范猛
(中鐵二十三局集團(tuán)第二工程有限公司鋪軌架梁分公司,黑龍江 齊齊哈爾 161000)
閃光焊利用的原理是兩端鋼軌之間接觸,然后,通過電流產(chǎn)生的熱量使金屬融化,使雜質(zhì)飛濺,形成閃光,完成焊接。在閃光焊的過程中,因?yàn)楣に嚨膮?shù)比較復(fù)雜,并且隨著不同階段的進(jìn)行,參數(shù)在峰值與平值之間會產(chǎn)生不斷的變化,因此在焊接的過程中,需要考慮多方面的因素。會有很多引起焊接質(zhì)量的問題產(chǎn)生。焊接軌腰出現(xiàn)橫向裂紋是一種比較典型的問題。這些裂紋不僅降低鋼軌質(zhì)量影響使用壽命,還會形成安全隱患。因此,解決焊接軌腰橫向裂紋這一問題十分重要。
閃光焊在我國的軌道焊接中占有90%的比例,這主要是因?yàn)殚W光焊是一項(xiàng)操作簡便,并且生產(chǎn)效率極高的焊接技術(shù)。在焊接的過程中,確保鋼軌焊接的無縫是首要目標(biāo),但是,由于鋼軌焊接的位置和工藝比較復(fù)雜多樣,因此在進(jìn)行焊接的過程中,仍然會出現(xiàn)一些裂紋。這些裂紋可以按照斷口的形狀和微觀形貌,以及金相組織來進(jìn)行分析,找出其斷裂的原因,從而進(jìn)行解決。
在鋼軌裂縫最低的地方,我們把它稱作軌腰焊縫中部,如圖1。該處的裂縫長度通常在185毫米左右,這種裂縫的產(chǎn)生與焊瘤具有一定的關(guān)系,通常來說,裂縫較大,其焊瘤程度也較高。裂縫越大的位置,在焊接的過程中,則會受到更多鐵水的灌注,進(jìn)而金屬產(chǎn)生溶解,在冷卻后則會形成更大的焊瘤。
圖1 鋼軌裂縫位置
為了確保對鋼軌裂紋部位的分析,采用切割實(shí)驗(yàn)。如圖2,將鋼軌裂紋部位用人工技術(shù)來進(jìn)行縱向切割后會發(fā)現(xiàn),會發(fā)現(xiàn)兩側(cè)的焊瘤高度不同,造成焊瘤處所承受的力不同。通常在整個(gè)裂紋的斷口處會出現(xiàn)環(huán)狀擴(kuò)散,這說明在裂紋起源的地方已經(jīng)出現(xiàn)疲勞斷裂形式。而在焊縫中心兩側(cè)的裂紋,則呈現(xiàn)樹形的擴(kuò)散模式。當(dāng)然,在離焊縫中心更近的地方,則呈現(xiàn)河流狀擴(kuò)散的方式。裂紋起源點(diǎn)的微觀狀態(tài)通常與灰色斑點(diǎn)并存。而且在灰色斑點(diǎn)區(qū)域中,可以清楚地看到裂紋可見裂紋起源于焊瘤的拐角點(diǎn)。軌腰斷裂面的中部位置,也存在一定的裂紋,這些裂紋呈現(xiàn)河流擴(kuò)展的方式,因此,存在一定的斷裂特性。
圖2 斷口的分析
對焊接裂縫的熱影響區(qū)進(jìn)行組織分析可以發(fā)現(xiàn),如圖3,在裂紋區(qū)域存在珠光體和網(wǎng)狀鐵素體的結(jié)構(gòu),除此之外,還能發(fā)現(xiàn)馬氏體和貝氏體組織,這些組織通常為非異常組織,而且也屬于我國對鋼軌焊接技術(shù)條件要求中的合理組織。
圖3 金相組織分析
焊接工作是一項(xiàng)精度要求非常高的工作,尤其在焊接的過程中,對于焊瘤的殘留度必須保證在一定的范圍內(nèi)。但是,部分焊接工作人員,在工作的過程中,因?yàn)椴僮魇炀毝鹊膯栴}和操作專業(yè)度的問題,往往無法保證焊瘤的殘留度,進(jìn)行焊接的過程中,焊縫兩側(cè)的焊瘤有可能存在一定的雜質(zhì)的殘留,當(dāng)殘留度較高時(shí),一側(cè)的焊瘤則會有較長的拖延。鋼軌母材軌腰的位置很容易夾雜其他的硫化物,但是,硫化物的熔點(diǎn)又不高,容易形成結(jié)晶。這也就導(dǎo)致接頭強(qiáng)度出現(xiàn)一定的弱化,一旦在焊瘤轉(zhuǎn)折處,很容易導(dǎo)致裂紋的形成。
閃光焊的工作需求比較復(fù)雜,尤其對于高寒地區(qū)的作業(yè)而言,在焊接的過程中,必須配備必要的加護(hù)措施。因本單位實(shí)際作業(yè)地點(diǎn)集中在東北地區(qū),氣溫相對較低,尤其在冬季,如果要進(jìn)行焊接工作,就必須考慮周圍惡劣的自然環(huán)境,進(jìn)行一定的加護(hù)或預(yù)熱工作。防止由于溫度降低過快導(dǎo)致鋼軌焊頭位置內(nèi)部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,容易出現(xiàn)裂縫。
通常在焊接完成后,其焊瘤的高度很難精確的控制在規(guī)定的范圍內(nèi),這就需要在焊接工作完成后進(jìn)行一定的打磨。但是打磨的過程由于工作人員的操作失誤也存在一定的誤差,造成高低接頭或者錯(cuò)邊的情況發(fā)生,使焊頭兩側(cè)所承受的力不同,就會引發(fā)斷裂。
在焊接的過程中,積極地進(jìn)行裂紋探測,能夠有效避免橫向裂紋的發(fā)展與深化。但是,許多焊接工程在進(jìn)行的過程中,并沒有進(jìn)行良好的裂紋探測工作,這就很容易導(dǎo)致在焊接的過程中,雖然只是出現(xiàn)了微小的裂紋,但是,在沒有被探測出的情況下,裂紋會深入發(fā)展,繼而形成巨大的橫向裂紋。
我國的焊接技術(shù)在近年來獲得了較快的發(fā)展,但是,與西方發(fā)達(dá)國家相比,焊接技術(shù)仍然存在一定的進(jìn)步空間。之所以會出現(xiàn)橫向裂紋的另一個(gè)重要因素,就是閃光焊的技術(shù)并不足夠成熟。因此,焊接工程單位應(yīng)該積極引進(jìn)先進(jìn)的焊接技術(shù),同時(shí),對于裂紋的消除技術(shù)也應(yīng)該進(jìn)一步演進(jìn),除此之外,要不斷吸納優(yōu)秀的焊接工作人才。這樣才能不斷提升我國的焊接技術(shù)水準(zhǔn),減少橫向裂紋的產(chǎn)生。
為了減少軌腰橫向裂紋的產(chǎn)生,首先,要不斷優(yōu)化焊接流程和焊接質(zhì)量。良好的焊接制度和焊接流程才能確保焊瘤的殘留度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),從而減少橫向裂紋的產(chǎn)生。其次,要加強(qiáng)對焊接工作人員的培訓(xùn),注重提升焊接人員的技術(shù)水平和焊接技能。像東北地區(qū)這樣,自然環(huán)境惡劣,氣候寒冷的焊接工程,加護(hù)以及預(yù)熱工作更應(yīng)該仔細(xì)謹(jǐn)慎的進(jìn)行。而在焊接后的打磨過程中,要著重對應(yīng)力集中的位置點(diǎn)進(jìn)行打磨。這樣才能保證在焊接過程中產(chǎn)生的焊瘤高度在一定的范圍內(nèi),預(yù)防橫向裂紋的產(chǎn)生。最后,及時(shí)必要的裂紋探測工作也能很好地避免橫向裂紋的產(chǎn)生。這是因?yàn)椋谔綔y的過程中,如果發(fā)現(xiàn)微裂紋的出現(xiàn),則可進(jìn)行一定的補(bǔ)救工作,而避免裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)大。
閃光焊所產(chǎn)生的裂紋,會影響鋼軌的質(zhì)量,如處理不及時(shí),造成鋼軌斷裂,還有可能對車輛以及人員造成一定的安全威脅。除此之外,如果鋼軌出現(xiàn)橫向裂紋,證明焊接質(zhì)量未達(dá)標(biāo)。焊接工程企業(yè)的工程信譽(yù)度會受到影響。長此以往,還會影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此,分析橫向裂紋的產(chǎn)生原因,提出解決方案,更有利于企業(yè)的長久發(fā)展。為了確保焊接質(zhì)量的提升,應(yīng)該不斷對焊接過程中的每個(gè)因素進(jìn)行控制。減少焊接過程中橫向裂紋的產(chǎn)生,以便于提升焊軌機(jī)的工作效率和工作質(zhì)量。