가스압접 및 테르밋트 용접, 장대레일 용접

[가스압접 용접]

(1) 개요

산소, 아세틸렌으로 접합할 레일의 양단면을 약 1,200°C로 가열하여 압접하는 방법이다.

(2) 용접과정

1. 레일에 압접기 설치

2.가압력 설정
3. 가열 및 압접

4. Trimming
5. 열간 교정
6.. 연삭
(3) 특징
1. 용접시간이 빠른편이다.(5∼8분)
2. 플래시 버트 용접과 같은 정도의 신뢰성이 있다.
(4) 레일맞춤 및 중심합치기
1. 단면이 오손 또는 변형되지 않도록 레일을 도입한다.
2. 단면의 직각은 틀림이 없어야 하며 레일 두부면의 차는 0.1mm 이하로 한다.

3. 양단면을 합칠 때의 틀림은 저부에서 0.2mm 이내, 복부에서 0.4mm 이내로 한다.

4. 이음용접 후 레일의 사용방향(좌측 또는 우측)이 확실한 것은 레일 두부 상면과 궤 간 내측을 직선이 되도록 한다.
5. 레일의 사용방향(좌측 또는 우측)이 확실치 않은 것은 좌우 방향을 중심으로 맞추 고 상하 방향은 두부 상면이 직선이 되도록 한다. 단, 오차는 저부 하면으로 가도록 한다.

(5) 레일 교정

레일의 엇갈림, 굴곡 등은 적열(適熱) 중(공법에 따라 노멀라이징 후)에 교정하여야 한다. 교정 도중에 냉각되어 교정이 곤란한 경우에는 재가열한 후에 교정하여야 한다.
(6) 트리밍
1. 가열 압접이 끝난 후에는 되도록 빨리 트리밍하되, 트리밍은 적열 중에 시행하고, 깊이 깎여 들어가지 않도록 하며, 여유 두께가 1~1.5mm가 되도록 한다.
2. 레일이동 및 가공은 트리밍이 끝난 후 용접중심부의 두부 표면온도가 600°C이하가 된 후 시행한다.
(7) 가압 및 가열표준
1. 가압, 가열 및 용접은 장비제작자의 사용 설명서와 다음 표에 의한다.

레일종별	가압력 (tonf)	크램프 압력 (tonf)	혼합가스 압력 (mmHg)	압축량(mm)
				HH340 HH370	기타
50N	16~18	20~21	45~60	30이상	24이상
60	17~19	20~21	50~65	30이상	24이상

(8) 두부 열처리레일용접의 후열처리
1. 후열처리 전에는 후열처리용 버너의 정비, 각종 압력계 및 유량계의 조정 등 사전준 비를 면밀히 한다.
2. 후열처리장치를 사용할 경우에는 가열개시 및 시공시간, 가열범위, 공냉시간, 공냉범 위 등에 유의하고, 다음 조건을 표준으로 한다.

가) 용접중심부의 두부 표면온도가 600°C가 될 때 재가열을 시행하며, 용접 범위를 열처리하여 적당한 온도(레일 두부표면온도 약 1,000°C)까지 가열한 후 버너를 끄고 강제 공냉한다. 이때 버너의 움직임 폭은 150mm로 한다.
나) 가열조건은 다음 표를 표준으로 한다.

구분	유량계 입구압력	유량계눈금
산소	5.0 bar (0.5 MPa)	100 l/min
아세틸렌	0.6 bar (0.6 Mpa)	100 l/min

다) 냉각을 시행할 경우에는 용접기 통과 직후 200초(HH340=300초, HH370=480초) 동안 신속히 송풍을 시행한 후 송풍기 스위치를 끄고, 레일두부표면의 온도가 25 0~300°C가 되면 공냉헤드와 레일 두부표면간의 거리를 10mm로 유지한다.
라) 연화부의 범위(쇼어 경도 HH370=49, HH340=47이하)는 20mm이하이어야 한다.

마) 후열처리 후의 레일두부면 경도는 [별표 1]에서 정한 위치에서 측정하고 다음의 경도가 되어야 한다.

경도별	브리넬 경도	쇼어 경도	비커스 경도
HH370	331~388	49~56	331 이상
HH340	321~375	47~53	311 이상

 

[테르밋트 용접]

(1) 개요
산화철과 알루미늄 분말과의 혼합에 의한 테르밋 반응에 따라 2,000°C정도의 발열에 의해 용융한 용강을 접합할 레일 사이에 주입하여 용접하는 방법

(2) 용접과정
1. 접할 부재간 적당한 간격을 유지하고,

2. 그 주위를 몰드로 감싸고,
3. 몰드내 모재를 예열,
4. 도가니 내의 테르밋 용제에 점화
5. 테르밋 반응으로 생성된 용강을 도가니로부터 주입

6. 몰드 및 도가니 제거
7. Trimming
8 연삭
(3) 특징
1. 전원 및 가압장치가 필요 없다.
2. 기동성이 좋다.
3. 사용기구가 간단하다.
4. 용접부가 주물이어서 용접결함이 생기지 않는다.
5. 레일바닥의 여성이 응력집중의 원인이 되어 강도적으로는 다른 용접법보다 약하다.
(4) 레일 조정
1. 이음매판을 철거하고 양편으로 2, 3개 정도의 레일 체결장치를 풀어 늦추어 놓는다.

2. 이음매부의 부식, 후로우 등을 정리한 뒤, 25mm 용접일 경우에는 유간이 25±1mm(PLA 경우 25±2mm), 68mm용접일 경우에는 유간이 68±3mm가 되도록 한다. 단, 용접 시 적정한 유간이 없는 경우에는 레일을 절단한다.
3. 레일단면은 “2. 일반사항 (9) 사전다듬질”에 의하여 청소한다.
4. 레일의 양측면은 1m 수평 철자로 측정하여 직선이 되도록 하고, 레일 두부는 이음매부의 중심을 기준으로 하여 1m 직각자의 한쪽 끝이 1.75~2.0mm가 낮아지도록 한다.
(5) 몰드 설치
1. 고정 장치는 소정위치에 견고히 고정시키고 형틀은 한쪽에 고정시킨 다음 다른 한 쪽을 맞추어 고정시키고 양측을 견고하게 조인다.
2. 틈막이 모래가 이음매부 내로 들어가지 않도록 하며, 용철이 새지 않도록 형틀의 저부, 측면을 빈틈없이 막은 다음 예열버너로 모울드 내의 모래 등을 날려 청소한다.

3. 도가니는 고정장치 위에 설치하여야 하며, 오토탭과 프라그는 소정 위치에 정확히거치한다.
(6) 예열
산소 압력은 5bar(0.5MPa), 프로판 압력은 1.5bar(0.15MPa)로 조정(PLA 경우 산소 1.5bar,프로판 0.4bar)하여 예열을 시행하여야 하며, 이 때 레일두부로부터 버너파이 프까지의 간격과 예열시간은 다음 표를 표준으로 한다. 또한, 포장을 제거하지 않은 1회용 도가니를 사용하여 완전 건조 상태에서 작업해야 한다.

<레일두부로부터 버너파이프까지의 간격>

구분	원형 버너파이프	사각 버너파이프
간격(mm)	40	50

<레일종류 및 용접방법에 따른 예열시간>

레일종류	50kgf/m	60kgf/m
용접방법	25mm 용접	25mm 용접	68mm 용접
예열시간(분)	4	5	6

(7) 점화 및 주입
1. 예열하는 동안 도가니에 테르밋 용제를 넣고, 예열이 끝난 후에 점화제를 주입하여 용제를 점화시키며, 이 때 반응은 약 40초 내외에 완료되어야 한다.
2. 용제는 오토 탭을 사용하여 자동 탬핑 되도록 하고, 오토 탭의 작동시간은 점화 후 15~30초를 표준으로 한다. 또한, 표준 작동시간을 벗어난 경우에는 재용접을 원칙 으로 하나, 작동시간이 미세하게 벗어난 경우에는 주의 깊게 끝 다듬질 검사를 시행하여 결함유무를 확인하고, 이상이 없을 경우 다음 공정으로 진행한다.
(8) 몰드 제거
25mm 용접을 할 경우에는 용철이 흘러 주형 내에 들어간지 3분 이후(PLA 경우 5 분 30초), 68mm 용접을 할 경우에는 10분 이후에 몰드 케이스 및 클램프 장치를 해 체하고, 다시 6분(68mm 용접 경우 12분)이 경과하면 레일 상면에서 약 10mm까지의 상부 몰드를 제거한다. 이 때 레일 복부 및 저부의 몰드는 제거하여서는 안 된다.
(9) 트리밍
트리밍은 적열 중에 전단 잭크를 사용하여 시행하되, 깊이 깎여 드러나지 않도록
하고, 여유 두께 1~1.5mm를 확보하여야 한다. 또한, 서냉한 후의 레일 상면은 “2.일 반사항 (9) 끝 다듬질”의 표면 거칠기 기준을 만족하도록 끝 다듬질을 시행하여야 한다. 저부 측면의 경우에는 여성부를 레일면과 같게 양쪽 모두 갈아야 한다.

(10) 두부 열처리레일용접의 후열처리

두부열처리 레일을 용접할 경우에는 “4. 가스압접 (8) 두부 열처리레일용접의 후열 처리”에 따라 후열처리를 시행하여야 한다.