЬСОВ И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ СТЫКОВ

1.1 Современное оборудование контактной сварки рельсов и их термической обработки в России и за рубежом

Сварочные ресурсосберегающие технологии являются основными и наиболее эффективными при обработке металлов. С помощью сварки, резки, наплавки, нанесения покрытий и пайки можно соединять и разъединять различные узлы и конструкции, восстанавливать изнашивающиеся в эксплуатации детали, устранять литейный брак, получать поверхности изделий, обладающие необходимыми свойствами и т. д. Железнодорожный транспорт без сварки не имел бы, к примеру, цельнометаллических вагонов и бесстыкового пути, сварных мостов и цистерн. Наплавка и нанесение специальных покрытий позволяют не только возвращать в эксплуатацию сотни тысяч деталей и конструкций подвижного состава и пути, но и значительно продлевать сроки их службы, экономя большое количество материальных и денежных ресурсов. Отнюдь не случайно выдающееся русское изобретение сварка металлов уже в начале двадцатого столетия нашло применение при ремонте и изготовлении транспортной техники, и в дальнейшем сварочному производству всегда уделялось большое внимание. Сварка была первым технологическим процессом, примененным в космосе и под водой [8].

Важным этапом в развитии отечественных способов сварки рельсов были разработки в области газопрессовой, алюминотермитной и контактной сварки. Развитию газопрессовой сварки в СССР и внедрению ее в промышленности и на транспорте способствовали научно-исследовательские работы, проводившиеся в

ЦНИИ МПС, МВТУ имени Баумана, НИИСтройнефти, а также в различных производственных организациях и учреждениях промышленности и транспорта. Отечественными учеными и инженерами были предложены новые оригинальные методы газопрессовой сварки, разработаны новые технологические процессы, определены свойства сварных газопрессовых соединений, произведено сравнение газопрессовой сварки с другими способами сварки, предложены гипотезы механизма образования сварного соединения при газопрессовой сварке. Для сварки рельсов в пути применялись электродуговая сварка, термитная сварка, которые не в полной мере обеспечивали получение доброкачественных сварных соединений [9]. В 80-е годы была разработана и запущена в серийное производство рельсосварочная машины типа МСГР. Применялась известная разновидность контактной сварки оплавлением - стыковая сварка оплавлением с предварительным подогревом в режиме нагрева сопротивлением при возвратно-поступательном перемещении подвижного зажима сварочной машины. Масса машин 15 тонн, потребляемая мощность 500 - 800 кВА при однофазной нагрузке трехфазных электрических сетей.

Учеными И.З. Генкиным, М.М. Берзиным, В.Н. Лозинским в 90-е годы постоянно проводились исследования, и обобщался опыт применения сварки бесстыковых плетей и длинных рельсов с механической и дифференцированной термической обработкой стыков с контактного и индукционного нагрева токами высокой частоты [10 - 12].

В результате проведенных в ИЭС им. Е.О. Патона HAH Украины исследований процесса контактной сварки оплавлением найдены пути уменьшения потребляемой мощности и энергии. Это привело к разработке способа сварки рельсов непрерывным оплавлением вместо сварки оплавлением с предварительным подогревом. Для реализации сварки непрерывным оплавлением в ИЭС им. Е.О. Патона был найден и использован ряд новых технических решений: применение

следящего гидравлического золотника с коррекцией скорости перемещения подвижного зажима с обратной связью по величине сварочного тока; выполнение процесса на возрастающем участке кривой зависимости полезной мощности от сопротивления нагрузки; уменьшение напряжения на сварочных трансформаторах в основной стадии процесса оплавления с целью повышения эффективности накопления тепла в околостыковой зоне и уменьшения тепла, выбрасываемого с брызгами расплавленного металла; уменьшение электрического сопротивления сварочной цепи, в том числе благодаря расположению сварочных трансформаторов в зажимах сварочной машины. Внедрение данного метода позволило улучшить качество сварки и эксплуатационную стойкость сварных рельсов [13].

Продолжив исследования в заданной области, специалисты ИЭС им. Е.О. Патона разработали и предложили новые способы повышения эффективности процесса сварки непрерывным оплавлением, он получил название пульсирующего оплавления, процесс ведется на максимальном участке кривой зависимости полезной мощности от сопротивления. Управление процессом сварки ведется регулятором скорости по току, используя границы заданных токов и баланса скоростей перемещения подвижного зажима вперед-назад на отдельных участках технологического процесса нагрева. При этом достигается высококонцентрированный нагрев участков, примыкающих к оплавляемым поверхностям до температур, близких к температуре плавления. Это обеспечивает более благоприятные условия для формирования высококачественных сварных соединений, особенно при сварке низколегированных рельсов повышенной прочности [14].

На рельсосварочных предприятиях Российской Федерации в настоящее время используется новые стационарные рельсосварочные машины, в которых предусмотрено выполнение сварки как непрерывным, так и пульсирующим оплавлением. В настоящее время наиболее перспективным для сварки рельсов

является контактный способ методом пульсирующего оплавления. Впервые данный метод был применен в 1997 года на стрелочных заводах для сварки деталей стрелочных переводов [15].

В 1998 года ЗАО «Псковэлектросвар» разработал и изготовил контактную машину MCP 63