浅谈基地焊轨质量控制的关键工序

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1、浅谈基地焊轨质量控制的关键工序【摘要】本文主要对基地内长钢轨焊接时影响焊头质量的关键工序进行了讨论和浅析，并对相关焊轨工艺做了详细归纳和总结，为长钢轨焊接提供了借鉴。【关键词】焊轨；质量；控制；工序1.序言无缝线路是列车高速运行的必备条件，钢轨焊接是无缝线路施工的关键工序。根据高铁高平顺性、高稳定性、高舒适性要求，铁道部2005年对钢轨焊接接头技术条件进行了修订，对焊接标准进行了细化。钢轨焊接质量可分为焊缝内部质量和焊头外观质量，焊头内部质量是指焊缝的机械性能和断口的宏观特征。外部质量是指焊缝两侧的外观几何尺寸。焊轨生

2、产中的不定因素很多，焊接焊头由于内、外部的缺陷断裂，细微环节的疏忽都可能成为质量隐患，带来后果是不堪设想的。无缝线路的内部应力和列车高速运营的冲击对焊接接头的质量提出了严格的要求。因此必须制订严格地质量控制措施，确保生产各环节受控。2.选配轨工序是保证焊接质量的前提由于钢轨制造精度的原因，钢轨的外观（钢轨高度、轨底宽度、断面不对称性等）存在一定的偏差。钢轨断面不对称度的允许偏差为±1.2mm，若选配轨超标，会造成钢轨轨底角、轨腰和非工作面不同程度的错牙，轨底角错牙的理论值可达到2.4mm，加之外形几何尺寸离散性的影响，

3、最大错牙量将达到3mm左右。大的错牙量对焊接接头的强度和外观几何尺寸影响较大（打磨时难以顺直），不能达到铁标的相关要求。针对这种情况，根据钢轨的实际外型尺寸将其不对称度分为七种情况（在测量时，规定中和钢轨轴线偏右边为正值，偏左边为负值），分别用0～6作为测量值的代号：“0”为-0.1～+0.1，“1”为+0.2～+0.5，“2”为-0.2～-0.5，“3”为+0.6～+0.8，“4”为-0.6～-0.8，“5”为+0.9～+1.2，“6”为-0.9～-1.2。配轨时应注意的原则：0和“1”、“2”可以相配，“1”、“3

4、”可以相配，“3”、“5”可以相配，“2”、“4”可以相配，“4”、“6”可以相配。其余均不能相配。在焊接前，对待焊轨的不对称度作了详细的分类，将代号在轨端标识。在焊轨前对不对称度进行选配，保证焊接对中时，轨端各部位的错牙量小于0.6mm，焊后的接头外观尺寸效果较为理想。3.焊接前的工艺准备是保证焊缝内在质量的基础3.1重视轨端除锈和钳口清理工作。焊前轨端除锈的目的是：（1）减小钢轨表面与焊机导电钳口之间的接触电阻。（2）防止夹紧钳口与轨顶面之间在顶锻时打滑。在保证钢轨表面打磨质量的同时，使焊机的导电钳口相应保持清洁。

5、闪光焊是利用焊件内部电阻和接触电阻的热效率对焊件进行加热的。产生热能影响公式为：q=i2rt=u2t/ri表示焊接电流r表示总电阻=2r接触+r闪光+r焊件，r闪=9500k/（f2/3v1/3j）；（f表示焊件面积，v表示闪光速度，j表示电流密度）。由公式看出，r总减小，可以增加焊件的热效率。因为焊接的过程就是对焊件端面加热的过程，焊件端面的温度场形成是影响焊接内部质量的关键。k1000焊机在使用连续闪光焊的工艺时，各阶段的烧化时间是固定不变的，电阻值的大小对加热过程有较为重要的影响。故焊前打磨

6、和清理钳口的工作不彻底，会使r总增大，通过端面液态过梁的电流密度减小，降低了焊件的加热效率。通过导电钳口和钢轨接触面的焊接电流达几万安培，大的焊接电流会击穿表面接触不良的部位，造成钢轨表面局部烧伤。烧伤处的周围易生成马氏体组织和产生微裂纹，带来局部内应力。这样的焊头在线路上可能发生脆性断裂。3.2保持轨端接触面干燥。钢轨与钳口的接触面存在水渍，会增大接触电阻r接触，降低加热效率，影响端面温度的分布。轨面存在水渍更加大了打滑的倾向性。故此工序作业时轨面打磨光泽应达到母材的90%以上，表面不得出现氧化层，轨面与钳口的

7、接触部位保持干燥。4.焊接工序是保证焊缝质量的重要工序4.1注意观察焊机内阻抗的变化。以k1000型交流闪光焊机为例，采用连续闪光焊接模式。该焊机的内阻80μω，在同类焊机中为最小，能增大焊接时的有效输出功率。焊机内阻抗zk，在焊接时对激发闪光和维持闪光有着非常重要的影响，对焊接过程热效率有明显的作用。实践证明：在焊接过程中，应保持焊机内阻抗zk＜100μω，焊接质量是稳定的。4.2焊接过程中观察主要焊接规范参数的变化。末期烧化阶段，钢轨端面形成激烈的闪光，汽化蒸气在闪光面上形成良好的保护层，覆盖在端面，使其不被氧

8、化。同时激烈的烧化使液态金属膜的流动性增大，为顶锻时及时挤出氧化夹杂物提供了保证。末期烧化速度的变化范围在1.05～1.4mm/s时，经过工艺试验，焊缝的机械性能稳定，落锤断口未发现特征性缺陷。平均烧化速度是一个非常重要的参数。k1000型焊机在低压烧化阶段，由于液压伺服阀的反馈作用，使焊件维持稳定的闪光，使端面的液态过梁存在时间