王宏

【摘 要】本文結(jié)合閃光焊車對攀鋼U75v鋼軌焊接型式檢驗，介紹了YHG-1200型移動式閃光焊車焊接關(guān)鍵工藝、技術(shù)及配套的設(shè)備機具，閃光焊車應(yīng)用于我國高速、重載鐵路和既有線路大修換軌焊接具有重要的意義。

【關(guān)鍵詞】閃光焊車 無縫線路 焊接工藝

引言

無縫線路的鋪設(shè)在我國鐵路發(fā)展中具有舉足輕重的作用，其鋪設(shè)過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一是鋼軌焊接。鋼軌焊接的質(zhì)量對鐵路行車安全和延長鋼軌使用壽命具有十分重要的意義。目前，我國鐵路鋪設(shè)的無縫線路，采用先在工廠用閃光接觸焊方法焊成500m長軌，再利用長軌列車將500m長軌運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，現(xiàn)場焊則采用移動式閃光焊車、氣壓焊車和鋁熱焊焊接方法。因閃光焊車焊機自動機械化程度高，焊接后焊縫材質(zhì)與母材等同，且焊機有質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，保證每個焊接頭質(zhì)量穩(wěn)定一致，所以在三種焊接方式中，閃光焊的焊接質(zhì)量最好。閃光焊軌車的使用解決了線路高速重載對鋼軌焊縫的高要求和目前現(xiàn)場焊軌質(zhì)量不穩(wěn)定的矛盾，在我國新建高速鐵路和既有線路換軌施工中，均推薦首先使用閃光焊接。

YHG-1200型移動式閃光焊車在一個封鎖點內(nèi)（180min）可焊接8-10個鋼軌接頭，該設(shè)備取消了氣壓焊用乙炔瓶和氧氣瓶等具有爆炸危險的設(shè)備，實現(xiàn)了現(xiàn)場鋼軌焊接的機械化，改善了作業(yè)環(huán)境，提高了施工人員的勞動安全保護。該車采用494KW發(fā)電機組作為動力，安裝了較為先進的懸掛式閃光焊機，焊接過程自動控制，具有保壓推凸功能，拉伸頂鍛力大，有效地保證焊接接頭的高質(zhì)量和高穩(wěn)定性。

1.工藝原理

閃光焊又稱為接觸焊，焊接時，將鋼軌置于兩電極之間，對中加壓夾緊，并對鋼軌通過電流，利用鋼軌及其連接處的電阻加熱工件，形成局部熔化或塑性狀態(tài)，通電結(jié)束后，壓力繼續(xù)作用，形成牢固接頭。焊接過程不需要填充金屬，熱影響區(qū)小，易獲得質(zhì)量較好的焊接接頭。閃光焊的焊頭重傷頭率很低，質(zhì)量高于氣壓焊和鋁熱焊。

2.工藝過程

焊接工藝包含：焊前鋼軌選配，軌端打磨，起拱量的大小，焊接規(guī)范（焊接電流、電壓、燒化量、頂鍛量、焊接時間等）及焊后冷卻、正火、調(diào)直、檢查、打磨、探傷等。

2.1軌端及表面處理：鋼軌焊前應(yīng)對軌頭兩端進行除銹處理。要求表面光潔，不得有銹斑，出銹打磨量一次不超過0.2mm；對軌腰兩側(cè)表面800mm范圍內(nèi)除銹，不得將表面打虧和發(fā)藍現(xiàn)象，使其露出98%以上的金屬光澤。如果在此范圍有凸出的廠標、生產(chǎn)日期等也必須同時磨平。

2.2焊機焊接：焊接之前必須清潔導(dǎo)電鉗口及鋼軌夾緊區(qū)域，保證良好的電接觸。檢查鋼軌端面垂直度和鋼軌端面、軌腰導(dǎo)電面除銹質(zhì)量。鋼軌就位必須保證2根鋼軌縱向處于一條直線，焊機對位通過操作焊機吊臂系統(tǒng)實現(xiàn)。對位合格后，接通電源，激活自動焊接程序，分別進入預(yù)閃階段、穩(wěn)定高壓閃光階段、低壓閃光、加速閃光以及頂鍛階段。閃光焊接完成后，鋼軌夾緊裝置快速松開兩鉗口，焊機頭內(nèi)的推瘤刀立即進行推瘤，完成一個鋼軌接頭的焊接。焊接結(jié)束后，必須迅速提起焊軌機，清除焊瘤，檢查焊接接頭的外觀質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)存在表面燒傷、嚴重錯位、推瘤推虧、裂紋等缺陷，應(yīng)判為不合格，并作好記錄。

2.3正火：鋼軌焊接接頭需進行焊后熱處理。熱處理采用（氧氣+乙炔）火焰正火。當(dāng)接頭溫度降至500℃以下時開始正火。加熱器沿焊接頭縱向擺動，軌頭加熱的表面溫度一般不超過950℃，軌底角加熱的表面溫度不低于850℃，鋼軌表面正火加熱溫度采用光電測溫儀，并作好正火記錄。當(dāng)焊頭溫度低于400℃時，立即進行焊接接頭的矯直作業(yè)。

2.4打磨：利用鋼軌打磨機具打磨鋼軌焊接接頭的軌頂面、側(cè)面，打磨時不宜橫向打磨焊縫，且不使鋼軌表面“發(fā)藍”。在打磨時若溫度高，要暫停打磨，待溫度適宜時再進行打磨。利用角磨機對焊縫及其附近軌頭側(cè)面、軌腳和軌底進行打磨，適當(dāng)預(yù)留余量，打磨表面不應(yīng)出現(xiàn)打磨灼傷，焊縫表面無突然起伏。

2.5焊縫探傷檢查：利用超聲波探傷儀對鋼軌焊縫進行探傷檢查。檢查時要待焊縫自然冷卻到50℃以下才能進行。焊縫內(nèi)部任何部位發(fā)現(xiàn)有未焊透、裂紋、夾渣等缺陷時，該焊頭必須截鋸重焊。

3.設(shè)備和機具

閃光焊車應(yīng)配置必要的設(shè)備：鋸軌設(shè)備、軌端除銹設(shè)備、接頭矯直設(shè)備、打磨機以及熱處理裝置、發(fā)電機組、檢測儀器等。焊接所需的主要機具設(shè)備見下表。

閃光焊車主要設(shè)備一覽表

序號 設(shè)備名稱 型號規(guī)格 數(shù)量

1 焊軌車 YHG-1200 1

2 軌道車 JY-290 1

3 內(nèi)燃鋼軌仿形打磨機 NMG4.9 2

4 發(fā)電機 10kw，380v/220v 2

5 液壓直軌器 ZG-800 1

6 氧炔焰正火裝置 對開式加熱器：SJR-60控制箱：KZ-25 1

7 超聲波探傷儀 SDW-900 1

8 直柄砂輪機 Ф150mm，380V 4

9 角向磨光機 Ф100mm，220V 4

10 軌端打磨機 GDM-1.1 2

11 紅外測溫儀 RayngerTM3i LT 2

12 電子平尺 SEC-1 1

13 起復(fù)裝置 手動油泵：SYB-2B，復(fù)軌器：JYW-1B 1

14 對講機 TK-3207 4

15 鋸軌機 2

16 鉆孔機 2

4.人員配備

大機司機2名、軌道車司機2名、設(shè)備技術(shù)人員及電腦操作員1名、焊機操作人員3名、吊機操作1名、前打磨人員1名、后打磨人員1名、正火人員2名、探傷工1名、施工負責(zé)人1名，共計15人。地面配合人員15人。

5.焊接參數(shù)選擇

閃光焊焊接工藝參數(shù)眾多，而不同工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量的影響是不同的。在工藝試驗參數(shù)調(diào)試過程中主要應(yīng)用屢試法和正交試驗法。屢試法是參考過去的經(jīng)驗，采用反復(fù)試的方法逐步分析與調(diào)整。利用屢試法調(diào)試鋼軌閃光焊的眾多參數(shù)十分費時耗材，且調(diào)出的參數(shù)組合不一定優(yōu)佳。正交試驗法是從全面試驗中挑選出部分有代表性的點進行試驗，這些有代表性的點具備了“均勻分散，齊整可比”的特點。焊接過程中鋼軌送進速度的變化對焊接接頭質(zhì)量影響是最大的，進行工藝參數(shù)調(diào)節(jié)時必須嚴格控制。高壓階段的焊接電壓和焊接電流基值對鋼軌焊接接頭質(zhì)量影響都不大，在高壓階段主要為鋼軌界面增加熱輸入，采用較低電壓閃光有利于提高熱輸入效率。

5.1參數(shù)調(diào)節(jié)首先建立合理的加熱區(qū)，消除冷斷口（未焊透）和過熱組織，然后減少斷口的灰斑數(shù)量和灰斑面積。焊接接頭的落錘質(zhì)量不僅僅與灰斑缺陷有關(guān)，還與焊接接頭的溫度場、焊接頂鍛階段的頂鍛量等因素有關(guān)，但灰斑缺陷面積小是焊接接頭落錘質(zhì)量好的必要條件。

5.2加速燒化電壓越高，閃光越激烈，焊口被保護越好，因此灰斑會減少。但加速燒化電壓太高，在加速階段燒化的鋼軌預(yù)留量太多，焊接接頭的溫度場會變差，因此對于加速燒化電壓需要選定在一定的范圍，過大或者過小都不行。

5.3頂鍛量：隨著頂鍛量的增加，焊接接頭的落錘質(zhì)量變差，在溫度場較窄的情況下，頂鍛量越大，焊接接頭處越容易出現(xiàn)硬頂?shù)那闆r，接頭處的應(yīng)力大，易出現(xiàn)微觀缺陷而使性能變差，因此在熱輸入一定的情況下，焊接接頭的頂鍛量應(yīng)該有一個最佳值。

5.4高壓燒化時間：高壓階段是對鋼軌進行預(yù)熱階段，預(yù)熱時間增長，鋼軌的焊接溫度場好，在低壓階段及加速燒化階段的閃光也穩(wěn)定，焊接接頭的灰斑面積就會減小。但高壓燒化時間長，焊接生產(chǎn)率降低，焊接成本增加。

5.5加速燒化時間：加速燒化時間越長，焊口被氧化的概率增加，同時加速階段的燒化量越多，在高壓、低壓階段形成的合適的溫度場被破壞，氧化物在頂鍛時很難從焊縫處擠壓出來，從而使灰斑面積增加。

5.6高壓電流基值：高壓電流基值小一點，在高壓階段短路電流就小一些，形成的凹坑就小，鋼軌在低壓和加速時容易將鋼軌端面閃平，灰斑易被擠出，從而灰斑少，落錘質(zhì)量好。

5.7帶電頂鍛時間：帶電頂鍛時間加長，灰斑易于擠出，落錘質(zhì)量增加，平均灰斑面積減小。

5.8加速末速：加速末速增加，落錘質(zhì)量變差，平均灰斑面積增加。

5.9保壓時間：在鋼軌焊接完成后長鋼軌產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力（特別是現(xiàn)場鎖定焊焊接接頭），此時焊縫溫度在900℃以上，焊縫結(jié)合強度很低，如果不進行保壓，致使焊縫被局部（裂紋源）拉開，在車輪沖擊及鋼軌應(yīng)力作用下，焊頭快速斷裂，因此必須設(shè)定保壓時間。

結(jié)束語

上述針對YHG-1200型移動式閃光焊車焊接施工工藝的論述及有關(guān)經(jīng)驗介紹，是在參考相關(guān)標準及我們多年施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上進行的總結(jié)歸納，現(xiàn)場焊接中可根據(jù)實際情況作適當(dāng)調(diào)整及積極探索，以進一步完善施工工藝。

參考文獻：

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