闪光焊接过程中焊接工艺要求

摘要：无缝铁路的建设加速了铁路运输的速度，现在大家公认的效果较好的无缝钢轨焊接方式是闪光焊接，但在线路上无法像厂焊那样保证焊接环境从而保证质量，这就要求我们在线路上焊接时要从焊接工艺上严格按照标准操作以保证焊接的质量。

关键词：闪光焊接；加速；无缝钢轨；质量；工艺

中图分类号：P755.1文献标识码： A 文章编号：

一、前言

当今铁路的发展正在向着高速度和大载重量的方向发展，而钢轨的接头是影响铁路提速关键之一，钢轨接头对钢轨设备、车辆的使用寿命、旅客的舒适度、能源的消耗等有影响，更关系着列车与旅客安全。在各种原因的驱动下铁路正向无缝线路发展，无缝线路没有钢轨接头，减少了列车的冲击与振动，延长了轮轨部件的使用寿命，给列车运行和行车安全带来了好处。而钢轨接头的焊接质量有直接影响着无缝线路的寿命安全，所以钢轨焊接技术是实现无缝线路铺设的技术关键。

高速铁路钢轨主线焊接中以机械化程度高闪光焊接为主,其优点是焊缝材质与母材等同,且焊机有质量监控系统,保证每个焊接头质量稳定一致。

二、焊接工艺原理

闪光焊接开始时，两个金属工件端面接触，通过端面的接触点导电，接触电阻产生的电阻热加热工件端部，当温度达到一定程度时，工件接触面的金属熔化形成液态金属层，通过外加纵向力挤出液态金属，并使高温金属产生塑性变形，获得致密的热锻组织形成对接接头。

三、焊接工艺及应注意事项

（一）焊接施工中操作流程

K922焊轨机工艺流程为：型式试验确定焊接参数焊机焊前检查测试钢轨待焊接头外观质量检查有缺陷的将缺陷部位锯切除钢轨除锈打磨钢轨焊接对轨并焊接钢轨焊后粗打磨钢轨焊后正火钢轨焊后精打磨钢轨探伤，若合格则焊接下一头，不合格锯掉重新焊接。

按照《中华人民共和国铁道行业标准 TB/T 1632.1—2005》要求进行参数调整并通过型式试验后方可以进行线路钢轨焊接。型式试验类型包括，落锤型式试验、静弯型式试验、拉伸型式试验、冲击型式试验、疲劳型式试验。

在进行型式试验时要使焊接环境尽量与实际线路上的焊接环境一致，以保证实验结果真实有效。

（二）线路闪光焊接工艺及要求

待焊钢轨要进行外观检查应满足以下规定:①焊接用热轧钢轨应符合TB/T 2344—2003的规定；焊接用热处理钢轨应符合TB/T 2635—2004的规定；焊接用客运专线以及国外生产的钢轨应符合相关订货技术条件的规定;②焊轨焊接前要进行顺直度检查，必要时要进行调直处理,使钢轨全长范围内直顺,不得有硬弯,钢轨两端1m长内不直度不得大于0.15mm;③锯切断面处的不平整度不得大于0.2mm;④钢轨表面或内部不得有裂痕、重皮、夹渣、严重偏析等缺陷。如果所用钢轨存在以上任何缺陷均需要锯切除以保证钢轨质量。锯切后钢轨的端面斜度不应大于0.8mm。

焊前设备准备

在焊接前要检查设备使用的参数是否正确。充分活动设备，并进行测试，使设备各动作正确且无卡滞现象。

轨端处理

钢轨焊前应对焊轨两端进行除锈处理。要求表面光洁,不得有锈斑,打磨深度不超过0.2mm;待焊轨待焊时间超过24h或油水沾污,必须重新打磨处理,打磨长度750mm左右。在打磨时应注意若钢轨夹持端轨腰部位有钢轨编号等凸出钢轨表面的字号，应将其打磨平，防止电极受损。如果钢轨轨腰打磨不光洁，留有锈斑或者凹凸不平会影响焊接时导电效果，影响焊接质量或者损坏焊轨机。经过试验证明，焊接2组每组5根，第一组钢轨打磨有部分锈斑存在，第二组打磨后利用钢丝刷查找未打磨光洁的部位之后进行焊接。焊接后落锤结果为：第一组一锤断三根且灰斑面积较大，甚至出现未焊合的现象；第二组没有出现一锤断的现象，且只有两根存在着细微的灰斑现象。实验证明钢轨轨腰打磨的洁净与平整是钢轨焊接质量的一个重要因素。

钢轨端面垂直度对焊接质量的影响

如果钢轨锯切后钢轨端面倾斜度过大会出现焊接起始过程中钢轨端面点接触导电，且单点接触时间过长影响焊接过程中的热量积累，甚至会出现焊接电流过小引起焊机加速前进从而形成短路的现象。焊接过程中短路会使闪光中断而破坏了焊接过程中的保护环境从而使气体和焊渣难以排除轨端影响焊接质量。试验表明焊接过程中出现短路的焊头基本不能保证质量。

对轨

将钢轨待焊端面拉至使其接触

在钢轨1000mm外将钢轨垫起，使用直尺测量，是钢轨顶面预拱度留至2mm。

调整钢轨使钢轨顶面、工作面、轨底角的错边量都在标准范围内。

焊接钢轨

检查液压油温度是否在25℃以上。

在对位完毕的钢轨上安装已涂有防溅涂料的推瘤刀，位置为距离钢轨焊接端头50mm。

拨动箱体移动开关使钢轨端面接触，测量钢轨对位是否符合标准。

将钢轨分开0.5-2mm距离使钢轨没有点接触。

按下焊接循环启动按钮，焊机开始自动焊接。

待焊接完毕后，拆除推瘤刀铲除钢轨上的挤出物。

焊接时如果液压油温过低，会影响焊轨机的动作灵敏度，严重影响焊轨机性能的稳定。所以焊轨机系统液压油的油温需要保持在适当的油温范围不宜过高或过低。

焊接过程共分为预闪光阶段、闪光1阶段、闪光2阶段、闪光3阶段、闪光4阶段、加速1阶段、加速2阶段、顶锻阶段、推凸阶段九个个阶段。其中预闪光阶段到闪光3阶段的主要作用就是加热钢轨，使钢轨成热态以便于后边的焊接过程稳定进行。加速1与加速2阶段的主要作用是使钢轨的加热出现明显的温度梯度，使顶锻阶段的顶锻力及顶锻量得到良好的控制。闪光焊接完成后,钢轨夹紧装置快速松开两钳口,焊机头内的推瘤刀立即进行推瘤,完成一个钢轨接头的焊接。

焊后粗打磨

焊后粗打磨要待钢轨温度低于200℃后才可以进行，利用钢轨打磨机具打磨钢轨焊接接头的轨顶面、侧面,打磨时不宜横向打磨焊缝,且不使钢轨表面“发蓝”。在打磨时若温度高,要暂停打磨,待温度适宜时再进行打磨。粗磨应保证焊接接头的表面粗糙度能够满足探伤扫查的需要。应沿钢轨纵向打磨，钢轨打磨表面不应出现打磨灼伤。焊接接头非工作面的垂直、水平方向错边应进行纵向打磨过渡。且要做到钢轨顶面纵向中心线的垂直方向不平整度

正火处理

钢轨焊接接头需进行焊后热处理。热处理采用(氧+乙炔)火焰正火。正火的目的是细化钢轨内部晶粒，消除钢轨内应力。当钢轨焊接头温度降至500℃以下时开始火焰正火。加热器沿焊接头纵向摆动,轨头加热的表面温度不得超过950℃,轨底角加热的表面温度不低于850℃,同时要控制加热时间，温度提升不宜过快，温升过快可能形成外部温度升高速度远高于钢轨内部温升速度，从而影响正火效果。钢轨表面正火加热温度采用红外测温仪进行测量,并作好正火记录。如果温度过低则起不到正火效果，如果温度过高会在钢轨内部出现粗大晶粒，损坏钢轨性能。

焊后精打磨

焊后精打磨应使用精磨机对焊接接头的轨顶面及轨头侧面工作边进行外形精整。外形精整应保证轨头轮廓形状，外形精整的长度不应超过焊缝中心线两侧各450mm限度。外形精整不应使焊接接头或钢轨产生任何机械损伤或热损伤。不应使用外形精整的方法纠正超标的平直度偏差和超标的接头错边。对于焊接过程中形成的超限钢轨禁止采用精整的方式进行修复。

焊缝探伤检查

利用超声波探伤仪对钢轨焊缝进行探伤检查,遵循以下规定:探伤要待焊缝自然冷却到50℃以下才能进行;焊缝内部任何部位发现有未焊透、裂纹、夹渣等缺陷时,该焊头必须重焊，锯切点应距焊缝至少100mm处进行，避开热影响区。

在焊轨机上线进行焊接前要采用与线上待焊钢轨牌号、炉号、批次完全相同的钢轨进行型式实验并调整参数以检验焊轨机的性能是否符合该批次钢轨的焊接性能，只有型式实验通过后才可以进行线上正是焊接。并且在线上正式焊接中焊接参数不得进行更改。

四、施工安全注意事项

在焊轨过程中,除遵守机械本身的安全规则外,还应注意以下事项:(1)焊接时人员应避开飞溅的火花,并设防护;(2)正火区内禁止吸烟,防止氧气、乙炔泄露而爆炸。

五、结束语

在焊接过程中由于影响因素很多，由于环境原因很难保证与厂焊的环境相同，所以就要在工艺上保证质量才能够焊接出质量合格可靠地无缝钢轨。

参考文献

1、李火明(中铁十一局集团第三工程有限公司湖北十堰K920焊机固定式小型焊轨施工工法

2、中华人民共和国铁道行业标准 TB/T 1632.1—2005

3、中华人民共和国铁道行业标准 TB/T 1632.2—2005