Đường ray liền mạch được hàn như thế nào?

Tại Cơ sở hàn Vũ Hán của Tổng kho bảo trì Vũ Hán, Công ty TNHH Tập đoàn Cục Đường sắt Vũ Hán, mọi đường ray thép đều trải qua một sự chuyển đổi đáng chú ý. Đường ray hàng trăm-mét được vận chuyển từ các nhà máy thép phải trải qua 17 quy trình tỉ mỉ-bao gồm hàn, phay thô, chuẩn hóa, phay chính xác và phát hiện khuyết tật-trước khi cuối cùng được rèn thành các đường ray liền mạch dài 500-mét.

 

Hàn đường ray liền mạch, mặc dù có vẻ đơn giản, nhưng lại thể hiện sự theo đuổi cực độ về độ chính xác, sức mạnh và sự an toàn.

Kể từ đầu năm nay, Cơ sở hàn đường sắt Vũ Hán của Trạm bảo trì kỹ thuật Vũ Hán đã hoàn thành hơn 600 km hàn đường ray liền mạch cho các dự án bao gồm đoạn Vũ Hán-Yiyang của Đường sắt cao tốc-Sông Dương Tử và Đường sắt cao tốc Tương Dương-Kinh Châu{4}}. Công suất hàn hàng năm đã tăng từ 1.500 lên 1.800 km, với sự tích hợp sâu sắc của thiết bị thông minh và hệ thống kỹ thuật số, đồng thời thúc đẩy những bước nhảy vọt về hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm.

 

Độ chính xác hàn đạt tới 'cấp milimet'

Giống như mỗi người sở hữu một thẻ căn cước duy nhất, mỗi đường ray đều mang 'mã vạch nhận dạng' đặc biệt của riêng mình. Mã QR này được in ở cuối đường ray, ghi lại toàn bộ lịch sử của nó. Trước khi hàn, nhân viên quét mã vạch để nhập thông tin chi tiết, hoàn tất 'quy trình đăng ký' của đường sắt. Sau đó, các công cụ kiểm tra chuyên dụng sẽ kiểm tra tỉ mỉ hình dạng và chất lượng bề mặt của đường ray, đảm bảo tất cả các thông số kỹ thuật đều đáp ứng tiêu chuẩn trước khi bắt đầu hàn.

Trước khi hàn, các đầu đường ray phải được làm sạch hoàn toàn. Máy tẩy cặn tự động xử lý tỉ mỉ đầu ray, chân ray và mặt cuối, với độ sâu tẩy cặn được kiểm soát chặt chẽ trong vòng 0,2 mm - xấp xỉ độ dày của hai tờ giấy máy in tiêu chuẩn. Độ sâu quá nông sẽ ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn, trong khi độ sâu quá mức sẽ làm hỏng thân đường ray.

Hàn là giai đoạn quan trọng nhất của toàn bộ quá trình. Trước khi định vị các ray trên máy hàn đối đầu đèn flash cố định, các đầu của cả hai ray phải căn chỉnh chính xác, độ lệch dọc và ngang không quá 0,2 mm. Xu Tengfei, quản đốc bộ phận hàn đường ray, giải thích rằng đường ray liền mạch phải chịu được lực ly tâm cực lớn khi vào cua ở tốc độ-cao và chịu đựng hàng trăm tấn ứng suất nhiệt do biến động nhiệt độ theo mùa. Bất kỳ sai sót nhỏ nào tại điểm hàn đều có thể được khuếch đại vô thời hạn trong quá trình hoạt động kéo dài. Sau khi căn chỉnh cuối, hàng chục nghìn ampe dòng điện chạy qua mối nối, ngay lập tức làm nóng các đầu đường ray lên hơn 1000 độ C. Áp suất rất lớn sau đó sẽ nén cưỡng bức kim loại nóng chảy. Mặc dù toàn bộ quá trình hàn chỉ mất khoảng hai phút nhưng nó bao gồm bảy giai đoạn được kiểm soát chính xác bao gồm làm nóng trước, nung chảy và rèn.

Sự cộng tác giữa con người và máy móc giúp tăng hiệu suất lên 15,4%

Sau khi hàn, các hạt hàn nhô ra vẫn còn ở mối nối ray, cần phải xử lý thêm. Trong khu vực mài chính xác, robot mài hoàn toàn tự động tinh chỉnh tỉ mỉ các đầu hàn. Được hướng dẫn bởi hệ thống laser, cánh tay robot thực hiện các chuyển động chính xác, tạo ra các tia lửa vàng khi bánh mài tiếp xúc với các hạt hàn. Yu Runze, kỹ thuật viên tại hiện trường Yu Runze giải thích: “Mục tiêu của chúng tôi là loại bỏ vật liệu hàn dư thừa, đảm bảo hình dạng hình học của đầu hàn hoàn toàn khớp với đường ray ban đầu”. Hệ thống mài thông minh sử dụng chức năng quét 3D bằng laser để tự động xác định đường viền mối hàn, điều chỉnh linh hoạt các đường mài để tránh mài quá-trong khi đảm bảo không bỏ sót khu vực nào. Trước đây, nhiệm vụ này hoàn toàn dựa vào vận hành bánh mài thủ công, đặc trưng bởi cường độ lao động cao, điều kiện làm việc kém và kiểm soát chất lượng không nhất quán. Ngày nay, việc tích hợp 'máy phay CNC và robot mài hoàn toàn tự động' cho phép con người- cộng tác với máy, tăng hiệu suất lên 15,4%.

Ba bài kiểm tra nghiêm ngặt trước khi phê duyệt

Đường ray hàn trải qua quá trình kiểm tra nghiêm ngặt. Tại trạm phát hiện khuyết tật, kỹ thuật viên Tu Aibing quét tỉ mỉ bề mặt đầu mối hàn bằng đầu dò siêu âm, mắt dán chặt vào sự dao động dạng sóng của màn hình. “Chúng tôi thực thi một tiêu chuẩn không khoan nhượng: bất kỳ dạng sóng nào cũng biểu thị sự từ chối”, Tu nói. Kiểm tra siêu âm cho thấy những sai sót bên trong mà mắt thường không thể nhìn thấy được. Kết hợp kiểm tra tự động với xác minh thủ công đảm bảo không có hư hỏng bên trong hoặc khuyết tật tiềm ẩn trong mỗi mối hàn. Vượt qua bài kiểm tra này, các khớp nối sẽ phải chịu đựng bài kiểm tra búa thả khắt khe hơn. Một chiếc búa sắt nặng một{6}}tấn đập vào mối hàn từ độ cao 5,2 mét. Kỹ sư chất lượng Li Wei giải thích: “Điều này mô phỏng các điều kiện căng thẳng cực độ nhất trong quá trình tàu chạy qua”. Kỹ sư chất lượng Li Wei giải thích: “Đầu hàn phải chịu được ba tác động mạnh liên tiếp mà không bị gãy để đạt được "chứng chỉ chất lượng nhà máy".

Trong phần hoàn thiện, thanh tra chất lượng tiến hành kiểm tra lần cuối bằng thước đo thẳng điện tử. Ở đây, mỗi đầu hàn phải vượt qua ba giai đoạn quan trọng: kiểm tra trực quan, phát hiện khuyết tật chuyên dụng và xác minh thành phẩm. Zhang Hanfang, Giám đốc Xưởng hàn đường sắt tại cơ sở này cho biết: 'Chúng tôi đã thiết lập một-hệ thống kiểm soát ba tầng-tự kiểm tra và kiểm tra lẫn nhau tại các trạm làm việc, kiểm tra lại từng phần và lấy mẫu tại xưởng-để đảm bảo về mặt thể chế 100% sự tuân thủ của mối hàn”.