金能龍

(湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南衡陽(yáng)421002)

我國(guó)鐵路經(jīng)過(guò)六次大提速和高速鐵路的建設(shè)，使得我國(guó)鐵路速度和運(yùn)輸能力得到了很大提高。在2017年我國(guó)GDP達(dá)到82.71萬(wàn)億元，隨著人民生活水平的提高，對(duì)鐵路旅客舒適度有了更高的要求。無(wú)縫線路就是消滅了鋼軌接頭軌縫，通過(guò)焊接方式將鋼軌一根根焊聯(lián)，有效減少了車輪對(duì)鋼軌的沖擊，大大減少了車輛震動(dòng)、噪聲和維修工作，有效提高了列車平穩(wěn)性；但是焊接質(zhì)量關(guān)系到列車速度提高后的正常運(yùn)行，所以我國(guó)鐵路規(guī)范出臺(tái)了比較嚴(yán)格的規(guī)定，用來(lái)控制鋼軌焊接質(zhì)量。

1 鋼軌焊頭平直度打磨的現(xiàn)狀

無(wú)縫線路在鋪設(shè)中，先是將鋼軌廠生產(chǎn)出的100 m長(zhǎng)鋼軌在焊軌廠進(jìn)行焊接，這種鋼軌焊接我們俗稱為廠焊，在焊軌廠焊接成500 m長(zhǎng)鋼軌，將500 m長(zhǎng)鋼軌運(yùn)輸?shù)骄€路現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)，進(jìn)行新線軌道鋪設(shè)或者換軌大修工程。為了較好的將無(wú)縫線路進(jìn)行應(yīng)力放散，所以將500 m長(zhǎng)鋼軌在現(xiàn)場(chǎng)焊接成1 km～2 km單元軌節(jié)，這種鋼軌焊接我們稱為現(xiàn)場(chǎng)焊。

廠焊與現(xiàn)場(chǎng)焊的區(qū)別在于廠焊一般采用了固定焊機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)焊采用了移動(dòng)焊機(jī)。廠焊中可以使用很多大型數(shù)控設(shè)備，在現(xiàn)場(chǎng)焊中由于地形、設(shè)備移動(dòng)等限制，較多的使用了小型設(shè)備。在鋼軌焊接后焊頭平直度打磨中都采用了小型打磨機(jī)械進(jìn)行打磨，目前常常使用的是鋼軌仿形打磨機(jī)。

焊頭平直度直接關(guān)系到車輪對(duì)鋼軌的沖擊力，相關(guān)研究表明，0.2 mm微小焊縫迎輪臺(tái)階形不平順，300 km/h時(shí)引起的輪軌沖擊性高頻作用力(P1)可達(dá)722 kN，低頻輪軌力(P2)達(dá)321 kN，可加速道砟破碎、道床路基產(chǎn)生不均沉陷，巨大輪軌作用力會(huì)引發(fā)鋼軌、輪軸斷裂等情況，導(dǎo)致脫軌的出現(xiàn)。

因此，我國(guó)無(wú)縫線路中嚴(yán)格控制鋼軌焊頭平直度，對(duì)鋼軌焊頭平直度允許偏差做出了詳細(xì)規(guī)定(見(jiàn)表1，表2)。

表1 高速鐵路無(wú)砟軌道鋼軌焊接接頭平直度允許偏差

表2 普速鐵路鋼軌焊接接頭平直度允許偏差

2 仿形打磨機(jī)打磨的特點(diǎn)

仿形打磨機(jī)可以分為電動(dòng)仿形打磨機(jī)和內(nèi)燃仿形打磨機(jī)，兩者的區(qū)別主要是動(dòng)力來(lái)源問(wèn)題，其使用方法基本相同。圖1為內(nèi)燃仿形打磨機(jī)的基本組成。

鋼軌仿形打磨機(jī)主要用于鋼軌焊頭軌頭外觀輪廓打磨和鋼軌肥邊打磨，打磨機(jī)可以垂直進(jìn)行鋼軌頂面的打磨和水平進(jìn)行鋼軌軌頭側(cè)面的打磨，打磨過(guò)程中主要依靠仿形輪與焊頭兩側(cè)鋼軌接觸，從而形成一個(gè)基準(zhǔn)面，利用護(hù)軌輪保持仿形打磨機(jī)的快速移動(dòng)，用進(jìn)給輪控制砂輪接觸力度，通過(guò)砂輪接觸面勻速打磨，從而形成仿形作用，與兩側(cè)鋼軌母材，銜接合理。

打磨時(shí)將打磨機(jī)放置在需要打磨的鋼軌上，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)垂直進(jìn)給手柄，使砂輪離開(kāi)軌頂面，按下開(kāi)關(guān)，砂輪空載旋轉(zhuǎn)，觀察打磨機(jī)狀態(tài)，確認(rèn)打磨機(jī)狀態(tài)良好。然后，均勻轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)給手柄，使砂輪與焊頭焊筋接觸，利用操作扶手來(lái)回移動(dòng)打磨機(jī)，打磨過(guò)程中應(yīng)時(shí)刻注意觀察打磨出火花量以及感受進(jìn)給輪手感壓力，均勻合理的控制砂輪進(jìn)給量，同時(shí)觀察打磨后光帶印記，是否完全覆蓋和緊密銜接，嚴(yán)格注意不能出現(xiàn)泛藍(lán)、劃痕等情況。打磨中應(yīng)先打磨鋼軌軌頂面平面部分，再打磨鋼軌軌頭側(cè)面平面部分，最后進(jìn)行弧度倒角，打磨完鋼軌軌頭一側(cè)頂面和側(cè)面后，將打磨機(jī)旋轉(zhuǎn)180°，進(jìn)行打磨另外一側(cè)。打磨中前期焊筋較厚時(shí)，可以適量加大進(jìn)給輪力度，后期精修精整階段要較輕打磨，緊密銜接，形成較好的仿形效果。

因?yàn)殇撥壉砻孑喞⒉皇侵本€組成，如圖2所示，鋼軌軌頭頂面、側(cè)面為直線，之間用弧線鏈接，打磨過(guò)程中要嚴(yán)格控制弧線。

3 仿形打磨機(jī)打磨鋼軌焊頭的注意事項(xiàng)

鋼軌在焊接完成后會(huì)出現(xiàn)高焊頭和低焊頭情況，每種情況的打磨選擇方式不一樣，所以要認(rèn)真分析鋼軌焊接后的焊頭初始狀態(tài)，分析研究，確定合理的打磨方式。

鋼軌焊頭的打磨分為粗磨和精磨，粗磨過(guò)程中對(duì)鋼軌軌底腳和軌底采用棒砂輪進(jìn)行打磨，對(duì)于鋼軌軌頂面和鋼軌工作邊在高焊頭時(shí)也可以采用棒砂輪輔助粗磨，但要嚴(yán)格注意打磨速度、力度、寬度，嚴(yán)禁打虧、跳動(dòng)、泛藍(lán)等現(xiàn)象發(fā)生。在粗打磨中，仿形打磨機(jī)沿鋼軌移動(dòng)，逐步放下砂輪打磨焊筋，打磨焊筋高度到1 mm左右，打磨應(yīng)從軌面開(kāi)始，再打側(cè)面，打磨鋼軌另一側(cè)時(shí)，必須調(diào)轉(zhuǎn)打磨機(jī)。在精打磨中，旋轉(zhuǎn)進(jìn)給輪使砂輪與焊筋兩側(cè)鋼軌頂面剛好接觸，然后從兩側(cè)向焊頭處緩慢打磨，打磨時(shí)一定要嚴(yán)格觀察火花量和打磨光帶，調(diào)正進(jìn)給輪，盡量不打磨母材，精磨長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)焊縫中心線兩側(cè)各450 mm限度，打磨長(zhǎng)度越短越好，母材打磨深度不超過(guò)0.5 mm(不包括推凸余量)，在打磨過(guò)程中，要注意觀察部位，經(jīng)常檢查軌面狀態(tài)，防止打磨過(guò)量，打磨量應(yīng)使用直尺測(cè)量，接頭處的肥邊應(yīng)同時(shí)打磨消除。

對(duì)于焊接過(guò)程中高焊縫、低焊縫、工作邊凹凸較大時(shí)可以采用以下方法進(jìn)行打磨：

1)軌頂面凸出焊縫的打磨。對(duì)于0.2 mm0.5 mm的高焊縫起始打磨時(shí)，焊縫兩側(cè)打磨范圍長(zhǎng)度不能少于0.5 m，砂輪片的正壓力可適當(dāng)加大，待焊縫接近0.3 mm時(shí)，焊縫兩側(cè)打磨范圍長(zhǎng)度不能少于1.0 m。

2)軌頂面低塌焊縫的打磨。對(duì)于-0.2 mm≤h<0 mm的低焊縫，焊縫兩側(cè)打磨范圍長(zhǎng)度不能少于1.0 m，砂輪片的正壓力要適當(dāng)，每1個(gè)來(lái)回檢測(cè)1次；對(duì)于-0.2 mm

3)軌頭內(nèi)側(cè)工作邊的打磨。對(duì)于軌頭內(nèi)側(cè)工作邊“-”值焊縫，焊縫兩側(cè)打磨范圍長(zhǎng)度不能少于0.5 m，對(duì)于軌頭內(nèi)側(cè)工作邊h>+0.3 mm焊縫，焊縫兩側(cè)打磨范圍長(zhǎng)度不能少于1.0 m。

仿形打磨機(jī)打磨中的特點(diǎn)在于完全由人工操作，其輔助觀測(cè)設(shè)備比較少，主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，打磨過(guò)程中下刀如果過(guò)大，就會(huì)出現(xiàn)鋼軌打磨泛藍(lán)現(xiàn)象，鋼軌表面出現(xiàn)馬氏體，如果下刀過(guò)小，就會(huì)出現(xiàn)鋼軌打磨效果比較慢，效率不高。還有每一次下刀與上一次下刀的銜接程度，直接會(huì)影響到打磨的效果，，必須做好每一刀打磨的銜接和弧度倒棱，打磨到標(biāo)準(zhǔn)的鋼軌斷面形狀，最后精度達(dá)到規(guī)范要求的平直度要求，做好打磨順坡，嚴(yán)禁打虧鋼軌。

4 結(jié)語(yǔ)

采用仿形打磨機(jī)進(jìn)行鋼軌打磨仍然是我國(guó)常用的手段，但是如何有效的控制打磨量及打磨效果，以及進(jìn)行輔助打磨工具的研發(fā)，都有著很大短板。打磨人才的培養(yǎng)和儲(chǔ)蓄也是值得深入思考的問(wèn)題。鐵路線路的施工與維護(hù)過(guò)程中，只有整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合最新科技技術(shù)，培養(yǎng)專業(yè)打磨人才，才能與時(shí)俱進(jìn)，使得效益最大化。