Способ и система для сварки рельсов для железнодорожных путей

Способ и система для сварки рельсов для железнодорожных путей

Реферат

 

Изобретение относится к путевому хозяйству. Сущность изобретения: способ и система дуговой сварки стальных рельсов в среде защитного газа, расположенных на расстоянии друг от друга для образования продольного зазора между ними, включают в себя операции выполнения удлиненной стальной барьерной плиты, проходящей через зазор у подошв рельсов, и заполнение зазора над барьерной плитой расплавленной сталью из перемещаемого по определенной траектории электрода из присадочного металла. Барьерная плита имеет центральную часть, входящую в зазор, и проходящие в продольном направлении уступы, которые расположены рядом с центральной частью по бокам и снаружи от нее и которые находятся под подошвами рельсов у нижней части зазора. Изобретение улучшает эксплуатационные свойства сварных стыков. 4 с. и 76 з.п. ф-лы, 30 ил.

Область техники Данная заявка представляет собой заявку в частичное продолжение заявки с порядковым номером 163463, поданной 7 октября 1998, которая является заявкой в частичное продолжение заявки с порядковым номером 802935, поданной 21 февраля 1997 и в настоящее время являющейся патентом США N 5877468, выданным 2 марта 1997.

Настоящее изобретение относится к способу и системе для сварки расположенных на определенном расстоянии друг от друга концов стальных рельсов и, более точно, для сварки двух расположенных на определенном расстоянии друг от друга рельсов для железнодорожных путей на месте установки (в полевых условиях) с помощью процесса дуговой сварки.

Несмотря на то, что изобретение будет проиллюстрировано и подробно описано здесь применительно к сварке рельсов для железнодорожных путей, рационально, что изобретение применимо и к сварке других типов рельсов, таких как крановые рельсы и другие рельсы, для обеспечения опоры для колесных транспортных средств или устройств.

Инкорпорация путем ссылки В течение многих лет предпринимались огромные усилия, направленные на соединение расположенных на определенном расстоянии друг от друга рельсов для железнодорожных путей посредством некоторых типов процессов образования сварных стыковых соединений. Как правило, такие попытки оказывались дорогостоящими и безуспешными вследствие ограничений, присущих применяемым способам, времени, необходимого для выполнения сварочного процесса, затрат на выполнение сварки и/или невозможности обеспечить получение качественных долговечных швов. В патенте 4429207, выданном на имя Devletian, проиллюстрирован наиболее широко применяемый способ электродуговой сварки, при котором используется технология электрошлаковой сварки для заполнения зазоров между расположенными на определенном расстоянии друг от друга рельсами для железнодорожных путей в полевых условиях. Этот способ включает в себя заполнение зазора между рельсами ванной из расплавленного металла, покрытой соответствующим шлаком. Для предотвращения вытекания массы расплавленного металла из зазора между рельсами предусмотрены боковые формы (формирующие башмаки) и нижний элемент, который создает большой выступ металла, находящийся под рельсами и выступающий от реального зазора. Этот предшествующий патент иллюстрирует модифицированную технологию электрошлаковой сварки, которую можно использовать в полевых условиях, когда рельсы невозможно перевернуть вверх дном для выполнения обычной сварки. Разъясняется преимущество электрошлаковой сварки по сравнению с обычной термитной сваркой, обычно используемой в настоящее время. В данном описании показано, что термитный способ имеет существенные недостатки, в отношении которых известно, что они приводят к многочисленным сбоям в полевых условиях. Данный патент включен в настоящую заявку путем ссылки для описания способа электрошлаковой сварки даже несмотря на то, что от этого способа как способа для практической реализации отказались вследствие присущей ему очевидной неэффективности и невозможности получения однородных и качественных сварных швов в полевых условиях. Действительно, при данном способе приходится иметь дело с большими массами расплавленного металла, что создает проблемы в полевых условиях.

В патенте 5175405, выданном на имя Karimine, сочетание технологии электрошлаковой сварки и технологии дуговой сварки в среде защитного газа описывается как преимущество по сравнению со способом электрошлаковой сварки, но это преимущество довольно сомнительно. В этом патенте используется процесс автоматической сварки для сварки встык расположенных на определенном расстоянии друг от друга концов рельсов для железнодорожных путей с использованием дуговой сварки в среде защитного газа в сочетании с электрошлаковой сваркой. Подробно рассматриваются недостатки обычно используемой технологии термитной сварки и предпринятых ранее попыток дуговой сварки с ограждением. Как указано, при термитной сварке образуются швы, имеющие неприемлемо высокую частоту разрушений; однако вследствие экономических соображений, времени и невозможности добиться успешной реализации способа дуговой сварки данный способ термитной сварки все еще представляет собой способ, выбираемый для проведения сварочных работ в полевых условиях. Недостатком рассмотренной технологии непрерывной дуговой сварки, подобной описанной в данном патенте, является невозможность возбуждения дуги и необходимость возбуждения и гашения дуги в процессе выполнения сварки. Для преодоления некоторых из этих недостатков в данном патенте рассматривается применение дуговой сварки под флюсом в нижней части зазора между рельсами с целью надежного возбуждения сварочного процесса для последующей и непрерывной дуговой сварки. Патент 5175405 на имя Karimine включен путем ссылки в настоящую заявку для описания недостатков термитного способа сварки, технологии дуговой сварки с ограждением и технологии дуговой сварки под флюсом, то есть всех способов, которые пытались безуспешно использовать в полевых условиях. Решение, предложенное в патенте 5175405 на имя Karimine, состоит в применении технологии дуговой сварки в среде защитного газа в сочетании с электрошлаковой сваркой, причем дуговая сварка в среде защитного газа применяется у основания зазора для преодоления недостатков предыдущих попыток, при которых использовали только электрошлаковую сварку. Однако этот процесс использования дуговой сварки в среде защитного газа в нижней части (у основания) зазора не может быть успешным при применении его в полевых условиях вследствие того, что не существует технических средств, которые обеспечили бы точное возбуждение и наплавку первого слоя присадочного материала в нижней части зазора.

Два патента, включенные путем ссылки, иллюстрируют недостатки способов по предшествующему техническому уровню, на преодоление которых направлено настоящее изобретение, причем данные способы характеризуются безуспешными попытками комбинировать различные виды процессов дуговой сварки. Следовательно, по общему признанию обладающий недостатками термитный способ сварки представляет собой единственный способ, используемый в широких масштабах для получения расплавленного металла между расположенными на определенном расстоянии друг от друга рельсами с целью соединения таких рельсов в полевых условиях.

Предшествующий уровень техники Установка и ремонт рельсов для железнодорожных путей должны производиться путем соединения концов рельсов в то время, когда они находятся в процессе использования или монтажа для использования в полевых условиях. Процесс соединения приводит к образованию соединения между рельсами, которое обладает большой прочностью, свойства которого могут быть отрегулированы металлургически, которое не будет растрескиваться и может быть экономично образовано за очень короткое время. В качестве критерия для подобного сварочного процесса можно указать на то, что данный процесс должен быть выполнен за время существенно меньше 45 минут, или такой процесс вызовет задержку или изменение направления перевозок на железной дороге.

В настоящее время используются два способа соединения рельсов в полевых условиях.

Первый способ представляет собой способ термитной сварки, при котором расположенные на определенном расстоянии друг от друга рельсы окружают соответствующей песчаной формой, и сталь расплавляют и заливают в форму для заполнения зазора между расположенными на определенном расстоянии друг от друга рельсами. По мере затвердевания расплавленного металла рельсы соединяются; однако этот способ, который повсеместно используется, характеризуется частотой сбоев (разрушений), которая по статистике доходит до 75%. Кроме того, рельсы должны быть расплавлены с помощью расплавленной стали, заливаемой в зазоры между рельсами. Это требование расплавления не всегда последовательно выполняется, что также способствует разрушениям соединений, полученных в полевых условиях с помощью процесса термитной сварки. Чтобы резко уменьшить недостатки повсеместно используемого процесса термитной сварки, при котором сталь заливают в зазоры между рельсами, концы рельсов могут быть соединены с помощью стыковой сварки оплавлением, при котором концы рельсов подают друг на друга с очень большими усилиями и при этом между рельсами пропускают электрический ток. Это заставляет концы рельсов расплавляться и привариваться друг к другу в пластическом состоянии (свариваться за счет сварки давлением). Этот способ позволяет резко уменьшить степень разрушения соединений до менее 10%.

Однако стыковую сварку оплавлением лучше всего выполнять на рельсах в производственном помещении, где рельсы не закреплены на шпалах и могут быть принудительно соединены вместе с помощью стационарного гидравлического оборудования. Для преодоления недостатка универсально используемого процесса термитной сварки способ стыковой сварки оплавлением был модифицирован с целью применения его в полевых условиях. Однако время, затрачиваемое на сварочный процесс, существенно выше по сравнению с термитным способом, поскольку рельсы должны быть растянуты во время операции гидравлической принудительной подачи, и эта операция требует отсоединения одного или обоих рельсов от шпал. После выполнения сварки рельсы необходимо опять установить на шпалы, и эта выполняемая вручную операция требует чрезвычайно больших затрат времени.

Стыковая сварка рельсов оплавлением вызывает потребление части рельсов, что создает трудности после завершения сварки. Кроме того, может возникнуть необходимость в сращивании частей рельсов в (один) рельс для получения необходимого рельсового материала для сварки.

Кроме того, проблемы связаны с транспортировкой гидравлического оборудования, необходимого для создания колоссального давления между рельсами, в удаленные места, что может потребоваться в полевых условиях. Стыковая сварка также приводит к образованию грата вокруг периферии соединенных рельсов, который должен быть срезан и затем сошлифован для обеспечения плавной работы и также для предотвращения концентраций напряжений в соединении в процессе использования. Даже несмотря на то, что стыковая сварка оплавлением позволяет резко уменьшить частоту разрушений соединений, полученных в полевых условиях, процесс термитной сварки все еще используется, так как его можно выполнить быстро путем простой установки формы вокруг зазора между расположенными на определенном расстоянии друг от друга рельсами. Этот процесс не требует громоздкого гидравлического оборудования и является сравнительно не дорогим. Проблему частоты разрушений решают за счет повторного выполнения процесса термитной сварки в том случае, если соединение разрушилось. При выполнении этого процесса большой участок рельса необходимо вырезать и новый участок рельса вставляют в открытую зону. Следовательно, разрушенное соединение, полученное посредством термитной сварки, обычно приводит к необходимости создания двух заменяющих соединений, получаемых посредством термитной сварки, которые также предрасположены к разрушению. Как можно видеть, даже несмотря на то, что процесс термитной сварки используется очень широко, существует большая потребность в некотором способе, который позволил бы осуществлять соединение рельсов в полевых условиях, приводил бы к низкой частоте разрушений, но обладал бы преимуществами, характерными для термитной сварки. Эта потребность существовала в течение многих лет. Периодически предпринимались попытки использовать способы дуговой сварки, такие как электрошлаковую, непрерывную дуговую сварку и дуговую сварку под флюсом и их комбинации. Ни один из этих способов не оказался успешным, поскольку их использование связано с применением непрактичного громоздкого оборудования, приводит к неприемлемым большим затратам времени на сварку и чистое шлифование, и, кроме того, их использование не привело к приемлемой частоте разрушения. Процесс дуговой сварки, особенно в нижней части зазора между рельсами, был неустойчивым (нестабильным). Кроме этого, эти предшествующие попытки использовать дуговую сварку для соединения концов расположенных на определенном расстоянии друг от друга рельсов для железнодорожных путей были дорогостоящими, требовали сложного оборудования и приводили к существенным затратам времени на подготовку к сварке и фактическое выполнение сварки. При сварке рельсов в полевых условиях такого времени в наличии нет. Аналогом заявленного технического решения является пат. РФ N 2136465, опубликованный 10.09.1999 г.

Известен способ дуговой сварки в среде защитного газа стальных рельсов, каждый из которых имеет основание с подошвой, проходящую в вертикальном направлении шейку и головку, причем рельсы расположены на расстоянии друг от друга в продольном направлении, являющийся наиболее близким аналогом (см. пат. СН 678538 от 30.09.1991 г).

Раскрытие изобретения Настоящее изобретение относится к способам и системам для использования дуговой сварки в среде защитного газа с целью соединения расположенных на определенном расстоянии друг от друга концов рельсов, таких как рельсы для железнодорожных путей, в полевых условиях, причем данный способ и система приводят к получению экономичной, высокопроизводительной и механически и металлургически надежной технологии.

Рельсы для железнодорожных путей имеют до некоторой степени стандартную форму поперечного сечения, включающую в себя нижнее основание с опорной подошвой, которая является достаточно широкой для того, чтобы обеспечить возможность установки рельса в устойчивом положении на расположенных на определенном расстоянии друг от друга шпалах. Над основанием имеется проходящая в вертикальном направлении шейка, которая переходит в верхнюю головку, входящую в контакт с колесами.

Эту головку часто подвергают упрочнению (закаливанию) для обеспечения лучшей износостойкости при качении колес поезда по рельсам. Твердость в зоне головки имеет особенно важное значение на криволинейных участках пути, поскольку там имеет место проскальзывание между колесами и рельсами из-за неразрезной конструкции оси между удаленными друг от друга в поперечном направлении колесами железнодорожного транспортного средства. Кроме того, рельсы должны иметь гладкую головку для предотвращения вибрации вагонов, проходящих по рельсам. Эта необходимость уменьшения вибрации привела к тому, что существенно выросло стремление выполнить стыковую сварку рельсов и обеспечить реальные сварные стыки в рельсовых системах, рассчитанных на высокие скорости и большие нагрузки. В далеком прошлом рельсы не приваривали друг к другу, что вызывало характерную вибрацию поездов, проходящих по рельсам. С внедрением высокотехнологичных железнодорожных систем, работающих в условиях высоких скоростей и высоких нагрузок возникла необходимость в использовании рельсов, которые должны быть соединены вместе в виде бесстыкового пути, и это привело к увеличению потребности в разработке способов соединения, выполняемых в полевых условиях, причем настоящее изобретение представляет собой усовершенствование данных способов. Изобретение позволяет преодолеть недостатки способа термитной сварки и способа стыковой сварки оплавлением.

В соответствии с настоящим изобретением концы рельсов, подлежащих соединению, удаляют друг от друга на некоторое расстояние для образования зазора, имеющего проем (отверстие - opening) в нижней части. Этот зазор имеет определенную ширину для выполнения дуговой сварки в среде защитного газа путем подачи присадочного металла и сварочного пистолета в зазор. В соответствии с изобретением удлиненную стальную барьерную плиту с длиной, в основном соответствующей ширине рельсов у основания, и шириной, превышающей ширину зазора, вставляют по типу клина между рельсами в нижней части (у основания) зазора. Таким образом, в нижних частях зазора в зоне оснований рельсов эту стальную барьерную плиту вставляют с усилием в просвет между расположенными на определенном расстоянии друг от друга рельсами. Это заклинивание приводит к образованию контакта между барьерной плитой и двумя рельсами, оба из которых заземлены. После заклинивания барьерной плиты в заданном положении в нижней части зазора между рельсами зазор заполняют расплавленным металлом с помощью процесса дуговой сварки в среде защитного газа, причем этот процесс инициируют путем подачи сварочного пистолета вниз до тех пор, пока электродный присадочный металл не войдет в контакт с барьерной плитой. Плита имеет толщину, как правило, равную одной восьмой дюйма (3,175 мм) и в диапазоне от 0,050 до 0,300 дюйма (от 1,27 мм до 7,62 мм). Поскольку эта нижняя барьерная плита плотно заклинена между рельсами в нижней части зазора, сварку начинают путем ввода электрода из присадочного металла в контакт с барьерной плитой. Таким образом, сварка происходит на верхней поверхности в основном относительно неподвижной барьерной плиты в соответствии с типовой технологией газовой сварки. В нижней части газовая сварка представляет собой дуговую сварку со струйным (мелкокапельным) переносом металла при постоянном напряжении. Этот процесс обеспечивает возможность выделения большого количества тепла и проплавления в нижнем слое свариваемого металла. Электрод представляет собой высокопрочный электрод с металлическим стержнем из низколегированного сплава, причем в этом электроде материал стержня дает необходимые легирующие металлы. Электрод с металлическим стержнем защищен соответствующим защитным газом. На практике электрод с металлическим стержнем представляет собой электрод МС 1100 Outer-shield с газовой защитой из 95% аргона и 5% диоксида углерода или кислорода. Металл стержня выбирают таким образом, чтобы он согласовывался с металлом, из которого образованы расположенные на определенном расстоянии друг от друга рельсы, с тем, чтобы обеспечить необходимый предел текучести. Газовую защиту предусматривают вокруг перемещающегося электрода с металлическим стержнем в соответствии с обычной практикой или в режиме струйного переноса металла или в используемом впоследствии импульсном режиме дуговой сварки (импульсно-дуговой сварке). При данном процессе образуется очень мало шлака, что представляло собой проблему при дуговой сварке под флюсом и электрошлаковой сварке. Такой шлак, образующийся при данных процессах, мог приводить к появлению включений в металл, особенно на поверхности контакта между расплавленным металлом и концами рельсов. Эти включения вызывают разрушения.

В настоящем изобретении обеспечивается способ дуговой сварки в среде защитного газа стальных рельсов, каждый из которых имеет основание с подошвой, проходящую в вертикальном направлении шейку и головку, причем рельсы расположены на расстоянии друг от друга в продольном направлении, образуя зазор для заполнения сталью при соединении рельсов, включающий в себя выполнение удлиненной стальной барьерной плиты, заполнение зазора над стальной барьерной плитой расплавленной стали из перемещаемого вниз электрода из присадочного металла посредством процесса электродуговой сварки в среде защитного газа, размещение теплоизолирующего элемента под барьерной плитой перекрытием зазора и подошв оснований, при этом указанную барьерную плиту выполняют длиной, соответствующей ширине оснований; шириной, превышающей ширину зазора, и устанавливают в зазоре между основаниями рельсов.

Кроме того, способ включает в себя операцию размещения теплоизолирующего элемента под барьерной плитой с перекрытием зазора и подошв оснований.

А также включает в себя операцию смещения боковых формирующих башмаков для закрытия зазора в зонах шейки и головки рельсов после заполнения присадочным металлом зазора у оснований.

Кроме того, выполняют медную подставку, перекрывающую зазор и входящую в контакт с подошвами оснований, с обращенной вверх выемкой для размещения теплоизолирующего элемента.

А также включает операцию смещения боковых формирующих башмаков для закрытия зазора в зонах шейки и головки рельсов после заполнения присадочным металлом зазора у оснований.

Кроме того, включает операцию смещения боковых формирующих башмаков для закрытия зазора в зонах шейки и головки рельсов после заполнения присадочным металлом зазора у оснований.

Указанная удлиненная стальная барьерная плита выполнена из низкоуглеродистой стали.

Кроме того, указанная удлиненная стальная барьерная плита имеет толщину в диапазоне от 0,050 до 0,300 дюйма (от 1,27 мм до 7,62 мм).

Кроме того, указанная удлиненная стальная барьерная плита имеет боковые кромки, которые скошены.

При этом указанный способ включает в себя следующие операции: выполнение медной подставки с обращенной вверх выемкой, перекрывающей зазор и входящей в контакт с подошвами оснований, размещение керамического теплоизолирующего элемента в выемке под барьерной плитой для перекрытия им зазора и подошв оснований рельсов.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения обеспечивается способ дуговой сварки в среде защитного газа стальных рельсов, каждый из которых имеет основание с подошвой с кромкой, проходящей в боковом направлении, проходящую в вертикальном направлении шейку и верхнюю головку, причем рельсы расположены на расстоянии друг от друга в продольном направлении с образованием зазора между основаниями, шейками и головками для заполнения сталью при соединении рельсов, включающий в себя: - выполнение удлиненной стальной барьерной плиты с шириной между противоположными в боковом направлении краями, проходящими в направлении указанных кромок подошв, которая превышает ширину указанного зазора, с верхней и нижней поверхностями, - установку барьерной плиты в указанный зазор между основаниями, - заполнение зазора между основаниями, шейками и головками над указанной стальной барьерной плитой расплавленной сталью из перемещаемого электрода из присадочного металла посредством процесса электродуговой сварки в среде защитного газа, при этом для закрытия указанного зазора барьерную плиту выполняют с расположенными вдоль кромок подошв уступами, в которые входят части подошв рельсов.

Кроме того, способ включает в себя следующие операции: - установку боковых формирующих башмаков над противоположными концами зазора между шейками и головками после заполнения присадочным металлом зазора между основаниями, - охлаждение боковых формирующих башмаков в процессе заполнения зазора между шейками и головками.

А также включает в себя операцию размещения теплоизолирующего элемента под указанной нижней поверхностью барьерной плиты с перекрытием боковых краев барьерной плиты и подошвы оснований.

Указанный способ дополнительно включает в себя следующие операции: - установку боковых формирующих башмаков над противоположными концами зазора между шейками и головками после заполнения присадочным металлом зазора между основаниями, - охлаждение боковых формирующих башмаков в процессе заполнения указанного зазора между шейками и головками.

А также включает в себя операцию: - выполнения металлического базового башмака под подошвами оснований рельсов с обращенной вверх выемкой для размещения теплоизолирующего элемента.

Способ, кроме того, включает в себя следующие операции: - установку боковых формирующих башмаков над противоположными в боковом направлении концами зазора между шейками и головками после заполнения присадочным металлом зазора между основаниями, - охлаждение базового башмака в процессе заполнения зазора между основаниями, - охлаждение боковых формирующих башмаков в процессе заполнения зазоров между шейками и головками.

При этом процесс электродуговой сварки в среде защитного газа при операции заполнения представляет собой многопроходную дуговую сварку.

Кроме того, процесс электродуговой сварки в среде защитного газа при операции заполнения включает в себя операцию перемещения электрода по змеевидной траектории по указанному зазору.

При этом процесс электродуговой сварки в среде защитного газа при операции заполнения представляет собой процесс импульсной сварки.

Кроме того, процесс электродуговой сварки в среде защитного газа при операции заполнения представляет собой комбинацию процесса струйного переноса металла и процесса импульсной сварки, причем процесс струйного переноса используется в зазоре между основаниями.

А также процесс электродуговой сварки в среде защитного газа при операции заполнения включает в себя процесс струйного переноса металла в зазоре между основаниями и процесс импульсной сварки в зазоре между шейками и головками.

В соответствии с указанным способом удлиненная стальная барьерная плита выполнена из низкоуглеродистой стали.

При этом удлиненная стальная барьерная плита выполнена толщиной приблизительно 0,125 дюйма (3,175 мм).

Кроме того, нижняя поверхность барьерной плиты выполнена скошенной вдоль каждого бокового края.

А каждый из уступов барьерной плиты имеет ширину приблизительно 0,063 дюйма (1,6002 мм).

Барьерная плита выполнена толщиной приблизительно 0,125 дюйма (3,175 мм), а каждый уступ выполнен глубиной приблизительно 0,020 дюйма (0,508 мм).

При этом способ включает в себя операцию: - выполнения паза между верхней и нижней поверхностями барьерной плиты рядом с одним концом каждой из кромок подошв рельсов для прохода расплавленного металла при заварке корня шва.

А также включает в себя следующие операции: - выполнение металлического базового башмака с открытой вверх на верхней поверхности выемкой, имеющей ширину, превышающую ширину барьерной плиты, - выполнение теплоизолирующего элемента, имеющего ширину, соответствующую ширине указанной выемки, и имеющего открытую вверх полость с профилем для приема барьерной плиты, - установку барьерной плиты в полости теплоизолирующего элемента и установку последнего в выемке базового башмака для создания узла базового башмака, - установку полученного узла к подошвам оснований рельсов.

При этом указанный способ дополнительно включает в себя следующие операции: - установку боковых формирующих башмаков над противоположными в боковом направлении концами зазора между шейками и головками после заполнения присадочным металлом зазора между основаниями, - охлаждение базового башмака в процессе заполнения зазора между основаниями, - охлаждение боковых формирующих башмаков в процессе заполнения зазоров между шейками и головками.

Указанный теплоизолирующий элемент выполнен из керамического материала, нижняя поверхность барьерной плиты имеет скошенные кромки вдоль каждого бокового края, полость в теплоизолирующем элементе обеспечивает наличие участков, находящихся под скошенными кромками, при этом выполняют паз между верхней и нижней поверхностями барьерной плиты рядом с одним концом каждой кромки подошв для прохода расплавленного металла при заварке корня шва.

Кроме того, способ дополнительно включает в себя следующие операции: - установку боковых формирующих башмаков над противоположными в боковом направлении концами зазора между шейками и головками после заполнения присадочным металлом зазора между основаниями, - охлаждение базового башмака в процессе заполнения зазора между основаниями, - охлаждение боковых формирующих башмаков в процессе заполнения зазоров между шейками и головками.

Указанная барьерная плита выполнена толщиной приблизительно 0,125 дюйма (3,175 мм), каждый из уступов выполнен шириной приблизительно 0,063 дюйма (1,6002 мм) и глубиной приблизительно 0,020 дюйма (0,508 мм), и указанный паз выполнен шириной примерно 0,103 дюйма (2,6162 мм) и длиной приблизительно 1,63 дюйма (41,402 мм).

А указанный изолирующий элемент выполнен из керамического материала, барьерная плита имеет противоположные концы и нижняя поверхность ее выполнена со скошенными кромками вдоль каждого бокового края, контур полости в теплоизолирующем элементе обеспечивает наличие участков, находящихся под скошенными кромками, при этом в барьерной плите выполняют множество пазов, проходящих вдоль каждого из указанных боковых краев, начинающихся внутри рядом с одним из противоположных концов для протекания расплавленного металла при заварке корня шва.

Кроме того, указанный способ включает операцию по выполнению множества пазов, проходящих вдоль каждого из указанных боковых краев, между верхней и нижней поверхностями барьерной плиты, начинающихся внутри рядом с одним из ее концов для прохода расплавленного металла при заварке корня шва.

При этом указанная барьерная плита выполнена толщиной приблизительно 0,125 дюйма (3,175 мм), каждый из указанных уступов выполнен шириной приблизительно 0,063 дюйма (1,6002 мм) и глубиной приблизительно 0,020 дюйма (0,508 мм), и каждый из указанных пазов выполнен шириной приблизительно 0,103 дюйма (2,6162 мм) и длиной приблизительно 1,63 дюйма (41,402 мм).

При этом заполнение зазора между головками включает в себя последовательное перемещение указанного электрода в противоположных направлениях между головками вдоль траекторий, имеющих начальные и конечные участки для наплавки валиков из присадочного металла вдоль указанных траекторий и задержку перемещения электрода от начального участка каждой траектории на промежуток времени.

А также включает колебательное движение электрода в продольном направлении зазора между головками в противоположных направлениях.

При этом указанный зазор между головками может включать в себя нижнюю переходную часть, проходящую от указанного зазора между шейками, центральную часть и окружную часть, причем промежуток времени задержки перемещения изменяется в отношении валиков из присадочного металла, наплавляемых в переходной, центральной и окружной частях указанного зазора между головками.

Альтернативно указанный зазор между головками может включать в себя нижнюю переходную часть, проходящую от указанного зазора между шейками, центральную часть и окружную часть. Способ дополнительно включает в себя операцию перемещения указанного электрода в противоположных направлениях со скоростью, изменяющейся в отношении валиков из присадочного металла, наплавляемых в переходной, центральной и окружной частях зазора между головками.

Кроме того, указанный зазор между головками может включать в себя нижнюю переходную часть, центральную часть и окружную часть, причем промежуток времени задержки перемещения и скорость перемещения изменяются в отношении первого и второго валиков, наплавляемых в каждой из переходной, центральной и окружной частей зазора между головками.

При этом указанный процесс электродуговой сварки в среде защитного газа представляет собой главным образом многопроходный процесс струйного переноса металла.

При этом указанный процесс злектродуговой сварки в среде защитного газа представляет собой многопроходный процесс струйного переноса, по меньше мере, у указанного зазора между основаниями и указанного зазора между шейками.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения обеспечивается система дуговой сварки в среде защитного газа стальных рельсов, каждый из которых имеет основание подошвы с кромкой, проходящей в боковом направлении, проходящую в вертикальном направлении шейку и верхнюю головку, содержащая средства для удерживания рельсов удаленными друг от друга в продольном направлении с образованием зазора между основаниями, шейками и головками с шириной между кромками подошв для заполнения сталью при соединении рельсов, удлиненную стальную барьерную плиту с длиной в направлении кромок, шириной, превышающей ширину зазора между основаниями, расположенную в самой нижней части зазора между основаниями, и сварочное средство для заполнения зазора над плитой расплавленной сталью, включающее в себя электрод из присадочного металла, при этом барьерная плита выполнена с уступами, в которые входят части подошв оснований рельсов, расположенные рядом с кромками подошв для перекрытия зазора у них. При этом указанная система может включать в себя боковые формирующие башмаки над противоположными в боковом направлении концами указанного зазора между шейками и головками.

А также может включать теплоизолирующий элемент, расположенный под указанной барьерной плитой, перекрывающий ее боковые края и кромки подошв оснований рельсов.

Кроме того, указанная система включает металлический базовый башмак, перекрывающий теплоизолирующий элемент и входящий в контакт с подошвами указанных оснований, причем базовый башмак имеет обращенную вверх выемку для размещения теплоизолирующего элемента.

А также включает в себя боковые формирующие башмаки над противоположными в боковом направлении концами зазора между шейками и головками.

Указанная система может включать в себя средства для охлаждения базового башмака и боковых формирующих башмаков.

При этом указанная барьерная плита выполнена из низкоуглеродистой стали, а длина указанной барьерной плиты превышает длину указанных кромок подошв.

При этом указанная удлиненная стальная барьерная плита имеет верхнюю и нижнюю поверхности и толщину между ними, составляющую приблизительно 0,125 дюйма (3,175 мм), а каждый из указанных уступов имеет глубину под указанной верхней поверхностью, составляющую приблизительно 0,020 дюйма (0,508 мм), и ширину приблизительно 0,063 дюйма (1,6002 мм), а указанные боковые края барьерной плиты скошены, при этом вдоль каждой из боковых краев между верхней и нижней поверхностями барьерной плиты выполнен по меньшей мере один паз, длина барьерной плиты превышает длину указанных кромок подошв, которые имеют противоположные концы, и вдоль бокового края центральной части плиты в месте, удаленном на некоторое расстояние внутрь от одного из противоположных концов кромок подошв расположен по меньшей мере один паз.

Кроме того, центральная часть барьерной плиты имеет боковые края, расположенные над кромками подошв и параллельно им, и по меньшей мере один паз вдоль каждого бокового края барьерной плиты между ее верхней и нижней поверхностями, а длина барьерной плиты превышает длину кромок подошв, которые имеют противоположные концы, и каждый паз расположен вдоль бокового края центральной части плиты в месте, удаленном внутрь от одного из противоположных концов кромок подошв.

Указанная система может быть снабжена теплоизолирующим элементом, расположенным под барьерной плитой и перекрывающим ее боковые края и кромки подошв оснований, и металлическим базовым башмаком, перекрывающим теплоизолирующий элемент и входящим в контакт с подошвами оснований, при этом указанный базовый башмак имеет открытую вверх выемку для размещения теплоизолирующего элемента, длина указанной барьерной плиты превышает длину указанных кромок подошв, а боковые стороны барьерной плиты скошены, центральная часть теплоизолирующего элемента расположена под барьерной плитой и контактирует с ней, а противоположные боковые части указанного элемента, проходящие вверх от указанной центральной части, контактируют с подошвами рельсов снаружи от скошенных боковых сторон барьерной плиты.

Кроме того, центральн