При проведенні монтажних і ремонтних робіт на ділянках залізничного полотна, а також в схожих умовах, пов'язаних з прокладанням рейкових ниток, застосовуються спеціальні технології зварювання. Особливості технологій зварювання рейок виражаються в підвищених вимогах до експлуатаційної надійності з'єднань, а також їх стійкості до механічних навантажень.

Основні методи
Сварка рейкових стиків відноситься до розряду особливо відповідальних заходів, організація і проведення яких неможливі без залучення обладнання і сучасних зварювальних механізмів.

Основними видами зварювальних технологій, застосовуваних при монтажі та ремонті рейок, є:
• електроконтактна зварювання;
• електродугової метод;
• термітна обробка (алюмінотермітная зварювання рейок);
• сучасна газо-пресова зварювання.

Кожен з цих методів відрізняється певними перевагами і недоліками. Для більш повного ознайомлення з ними розглянемо кожен з перерахованих способів зварювання більш докладно.

електроконтактний спосіб
Електроконтактний підхід до з'єднання стиків рейок ґрунтується на їх сильному нагріванні і наступному розплаві за допомогою електричної дуги, яка формується значним за величиною струмом низької напруги. Для реалізації методу використовують спеціальні машинні комплекси, що працюють в автоматичному режимі (МСГР-500, МС-5002 або К-190, наприклад).

Повинні стати предметом обробки рейки перед початком зварювання укладаються або безпосередньо на шляхах, або ж з невеликим зсувом всередині гілки або зовні колії (на видаленні близько 260 сантиметрів від її осі). При цьому сам зварювальний механізм переміщається по відновлюваної нитці, тобто являє собою самохідну рейкозварювальна станцію.
У процесі її роботи використовуються змінні контактні головки різного типу, що забезпечують необхідні режими зварювання (безперервне оплавлення або переривчастий розігрів контактів).

електродуговий метод
Дугова безконтактна зварювання відноситься до найбільш поширеним методиками, що застосовуються при сполученні стиків рейкових ниток. Відповідно до цього підходу рейки спочатку укладають з невеликим проміжком, після чого їх кінці проварюють металом електродів, розплавляють за допомогою дугового розряду. Цей вид безконтактного зварювання не потребує додатку надлишкового осадового тиску і реалізується за допомогою змінного або постійного струмів, що надходять від пересувної зварювальної станції.

Найбільш ефективним способом реалізації дугового зварювання рейок є так званий «ний» метод, згідно з яким заздалегідь обрізані поперек поздовжньої осі рейки укладаються строго по лінії шляхів з невеликим піднесенням і з зазором приблизно 14-16 міліметрів.
Між торцями покладених таким чином рейкових заготовок вводиться робочий електрод з подальшим пропусканням через нього струму близько 300-350 ампер. В результаті такого впливу розплавлена ​​маса рівномірно розтікається по зазору і повністю заповнює його. Для запобігання її стікання назовні зазор між рейками закривається спеціальними блокуючими огорожами. По завершенні зварювання утворилися шви шліфуються по всій площі стику.

термітна обробка
Алюмінотермітная технологія перевірена часом .. В основу застосування термітного зварювання рейок закладена відновлює реакція, яка відбувається при контакті підстави (алюмінію) з ще одою складової - окисом заліза.
Виникає в результаті цього метал (відновлене залізо) при робочих температурах близько 2000 градусів заливається в спеціальну вогнестійкість форму, збігається з геометрією зварюються рейок.
Зверніть увагу! Зазначена реакція супроводжується виділенням значної кількості теплової енергії.

Зварювати рейки по термітним методу почали дуже давно (з середини 19-го століття), проте вже з тих пір цей вид зварювання через застосування алюмінію став називатися алюмінотермітним. Важливо відзначити, що описувана хімічна реакція після підпалу спеціального високотемпературного пального (терміту) триває лише кілька секунд.
Крім двох розглянутих складових (окису заліза і алюмінію) до складу робочої звареної суміші вводяться легуючі добавки і дрібні сталеві частки, злегка гальмують або демпфирующие протікає процес. Добавки необхідні для того, щоб сталь в зоні зварювання придбала необхідні якості і параметри, характерні для більшості рейкових виробів.

При розгляді особливостей цього виду зварювального процесу слід зазначити, що по завершенні реакції загальна хімічна маса розділяється на дві фракції: рідкий метал і легкий шлак, що спливає в верхню частину форми.
Термітаня технологія дозволяє зчленовується між собою наступні види колійних виробів:
• поверхнево-загартовані рейкові заготовки;
• об'ємно-загартовані стикуються частини рейок,
• які не пройшли спеціальну термічну обробку рейки в будь-яких комбінаціях. 

Даний вид зварювання забезпечує виконання вимог основних стандартів, що пред'являються до високошвидкісних рейковим магістралях, в частині дотримання нормативів зварювальних технологій.

газопрессований спосіб
Ця технологія зварювання грунтується на поєднанні металевих стиків рейка при відносно низьких температурах (помітно нижче межі плавлення), але при досить високому тиску. До основних переваг газопрессовая методу слід віднести однорідність структури матеріалу в зоні зварювання, а також високу міцність одержуваного зчленування.

Завдяки перерахованих достоїнств, цим методом можна ефективно «варити» навіть дуже важкі і габаритні залізничні вироби. Перед зварюванням кінці таких рейок щільно пристикують один до іншого, після чого за допомогою спеціального інструменту (рельсорезного верстата з дисковою пилкою або механічної ножівки) здійснюється одночасний їх рез.

В результаті підготовчих операцій забезпечується необхідна щільність прилягання торцевих частин рейок з високою чистотою металевого сполучення. Крім цього, безпосередньо перед самим зварюванням торці обробляються діхлоретаном або чотирьоххлористим вуглецем. На етапі підготовки рейок до зварювання їх кінці нагріваються до необхідної температури за допомогою спеціальних комбінованих пальників, що забезпечують отримання достатньої температури.

Після ретельного розігріву кінці рейок затискаються за допомогою гідравлічного преса особливої ​​конструкції і продовжують розігріватися до 1200 градусів. У процесі зварювання корпусу пальників злегка зміщуються щодо оброблюваного стику (роблять невеликі коливальні рухи). Частота таких періодичних переміщень, як правило, не перевищує 50-ти коливань в одну хвилину.
Одночасно з цими переміщеннями газового пальника рейки стискаються гідравлічним пресом із зусиллям від 10-ти до 13-ти тонн, точне значення яких визначається шляхом спеціальних розрахунків. За результатами такої обробки зварюваний метал в місці стику осідає приблизно на 20 міліметрів.

Для реалізації описаної технологічного ланцюжка застосовується спеціальне газопрессовая обладнання (універсальні верстати).
По завершенні всього комплексу газозварювальних операцій готовий стик ретельно зачищається від шлаків, а потім наводиться до нормального вигляду (кажуть, що здійснюється його «нормалізація»).

Отже, розглянуті ключові методики зварювання рейкових стиків застосовуються у відповідність до технічних вимог і умов проведення ремонтно-відновлювальних заходів. З усіх підходів особливо виділяється алюмотермітная зварювання, як максимально відповідає сучасним вимогам до безконтактного відновленню рейок або прокладанні залізничних гілок. Саме термітний спосіб найбільш часто застосовується при спорудженні та ремонті сучасних транспортних магістралей.