关于槽型钢轨闪光焊接头与铝热焊接头的性能试验研究

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1、铁道建筑RailwayEngineering文章编号：1003—1995(2013)06．0144—03槽型钢轨闪光焊接头与铝热焊接头的性能试验研究李京增，胡玉堂，田甜，李金华(1．苏州高新有轨电车有限公司，江苏苏州215011；2．中国铁道科学研究院金属及化学研究所，北京100081)摘要：通过试验对使用闪光焊接及铝热焊接两种方法焊接槽型钢轨焊接接头的静弯性能、疲劳性能、拉伸性能、硬度、金相显微组织等进行了测试与分析。研究结果表明：在轨头受压条件下闪光焊接头的抗压能力高于铝热焊接头；闪光焊接头在较高疲劳荷载下能经历频率5Hz，2×10次疲劳试验仍不断裂；闪光焊接头的屈服

2、强度及断后伸长率均高于铝热焊；闪光焊接头硬度比铝热焊更接近母材，闪光焊和铝热焊接头的软化区宽度均≤20mm；两种焊接方法的焊缝和热影响区的显微组织未见异常，闪光焊接头的晶粒组织要细于铝热焊接头组织。闪光焊接头性能优于铝热焊，建议在城市有轨电车的建设项目中应尽可能使用闪光焊焊接槽型钢轨。关键词：槽型钢轨闪光焊接头铝热焊接头力学性能中图分类号：U213．46文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1003—1995．2013．06．41槽型钢轨是铺设于城市有轨电车轨道中的一种钢表1焊接接头静弯试验结果轨¨。关于槽型钢轨的焊接，目前国内通常采用闪光铝热焊接头闪光焊接

3、头焊和铝热焊两种焊接方法。一般对于普通铁路、高速试件编号受力状态k荷载试件编号受力状态破坏荷载铁路、城市地铁、轻轨等钢轨的焊接，闪光焊接头的性NF／kN能均优于铝热焊接头。对于在城市有轨电车轨道上使用的槽型钢轨采用闪光焊和铝热焊的效果，本文进行了试验研究。试验选用59R2型槽型钢轨，分别采用闪光焊和铝热焊两种焊接方法焊接一定数量的焊接接头，并对这两种焊接接头的力学性能进行测试和分析]。注：槽型钢轨轨腰出现劈裂1．2疲劳性能1试验内容铝热焊接头疲劳试验支距为1．0m，最小加载荷载F⋯=60kN，最大加载荷载F⋯=300kN；闪光焊接1．1静弯性能静弯试验的支距为1．01TI

4、，焊缝居中，焊缝中心承头疲劳试验支距为1．4In，F⋯=67kN，F⋯=335kN。受集中荷载，在接头处加载至其断裂。对闪光焊和铝荷载作用于支距中央的焊缝处，轨头向上。试验频率，热焊分别测试5根焊接接头试件，其中4根轨头受压，为5Hz，应力循环系数r为0．2。1根轨头受拉，试验结果见表1。按照上述试验条件，分别对3根铝热焊接头试件从表1可以看出，闪光焊接头在轨头受压的静弯和3根闪光焊接头试件进行试验。试验结果表明，铝试验条件下，接头平均破坏荷载为1236kN，大于闪光热焊接头经历频率5Hz，2×10。次疲劳试验仍未断焊接头的1139kN，轨头受拉的试验条件下两种焊接裂；闪

5、光焊接头在疲劳载荷明显高于铝热焊的情况下，方法的接头破坏荷载相近。试验表明，在轨头受压的经历频率5Hz，2×10。次疲劳试验也未断裂。条件下闪光焊接头的抗压能力高于铝热焊接头。1．3拉伸性能对铝热焊及闪光焊接头试件取样进行拉伸试验，分别在轨头、轨腰、轨底各取3个拉伸试样，测试其平均屈收稿日期：2012—12—20；修回日期：2013-03-21服强度R和断后伸长率A。焊接接头拉伸试样直径为作者简介：李京增(1983一)，男，山东临沂人，助理工程师。6mm，试样标距为30mm。试验结果见表2。l234567892013年第6期李京增等：槽型钢轨闪光焊接头与铝热焊接头的性能试

6、验研究145表2焊接接头拉伸试验结果表4闪光焊接头轨顶面硬度测量结果HB8眇l盯4379O8¨5舛3221l2l2205O5505O5123456789：兮"OOO0O凹O"O374637356OO055OO5O从接头的拉伸试验结果可以得到，闪光焊接头的平均屈服强度为1015MPa，高于铝热焊接头的844MPa；闪光焊接头断后伸长率为5．0％，高于铝热焊接头的2．1％。1．4硬度u皇捌瘦影响的母材20mm处，测点间距为2mm，采用HRC1)焊缝硬度标尺。对铝热焊接头试件取样测试焊缝硬度。焊缝硬度硬度测量结果见图1。在未受影响的钢轨母材上试验在轨顶面焊缝中心横向位置进行，检

7、测3点布氏测量不少于10点，计算其平均硬度，以直线的形式标硬度，计算平均硬度值，记为焊缝硬度；在焊缝左右两在硬度曲线图上，见图1中线1。将线1向下平移1．5侧母材上分别检测3点，计算平均硬度值，记为母材平HRC，即得到软化区宽度测量线，见图1中线2。可均硬度。检测结果见表3。见，两侧软化区宽度W~<20mm。表3铝热焊接头轨顶面硬度测量结果HB与熔合线距离／mm(a)焊缝左侧40u由表3可见，母材平均硬度H=298HB，焊缝硬／．．．．．．度H，：288HB，接头硬度与母材之比H，／H=蕾25一＼三石96．6％。-：-7~2．