Как се заваряват безшевни релси?

В базата за заваряване на Wuhan на депото за поддръжка на Wuhan, Wuhan Railway Bureau Group Co., Ltd., всяка стоманена релса претърпява забележителна трансформация. Сто-метрови релси, транспортирани от стоманодобивни заводи, се подлагат на 17 щателни процеса-включително заваряване, грубо фрезоване, нормализиране, прецизно фрезоване и откриване на дефекти-преди накрая да бъдат изковани в 500-метрови безшевни релси.

 

Заваряването на безшевни релси, макар и да изглежда лесно, представлява изключителен стремеж към прецизност, здравина и безопасност.

От началото на тази година базата за заваряване на релси в Ухан на Инженерното депо за поддръжка на Ухан е завършила над 600 километра безшевно заваряване на релси за проекти, включително участъка Ухан-Иянг от високо{2}}скоростната железопътна линия на река Яндзъ и високоскоростната железопътна линия Сянгянг-Дзинджоу-. Годишният капацитет на заваряване се е увеличил от 1500 на 1800 километра, като дълбоката интеграция на интелигентно оборудване и цифрови системи води до едновременни скокове в производствената ефективност и качеството на продукта.

 

Прецизността на заваряването достига „милиметрово ниво“

Точно както всеки човек притежава уникална лична карта, всяка релса носи свой собствен отличителен „идентификационен баркод“. Този QR код, отпечатан в края на релсата, описва цялата й история. Преди заваряването персоналът сканира баркода, за да въведе подробности, завършвайки „процеса на регистрация“ на релсата. След това специализирани инструменти за проверка прецизно изследват формата на профила на релсата и качеството на повърхността, като гарантират, че всички спецификации отговарят на стандартите, преди да започне заваряването.

Преди заваряване краищата на релсите трябва да бъдат добре почистени. Автоматична машина за отстраняване на котлен камък щателно обработва главата на релсата, подножието на релсата и крайните повърхности, като дълбочината на отстраняване на котления камък се контролира стриктно в рамките на 0,2 милиметра – приблизително дебелината на два листа стандартна хартия за принтер. Твърде малката дълбочина компрометира качеството на заварката, докато прекомерната дълбочина уврежда тялото на релсата.

Заваряването представлява най-критичният етап от целия процес. Преди позициониране на релсите върху неподвижната машина за челно заваряване, краищата на двете релси трябва да бъдат точно подравнени, като вертикалните и хоризонталните отклонения не надвишават 0,2 милиметра. Xu Tengfei, бригадир на секцията за заваряване на релси, обяснява, че безшевните релси трябва да издържат на огромни центробежни сили по време на високо-скоростно завиване и да издържат на стотици тонове топлинно напрежение от сезонни температурни колебания. Всеки малък дефект в точка на заваръчен шев може да се усили за неопределено време по време на продължителна работа. След подравняване на краищата, десетки хиляди ампера ток преминават през съединението, незабавно нагрявайки краищата на релсата до над 1000 градуса по Целзий. След това огромен натиск силно компресира разтопения метал. Въпреки че целият процес на заваряване отнема само около две минути, той включва седем прецизно контролирани етапа, включително предварително нагряване, изгаряне и коване.

Сътрудничеството между човек-машина повишава ефективността с 15,4%

След заваряването стърчащите заваръчни шевове остават на релсовото съединение, което налага допълнителна обработка. В рамките на зоната за прецизно шлайфане, напълно автоматизирани роботи за шлайфане щателно усъвършенстват заваръчните глави. Насочвани от лазерни системи, роботизираните ръце извършват прецизни движения, генерирайки каскади от златни искри, докато шлифовъчните колела влизат в контакт със заваръчните шевове. „Нашата цел е да постигнем нулев излишен заваръчен материал, като гарантираме, че геометричният профил на заваръчната глава съвпада перфектно с оригиналната релса“, обяснява-техникът на обекта Ю Рунзе. Интелигентната система за шлайфане използва лазерно 3D сканиране за автоматично идентифициране на контурите на заваръчните шевове, като динамично регулира траекториите на шлайфане, за да предотврати прекомерното шлайфане, като същевременно гарантира, че няма пропуснати зони. Преди това тази задача разчиташе изцяло на ръчна работа с шлифовъчно колело, характеризираща се с висока интензивност на труда, лоши условия на работа и непостоянен контрол на качеството. Днес интегрирането на „фрезови машини с ЦПУ и напълно автоматизирани роботи за шлайфане“ позволява сътрудничество-човек-машина, повишавайки ефективността с 15,4%.

Три строги теста преди одобрение

Заварените релси се подлагат на строг контрол. В станцията за откриване на дефекти техникът Tu Aibing щателно сканира повърхността на заваръчната глава с ултразвукова сонда, вперил поглед във флуктуациите на формата на вълната на екрана. „Ние налагаме безкомпромисен стандарт: всяка форма на вълната показва отхвърляне“, заявява Ту. Ултразвуковото изследване разкрива вътрешни недостатъци, невидими с просто око. Комбинирането на автоматизирана проверка с ръчна проверка гарантира нулеви вътрешни повреди или скрити дефекти във всяка заварена връзка. Преминавайки този тест, ставите издържат на по-строгия тест с ударен чук. Един -тонен железен чук удря заварената връзка от височина 5,2 метра. „Това симулира най-екстремните условия на стрес по време на преминаване на влак“, обяснява инженерът по качеството Ли Вей. „Заваръчните глави трябва да издържат на три последователни мощни удара без счупване, за да спечелят своя „сертификат за фабрична квалификация“, обясни инженерът по качеството Ли Вей.

В секцията за довършителни работи инспекторите по качеството извършват финални проверки с помощта на електронни измервателни уреди. Тук всяка заваръчна глава трябва да премине три критични етапа: визуална проверка, специализирано откриване на дефекти и проверка на готовия продукт. „Създадохме три{2}}степенна система за контрол-обхващаща само-инспекция и взаимни проверки на работните станции, секционна повторна-инспекция и вземане на проби от цеха-, за да гарантираме институционално 100% съответствие на заварените съединения,“ каза Джан Ханфанг, директор на цеха за заваряване на релси в това съоръжение.