题目《钢轨铝热焊接头质量的影响因素分析》改

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1、钢轨铝热焊接头质量的影响因素分析摘要：无缝道岔焊接中,铝热焊具有设备简单、快速方便及成本较低,焊接过程中钢轨没有缩短,接头平直度高,施工方便,工人容易掌握等优点,从而得到广泛应用。本文即结合具体工程案例探讨了常见钢轨铝热焊焊接接头质量缺陷，并阐述了钢轨铝热焊接头质量的影响因素，最后提出了应对的措施。关键词：钢轨；铝热焊；接头；焊剂；坩埚钢轨铝热焊接属于铸造焊接，其是把金属铝和氧化铁以及铁合金等按比例配成铝热焊剂，然后放在特制的坩埚中，用高温火柴点燃，发生强烈的化学反应，在反应过程中铁（Fe）被还原出来同时产生巨大的热

2、量，高温的铝热钢水随即浇入砂型中，将两端钢轨熔化，浇铸金属本身又做为填充金属，将钢轨焊接起来。本文结合具体工程案例探讨钢轨铝热焊接头质量的影响因素。一、工程概况张唐铁路位于河北省东北部，西起张家口市途径承德市终点抵达唐山市，全线长528.5公里，横穿三个市，张唐铁路是“三西”煤运北通路中又一外运新通道。现在热值相对较高并适于长途外运的新兴煤田相继涌现，张唐铁路建成后，将与在建的锡承铁路在承德地区衔接，又将形成一条蒙东地区煤炭下海大能力煤炭运输通道。张唐铁路工程1标段全部线上铺轨工程，工程设计起点IDK15+300（沙

3、岭子西站起点），终点DK74+550（燕山隧道出口），线路全长72.706km。全标段均为双线轨道，全标段正线铺轨长度145.412km（单线），全部为无缝线路标准，其中有碴轨道102.098km、无碴轨道43.212km（燕山隧道进口至出口）、过渡段0.102km、站线铺轨7.553km。铺设道岔42组。二、常见钢轨铝热焊焊接接头质量缺陷（一）缩孔与疏松1、缩孔在浇注过程中，在温度最高、最后凝固的部位，由于体积收缩后得不到外来钢水的补缩，而形成集中孔穴称为缩孔。2、疏松细小而不连贯的缩孔，比较均匀地分布在焊缝的局部

4、范围内称为疏松。（二）夹渣夹渣是由于熔渣进入焊缝而造成。如未能全部熔化的金属块或混入钢中的其他金属；在进行铝热反应中，熔渣未及时上浮冲走而进入型腔，粘附在钢轨表面被凝固，形成夹渣。（三）夹砂夹砂的形成是由于型砂进入焊缝而形成。如砂型及其耐火材料的碎屑；一次性坩埚的夹砂物；氧化铝与硫化锰的混合物等进入钢中。（四）气孔气孔是铝热焊铸造组织中最常见的缺陷之一，是焊缝在凝固过程中产生和放出气体所形成，气孔表面是光滑的，一般呈圆形。气孔按部位分为内部气孔和皮下气孔2种。内部气孔在焊缝整个断面内均可出现，气孔尺寸有时可以很大，皮

5、下气孔紧靠表皮下产生，一般在轨底及轨底两侧斜面上容易产生。（五）未焊合未焊合是在铝热焊接后，原来待焊的两个钢轨断面上仍有没熔化的区域，其断口呈未熔合状态，主要产生在轨脚两侧居多，对焊缝质量影响大，会造成断轨。（六）灰斑灰斑是焊缝内形成的一层暗灰色且平滑，有放射性条纹的片状夹杂物，将大大降低钢轨焊缝的强度和韧性，极易造成钢轨断裂。三、钢轨铝热焊接头质量的影响因素（一）焊剂的影响1、铝热钢液的温度铝热反应是一种放热反应，通过反应可使熔渣和钢液温度提高到2500℃~3500℃。从焊接实际需要出发，一般需要加入适量的添加剂，

6、一方面使液温度降至2000℃~2100℃左右，另一方面也使钢水的生成率增加。但是钢液温度过低，钢液浇入到砂型型腔后会快速冷却、凝固，型腔中的气体来不及排出，易出现气孔和未焊合等缺陷。因而，钢液温度对稳定接头焊接成分，减少凝固缺陷，保证焊接品质是至关重要的。2、合金成分铝热焊剂中添加合金元素除可以降低铝热钢液的温度，提高钢水量之外，还可以细化珠光体晶粒和减小片层间距，从而提高焊缝金属的硬度。在焊缝中添加的常用合金元素有Si、Mn、Cr、V等。锰是形成珠光体的元素，增加锰含量可以提高焊缝硬度，从而有利于提高耐磨性；硅是固

7、溶于铁素体的元素，增加含硅量，可以强化铁素体，从而可以提高铁素体或珠光体钢的强度和硬度，但增加硅含量会使合金的冲击值降低。（二）焊接配套产品的影响1、砂型结构砂型与待焊钢轨一起组成了铝热金属凝固的型腔。砂型结构对铝热钢液的凝固顺序及预热情况受到各国铝热焊研究工作者的认同。浇注系统的设计是砂型结构设计过程中的重要组成部分。成功的浇注系统取决于金属本身的性质、砂型的性质和浇注系统的结构。但是采用这种浇注系统轨底钢液的温度最低，如果轨底预热不足，很容易在轨底部位产生气孔、未焊合等缺陷。而轨头部位的温度最高，如果轨缝大小设置

8、不合理，很容易产生“咬边”、轨头顶面夹渣等缺陷。因而这种浇注系统最大的缺点是对焊接工艺要求苛刻，容易产生焊接缺陷。2、坩埚坩埚是发生钢轨铝热反应和盛放铝热钢水的容器。在坩埚中的铝热焊剂经点燃立即进行化学反应，反应在若干秒内完成，但反应完成后铝热钢液必须有一定的停留时间（镇静时间），也就是在反应平静后经过一定时间才可以浇铸，以保证反应完全和铝热钢