Разработка способа и обоснование технологических решений процесса сварки дифференцированно упрочненных железнодорожных рельсов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Шевченко Роман Алексеевич

• Шевченко Роман Алексеевич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Шевченко Роман Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА СВАРКИ РЕЛЬСОВ

1.1 Классификация, химический состав и механические свойства железнодорожных рельсов

1.2 Современные способы сварки рельсов

1.3 Технология и оборудование для производства длинномерных рельсовых плетей

1.4 Недостатки способов электроконтактной сварки рельсов и локальной термической обработки

Выводы по разделу 1 и постановка задач исследования

2 АЛГОРИТМ РАЗРАБОТКИ СПОСОБА СВАРКИ РЕЛЬСОВ. ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Теоретические исследования

2.1.1 Описание процесса нагрева при электроконтактной сварке оплавлением

2.1.2 Расчет распределения температуры на этапе нагрева

2.1.3 Расчет распределения температуры на этапе охлаждения после сварки

2.1.4 Расчет времени подогрева

2.1.5 Расчет времени охлаждения после подогрева

2.1.6 Термодинамическое моделирование диаграммы состояния для рельсовой стали

2.2 Лабораторные исследования

2.2.1 Оборудование и метод определения химического состава стали

2.2.2 Проведение дилатометрических исследований распада переохлажденного аустенита рельсовых сталей

2.2.3 Сварка лабораторных образцов

2.2.4 Оборудование и метод исследования термических циклов при сварке лабораторных образцов

2.2.5 Оборудование для исследования распределения твердости

2.2.7 Металлографические исследования лабораторных образцов

2.2.8 Метод определения объемной доли структурных составляющих

2.2.9 Методы обработки экспериментальных данных

2.2.9.1 Построение регрессионной модели методом наименьших квадратов

2.2.9.2 Анализ регрессионной модели

2.3 Промышленное опробование

2.3.1 Сварка полнопрофильных рельсов

2.3.2 Исследование термических циклов при сварке полнопрофильных рельсов

2.3.3 Метод исследования механических свойств сварного соединения полнопрофильных рельсовых стыков

2.3.4 Металлографические исследования полнопрофильных рельсов

2.3.5 Метод исследования износостойкости поверхности катания головки рельсов в зоне сварного соединения

Выводы по разделу

3 ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Термодинамическое моделирование двойных диаграмм состояния для рельсовой стали

3.2 Исследование распада переохлажденного аустенита рельсовых сталей при непрерывном охлаждении с различными скоростями

3.2.1 Проведение металлографических исследований распада переохлажденного аустенита рельсовых сталей, обработанных по различным режимам

3.2.2 Проведение дюрометрических исследований распада переохлажденного аустенита рельсовых сталей, обработанных по различным режимам

3.2 Исследование влияния импульсного контактного подогрева сварного стыка из рельсовой стали во время охлаждения после сварки

3.2.1 Разработка оборудования для проведения лабораторных исследований

3.2.1 Исследование распределения температуры при электроконтактной сварке лабораторных образцов

3.2.3 Исследование структуры металла сварного

шва лабораторных образцов

3.2.4 Исследование механических свойств

3.2.5 Исследование неметаллических включений

3.2.6 Исследование влияния параметров импульсного контактного подогрева 110 Выводы по разделу

4 ПРОМЫШЛЕННОЕ ОПРОБОВАНИЕ

4.1 Разработка программы управления охлаждением металла после сварки на сварочной машине МСР-6301

4.2 Сварка полнопрофильных рельсов

4.3 Механические испытания полнопрофильных рельсовых стыков

4.4 Металлографические исследования сварного соединения

4.5 Исследование износостойкости поверхности катания головки рельсов в зоне сварного соединения

4.6 Оценка экономической эффективности изготовления рельсовых плетей по предлагаемому способу

Выводы по разделу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Технические характеристики машины стыковой сварки МС

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Принципиальная электрическая схема машины типа МС

ПРИЛОЖЕНИЕ В Акт об использовании результатов научно-исследовательской работы

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Акт о внедрении результатов НИР в учебный процесс

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка способа и обоснование технологических решений процесса сварки дифференцированно упрочненных железнодорожных рельсов»

Актуальность работы

Железнодорожная отрасль Российской Федерации имеет стратегическое значение. Она является связующим звеном единой экономической системы, обеспечивает стабильную деятельность промышленных предприятий, своевременный подвоз жизненно важных грузов в самые отдаленные уголки страны, а также является самым доступным транспортом для миллионов граждан. По данным ОАО «РЖД» на 2019 год развернутая длина главных путей является одной из самых протяженных в мире и составляет свыше 124 тыс. км. Одним из основных элементов строения железных дорог являются рельсы. На сегодня, как на железных дорогах Российской Федерации, так и за рубежом, происходит отказ от звеньевой конструкции пути. Одним из основных недостатков звеньевого пути является наличие стыка. Развитие технологий, позволяющих обеспечить возможность получения бесстыкового железнодорожного пути, является актуальным направлением в настоящее время. Следует принимать во внимание, что эксплуатация железнодорожного пути в стране происходит в сложных климатических и эксплуатационных условиях (в стране используются пути совмещенного типа, а не как в Европейских станах - раздельно для промышленного и пассажирского потока).

Сварные соединения являются слабыми участками бесстыкового пути для всех случаев движения (в случае скоростного, высокоскоростного движения и тяжеловесного движения). За 2018 год 56 % изломов рельсов произошло по причине излома по сварному стыку, выявлено 15 % остродефектных рельсов в зоне сварных стыков. Причины этого заключаются в изменении однородности микроструктуры в зонах сварного шва и термического влияния; создании неблагоприятной эпюры внутренних остаточных напряжений; создании при сварке условий для образования внутренних дефектов, являющихся концентраторами напряжений и ослабляющих участок рельса со сварным швом; короблении рельса в зоне сварного шва с последующим образованием «седловин» при эксплуатации.

Создание рельсов с эксплуатационным ресурсом более 1500 - 2000 млн т брутто возможно только при комплексной оптимизации металлургического качества, структуры металлической матрицы, эпюры остаточных напряжений и прямолинейности.

Диссертационная работа выполнена при финансовой поддержке ФГБУ «Фонд содействия развития малых форм предприятий в научно-технической сфере» в рамках реализации НИР (договор № 11866ГУ/2017 от 03.07.2017 г.) «Разработка технологии сварки и термообработки железнодорожных рельсов, предназначенных для высокоскоростного движения» [1].

Степень разработанности проблемы

В настоящее время наибольшее распространение получил электроконтактный способ сварки рельсов методом пульсирующего оплавления. Считается, что данный метод наиболее экономичен и технологичен в сравнении с непрерывным оплавлением. При контактной сварке рельсов, так же, как и при других видах сварки происходит нагрев и непрерывное охлаждение металла в зоне термического влияния. При быстром нагреве сварного стыка, которое обеспечивается методом пульсирующего оплавления и последующим интенсивным охлаждением зоны термического влияния на месте микрообъемов с повышенным содержанием хрома, никеля и углерода формируется высокопрочный слой со структурой мартенсита. Участки мартенсита играют роль концентраторов напряжения и приводят к образованию дефектов в сварных стыках (развитие усталостных трещин в головке, шейке и подошве рельса с хрупким изломом). Данная проблема в процессе изготовления бесстыкового пути при сварке рельсов решается обязательной локальной термической обработкой сварного стыка. Термическая обработка сваренных стыков включает в себя закалку поверхности катания головки рельса и нормализацию подошвы и шейки. Локальная термическая обработка сварного стыка приводит к увеличению и появлению новых зон термического влияния по сравнению с зонами при сварке рельсов электроконтактным способом без термической обработки. В результате зона с пониженной твердостью приводит к локальному повышенному износу поверхности катания головки, происходит

смятие и выкрашивание. На сегодняшний день проблема получения сварного соединения рельсов с малой протяженностью зоны термического влияния при достаточной пластичности не решена.

Цель работы

Разработать и обосновать способ сварки железнодорожных рельсов повышенной износостойкости без дополнительной локальной термической обработки, снижающий объем дефектных структур в сварном шве и в зоне термического влияния.

Для достижения цели необходимо решить следующие частные задачи

- исследовать закономерность образования зон с пониженной твердостью в сварных соединениях железнодорожных рельсов, полученных электроконтактным способом.

- разработать лабораторное оборудование для контактной стыковой сварки оплавлением с возможностью управления охлаждением металла после сварки и исследовать влияние кратковременного воздействия электрического тока во время охлаждения рельсовой стали после электроконтактной сварки на структуру сварного шва и зон термического влияния.

- провести промышленное опробование разработанного способа электроконтактной сварки железнодорожных рельсов и определить рациональные параметры охлаждения сварного соединения рельсов при использовании кратковременного воздействия электрического тока, поддерживающего заданную температуру, необходимую для формирования требуемой структуры сварного соединения и минимальной зоны термического влияния.

Научная новизна

- установлена закономерность формирования структуры металла сварного соединения, на основании проведенного моделирования положения критических точек и областей фазового равновесия для рельсовой стали 76ХСФ с помощью пакета программ Thermo-Calc® Version 2019b и исследования распределения температуры при электроконтактной стыковой сварке оплавлением и последующем кратковременном воздействии электрического тока на определенном этапе

охлаждения сварного соединения, показана возможность снижения протяженности зоны термического влияния и изменения показателей микротвердости в сварном соединении.

- определено и научно обосновано влияние длительности и количества импульсов кратковременного воздействия электрического тока на структуру металла сварного соединения рельсов из электростали 76ХСФ.

- экспериментально подтверждено положительное влияние кратковременного воздействия электрического тока во время охлаждения рельсового стыка после сварки на результаты испытаний статического трехточечного изгиба по СТО РЖД 1.08.002-2009 [2] рельсов типа Р65 категории ДТ350.

Практическая значимость, реализация результатов

1. На основании установленных закономерностей формирования структуры сварного соединения при электроконтактной стыковой сварки оплавлением разработан способ контактной стыковой сварки рельсов без использования дополнительной локальной термической обработки (патент РФ № 2641586 [3], патент РФ № 2725821 [4]), позволяющий получить минимальную, по сравнению с локальной термической обработкой, протяженность зоны термического влияния с пониженной твердостью.

2. Разработана машина для контактной стыковой сварки и программа работы сварочной машины для производства длинномерный рельсовых плетей, позволяющая без использования дополнительной локальной термической обработки получать требуемую структуру и твердость металла сварного соединения (патент РФ № 2683668 [5]).

3. При проведении промышленного опробования на предприятии СТП ООО "РСП-М" (РСП-29) определено, что применение предлагаемого способа позволяет снизить себестоимость одного сварного стыка с 6 315 руб. до 5 522 руб.

4. Результаты научно-квалификационной работы используются в ФГБОУ ВО «Сибирский государственный индустриальный университет» (СибГИУ) в учебном процессе при подготовке бакалавров, обучающихся по направлению 22.03.02

«Металлургия», направленность «Металлургия сварочного производства» и магистрантов по направлению 22.04.02 «Металлургия».

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты термодинамического моделирования, показывающие, что для стали 76ХСФ в зависимости от содержания легирующих элементов нагрев до температур в интервале 725 - 840 °С и последующее охлаждение приводит к образованию зернистого перлита, что в свою очередь приводит к снижению твердости.

2. Совокупность экспериментальных данных, устанавливающих взаимосвязь между протеканием кратковременных импульсов электрического тока через сварное соединение рельсов после контактной стыковой сварки пульсирующим методом оплавления и образованием закалочных структур в металле сварного шва и зоне термического влияния.

3. Обоснование увеличения показателей статического трехточечного изгиба: усилия изгиба в 1,25 раза, стрела прогиба в 1,5 раза, а так же уменьшение протяженности зоны с пониженной твердостью в 3 раза и увеличение твердости металла в данных зонах в 1,6 раза относительно результатов, получаемых способом локального индукционного нагрева, в результате использования контактного подогрева, производимого рельсосварочной машиной в момент охлаждения рельсового стыка после сварки, спустя 200 секунд после осадки четырьмя импульсами длительностью 10 секунд при плотности электрического тока 7,5 А/мм2.

Методы исследования

Экспериментальные лабораторные исследования проведены в ФГБОУ ВО «Сибирский государственный индустриальный университет» на оборудовании кафедры материаловедения, литейного и сварочного производства, научно-производственного центра «Сварочные процессы и технологии» и в центре коллективного пользования СибГИУ «Материаловедение».

Промышленные исследования проведены в условиях структурного подразделения ООО «РСП-М» рельсосварочного предприятия № 29 (РСП-29).

Исследование образцов проводилось по стандартным методикам на сертифицированном оборудовании в аккредитованных лабораториях ЦКП «Материаловедение» ФГБОУ ВО «СибГИУ» и АО «ЕВРАЗ ЗСМК».

Достоверность и обоснованность полученных результатов, выводов и рекомендаций подтверждается представительным объемом экспериментальных данных, высокой степенью воспроизводимости результатов экспериментов, использованием статистических методов обработки экспериментальных данных, а также эффективностью предложенных технических решений, подтвержденной результатами лабораторных и промышленных испытаний.

Автору принадлежит:

- анализ современного состояния технологий сварки рельсов;

- постановка задач теоретических и экспериментальных исследований;

- проведение математических расчетов распределения температур металла во время сварки;

- проведение лабораторных и промышленных экспериментов по исследованию влияния кратковременного воздействия электрического тока во время охлаждения рельсового стыка после сварки на механические свойства и структуру металла сварного соединения;

- обработка и обобщение результатов исследований.

Соответствие диссертации паспорту специальности

Диссертационная работа соответствует паспорту специальности 05.02.10 - Сварка, родственные процессы и технологии п.3 «Физические процессы в материалах при сварке и родственных технологиях, фазовые и структурные превращения, образование соединений и формирование их свойств», п.4 «Технологические основы сварки плавлением и давлением», п.5 «Тепловые процессы и деформации при сварке, пайке и наплавке», п.6 «Системы стабилизации, программного управления и регулирования параметров технологии сварки и родственных процессов».

Апробация работы

Основные результаты и положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-технических конференциях: Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения» (г. Новокузнецк, 2016, 2017, 2018, 2019, 2020 г.), Международной научно-практической конференции «Молодой ученый: вызовы и перспективы» (г. Москва, 2016), Международной научно-практической конференции «Инновации в топливно-энергетическом комплексе и машиностроении» (г. Кемерово, 2017 г.), Международной научно-практической конференции «International scientific and research conference on knowledge-based technologies in development and utilization of mineral resources» (г. Новокузнецк, 2017 г.), Международной научно-практической конференции «Металлургия: технологии, инновации, качество» (г. Новокузнецк 2017, 2018, 2019, 2020 г.), Международной научно-технической конференции «Сварка и контроль - 2018» (г. Пермь 2018 г.), Всероссийской конференции-конкурсе студентов и аспирантов «Горно-геологического, нефтегазового, энергетического, машиностроительного и металлургического профиля» (г. Санкт-Петербург, 2019 г.), Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования» ( г. Магнитогорск, 2019 г.).

Публикации

Основное содержание диссертации опубликовано в 52 печатных работах, в том числе 11 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикации материалов кандидатских диссертаций и 7 статей в журналах, индексируемых в системе цитирования SCOPUS. Новизна предложенных технических решений защищена 3 патентами Российской Федерации.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 разделов, заключения, списка литературы, приложения. Работа изложена на 164 страницах, включая 91 рисунок, 26 таблиц, 4 приложения и содержит список литературы из 148 наименований.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА СВАРКИ РЕЛЬСОВ

1.1 Классификация, химический состав и механические свойства

железнодорожных рельсов

В России производство железнодорожных рельсов, предназначенных для звеньевого и бесстыкового пути железных дорог и для производства стрелочных переводов, регламентируется ГОСТ Р 51685-2013 [6].

Рельсы железнодорожные подразделяют: • по назначению: а) рельсы общего назначения; б) рельсы специального назначения: 1) рельсы низкотемпературной надежности (НН); 2) рельсы повышенной износостойкости и контактной выносливости (ИК); 3) рельсы для скоростного совмещенного движения (СС); 4) рельсы для высокоскоростного движения (ВС);

• по типам: Р50; Р65; Р65К (для наружных нитей кривых участков пути); Р75;

• по наличию болтовых отверстий: с отверстиями на обоих концах; без отверстий;

• по способу выплавки стали: К - из конвертерной стали; Э - из электростали;

• по виду исходных заготовок: из слитков; из непрерывно-литых заготовок (НЛЗ);

• по способу противофлокенной обработки: из вакуумированной стали; прошедшие контролируемое охлаждение; прошедшие изотермическую выдержку;

• по термическому упрочнению: а) термоупрочненные, подвергнутые дифференцированному упрочнению по сечению рельса (ДТ);

б) термоупрочненные, подвергнутые объемной закалке и отпуску (ОТ);

в) нетермоупрочненные (НТ);

• по классу прочности (минимальной твердости): а) 370 (термоупрочненные); б) 350 (термоупрочненные); в) 320 (нетермоупрочненные); г) 300 (нетермоупрочненные); д) 260 (нетермоупрочненные).

Согласно [6] флокены в рельсах не допускаются. При массовой доле водорода в жидкой стали перед разливкой не более 0,00015 % допускается не проводить противофлокенную обработку заготовок и рельсов; свыше 0,00015 % до 0,00025 % противофлокенная обработка заготовок или рельсов обязательна. При отсутствии контроля массовой доли водорода в жидкой стали или при массовой доле водорода свыше 0,00025 % проведение противофлокенной обработки рельсов обязательно. В таблице 1.1 приведен химический состав стали регламентируемый по [6].

Таблица 1.1 - Химический состав рельсовой стали по ГОСТ Р 51685 - 2013

Марка стали Массовая доля элементов, %

Углерод Марганец Кремний Ванадий Хром Азот Фосфор Сера Алюми ний

не более

90ХАФ 0,83-0,95 0,75-1,25 0,25-0,60 0,08-0,15 0,20-0,60 0,010-0,020 0,020 0,020 0,004

76ХАФ 0,71-0,82 0,75-1,25 0,25-0,60 0,05-0,15 0,20-0,80 0,010-0,020 0,020 0,020 0,004

76ХФ 0,71-0,82 0,75-1,25 0,25-0,60 0,03-0,15 0,20-0,80 - 0,020 0,020 0,004

76ХСФ 0,71-0,82 0,75-1,25 0,25-0,60 0,08-0,15 0,50-1,25 - 0,020 0,020 0,004

90АФ 0,83-0,95 0,75-1,25 0,25-0,60 0,08-0,15 Не более 0,20 0,010-0,020 0,020 0,020 0,004

76АФ 0,71-0,82 0,75-1,25 0,25-0,60 0,05-0,15 Не более 0,20 0,010-0,020 0,020 0,020 0,004

76Ф 0,71-0,82 0,75-1,25 0,25-0,60 0,03-0,15 Не более 0,20 - 0,020 0,020 0,004

Примечание. К обозначению марки стали добавляют спереди букву «К» для конвертерной и букву «Э» для электропечной стали. Массовая доля остаточных элементов в стали не должна превышать: - меди - 0,20 %; - никеля -0,20 % для рельсов категорий 0Т350НН, ДТ350НН, 0Т350 и ДТ350, - 0,15 % для рельсов всех остальных категорий; - суммарная никеля и меди - 0,27 %; - титана - 0,010 %. При этом суммарная массовая доля указанных элементов и хрома, если он является остаточным элементом, должна быть не более 0,40 %. В готовых рельсах допускаются отклонения по массовой доле элементов от норм, указанных в таблице, %: углерода ±0,02; марганца ±0,05; кремния ±0,02; фосфора + 0,005; серы + 0,005; алюминия 0,001; ванадия + 0,02; хрома ±0,002; азот ±0,005.

В таблице 1.2 приведены механические свойства рельсов при испытании на растяжение и ударный изгиб по ГОСТ Р 51685-2013.

Таблица 1.2 - Механические свойства рельсов при испытании на растяжение и ударный

изгиб по ГОСТ Р 51685-2013

Категори я рельса Временное сопротивление, Н/мм2 Предел текучести, Н/мм2 Относительное удлинение, % Относительное сужение, % Ударная вязкость ^^ Дж/см2

не менее

ОТ370ИК 1280 870 8,0 20,0 15

ДТ370ИК 9,0 14,0

ОТ350

ОТ350НН 1180 800 8,0 25,0 25

0Т350СС

ДТ350 ДТ350НН ДТ350СС ДТ350ВС 1180 800 9,0 25,0 15

НТ320 НТ320ВС 1080 600 8,0 - -

НТ300 980 510 8,0 - -

НТ260 900 500 8,0 - -

Примечания.

1 Ударную вязкость для рельсов категорий ОТ350НН и ДТ350НН определяют при

температуре образцов минус 60 °С, а для рельсов остальных категорий — при комнатной

температуре

2 Ударная вязкость для рельсов категории ДТ350НН из стали марки 76АФ,

дифференцированно термоупрочненных с повторного нагрева, должна быть не менее 25 Дж/см2

Низкое содержание кислорода в стали определяет ее высокую чистоту по неметаллическим включениям. При этом в нашей стране принимаются дополнительные технологические мероприятия (глубокое раскисление металла и шлака в печи, модификация силикокальцием в ковше и др.), позволяющие обеспечить минимальное загрязнение стали кислородом и соответственно неметаллическими включениями. Конечно, для получения требуемого низкого содержания водорода и кислорода в рельсовой стали необходимо вакуумирование, однако различные варианты раскисления и ведения плавки могут обеспечить требуемый эксплуатационный уровень содержания кислорода и водорода. Норма предельного содержания азота в некоторых зарубежных стандартах вполне выполнима, но необоснованно, т.к. ряд работ [7-9] указывает не только на допустимость, но и на целесообразность нитридного упрочнения рельсовой стали, способствующего измельчению зерна и повышению ударной вязкости стали при

положительных и отрицательных температурах, повышению прочности и износостойкости металла. В таблице 1.3 приведены значения твердости рельсов по ГОСТ Р 51685-2013 [6].

Таблица 1.3 - Твердость термоупрочненных рельсов по ГОСТ Р 51685-2013

Место определения твердости Твердость рельса для категории

ОТ370ИК ДТ370ИК ОТ350, ОТ350НН, ОТ350СС ДТ350, ДТ350НН, ДТ350СС, ДТ350ВС

На поверхности катания головки, не менее 370 - 409 470 - 409 352 - 405 352 - 405

На глубине 10 мм от поверхности катания головки, не менее 363 363 341 341

На глубине 22 мм от поверхности катания головки, не менее

В шейке, не более 388 352 388 341

В подошве, не более 388 363

Примечание. В единицах твердости по Бринеллю (НВ)

В таблице 1.4 приведены значения высота падения груза и температура пробы при копровых испытаниях по ГОСТ Р 51685-2013.

Таблица 1.4 - Высота падения груза и температура пробы при копровых испытаниях по

ГОСТ Р 51685-2013

Категория рельса Температура пробы, °С Высота падения груза, м, для рельса типа

Р50 Р65, Р65К Р75

ДТ370ИК, ОТ370ИК минус 60 ±5 - 4,2 -

ДТ350, ОТ350 4,0 5,0 6,0

ДТ350СС, ДТ350ВС, ОТ350СС - 5,0 -

ДТ350НН, ОТ350НН - 9,0 -

НТ320, НТ320ВС От 0 до плюс 40 - 7,3 -

НТ300, НТ260 6,1 7,3 8,2

Размер наибольшего диаметра (PD) отдельных глобулярных включений (группы ED) не должен превышать 30 мкм при оценке по каждому из шести шлифов и 20 мкм при оценке усредненного диаметра по шести шлифам.

Размер наибольшей длины ^ строчечных глобулярных включений (группы ЕВ) не должен превышать: для рельсов специального назначения 353 мкм при оценке максимального размера по каждому из шести шлифов и 300 мкм при оценке максимального размера, усредненного по шести шлифам; для рельсов общего назначения 705 мкм при оценке максимального размера по каждому из шести шлифов и 500 мкм при оценке максимального размера, усредненного по шести шлифам. Суммарный коэффициент загрязненности рельсов строчечными глобулярными включениями и отдельными глобулярными включениями Ка, должен быть не более 30 мкм2/мм2 для каждой группы включений.

Микроструктура головки термоупрочненных рельсов должна представлять собой пластинчатый перлит не выше балла 4, а рельсов категорий НТ300 и НТ320 - балла 8 по шкале 1 ГОСТ 8233. В микроструктуре головки термоупрочненных рельсов допускаются мелкие разрозненные участки феррита не выше балла 2 по шкале 7 ГОСТ 8233, бейнит не допускается. В микроструктуре рельсов класса прочности 370 из стали марок 90АФ и 90ХАФ допускаются участки карбидной сетки не выше балла 3 по шкале 5 ГОСТ 8233.

1.2 Современные способы сварки рельсов

Для соединения рельсов используется электродуговая, термитная, газопрессовая и электроконтактная сварка. Электродуговая сварка рельсов используется в основном на промышленных и малоответственных путях, так как она малопроизводительна, качество получаемых соединений не соответствует современным требованиям. Термитная сварка, которая обеспечивает более надежное качество сварного соединения, чем электродуговая, широко распространена за границей. Все же она имеет относительно малую надежность сварных стыков рельсов и соответственно низкие технико-экономические показатели жизненного цикла, поэтому получила малое распространение в нашей стране. Газопрессовая сварка позволяет получить высокие механические свойства сварного соединения, однако она имеет низкую производительность и требует

больших экономических затрат. Самое широкое распространение в России получила электроконтактная сварка рельсов, благодаря надежности получаемых соединений, производительности, экономической эффективности. Средние значения показателей качества сварных рельсов, полученных разными способами при их испытании на статический трехточечный изгиб представлены в таблице 1.5.

Таблица 1.5 - Среднестатистические значения прочности и пластичности объемно закаленных сварных рельсов при испытании на статический трехточечный изгиб натурных образцов [10-12]

Способ сварки рельсов Показатели конструкционной прочности (подошва в растянутой зоне)

Разрушающая нагрузка, кН Стрела прогиба, мм

Электроконтактный 2150 34

Газопрессовый 2000 30

Термитный 1400 16

Электродуговой 1250 16

Из перечисленных способов сварки рельсов наибольшее распространение получил электроконтактный способ (ЭС), который применяют более чем в 95 % случаев. В России на железнодорожном транспорте применяют ЭС, которым ежегодно выполняют порядка 600 тыс. стыков рельсов на рельсосварочном предприятии (РСП) и до 50 тыс. стыков машинами путевыми рельсосварочными машинами (ПРСМ) [12].

Стыковая сварка - способ контактной сварки, при котором детали соединяют по всей площади касания торцов хотя бы одной детали [13]. При этом стыковую сварку разделяют на сварку сопротивлением и оплавлением, последняя в свою очередь в ходе развития способа имеет следующие разновидности: оплавлением с прерывистым подогревом, непрерывным оплавлением, импульсным оплавлением, пульсирующим оплавлением. Для сварки железнодорожных рельсов в настоящее время используют контактную стыковую сварку пульсирующим оплавлением.

Процесс оплавления - разновидность способа нагрева металлов сопротивлением, при котором тепло выделяется в контакте между деталями при прохождении по ним тока. Напряжение подается на свариваемые несоприкасаемые друг с другом детали, после чего начинается их медленное сближение. При соприкосновении даже ровно обрезанных торцов деталей первые контакты между ними возникают в отдельных местах, по имеющимся микронеровностям. В отличие от других способов нагрева сопротивлением контакты в данном случае доводятся до расплавления. Для этого подводимое напряжение и плотность тока в контактах должны быть достаточно велики, чтобы контакты успели разрушиться раньше, чем их площадь успеет существенно увеличиться в процессе сближения деталей. После взрыва контактов на их месте образуются кратеры, и форма поверхности постепенно становится неровной. Поэтому контакты в каждой точке на поверхности торцов возникают через определенные промежутки, а места контактирования непрерывно изменяются. В любой момент общая площадь, занимаемая контактами, значительно меньше площади поперечного сечения свариваемых деталей. На большей части поверхности оплавления между торцами имеется зазор, величина которого неодинакова по сечению деталей [14].

К достоинствам ЭС можно отнести: высокое качество сварного соединения связанное, в том числе с отсутствием присадочного металла, и сваркой рельсов непосредственно друг с другом; наличие в сварочной машине системы контроля, позволяющей контролировать отклонение параметров режима сварки; высокая механизация и автоматизация работ (в стационарных условиях); высокая производительность процесса [15-17].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шевченко Роман Алексеевич, 2021 год

- !

ГРУБАЯ 11ЛИФОВКА

|

1

_ СВАРКА

■ 1 )

[

ЗАЧИСТКА ТОРЦО &

- простои оборудования и персонала

- простой оборудования из-за разницы в длительности операции

- операции над первым стыком

- операции над вторым СТЫК011

- операции над третьим стыком

- операции над четвертым стыком

Время, минут

Рисунок 4.24 - Циклограмма технологического процесса изготовления

длинномерных рельсовых плетей Определено, что использование разработанного способа позволит исключить операцию термической обработки. Это позволить сократить время одного цикла технологических операций на 6 минут, что увеличит производительность труда на 10 %, так же снизятся расходы на электроэнергию, используемую установкой УИН-001-10/РТ-С и фонд оплаты труда (Приложение В Акт об использовании результатов научно-исследовательской работы).

Выводы по разделу 4

1. Разработана программа для контроллера сварочной машиной МСР-6301, позволяющая в автоматическом режиме с заданными параметрами производить управление охлаждением металла после осадки.

2. Опытным путем подтверждено положительное влияние кратковременного воздействия электрического тока во время охлаждения рельсового стыка после сварки на результаты испытаний статического трехточечного изгиба без термической обработки по СТО РЖД 1.08.002-2009 рельсов типа Р65 категории ДТ350.

3. Установлено, что влияние кратковременного воздействия электрического тока во время охлаждения рельсового стыка позволяет получить протяженность зоны с пониженной твердостью менее 15 мм и снижением твердости металла менее 15 % относительно нижней границы твердости основного металла. Снижение твердости металла головки в зоне термической обработки сварного стыка, при изготовлении длинномерных рельсовых плетей по существующей технологии, относительно нижней границы твердости основного металла рельса достигает 24,5 %, а протяженность зоны с пониженной твердостью составляет 42 мм.

4. При проведении промышленного опробования на предприятии СТП ООО "РСП-М" (РСП-29) показано, что применение предлагаемого способа позволяет снизить себестоимость одного сварного стыка с 6 315 руб. до 5 522 руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В результате термодинамического моделирования и дилатометрических исследований рельсовой стали установлена закономерность формирования структуры металла сварного шва, включая зону термического влияния дифференцированно темообработанных железнодорожных рельсов. Показано, что образование зон с пониженной твердостью в сварном соединении неизбежно в результате градиента температуры, создаваемого процессом сварки. При увеличении содержания легирующих элементов в стали температурная область между критическими точками Ас1 и Аст увеличивается, что приводит к увеличению протяженности зоны с пониженной твердостью в сварном соединении.

2. Разработано лабораторное оборудование для контактной стыковой сварки оплавлением на базе сварочной машины МС-2008 с возможностью реализации управления охлаждением металла после сварки, что позволило исследовать влияние кратковременного воздействия электрического тока во время охлаждения сварного соединения на структуру металла в зоне термического влияния и сварном шве.

3. Получены зависимости длительности и количества циклов кратковременного воздействия электрического тока на твердость и протяженность зоны термического влияния металла сварного соединения рельсов из электростали. Данные зависимости позволяют подбирать параметры изотермической выдержки в интервале температур, при которых формируется заданная структура металла не расширяя зону термического влияния.

4. Экспериментально подтверждено положительное влияние кратковременного воздействия электрического тока во время охлаждения рельсового стыка после сварки на результаты испытаний статического трехточечного изгиба без термической обработки по СТО РЖД 1.08.002-2009 рельсов типа Р65 категории ДТ350. Проведение изотермической выдержки путем пропускания четырех кратковременных импульсов длительностью 10 секунд переменного электрического тока через сварное соединение в момент охлаждения

после сварки (через 200 секунд после осадки) позволяет увеличить показатели статического трехточечного изгиба: усилие изгиба Ризг на 25 %, стрелу прогиба ^ на 49 %.

5. Разработан новый способ контактной стыковой сварки рельсов и проведено его промышленное опробование на предприятии структурном подразделении (СТП) ООО "РСП-М" (РСП-29). Определено, что применение предлагаемого способа позволяет снизить себестоимость одного сварного стыка с 6 315 руб. до 5 522 руб. и повысить производительность труда на 10 %.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ЗТВ - зона термического влияния;

к. з. - короткое замыкание;

НИР - научно-исследовательская работа;

ПК - персональный компьютер;

ПРСМ - путевая рельсосварочная машина;

ПФЭ - полный факторный эксперимент;

РСП - рельсосварочное предприятие;

ТСР - термитная сварка рельсов;

УИН - установка индукционного нагрева;

ФКС - феррито-карбидная смесь

ЭСПМ - электродуговая сварка плавящимся мундштуком;

ЭС - электроконтактный способ сварки;

Ризг, кН - усилие изгиба, возникающее при испытании рельсового соединения на статический трехточечный изгиб;

/р, мм - стрела прогиба, возникающая при испытании рельсового соединения на статический трехточечный изгиб;

Копл, мм/с - скорость оплавления, один из параметров режима контактной стыковой сварки оплавлением;

Рк, Вт - электрическая мощность при оплавлении;

Рв, Вт - электрическая мощность при коротком замыкании;

/кор, А - сила сварочного тока, при достижении которой, заданная скорость оплавления Копл снижается пропорционально увеличению тока при сварке рельсов на рельсосварочной машине МСР-6301;

/рев, А - сила сварочного тока, при достижении которой, подвижная станина рельсосварочной машины МСР-6301 перемещается в обратную сторону;

/ост, А - сила сварочного тока, при достижении которой, производится остановка подвижной станины рельсосварочной машины МСР-6301;

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Разработка технологии сварки и термообработки железнодорожных рельсов, предназначенных для высокоскоростного движения: отчет о НИР / ФГБОУ ВО «СибГИУ»; исполн.: Шевченко Р.А. - Новокузнецк, 2018. - 91 с. -№ 11866ГУ/2017

2. СТО РЖД 1.08.002-2009. Рельсы железнодорожные, сваренные электроконтактным способом. Технические условия: стандарт организации ОАО «РЖД»: утвержден и введен в действие распоряжением ОАО «РЖД» от 19.10.2009 г. № 2111р : введен впервые : дата введения 19.10.2009 г. / разработан ОАО «ВНИИЖТ». - Москва, - 2009, 41 с.

3. Пат. 2641586 Российская Федерация, МПК B23K 11/04, B23K 101/26, C21D 9/50, C21D 9/04. Способ контактной стыковой сварки рельсов / Протопопов Е.В., Козырев Н.А., Шевченко Р.А., Крюков Р.Е., Фейлер С.В., Усольцев А.А.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный индустриальный университет» - № 2016148124; заявл. 07.12.2016; опубл. 18.01.2018 Бюл. № 2.

4. Пат. 2725821 Российская Федерация, МПК B23K 11/04, B23K 101/26, C21D 9/50, C21D 9/04. Способ контактной стыковой сварки рельсов / Козырев Н.А., Шевченко Р.А., Уманский А.А.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный индустриальный университет» - № 2019138988; заявл. 29.11.2019; опубл. 06.07.2020 Бюл. № 19.

5. Пат. 2683668 Российская Федерация, МПК B23K 11/04, B23K 11/25. Машина для контактной стыковой сварки / Протопопов Е.В., Козырев Н.А., Шевченко Р.А., Кратько С.Н., Хомичева В.Е.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный индустриальный университет» - № 2017145763; заявл. 25.12.2017; опубл. 01.04.2019 Бюл. № 10.

6. ГОСТ Р 51685-2013. Рельсы железнодорожные: национальный стандарт Российской Федерации: утвержден и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 октября 2013 г. N 1155-ст : введен впервые : дата введения 01.07.2014 г. / ОАО "ВНИИЖТ", ОАО "УИМ", ФГУП "НИИ мостов и дефектоскопии", ИМет РАН, ООО "ЕвразХолдинг", ОАО "ЕВРАЗ НТМК", ОАО "ЕВРАЗ ЗСМК". - Москва : Стандартинформ, 2014, 96 с.

7. Азот в металлах / В.В. Аверин, А.В. Рявякин, В.И. Федорченко, Л.Н. Козина. - М.: Металлургия, 1976. - 224 с.

8. Свяжин А.Г. Легированные стали азотом / А.Г. Свяжин // Черная металлургия. Бюллетень ЦНИИ и ТЭИ ЧМ. - 1990. - Вып. 6 (1094). - С. 37-42.

9. Опыт и перспективы легирования стали газообразным азотом / В.П. Немченко, В.А. Козьмин, В.И. Довгопол и др. // Сталь. - №10. С. 829-896.

10. Генкин И.З. Сварные рельсы и стрелочные переводы / И. З. Генкин. - М.: Интекст, 2003. - 93 с.

11. Сварка железнодорожных рельсов: Труды Всесоюз. науч.-исслед. ин-та ж.-д. транспорта, выпуск 556 / под ред. В. Б. Шляпина. - Москва: «Транспорт», 1977. - 144 с.

12. Калашников Е.А. Технологии сварки рельсов: тенденции в России и за рубежом / Е.А. Калашников, Ю.А. Королёв //Путь и путевое хозяйство. - 2015, №28. с 2-6.

13. Технология и оборудование контактной сварки: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / М. Д. Банов. - 3-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 224 с.

14. Кучук-Яценко С.И. Контактная стыковая сварка непрерывным оплавлением / С.И. Кучук-Яценко, В.К. Лебедев. - Киев: Наукова думка, 1976. -213 с.

металлургической секции Российской академии естественных наук. Отделение металлургии. - Новокузнецк: СибГИУ, - 2016. - № 37. - С. 166 - 174.

16. Анализ методов сварки рельсов для шахтных подъездных путей с использованием современных технологий / Р. А. Шевченко, Н. А. Козырев, А. А. Усольцев, Р. Е. Крюков, П. Е. Шишкин // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. - Новокузнецк: СибГИУ, - 2017. - № 3. - С. 232 - 236.

17. Современные методы получения бесстыковых рельсов / Н. А. Козырев, А. А. Усольцев, Р. Е. Крюков, Р. А. Шевченко, П. Е. Шишкин // Инновации в топливно-энергетическом комплексе и машиностроении: сборник трудов Международной научно-практической конференции 18-21 апреля 2017 / под ред. А. Н. Смирнова. - Кемерово: КузГТУ, 2017. С 123 - 127.

18. Temperature field evolution during flash-butt welding of railway rails/ L. Weingrill, J. Krutzler , N. Enzinger // Materials Science Forum, Volume 879, pp 20882093, May 2016 || doi:10.4028/www.scientific.net/MSF.879.2088

19. Способ стыковой сварки оплавлением рельсовой: пат. 2507045 РФ: МПК B23K 11/04, B23K 101/26 / К. Саита, Х. Фукути, Я. Цуцуми; заявитель и патентообладатель НИПОН СТИЛ ЭНД СУМИТОМО МЕТАЛ КОРПОРЕЙШН. -№ 2012117761/02; заявл. 26.10.2010; опубл. 20.02.2014, Бюл. №5

20. Кучук-Яценко С.И. Технология и новое поколение оборудования для контактной стыковой сварки высокопрочных рельсов современного производства при строительстве и реконструкции скоростных железнодорожных магистралей / С.И. Кучук-Яценко, В.Г. Кривенко, А.В. Дидковский, Ю.В. Швец, А.К. Харченко, А.Н. Левчук // Автоматическая сварка. - 2012. - № 6 (710). - С. 32 - 37.

21. Кучук-Яценко С.И. Контактная стыковая сварка рельсов повышенной прочности / С.И. Кучук-Яценко, М.В. Богорский, Н.Д. Горонков // Автоматическая сварка. - 1994. - № 3 (492). - С. 34 - 40.

22. Способ контактной сварки оплавлением: пат. 2222415 РФ: МПК B23K 11/04 / С. И. Кучук-Яценко, А.В. Дидковский, М.В. Богорский, В.Г. Кривенко, А.И. Горишняков, В.П. Кривоносов; заявитель и патентообладатель Институт

электросварки им. Е.О.Патона НАН Украины (UA). - № 99107498/02; заявл. 13.04.99; опубл. 27.01.04, Бюл. № 3

23. Способ регулирования процесса контактной стыковой сварки оплавление: А. с. 903026 СССР: МПК B23K 11/04 / Л.С. Сергеев; заявитель и патентообладатель специальное конструкторское бюро Псковского завода тяжелого электросварочного оборудования. - № 2948017/25-27; заявл. 30.06.80; опубл. 07.02.82, Бюл. № 5

24. Гудков А.В. Новые технологические и технические решения в области сварки на железнодорожном транспорте / А.В. Гудков, В.Н. Лозинский // Вестник ВНИИЖТ. - 2008. - № 6. - С. 3 - 9.

25. Казаков Н.Ф. Технология металлов и других конструкционных материалов: учеб. пособие для вузов/ Н.Ф. Казаков, А.М. Осокин, А.П. Шишкова; под. ред. Н.Ф. Казакова. - М.: Металлургия, 1975. - 688 с.

26. Петров Г.Л. Технология и оборудование газопламенной обработки металлов/ Г.Л. Петров, Н.Г. Буров. - 2-е изд. перераб. и доп. - Ленинград: Машиностроение, 1970. - 288 с.

27. Yamamoto R., Komizu Y., Fukada Y. Experimental examination for understanding of transition behaviour of oxide inclusions on gas pressure weld interface: joining phenomena of gas pressure welding // Welding Interna-tional. 2014. No. 7. P. 510-520. DOI: 10.1080/09507116.2012.753237

28. Yamamoto R. Advances in Gas Pressure Welding Technology for Rails. Railway // Technology Avalanche. 2007. No. 17. P. 99-105.

29. Saita K., Ueda M., Yamamoto T. Trends in Rail Welding Technologies and Our Future Approach // NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL TECHNICAL REPORT. 2013. No. 105. - P. 84 - 92.

30. Федин В.М. Индукционная сварка рельсов и перспективы ее применения в России / Ф.М. Федин, А.И. Фимкин, Е.А. Кононенко, Э. Имбер, П. Коттин, А.И. Борц // Улучшение качества и условий эксплуатации рельсов и рельсовых скреплений (по материалам заседания некоммерческого партнерства «Рельсовая

комиссия» 25 - 27 сентября 2015 г.): Сборник научных докладов. - Челябинск: УИМ, 2015. - С. 84 - 94.

31. Воронин, Н.Н. Алюминотермитная сварка рельсов: учеб. пособие / Н.Н. Воронин, В.В. Засыпкин, В.И. Коненков, Э.В. Воробьев, О.Н. Трынкова; под ред. Н.Н. Воронина. - М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2013. - 195 с.

32. Воронин, Н.Н. Технология алюминотермитной сварки рельсов: учеб. пособие / Н.Н. Воронин, В.В. Засыпкин, В.И. Коненков, Э.В. Воробьев, О.Н. Трынкова; под ред. Н.Н. Воронина. - М.: МИИТ, 2008. - 117 с.

33. Шепелев В.Н. Термитная сварка рельсов / В.Н. Шепелев - М.: Транспорт, 1963. - 56 с.

34. Малкин, Б.В. Термитная сварка рельсов / Б.В. Малкин, А.А. Воробьёв -М.: Транспорт, 1963. - 272 с.

35. Каргин В.А. Повышение эксплуатационных параметров соединений, полученных алюминотермитной сваркой / В.А. Каргин, Л.Б. Тихомирова, М.С. Галай, Е.С. Кузнецова // Сварочное производство. - 2014. - № 2. - С. 29 - 32.

36. Воронин Н.Н. Резервы алюминотермитной сварки рельсов / Н.Н. Воронин, Н.Н. Прохоров, О.Н. Трынкова // Мир транспорта. - 2012. - № 2 (40). -С. 76 - 83.

37. Воронин Н.И. Алюминотермитная сварка рельсов зимой / Н.И. Воронин, О.Н. Трынкова, О.В. Фомичева // Мир транспорта. - 2012. - № 4. - С. 56 - 59.

38. Гудков А.В. Лыков А.М., Кярамян К.А. Расчет процесса алюминотермитной сварки рельсов/ А.В. Гудков, А.М. Лыков, К.А. Кярамян // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. -2013. - № 2. - С. 50 - 54.

39. Tikhomirova L.B. Investigation of structure and mechanical properties of aluminothermic welded joints of rails / L.B. Tikhomirova, A.S. Il'inyh, M.S. Galai, E.S. Sidorov // Vestnik YuUrGU. Seriya: Metallurgiya [Bulletin of the South Ural state university. Series "Metallurgy"]. - 2016. - vol. 16, no. 3. - pp. 90 - 95.

40. Yuan-qing Wang. Mechanical properties and fracture toughness of rail steels and thermit welds at low temperature / Yuan-qing Wang, Hui Zhou, Yong-jiu Shil, Bao-rui Feng // Inter-national Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. - 2012. - vol. 19, no. 5. - pp. 409. DOI: 10.1007/s12613-012-0572-8

41. Myers J., Geiger G.H., Poirier D.R. Structure and properties of thermit welds in rails / J. Myers, G.H. Geiger, D.R. Poirier // Welding Journal. - 1982. - vol. 258. - pp. 8 - 19.

42. Штайгер М.Г. Анализ технологий для сварки высокопрочных рельсов с позиции структурообразования при строительстве и реконструкции скоростных железнодорожных магистралей / М.Г. Штайгер, А.Е. Балановский // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2018. - № 6 (137). - С. 48 - 74.

43. Перворочаев Н.М. О содержании газов в литом и катанном металле / Н.М. Перворочаев // Инновационные технологии внепечной обработки чугуна и стали: доклады науч.-практ. конф. Донецк: Изд-во Украинской ассоциации сталеплавильщиков. - 2011. - С. 33 - 38.

44. Рукавчук Ю.П. Дефектность стыков алюминотермитной сварки рельсов/ Ю.П. Рукавчук, С.А. Рождественский, И.З. Этинген // Путь и путевое хозяйство. -2011. -№ 4. - С. 26 - 27.

45. Величко Д.В. Экономическая оценка контактной и алюминотермитной сварки рельсов / Д.В. Величко // Актуальные проблемы современной науки: сборник статей Международной научно-практической конференции: В 4 частях, отв. редактор А.А. Сукиасян. - 2013. - С. 93-96.

46. Современные методы сварки рельсов нового поколения / Козырев Н.А., Усольцев А.А., Шевченко Р.А., Крюков Р.Е., Шишкин П.Е. // Известия вузов. Черная металлургия. - 2017. - т. 60. № 10. - С. 785-791.

47. Modern Methods of Rail Welding / N.A. Kozyrev, A.A. Usoltsev, R.E. Kryukov, R.A. Shevchenko, R.A. Gizatulin, A.V. Valueva // Key Engineering Materials, Vol. 736, pp. 116-121, 2017|| doi :10.4028/www.scientific.net/KEM.736.116.

48. Modern Methods of Rail Welding / N.A. Kozyrev, O.A. Kozyreva, A.A. Usoltsev, R.E. Kryukov, R.A. Shevchenko // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 253 (2017) 012002: International Scientific-Practical Conference: Innovations in Fuel and Energy Complex and Mechanical Engineering (FEC-2017) 18-21 April 2017, Kemerovo, Russian Federation,-pp.1-6|| doi: 10.1088/1757-899X/253/1/012002.

49. Bajic D. Welding of rails with new technology of arc welding / D. Bajic, G.V. Kuzmenko, Samardzic I. // Metalurgija. - 2013. - No. 3. - pp. 399 - 402.

50. Altemuhl B. Welding tramway rails in Bucharest / B. Altemuhl // Svetsaren. -2002. - Vol. 52. No. 2. - pp. 32 - 35.

51. Okumura M. Development of field fusion welding technology for rail-roadrails / M. Okumura, K. Karimine, K. Uchino, N. Yurioka // Nippon Steel Techn. Rept. - 1995.

- Vol. 65. No. 4. - pp. 41 - 49.

52. Tachikawa H. Steel welding technologies for civil construction applications / H. Tachikawa, T. Uneta, H. Nishimoto // Nippon Steel Techn. Rept. - 2000. - Vol. 82. No. 7. - pp. 35 - 41.

53. Takimoto T. Latest welding technology for long rail and its reliability / T. Takimoto // Tetsu-to-Hagane. - 1984. Vol. 70. No. 10. - pp. 40 - 45.

54. Кузьменко Г.В., Кузьменко В.Г., Галинич В.И., Тагановский В.М. Новая технология электродуговой сварки ванным способом рельсов в условиях трамвайных и подкрановых путей / Г.В. Кузьменко, В.Г. Кузьменко, В.И. Галинич, В.М. Тагановский // Автоматическая сварка. - 2012. - № 5 (709). - С. 40 - 44.

55. Гайворонский А.А. Влияние диффузионного водорода на сопротивляемость замедленному разрушению сварных соединений высокоуглеродистой стали / А.А. Гайворонский // Автоматическая сварка. - 2013.

- № 5. - С. 15-21.

56. Позняков В.Д. Свойства сварных соединений рельсовой стали при электродуговой сварке / В.Д. Позняков, В.М. Кирьяков, А.А. Гайворонский, А.В. Клапатюк, О.С. Шишикевич // Автоматическая сварка. - 2010. - № 8 (688). - С. 19

- 24.

57. Dahl B., Mogard B., Gretoft B., Ulander B. Repair of rails on-site by welding / B. Dahl, B. Mogard, B. Gretoft, B. Ulander // Svetsaren. - 1995. - Vol. 50. No. 2. - pp. 10 - 14.

58. Штайгер М.Г. Анализ технологий для сварки высокопрочных рельсов с позиции структурообразования при строительстве и реконструкции скоростных железнодорожных магистралей. Часть 2 / М.Г. Штайгер, А.Е. Балановский // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2018. - № 7 (138). - С. 41 - 68.

59. Гудков А. В. Машина МСР - 6301 для контактной сварки рельсов в стационарных условиях / А. В. Гудков, Д. И. Беляев, Б. Б. Сальников, С. В. Хлебников // Сварочное производство. - 2003. - № 2. - С. 43 - 45.

60. Романенко В.А. Стационарные поточные линии сварки рельсовых плетей / В.А. Романенко, А.Д. Хамоев // Наука и техника транспорта. - 2007. - № 4. С. 75 - 80.

61. Резанов В.А. Комплексный метод контактной сварки рельсов / В.А. Резанов, В.М. Федин, А.В. Башлыков, А.И. Фимкин, С.К. Земан // Вестник ВНИИЖТ. - 2013. - № 2. - С. 28 - 34.

62. Борц А.И. О новой технологии производства рельсов в России и перспективах ее развития / А.И. Борц, Е.А. Шур, А.В. Сухов // Неделя металлов в Москве, 8-11 ноября 2016 г.: Сборник трудов конференции. - М. - 2017. - С. 274 -283.

63. Чесноков В.В. Вступительное слово главного инженера восточносибирской дирекции инфраструктуры / В.В. Чесноков // Улучшение качества и условий эксплуатации рельсов и рельсовых скреплений (по материалам заседания некоммерческого партнерства «Рельсовая комиссия» 7-9 сентября 2016 г.): Сборник научных докладов. - Екатеринбург: УИМ, 2016. - С. 10 - 11.

64. Лисицын А.И. Анализ эксплуатации рельсов новых категорий на сети железных дорог России и перспективные направления работы по повышению их надежности / А.И. Лисицын, И.А. Кузнецов // Улучшение качества и условий эксплуатации рельсов и рельсовых скреплений (по материалам заседания

некоммерческого партнерства «Рельсовая комиссия» 7 - 9 сентября 2016 г.): Сборник научных докладов. - Екатеринбург: УИМ, 2016. - С. 15 - 23.

65. Лисицын А.И. Актуальные требования к рельсовой продукции, поставляемой для ОАО «РЖД» / А.И. Лисицын // Улучшение качества и условий эксплуатации рельсов и рельсовых скреплений (по материалам заседания некоммерческого партнерства «Рельсовая комиссия» 25 - 27 сентября 2015 г.): Сборник научных докладов. - Челябинск: УИМ, 2015. - С. 84 - 94.

66. Дорофеев С.В. Статус строительства цеха сваривания рельсов АО ЕВРАЗ ЗСМК / С.В. Дорофеев // Улучшение качества и условий эксплуатации рельсов и рельсовых скреплений (по материалам заседания некоммерческого партнерства «Рельсовая комиссия» 10 - 11 октября 2018 г.): Сборник научных докладов. -Владивосток: УИМ, 2018. - С. 84 - 94.

67. Полевой Е.В. Разработка технологии производства дифференцированно термоупрочненных рельсов на ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» / Е.В. Полевой, К.В. Волков, Е.П. Кузнецов, А.В. Головатенко, О.П. Атконова, А.М. Юннусов // Улучшение качества и условий эксплуатации рельсов и рельсовых скреплений: сб. науч. докл. / ОАО «УИМ». - Екатеринбург, 2014. - С. 93 - 101.

68. Головатенко А.В. Работа «ЕВРАЗ ЗСМК» по инновационному развитию рельсовой продукции за счет технического перевооружения и освоения новых технологий: сб. науч. докл. / А.В. Головатенко // ОАО «УИМ». - СПб. - 2015. - С. 43 - 47.

69. Полевой Е.В. Совершенствование технологии производства рельсов на ОАО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат» / Е.В. Полевой, К.В. Волков, А.В. Головатенко, О.П. Атконова, А.М. Юнусов // Проблемы черной металлургии и материаловедения. - 2013. - № 4. - С. 26 - 29.

70. Полевой Е.В. Анализ качественных показателей рельсов производства АО «ЕВРАЗ ЗСМК» по результатам приемосдаточного контроля / Е.В. Полевой, Г.Н. Юнин, Е.П. Кузнецов // Улучшение качества и условий эксплуатации рельсов и рельсовых скреплений (по материалам заседания некоммерческого партнерства

«Рельсовая комиссия» 7 - 9 сентября 2016 г.): Сборник научных докладов. -Екатеринбург: УИМ, 2016. - С. 24 - 37.

71. Полевой Е.В. О проблемах, выявленных в процессе эксплуатации дифференцированно термоупрочненных рельсов производства АО «ЕВРАЗ ЗСМК» на сети железных дорог и мерах, направленных на их устранение / Е.В. Полевой, Г.Н. Юнин // Улучшение качества и условий эксплуатации рельсов и рельсовых скреплений (по материалам заседания некоммерческого партнерства «Рельсовая комиссия» 4 - 6 октября 2017 г.): Сборник научных докладов. -Екатеринбург: УИМ, 2018. - С. 43 - 67.

72. Гуляев А.П. Металловедение: учебник для вузов / А. П. Гуляев, А. А. Гуляев. - М.: ИД Альянс, 2012. - 644 с.

73. Полевой Е.В. Влияние скорости охлаждения на формирование структуры рельсовой стали, микролегированной ванадием и ниобием / Е.В. Полевой, А.Б. Добужская, М.В. Темлянцев // Вестник ПНИПУ. - Пермь. - 2016. - С. 7 - 20.

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

75. Резанов В.А. Разработка метода оплавления контактной сварки легированных рельсов: дис. ...канд. техн. наук: защищена / В.А. Резанов. - М., 2013. - 140 с.

76. Воронин Н.Н. Возможность повышения прочности сварных стыков рельсов / Н.Н. Воронин, В.А. Резанов, Н.Б. Сейдахметов // Инновационный транспорт - 2016: Сборник научных докладов. - Екатеринбург. - 2017. - С. 320 -324.

77. Козырев Н.А. Железнодорожные рельсы из электростали / Н.А. Козырев, В.В. Павлов, Л.А. Годик, В.П. Дементьев. - Новокузнецк: ЕвразХолдинг, Новокузнецкий металлургический комбинат, 2006. - 388 с.

78. Сазонов П.Е. Особенности сварки новых типов рельсов категории ДТ350, ДТ370ИК / П.Е. Сазонов // Улучшение качества и условий эксплуатации рельсов и рельсовых скреплений (по материалам заседания некоммерческого партнерства

«Рельсовая комиссия» 25 - 27 сентября 2015 г.): Сборник научных докладов. -Челябинск: УИМ, 2015. - С. 189 - 192.

79. Николин А.И. Совершенствование процессов сварки и термической обработки рельсов магистральных железных дорог: дис. ...канд. техн. наук: защищена / А.И. Николин. - М., 2004. - 200 с.

80. Резанов В.А. Дифференцированная закалка сварных стыков рельсов / В.А. Резанов, В.М. Федин, А.В. Башлыков, А.И. Фимкин, С.К. Земан // Вестник ВНИИЖТ. - 2013. - № 2. - С. 28 - 34.

81. Кучук-Яценко С.И. Влияние неметаллических включений рельсовой стали на формирование сварного соединения / С.И. Кучук-Яценко, В.И. Швец, А.В. Дидковский, Е.В. Антипин // Автоматическая сварка. - 2016. - № 5-6 (753). - С. 28

- 32.

82. Основы сварки давлением / Гельман А. С. М.: «Машиностроение», 1970 г,

312 с.

83. Кархин В. А. Расчет температурного поля при контактной стыковой сварке стали непрерывным оплавлением / В. А. Кархин, П. Н. Хомич, С. Ю. Иванов // Известия ТулГУ. Технические науки. - 2008. - № 2. - С. 211 - 218.

84. Кархин В.А. Анализ термических циклов при контактной стыковой сварке стали оплавлением/ В. А. Кархин, П. Н. Хомич, Федотов Б.В., Раямяки П. // Сварочное производство. 2008. № 1. С. 12-17.

85. Schmid-Fetzer, R. Assessment techniques, database design and software facilities for thermodynamics and diffusion / R. Schmid-Fetzer, D. Andersson, P. Y. Chevalier [et al.] // Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry. - 2007.

- Vol. 31. - P. 38 - 52.

86. Thermo-Calc®-Academic (Version 4.0.0.4674) [electronic resource]. — Software package (235 Mb). — Thermo-Calc® Software AB. — Stockholm, 2009.

87. Анализ данных в материаловедении. Ч. 2. Регрессионный анализ : учеб. пособие / А. С. Мельниченко. - М.: Изд. Дом МИСиС, 2014. - 87 с.

88. Шевченко Р.А. Методика исследования влияния режимов изотермического отжига при сварке рельсовой стали / Р.А. Шевченко, Н.А.

Козырев, А.И. Куценко, А.А. Усольцев, А.А. Куценко // Вестник СибГИУ. - 2018. - № 4 (26). - С. 8 - 11.

89. Шевченко Р.А. Методика исследования влияния режимов изотермического отжига при сварке рельсов откаточных путей горных выработок / Р.А. Шевченко, Н.А. Козырев, А.И. Куценко, А.А. Усольцев, А.А. Куценко // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. -Новокузнецк: СибГИУ, - 2018. - № 4. - С. 269 - 273.

90. Журавлев С.И. Технологические возможности оборудования для контактной стыковой сварки с компьютерным управлением / С.И. Журавлев, А.Я. Сударкин, Л.С. Сергеев, А.Б. Королева // Сварка и диагностика. - 2009. - № 3. - С. 51 - 56.

91. Шевченко Р. А. Анализ токового режима работы сварочной машины К1000 при сварке рельсов на этапе оплавления / Р. А. Шевченко, В.И. Базайкин, С.Н. Кратько, Н. А. Козырев, А.О. Патрушев // Вестник горно-металлургической секции Российской академии естественных наук. Отделение металлургии. -Новокузнецк: СибГИУ, - 2017. - № 38. - С. 81 - 87.

92. Шевченко Р. А. Применение методов математического моделирования для оптимизации технологических параметров процесса контактной сварки рельсов на машине К1000 /, С.Н. Кратько, Н. А. Козырев, П. Е. Шишкин, В.И. Базайкин // Вестник горно-металлургической секции Российской академии естественных наук. Отделение металлургии. - Новокузнецк: СибГИУ, - 2017. - № 38. - С. 76 - 81.

93. Поиск оптимальных технологических параметров режима работы рельсосварочной машины К1000 / Р. А. Шевченко, Н. А. Козырев, А.О. Патрушев, С.Н. Кратько, Р. Е. Крюков // Вестник горно-металлургической секции Российской академии естественных наук. Отделение металлургии. - Новокузнецк: СибГИУ, -2017. - № 38. - С. 70 - 75.

94. Выбор оптимальных режимов электроконтактной сварки железнодорожных рельсов / Р. А. Шевченко, Н. А. Козырев, П. Е. Шишкин, Р. Е. Крюков, А. А. Усольцев // Инновации в топливно-энергетическом комплексе и

машиностроении: сборник трудов Международной научно-практической конференции 18-21 апреля 2017 / под ред. А. Н. Смирнова. - Кемерово: КузГТУ, 2017. С 205 - 211.

95. G. Girsch, J. Keichel, R. Gehrmann, A. Zlatnik, and N. Frank: in: IHHA conference, Shanghai.

96. P. Mutton, J. Cookson, C. Qiu, and D. Welsby: Wear, 2016, vol. 366, pp. 368377.

97. Лейкин А.Е. Материаловедение. Учебник для машиностроит. специальностей вузов / А.Е. Лейкин, Б.И. Родин. - М: «Высшая школа», 1971. - 416 с.

98. Лахтин Ю. M., Леонтьева В. П. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990. - 528 с.

99. T. Oyama, O. D. Sherby, J.Wadsworth, and B.Walser: Scr. Metall., 1984, vol. 18, pp. 799-804.

100. T. Nakano, H. Kawatani, and S. Kinoshita: Trans. Iron Steel Inst. Jpn., 1977, vol. 17, pp. 110-115.

101. G.-H. Zhang, J.-Y. Chae, K.-H. Kim, and D. W. Suh: Mater. Charact., 2013, vol. 81, pp. 56-67.

102. G. Molinder: Acta Metall., 1956, vol. 4, pp. 565-571.

103. M. Hillert, K. Nilsson, and L.-E. Törndahl: J. Iron Steel Inst., 1971, vol. 209, pp. 49-66.

104. M. Gouné, P. Maugis, and J. Drillet: J. Mater. Sci. Technol., 2012, vol. 28, pp. 728-736.

105. N. V. Luzginova, L. Zhao, and J. Sietsma: Metall. Mater. Trans. A, 2008, vol. 39, pp. 513-521.

106. Костин В.Н. Статистические методы и модели: учеб. пособие / В.Н. Костин, Н.А. Тишина. - Оренбург: Изд-во ОГУ, 2004. - 138 с.

107. Скугорова Л.П. Материалы для сооружения газонефтепроводов и хранилищ: уч. пособие / Л. П. Скугорова. - М.: Недра, 1989. - 344 с.

108. Шевченко Р.А. Методика определения электрического сопротивления рельсовой стали / В.А. Кузнецов, Р.А. Шевченко, А.А. Усольцев, Н.А. Козырев, Р.Е. Крюков // Вестник горно-металлургической секции Российской академии естественных наук. Отделение металлургии. - Новокузнецк: СибГИУ, - 2018. - № 40. - С. 111 - 117.

109. Кузнецов В.А. Зависимость удельного электрического сопротивления рельсовых сталей от температуры / В.А. Кузнецов, Р.А. Шевченко, А.О. Патрушев, Н.А. Козырев, А.А. Усольцев // Вестник СибГИУ. - 2019. - № 1 (27). - С. 19 - 21.

110. Шевченко, Р.А. Исследование удельного электрического сопротивления рельсовых сталей / Шевченко Р.А., Кузнецов В.А., Козырев Н.А., Усольцев А.А., Михно А.Р. // В сборнике: Металлургия: технологии, инновации, качество. Труды XXI Международной научно-практической конференции. В 2-х частях. -Новокузнецк, 2019. - С. 338 - 342.

111. Кузнецов, В.А. Определение электрического сопротивления рельсовой стали / Кузнецов В.А., Шевченко Р.А., Усольцев А.А., Козырев Н.А., Михно А.Р. // В сборнике: Металлургия: технологии, инновации, качество. Труды XXI Международной научно-практической конференции. В 2-х частях. - Новокузнецк, 2019. - С. 342 - 347.

112. Кузнецов, В.А. Изменение параметров удельного электрического сопротивления рельсовых сталей от температуры / Кузнецов В.А., Шевченко Р.А., Козырев Н.А., Усольцев А.А., Хомичева В.Е. // Вестник российской академии естественных наук. Западно-сибирское отделение, - Новокузнецк: СибГИУ. 2019. - № 22. - С. 80 - 85.

113. Кузнецов, В.А. Изучение влияния высоких температур на удельное электросопротивление рельсовой стали с целью создания безопасных условий эксплуатации подъездных путей шахтных разрезов / Кузнецов В.А., Козырев Н.А., Шевченко Р.А., Усольцев А.А., Патрушев А.О. // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. - 2019. - № 5. - С. 202 - 205.

114. Шевченко Р.А. Изменение машины контактной стыковой сварки МС -20.08 / Р.А. Шевченко // Сб. ст. по материалам X Международной научно-практической конференции. - № 8(10). - М., Изд. «Интернаука», 2016. - С. 43 - 47.

115. Козырев, Н.А. Совершенствование технологии контактной стыковой сварки рельсовых плетей для подъездных железнодорожных путей шахт / Козырев Н.А., Шевченко Р.А., Крюков Р.Е., Усольцев А.А. // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. - 2020. - № 6. - С. 180 - 184.

116. ГОСТ 5639 - 82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна: национальный стандарт Российской Федерации: утвержден и введен в действие постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 26.08.82 N 3394 : введен впервые : дата введения 01.01.1983 г. / Министерством черной металлургии СССР. - Москва : Стандартинформ, 2083, 20 с.

117. Бутакова К.А. Исследование структуры сварного соединения рельсовой стали марки 76ХФ при различных параметрах изотермической выдержки / К.А. Бутакова, А.Н. Гостевская, Р.А. Шевченко, Н.А. Козырев, А.А. Усольцев // Вестник горно-металлургической секции Российской академии естественных наук. Отделение металлургии. - Новокузнецк: СибГИУ, - 2018. - № 41. - С. 221 - 224.

118. Протопопов Е.В. Разработка и совершенствование технологии сварки рельсов для высокоскоростного движения / Е.В. Протопопов, Н.А. Козырев, Р.А. Шевченко, Р.Е. Крюков, А.А. Усольцев // Вестник российской академии естественных наук. Западно-сибирское отделение, - Новокузнецк: СибГИУ, - 2018. - № 21. - С. 135 - 142.

119. Протопопов, Е.В. Изучение микроструктуры сварных соединений рельсов / Протопопов Е.В., Шевченко Р.А., Козырев Н.А., Крюков Р.Е., Осетковский И.В. // Проблемы черной металлургии и материаловедения. - 2020. -№ 2. - С. 38-43.

академии естественных наук. Отделение металлургии. - Новокузнецк: СибГИУ, -2020. - № 43. - С. 187 - 194.

121. Шевченко, Р.А. Исследование влияния параметров изотермической выдержки на структурообразование в сварных соеднениях рельсов из стали марки Э76ХФ / Шевченко Р.А., Козырев Н.А., Михно А.Р., Бутакова К.А., Гостевская А.Н. // Вестник СибГИУ. - 2020. - № 1 (31). - С. 52 - 53.

122. Козырев Н.А. Разработка новой технологии сварки рельсов для высокоскоростного движения / Н.А. Козырев, Р.А. Шевченко, Р.Е. Крюков, А.А. Усольцев // Черная металлургия: Бюл. ин-та "Черметинформация". — 2018. — № 8. — С. 50 - 56.

123. Шевченко Р.А. Совершенствование технологии контактной сварки железнодорожных рельсов / Р.А. Шевченко // В сборнике: Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - 2018. - С. 218-221.

124. Козырев Н.А. Разработка технологии изготовления длинномерных рельсовых плетей без использования индукционной термообработки / Н.А. Козырев, Р.А. Шевченко, С.Н. Кратько, Р.Е. Крюков, А.Р. Михно // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. -2019. - Т. 75. - № 4. - С. 488 - 497.

125. Analysis of rail welding methods for mine rail access with the use of modern technologies / A.A. Usoltsev, R.A. Shevchenko, N.A. Kozyrev, R.E. Kriukov, P.E. Shishkin // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 84 (2017) 012025: KTDMUR2017 6-9 June 2017, Novokuznetsk, Russian Federation,-pp.1-7|| doi : 10.1088/1755-1315/84/1/012025

126. Полевой Е.В. Исследование неметаллических включений, образующихся при электроконтактной сварке рельсовой стали / Е.В. Полевой, Р.А. Шевченко, Н.А. Козырев, Д.Ю. Кушев, А.М. Юнусов // Вестник СибГИУ. -2019. - № 1 (27). - С. 8 - 12.

127. Шевченко Р.А. Образование неметаллических включений при электроконтактной сварке рельсовой стали / Р.А. Шевченко // В сборнике: Наука и

молодежь: проблемы, поиски, решения Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - 2019. - С. 203 - 206.

128. Полевой Е.В. Изучение неметаллических включений, образующихся при контактной стыковой сварке рельсовой стали / Е.В. Полевой, Р.А. Шевченко, Н.А. Козырев, Д.Ю. Кушев, А.М. Юнусов // Вестник горно-металлургической секции Российской академии естественных наук. Отделение металлургии. - Новокузнецк: СибГИУ, - 2018. - № 41. - С. 225 - 230.

129. Полевой, Е.В. Исследование состава неметаллических включений сварных швов рельсовых соединений, полученных при их электроконтактной сварке / Полевой, Е.В., Козырев Н.А., Шевченко Р.А., Усольцев А.А. // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. — 2020. — № 3. — С. 251 - 258.

130. Шевченко, Р.А. Исследование неметаллических включений, образующихся при контактной стыковой сварке рельсовой стали / Шевченко Р.А., Козырев Н.А., Усольцев А.А., Крюков Р.Е., Михно А.Р. // В сборнике: Металлургия: технологии, инновации, качество. Труды XXI Международной научно-практической конференции. В 2-х частях. - Новокузнецк, 2019. - С. 294298.

131. Шевченко Р.А., Влияние режимов контактной стыковой сварки на неметаллические включения в металле рельсовой стали Э76ХФ / Шевченко Р.А., Козырев Н.А., Гостевская А.Н., Бутакова К.А., Усольцев А.А. // Вестник горнометаллургической секции Российской академии естественных наук. Отделение металлургии. - Новокузнецк: СибГИУ, - 2020. - № 43. - С. 195 - 200.

132. Шевченко Р.А. Анализ и оптимизация параметров контактной стыковой сварки рельсов / Р.А. Шевченко, А.А. Филиппова, А.О. Патрушев, А.А. Тюрин, Г.А. Тюрин // В сборнике: Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - 2018. - С. 226 - 230.

133. Multi-factor regression analysis of the process of rails contact welding on K1000 machine / R.A. Shevchenko, N.A. Kozyrev, R.E. Kryukov, A.O. Patrushev, A.A.

Usoltsev // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 411 (2018) 012088: The 20th International Scientific and Research Conference "Metallurgy: Technologies, Innovation, Quality. Metallurgy-2017" 15-16 November 2017, Novokuznetsk, Russia, - pp.1 - 4 || doi:10.1088/1757-899X/411/1/012088

134. Calculation of optimal modes for electric-contact welding of rails of mine haulage tracks / R.A. Shevchenko, N.A. Kozyrev, A.A. Usoltsev, R.E. Kriukov, P.E. Shishkin // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 84 (2017) 012023: KTDMUR2017 6-9 June 2017, Novokuznetsk, Russian Federation,-pp.1-5|| doi : 10.1088/1755-1315/84/1/012023

135. Шевченко Р. А. Современные технологии сварки железнодорожных рельсов / Н. А. Козырев, Р. А. Шевченко, А. А. Усольцев, Р. Е. Крюков, С. В. Князев // Черная металлургия: Бюл. ин-та "Черметинформация". — 2018. — № 2. — С. 62 - 68.

136. Разработка и моделирование технологического процесса сварки дифференцированно термоупрочненных железнодорожных рельсов. Моделирование процессов, протекающих при сварке и локальной термической обработке / Козырев Н.А., Шевченко Р.А., Усольцев А.А., Прудников А.Н., Бащенко Л.П. // Известия вузов. Черная металлургия. - 2020. - т. 63. № 2. - С. 93 - 101.

137. Разработка и моделирование технологического процесса сварки дифференцированно термоупрочненных железнодорожных рельсов. Промышленное опробование / Козырев Н.А., Шевченко Р.А., Усольцев А.А., Прудников А.Н., Бащенко Л.П. // Известия вузов. Черная металлургия. - 2020. - т. 63. № 5. - С. 3 - 10.

138. Разработка и моделирование технологического процесса сварки дифференцированно термоупрочненных железнодорожных рельсов. Лабораторные исследования / Козырев Н.А., Шевченко Р.А., Усольцев А.А., Прудников А.Н. // Известия вузов. Черная металлургия. - 2020. - т. 63. № 7. - С. 305 - 312.

139. Шевченко, Р.А. Разработка технологии изготовления длинномерных рельсовых плетей без последующей термообработки / Шевченко Р.А., Козырев Н.А., Кратько С.Н., Крюков Р.Е., Михно А.Р. // В книге: СВАРКА В РОССИИ -2019: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ. Тезисы докладов Международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Б.Е. Патона / ИИФПМ СО РАН. -Томск, 2019. - С. 287 - 290.

140. Шевченко, Р.А. Технология получения равнопрочного соединения железнодорожных рельсов с повышенной эксплуатационной стойкостью для высокоскоростного движения / Шевченко Р.А., Козырев Н.А. / В сборнике: Инновационный конвент "Кузбасс: образование, наука, инновации". Материалы Инновационного конвента. Департамент молодежной политики и спорта Кемеровской области. - 2019. - С. 550-553.

141. Козырев, Н.А. Новая технология сварки железнодорожных рельсов / Козырев Н.А., Шевченко Р.А., Протопопов Е.В., Кратько С.Н., Хомичева В.Е. // В сборнике: Металлургия: технологии, инновации, качество. Труды XXI Международной научно-практической конференции. В 2-х частях. - Новокузнецк, 2019. - С. 33-43.

142. Козырев, Н.А. Разработка технологии сварки длинномерных рельсовых / Козырев Н.А., Шевченко Р.А., Кратько С.Н., Крюков Р.Е., Михно А.Р., Хомичева В.Е. // Вестник российской академии естественных наук. Западно-сибирское отделение, - Новокузнецк: СибГИУ, - 2019. - № 22. - С. 66 - 80.

143. Шевченко, Р.А. Разработка технологии изготовления рельсовых плетей для подъездных железнодорожных путей шахт / Шевченко Р.А., Козырев Н.А., Кратько С.Н., Крюков Р.Е., Михно А.Р. // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. - 2019. - № 5. - С. 190 - 195.

144. Козырев, Н.А. Исследование износостойкости сварного стыка железнодорожных рельсов / Козырев Н.А., Шевченко Р.А., Усольцев А.А., Крюков Р.Е., Михно А.Р. // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. — 2020. — № 8. — С. 818 - 825.

145. Шевченко, Р.А. Повышение стойкости рельсовых плетей железнодорожных путей для подъездных железнодорожных путей шахт / Шевченко Р.А., Козырев Н.А., Усольцев А.А., Крюков Р.Е. // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. - 2020. - № 6. - С. 187 - 191.

146. Шур Е.А. Повреждения рельсов. - М.: Интертекст, 2012 - 192 с.

147. Протопопов, Е.В. Новая технология сварки железнодорожных рельсов / Протопопов Е.В., Козырев Н.А., Крюков Р.Е., Шевченко Р.А., Усольцев А.А. // В сборнике: XV МЕЖДУНАРОДНЫЙ КОНГРЕСС СТАЛЕПЛАВИЛЬЩИКОВ. Сборник трудов, к 100-летию Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» и 380-летию российской металлургии. - 2018. - С. 296 - 300.

148. Козырев Н.А. Управление термическим циклом процесса сварки рельсосварочной машины МСР-6301 / Козырев Н.А., Шевченко Р.А., Усольцев А.А., Осетковский И.В., Кратько С.Н. // Сварочное производство. - 2020. - № 9. -С. 29 - 34.

ПРИЛОЖЕНИЕ А Технические характеристики машины стыковой сварки МС

- 2008

Технические характеристики машины стыковой сварки МС - 2008

1. Номинальное напряжение питающей сети, В 380

2. Номинальная частота, Гц 50

3. Количество фаз:

силовых цепей 2

вспомогательных цепей 3

4. Мощность при ПВ = 50 %, КВА 125

5. Наибольший вторичный ток, А 52 000 ± 10 %

6. Номинальное давление сжатого воздуха в сети, Па (кГс/см2) 617,4 • 103 (6,3)

7. Номинальный длительный вторичный ток, А 9 000 ± 30 %

8. Наибольшая потребляемая мощность при коротком замыкании, КВА 455

Коэффициент мощности короткого замыкания на номинальной ступени при расстоянии между зажимами:

наибольшем, не более 0,42

наименьшем, не более 0,45

9. Число ступеней регулирования вторичного напряжения сварочного трансформатора 16

10. Номинальная ступень регулирования 15

11. Наибольшее свариваемое сечение при полуавтоматической сварке с предварительным подогревом концов свариваемых изделий, мм2 2 000

12. Наибольшее свариваемое сечение при автоматической сварке методом непрерывного оплавления, мм2 1 000

13. Номинальное усилие зажатия, кН (кГс) 98 (10 000)

14. Привод осадки электромеханический

15. Номинальное усилие осадки, кН (кГс) 61,7 (6 300)

16. Расстояние между зажимама, мм от 22 ± 2 до 100 ± 2

17. Ход подвижного зажима при сварке непрерывным оплавлением, мм 20

18. Масса машины, кг, не более 2 160

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Принципиальная электрическая схема машины типа МС - 2008

ПРИЛОЖЕНИЕ В Акт об использовании результатов научно-исследовательской работы

СТРУКТУРНОЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ООО "РСП-М" РЕЛЬСОСВАРОЧНОЕ

ПРЕДПРИЯТИЕ № 29 (РСП-29)

Утверждаю: Начальник "РСП-М" (РСП-29) Кратько С. Н.

_2019 г.

--Г- -

АКТ

об использовании результатов научно-исследовательской работы «Разработка технологии сварки дифференциально термообработанных рельсов для высокоскоростного движения»

Комиссия в составе:

председатель: Неделенко И. А. - главный инженер, члены комиссии: Игошин В. М - ведущий технолог, Волков А. Г. - технолог.

Настоящий акт подтверждает, что на предприятии СТРУКТУРНОЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ООО "РСП-М" РЕЛЬСОСВАРОЧНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ № 29 (РСП-29) проведены испытания режимов сварки полнопрофильных рельсов типа Р65 категории ДТ350, разработанных аспирантом кафедры материаловедения, литейного и сварочного производства ФГБОУ ВО «Сибирский государственный индустриальный университет» Шевченко Романом Алексеевичем.

Испытания производились с целью разработки технологии сварки без использования термической обработки. Сварка образцов производилась на машине МСР-6301 №19 по режимам, приведенным в таблице 1. Таблица 1 - Режимы сварки

№ уч. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Б, мм 2 4 3 2,5 2,5 2 1,5 1,5 1,5 1,5

и,% 75 70 55 60 60 65 70 88 88 98

Ув, мм/с 0,6 1,3 0,8 1 1,1 1,2 0,7 0,9 1,1 1,2

Ун, мм/с 0,5 0,6 0,5 0,5 0,4 0,4 0,5 0,4 0,3 0,2

1кор,А 200 300 200 200 250 250 250 300 400 500

Гост, А 300 450 350 350 400 400 460 500 600 700

1рев, А 400 500 400 400 450 450 550 600 700 800

1кз, А 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200

8ос.= 14 мм - путь осадки; Уос. = 100 мм/с - скорость осадки; 81 = 6 мм - путь осадки под током.

Всего проводили 2 серии экспериментов. Для сварки использовались образцы полнопрофильных рельсов длинной 620 мм и химическим составом приведенном в таблице 2.

Таблица 2 - Химический состав образцов

Хим. элемент С Мп Р Б Сг № Си

1 -я серия эксп. 0,78 0,78 0,55 0,007 0,013 0,37 0,08 0,11

2-я серия эксп. 0,78 0,77 0,55 0,009 0,007 0,41 0,08 0,12

Продолжение таблицы 2

Хим. элемент А1 V Т1 Мо МЬ Бп N 8Ь

1-я серия эксп. 0,003 0,04 0,003 0,006 0,002 0,005 0,011 0,001

2-я серия эксп. 0,003 0,04 0,003 0,008 0,002 0,006 0,009 0,002

Отличительная особенность сварки заключалась в том, после осадки и охлаждения сварного стыка в момент достижения необходимой температуры, производили изотермическую выдержку путем пропускания импульсов переменного электрического тока через сварной стык. Температура выдержки выбиралась исходя из получения более мелкодисперсной структуры металла шва. Время выдержки определялось инкубационным периодом образования необходимой структуры и регулируется количеством импульсов тока. Параметрами режима изотермической выдержки являлись: XI - время охлаждения после осадки (характеризуется скоростью охлаждения (степень переохлаждения аустенита) и температурой, до которой происходит охлаждение); Х2 - время подогрева (характеризуется температурой, до которой происходит нагрев); ХЗ - время охлаждения после подогрева (характеризуется температурой, до которой происходит охлаждение); Х4 -количество импульсов подогрева (характеризуется инкубационным периодом превращения аустенита в перлит). Опробованные режимы изотермической выдержки приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Режимы изотермической выдержки

№ образцов Значения факторов

Х1, с Х2,с Хз,с

1-я серия экспериментов 0 - - -

1 60 2 30

2 160 2 30

3 60 6 30

4 160 6 30

5 60 2 15

6 160 2 15

7 60 6 15

8 160 6 15

2-я серия экспериментов 9(3)' 60 6 30

10 200 4 10

Для сравнения так же была проведена сварка образца № 0 - без изотермической выдержки. Количество импульсов (Х4), для уменьшения количества опытов, задавалось равным 4 на всех режимах изотермической выдержки. * за скобками указан порядковый номер образца, в скобках номер повторяемого

После сварки производили испытание нетермообработанных стыков на трехточечный статический изгиб согласно СТО РЖД 1.08.002-2009 «Рельсы железнодорожные, сваренные элекгроконтактным способом». Испытания на статический изгиб проводили на прессе типа ПМС-320. Контрольные образцы испытывались после сварки и удаления грата без дополнительной обработки стыков. При испытаниях на статический поперечный изгиб контрольный образец имел длину не менее 1200 мм со сварным стыком по середине. Нагрузку прикладывали в середине пролета контрольного образца в месте сварного стыка с расстоянием между опорами 1 м. Испытание контрольного образца производили, с приложением нафузки на головку. Результаты испытаний приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Результаты испытаний на статический трехточечный изгиб

№ образцов Значения факторов

Ризг, кН (пР, мм

1-я серия экспериментов 0 2179 24,4

1 2002 17,4

2 1882 17,9

3 2364 35,4

4 1970 20,1

5 2107 23,4

6 1616 11,0

7 2059 20,9

8 2244 31,2

2-я серия экспериментов 9(3)* 2276 34,2

10 2493 40,2

По стандартной технологии" 2450 39,5

Требования СТО РЖД 1.08.002-2009 2000 27

* за скобками указан порядковый номер образца, в скобках номер повторяемого "по стандартной технологии показаны средние значения

Испытания без термической обработки по разработанной технологии выдержали образцы 3, 8, 9, 10.

Себестоимость сварки одного стыка по стандартной технологии с применение индукционной термической термообработки установкой У ИН-001 -100/РТ-С составляет 6316 руб.

Себестоимость сварки одного стыка по разработанной технологии без использования термической термообработки составляет 5522 руб.

Л редсе^атель ком исс и и

', -( ' _ Неделенко И. А.

_ Игошин В. М. ,..А ' ' Волков А. Г.

: 1 5 ^ —

МП

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Акт о внедрении результатов НИР в учебный процесс

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования «Сибирский государственный индустриальный университет»

УТВЕРЖДАЮ /

о внедрении результатов НИР в учебный процесс

Результаты научно-исследовательской работы «Разработка способа и обоснование технологических решений процесса сварки дифференцированно упрочненных железнодорожных рельсов», выполненной на кафедре материаловедения, литейного и сварочного производства аспирантом Р.А.Шевченко под руководством д.т.н., профессора H.A. Козырева, в 2021 г. внедрены в учебный процесс на основании решения кафедры МЛСП (выписка из протокола заседания кафедры № 13 от 12.02.2021 г.). Указанные результаты используются в учебном процессе при подготовке обучающихся по направлению 22.03.02 «Металлургия», направленность «Металлургия сварочного процесса» и магистрантов 22.04.02 «Металлургия».

Начальник управления научных исследований, к. т. н. доцент

Начальник учебно-методического управления, к.т.н., доцент

Ученый секретарь кафедры материаловедения, литейного и сварочного производства, к. т. н., доцент