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        鍛制鋼坯轍叉焊接工藝研究

        2015-11-16 06:04:50姜麗麗閆佳尉小明
        金屬加工(熱加工) 2015年12期
        關鍵詞:轍叉鋼坯焊條

        姜麗麗 閆佳 尉小明

        1. 概述

        2014年是中國現(xiàn)代有軌電車線路第一次集中開通運營的一年,截止目前,我公司已承擔了沈陽和珠海有軌電車道岔設計和制造任務。而道岔的轍叉部分由于閃光焊機的結構以及轍叉本身角度等因素,導致無法用閃光焊方式焊接所有接頭,探索用電弧焊方法焊接接頭成為必然。

        2. 焊前準備

        (1)母材及設備工裝 試驗材料為(斷面尺寸見圖1)U75V槽型軌,其化學成分及力學性能如表1所示。該槽型軌為113mm×180mm毛坯料機加工而成。試驗件長度600~650mm,10根。將槽型軌對接截面及兩側80mm范圍內(nèi)的鐵銹、油污、水分等雜物清除干凈,并打磨出金屬光澤。

        根據(jù)焊條選用的一般規(guī)則,焊條強度應接近焊接母材強度,故選擇J857焊條(φ 3.2mm、φ4mm)焊接。所用設備及工裝如下:ZX7-400逆變直流焊機、預熱裝置、焊條烘箱、C型夾、保溫棉砂、尖頭錘、紅外線測溫儀;主要檢測設備為智能型電液伺服3 000kN鋼軌靜彎試驗機、鋼軌焊接接頭超聲波探傷儀。

        (2)焊條烘干 烘干溫度400℃,保溫1h,烘干后放入保溫桶待用。

        圖1 鍛制鋼坯斷面

        圖2 焊條電弧焊接

        圖3 清除熔渣

        (3)槽型軌對正和預熱 將待焊槽型軌找正、找平,鋼軌間隙13~15mm,將軌底銅墊板與槽型軌點固,對接口及周圍100mm范圍內(nèi)用火焰預熱350~400℃,用紅外線測溫儀在接口兩側70~80mm處測預熱溫度。

        3. 焊接工藝

        (1)焊接 采用短弧施焊(見圖2),每層間應徹底清除熔渣及飛濺物(見圖3),層間溫度保證不低于預熱溫度,否則應重新預熱。層間應及時使用尖頭錘錘擊焊縫,以減小應力,防止裂紋產(chǎn)生。焊后應對全斷面進行檢查,缺肉時使用小電流補焊。具體的焊接參數(shù)如表2所示。

        表1 鍛制鋼坯化學成分及力學性能

        表2 焊接參數(shù)及要求

        (2)焊后保溫 由于所焊鋼坯斷面不對稱性,焊縫區(qū)域不同部位冷卻速度不同,導致軌腰處極易產(chǎn)生裂紋,故采用焊后保溫緩慢冷卻的方法避免這一情況的發(fā)生。具體操作如下:焊接完成后使用兩把烤炬同時將焊縫及端頭8 0mm范圍加熱到600~650℃,石棉砂掩埋保溫12h,自然冷卻至室溫。

        (3)打磨 采用手持砂輪機對焊頭全斷面沿鋼軌縱向進行打磨,打磨力量不宜過大,勿使打磨表面發(fā)黑發(fā)藍,或發(fā)生打磨灼傷。

        4. 試驗

        由于國內(nèi)尚無槽型軌焊接的相關國家標準,我公司參照TB/T1632《鋼軌焊接接頭技術條件》及相關文獻制訂了“沈陽有軌電車項目轍叉焊接技術條件”,本次試驗按暫行技術條件執(zhí)行。

        (1)靜彎試驗 靜彎試驗在智能型電液伺服3000kN鋼軌靜彎試驗機上進行,支座間距1m,壓頭位于支點中部的焊縫頂部,靜彎試驗結果如表3所示。靜彎斷口如圖4所示,無組織缺陷。

        圖4 鍛制鋼坯斷口

        表3 焊接接頭靜彎試驗結果

        表4 拉伸試驗結果

        (2)拉伸試驗 接頭拉伸性能如表4所示,抗拉強度平均值為998MPa,斷后伸長率平均值為6.3%。拉伸性能只做參考。

        5. 結語

        2012年8月17日,鐵科院下發(fā)了槽型鋼軌鋁熱焊焊接技術條件,此文件參考TB/T1632-2005《鋼軌焊接 第1部分通用技術條件》及TB/T1632-2005《鋼軌焊接 第3部分:鋁熱焊接頭》,其中靜彎強度要求≥1100MPa。公司技術條件要求靜彎強度達到1176MPa以上,本試驗采用手工電弧焊焊接接頭強度均超過此技術要求,并很好的應用于沈陽和珠海有軌電車項目的轍叉焊接中,如圖5所示。

        圖5 現(xiàn)場實物

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