Com es solden els rails sense costures?

A la base de soldadura de Wuhan del dipòsit de manteniment de Wuhan, Wuhan Railway Bureau Group Co., Ltd., cada rail d'acer experimenta una transformació notable. Els carrils de cent-metres transportats des de les fàbriques d'acer se sotmeten a 17 processos minuciosos-incloent soldadura, fresat desbast, normalització, fresat de precisió i detecció de defectes-abans de ser forjats en rails sense costures de 500-metres de llarg.

 

Soldar rails sense costures, tot i que aparentment senzill, representa una recerca extrema de precisió, força i seguretat.

Des de l'inici d'aquest any, la base de soldadura de ferrocarrils de Wuhan del dipòsit de manteniment d'enginyeria de Wuhan ha completat més de 600 quilòmetres de soldadura de ferrocarrils sense costures per a projectes com ara la secció de Wuhan-Yiyang del ferrocarril d'alta-velocitat del riu Yangtze i l'alta-Xingzhou{4}Speed ​​Railway. La capacitat anual de soldadura ha augmentat de 1.500 a 1.800 quilòmetres, amb la profunda integració d'equips intel·ligents i sistemes digitals que impulsen salts simultanis en l'eficiència de la producció i la qualitat del producte.

 

La precisió de la soldadura arriba al "nivell mil·límetre"

De la mateixa manera que cada persona té una targeta d'identitat única, cada ferrocarril porta el seu propi "codi de barres d'identitat". Aquest codi QR, imprès a l'extrem del rail, narra tota la seva història. Abans de soldar, el personal escaneja el codi de barres per introduir els detalls, completant el "procés de registre" del rail. A continuació, les eines d'inspecció especialitzades examinen meticulosament la forma del perfil del rail i la qualitat de la superfície, assegurant-se que totes les especificacions compleixen els estàndards abans de començar la soldadura.

Abans de soldar, els extrems del rail s'han de netejar a fons. Una màquina de descalcificació automàtica tracta meticulosament el capçal del rail, el peu del rail i les cares extrems, amb la profunditat de descalcificació estrictament controlada en 0,2 mil·límetres, aproximadament el gruix de dos fulls de paper d'impressora estàndard. Una profunditat massa baixa compromet la qualitat de la soldadura, mentre que una profunditat excessiva danya el cos del carril.

La soldadura constitueix l'etapa més crítica de tot el procés. Abans de col·locar els rails a la màquina de soldadura a tope de flaix fixa, els extrems d'ambdós rails s'han d'alinear amb precisió, amb desviacions verticals i horitzontals que no superin els 0,2 mil·límetres. Xu Tengfei, capatàs de la secció de soldadura de carrils, explica que els rails sense costura han de suportar immenses forces centrífugues durant les corbes d'alta-velocitat i suportar centenars de tones d'estrès tèrmic de les fluctuacions estacionals de temperatura. Qualsevol minut defecte en un punt de soldadura es podria amplificar indefinidament durant un funcionament prolongat. Després de l'alineació final, desenes de milers d'amperes de corrent passen per l'articulació, escalfant instantàniament els extrems del rail a més de 1000 graus centígrads. Aleshores, una pressió enorme comprimeix a la força el metall fos. Tot i que tot el procés de soldadura dura només uns dos minuts, inclou set etapes controlades amb precisió que inclouen el preescalfament, la crema i la forja.

La col·laboració humana-màquina augmenta l'eficiència un 15,4%

Després de la soldadura, els cordons de soldadura que sobresurten romanen a la unió del carril, la qual cosa requereix un processament posterior. Dins de la zona de mòlta de precisió, els robots de mòlta totalment automatitzats refinen meticulosament els capçals de soldadura. Guiats per sistemes làser, els braços robòtics executen moviments precisos, generant cascades d'espurnes daurades a mesura que les moles entren en contacte amb els cordons de soldadura. "El nostre objectiu és aconseguir zero excés de material de soldadura, garantint que el perfil geomètric del capçal de soldadura coincideixi perfectament amb el rail original", explica el-tècnic del lloc Yu Runze. El sistema de mòlta intel·ligent utilitza escaneig làser 3D per identificar automàticament els contorns de soldadura, ajustant dinàmicament els camins de mòlta per evitar el sobre-molt i assegurant que no es perdin cap zona. Anteriorment, aquesta tasca es basava completament en el funcionament manual de la mola, caracteritzat per una alta intensitat de treball, males condicions de treball i un control de qualitat inconsistent. Avui dia, la integració de "fresadores CNC i robots de rectificat totalment automatitzats" permet la col·laboració humana-màquina, augmentant l'eficiència en un 15,4%.

Tres proves estrictes abans de l'aprovació

Els rails soldats es sotmeten a una rigorosa inspecció. A l'estació de detecció de defectes, el tècnic Tu Aibing escaneja meticulosament la superfície del capçal de soldadura amb una sonda ultrasònica, els ulls fixats en les fluctuacions de la forma d'ona de la pantalla. "Fem complir un estàndard intransigent: qualsevol forma d'ona indica rebuig", afirma Tu. Les proves d'ultrasons revelen defectes interns invisibles a simple vista. La combinació de la inspecció automatitzada amb la verificació manual garanteix zero danys interns o defectes ocults en cada unió soldada. Superant aquesta prova, les articulacions suporten la prova de martell de caiguda més rigorosa. Un martell de ferro d'una-tona colpeja la junta soldada des d'una alçada de 5,2 metres. "Això simula les condicions d'estrès més extremes durant el pas del tren", explica l'enginyer de qualitat Li Wei. "Els capçals de soldadura han de suportar tres impactes potents consecutius sense fractures per obtenir el seu "certificat de qualificació de fàbrica", va explicar l'enginyer de qualitat Li Wei.

A la secció d'acabats, els inspectors de qualitat realitzen les comprovacions finals mitjançant calibres de regla electrònica. Aquí, cada capçal de soldadura ha de passar tres etapes crítiques: inspecció visual, detecció especialitzada de defectes i verificació del producte acabat. "Hem establert un sistema de control de tres-nivells-que abasta auto-inspecció i comprovacions mútues a les estacions de treball, re-inspecció secció i mostreig en taller-per garantir institucionalment el compliment del 100% de la junta soldada", va dir Zhang Hanfang, director del taller de soldadura de ferrocarrils d'aquesta instal·lació.