シームレスレールはどのように溶接されますか?

武漢鉄道局集団有限公司武漢保守基地の武漢溶接基地では、すべての鋼鉄レールが目覚ましい変化を遂げています。製鉄所から輸送された数百メートルのレールは、最終的に長さ 500 メートルのシームレスなレールに鍛造される前に、溶接、粗フライス加工、規格化、精密フライス加工、探傷などの 17 の細心の注意を払ったプロセス-にかけられます。-

 

継ぎ目のないレールの溶接は、一見簡単そうに見えますが、精度、強度、安全性を極限まで追求することを表しています。

今年の初め以来、武漢技術保守基地の武漢鉄道溶接基地は、武漢-長江高速鉄道の宜陽区間-や襄陽-荊州高速鉄道-などのプロジェクトで、600 キロメートルを超えるシームレスなレール溶接を完了しました。インテリジェント機器とデジタル システムの緊密な統合により、年間溶接能力は 1,500 キロメートルから 1,800 キロメートルに増加し、生産効率と製品品質が同時に飛躍的に向上しました。

 

溶接精度は「ミリレベル」に達する

すべての人が固有の ID カードを持っているのと同じように、各レールには独自の「ID バーコード」が付いています。レールの端に刻印されたこの QR コードには、レールの歴史全体が記録されています。溶接前にスタッフがバーコードをスキャンして詳細を入力し、レールの「登録プロセス」を完了します。その後、専用の検査ツールがレールのプロファイル形状と表面品質を注意深く検査し、溶接を開始する前にすべての仕様が基準を満たしていることを確認します。

溶接する前に、レールの端を徹底的に洗浄する必要があります。自動スケール除去機は、レールの頭、レールの足、および端面を細心の注意を払って処理し、スケール除去の深さは 0.2 ミリメートル (標準的な印刷用紙 2 枚の厚さ程度) 以内に厳密に制御されます。深さが浅すぎると溶接の品質が低下し、深すぎるとレール本体が損傷します。

溶接はプロセス全体の中で最も重要な段階を構成します。固定式フラッシュバット溶接機にレールを配置する前に、両方のレールの端を垂直および水平の偏差が 0.2 ミリメートルを超えないように正確に位置合わせする必要があります。レール溶接セクションの責任者である Xu Tengfei 氏は、シームレス レールは高速コーナリング中の巨大な遠心力に耐え、季節の温度変動による数百トンの熱応力に耐えなければならないと説明しています。-溶接点の微細な欠陥は、長時間の運転中に無限に拡大する可能性があります。端部の位置合わせ後、数万アンペアの電流がジョイントを通過し、レールの端部が瞬時に摂氏 1000 度以上に加熱されます。巨大な圧力が溶融金属を強制的に圧縮します。溶接プロセス全体にかかる時間はわずか約 2 分ですが、予熱、焼き通し、鍛造など、正確に制御された 7 つの段階が必要です。

人間と機械のコラボレーションにより効率が 15.4% 向上します。{0}

溶接後、レール接合部にはみ出した溶接ビードが残るため、さらなる加工が必要となります。精密研削ゾーン内では、完全に自動化された研削ロボットが溶接ヘッドを細心の注意を払って研磨します。レーザー システムによって誘導され、ロボット アームが正確な動きを実行し、砥石車が溶接ビードに接触すると金色の火花が滝状に生成されます。 「私たちの目的は、余分な溶接材料をゼロにして、溶接ヘッドの幾何学的プロファイルが元のレールに完全に一致するようにすることです」と現場技術者の Yu Runze 氏は説明します。-インテリジェントな研削システムは、レーザー 3D スキャンを使用して溶接輪郭を自動的に識別し、研削パスを動的に調整して過剰な研削を防ぎ、取りこぼされる領域がないようにします。{6}}以前は、この作業は手動の砥石操作に完全に依存しており、高い労働集約、劣悪な労働条件、一貫性のない品質管理が特徴でした。現在、「CNC フライス盤と完全自動研削ロボット」の統合により、人間と機械のコラボレーションが可能になり、効率が 15.4% 向上しました。{9}}

承認前の3つの厳しいテスト

溶接されたレールは厳しい検査を受けます。探傷ステーションでは、技術者の Tu Aibing が超音波プローブで溶接ヘッドの表面を注意深くスキャンし、画面の波形の変動を見つめます。 「私たちは妥協のない基準を適用します。あらゆる波形は不合格を示します」と Tu 氏は述べています。超音波検査により、肉眼では見えない内部欠陥が明らかになります。自動検査と手動検証を組み合わせることで、すべての溶接接合部で内部損傷や隠れた欠陥がゼロになることが保証されます。このテストに合格すると、ジョイントはさらに厳しいドロップハンマーテストに耐えます。 1 トンの鉄ハンマーが 5.2 メートルの高さから溶接継手を打ちます。 「これは列車通過中の最も極端なストレス状態をシミュレートします」と品質エンジニアのリー・ウェイ氏は説明します。 「溶接ヘッドは、「工場認定証明書」を取得するには、破損することなく連続 3 回の強力な衝撃に耐える必要があります」と品質エンジニアの Li Wei 氏は説明しました。

仕上げセクションでは、品質検査員が電子直定規を使用して最終チェックを行います。ここで、各溶接ヘッドは、目視検査、特殊な探傷、完成品の検証という 3 つの重要な段階を通過する必要があります。この施設のレール溶接ワークショップのディレクターである Zhang Hanfang 氏は、「当社は、溶接継手の 100% コンプライアンスを制度的に保証するために、ワークステーションでの自己検査と相互チェック、-ワークステーションでの相互チェック、-ワークショップのサンプリング-にわたる 3 層の管理システムを確立しました」と述べています。