بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
عمليات جوشکاري درزريل و تاثير آن در فرآيند تعمير و نگهداري خطوط ريلي
خلاصه
در هنگام عمليات ريل گذاري خطوط راه آهن ،اتصال يک ريل به ريل بعدي به دو روش ، استفاده از صفحه هاي اتصالي با پيچ و مهره و جوشکاري درز ريل انجام مي گيرد که بسته به امکانات موجود و سرعت عمل در احداث خطوط از يکي از اين دو روش استفاده مي شود . تجربه نشان داده که جوشکاري درز ريل نسبت به استفاده از صفحات اتصالي ، اصولي تر و در دراز مدت اقتصادي تر مي باشد . بطور کلي جوشکاري درز ريل به دو روش دستي و ماشيني انجام مي شود . در اين راستا نيروي انساني مجرب ، ماشين آلات تخصصي، مصالح اختصاصي و علي الخصوص زمان انجام عمليات ، مورد توجه خاص مي باشد. در اين مقاله ضمن معرفي عمليات جوشکاري درز ريل و روشهاي انجام اين عمليات ، به بررسي مقايسه روشهاي جوشکاري موجود در راه آهن ايران وتاثير آن بر فرآيند تعمير و نگهداري خطوط ريلي مي پردازيم .
کلمات کليدي:راه آهن ،جوشکاري درز ريل ، تعميرونگهداري،جوش ترميت
مقدمه
اين در اواخر قرن نوزدهم و اوايل قرن بيستم ميلادي ، در آلمان پروفسور گلد اشميت (Goldschmidt) توليد فلز هاي سنگين را از اکسيدهايشان تحت تاثير آلومينيوم کشف نمود . با اين کشف و روش بهره گيري از آن و با پيشرفتي که در اين زمينه حاصل شد ، اين جوشکاري تحت عنوان "جوشکاري ترميت " نامگذاري شد . روش مزبور براي اولين بار در سال ١٩١٠ در آلمان به اجرا در آمد [١]. بعد از حصول نتيجه و موفقيت آن اين نوع جوشکاري در ديگر کشورهاي جهان نيز مورد استفاده قرار گرفت . راه آهن ايران براي اولين بار جوشکاري به روش ترميت را از ناحيه لرستان آغاز نمود . با توجه به زمانبر بودن اين روش و معايب ديگر آن ، پس از گذشت چند سال و با پيشرفت تکنولوژي ، ماشين آلات مخصوص جوشکاري توليد و مورد استفاده قرار گرفت . امروزه جوشکاري درز ريل با استفاده از تکنيک هاي مختلف صنعت حمل و نقل ريلي و با توجه به امتيازات خاصي که نسبت به صفحات اتصالي با پيچ و مهره دارد ، در کليه خطوط ريلي جهان پذيرفته شده است .
تعريف فرايند جوشکاري
مفهوم جوشکاري بيانگر جوش دادن يا يکي کردن دو تکه فلز هم نوع توسط گرما دادن مي باشد . محلهاي اتصال دو تکه فلز در وضعيتي مايع يا خميري شکل ، به صورت يک اتصال محکم و ثابت در مي آيند . جوش دادن دو سر ريل به صورت خميري ، تحت فشار صورت مي پذيرد و از سري جوشهاي پرسي محسوب مي شود ، در حالي که در جوشکاري مايعي (ذوب کردني) ، مايع مورد نظر در محل جوش ريخته مي شود . در راه آهن جمهوري اسلامي ايران سه روش جوشکاري به شرح زير مورد استفاده قرار مي گرد[٢]:
- جوشکاري به روش آلومينوترميت (مواد اضافي)
- جوشکاري گازي
- جوشکاري بصورت قوس الکتريکي
از اين سه روش ، دو روش اول بصورت دستي و روش سوم بصورت ماشيني انجام مي گرد .
جوشکاري ماشيني ماشين جوش الکتريکي
جوشکاري به روش سنتي و در بعضي مواقع استفاده از ترميت علي رغم مزاياي زياد ، داراي معايبي از قبيل : شکستگي محل جوش ، افتادگي جوش ، لهيدگي جوش و غيره مي باشد. به همين دليل راه آهن هاي پيشرفته دنيا به استفاده از روش جوشکاري از نوع مقاومت الکتريکي روي آورده اند ، چرا که در اين روش مواد زائد خارجي وجود ندارد و صرفا با استفاده از آلياژ به کار رفته در ريل ها ، دو ريل مورد نظر به هم جوش مي شوند که طبعا در اين روش تعداد شکستگي ها نيز کاهش خواهد يافت . اين ماشين در کنار تکنيک هاي روان ، آسان و با کيفيت از فاکتور توجيه اقتصادي نيز برخوردار مي باشد ، بطوريکه امروزه تکنولوژي اين دستگاه در راه آهن هاي پيشرفته دنيا ثبت و مورد استفاده قرار گرفته است .
شکل (١)-نحوه کار ماشين جوش الکتريکي
ترتيب عمليات جوشکاري با ماشين
فرآيند جوشکاري با گرفتن در دو جفت فک هاي تماس گيرنده با ريل شروع مي شود . تماس فک ها با ريل ، قطبهاي تماس ، کاهش زياد مقاومت در برابر جريان عبوري و همچنين ضريب هدايت بالا ، از عوامل عبور جريان و توليد گرماي مورد نياز مي باشد . مراحل کار در مدت عمليات جوشکاري
١- گرفتن ريلها توسط فک هاي دستگاه و هم مرکز کردن آنها
٢- دستور شروع براي مراحل اتوماتيک
٣- گرم کردن سر دو ريل
٤- قوس الکتريکي و انجام آن در پنج مرحله ( سرعت قوس الکتريکي روي ريل از ٠,٢٥ ميليمتر بر ثانيه شروع مي شود تا نزديک انتهاي عمليات که به ١٠ ميليمتر بر ثانيه مي رسد )
٥- عمل پرس ( فاصله ي عمل پرس تا ١٥ ميليمتر قابل تنظيم است )
٦- عمل برش مواد زائد جوش (که تمام جوانب محل جوش را شامل مي شود)
٧-آزاد کردن ريلها و اتمام مراحل جوشکاري
مدت زمان جوشکاري با ماشين بسته به نوع ماشين آلات مورد استفاده از ١٣٠ تا ١٨٠ ثانيه مي باشد .
موارد ثبت شده توسط ماشين جوشکاري
ماشين جوشکاري به سه کانال ثبات مجهز شده است و عمليات انجام شده ي زير را ثبت مي کند :
-جريان ( آمپراژ ) جوشکاري
-نيروي اعمال شده به دو ريل تحت عمليات جوشکاري
-ميزان جابجايي دو ريل در زمان جوشکاري
جوشکاري دستي
همانطور که در بخش تعريف فرايند جوشکاري بيان شد جوشکاري دستي به دو روش آلومينوترميت (مود اضافي) و روش جوشکاري گازي انجام مي گيرد که در اين بخش ، روش اول يعني آلومينوترميت مفصلا مورد بررسي قرار گرفته و تصاوير مربوط به مراحل انجام آن آورده شده است .
جوشکاري به روش آلومينوترميت (مواد اضافي)
جوشکاري ترميت به مجموعه فرآيندهايي گفته مي شود که در آن جوش ازفلز مذابي که توسط يک کنش شيميايي بشدت گرمازا بوجود آمده است ، تشکيل مي شود. اين نوع جوشکاري بيشتر شبيه به ريخته گري بوده و دور دو قطعه اي که بايد به هم جوش داده شوند يک قالب قرار دارد که فلز مذاب ناشي از اين واکنش شيميايي به اين قالب هدايت شده و پس از سرد شدن فلز مذاب داخل قالب جوش شکل مي گيرد.
واکنش شيميايي يا ترميت معمولا بين اکسيد يک فلز ( معمولا آهن يا مس ) و فلز احيا کننده مانند آلومينيوم انجام مي شود . براي انجام واکنش از يک پودر که به سرعت محترق شده به عنوان چاشني استفاده مي شود که گرماي لازم براي شروع واکنش را فراهم مي آورد .
چند نمونه از واکنش هاي مورد استفاده در اين نوع جوشکاري [٢]:
ترميت مورد استفاده در صنعت
-ترميت ساده : شامل مخلوط پودر هاي اکسيد آهن و آلومينيوم
-ترميت فولاد کم کربن : شامل ترميت ساده به اضافه پودر فولاد کم کربن يا حتي مقداري پودر منگنز
