钢轨铝热焊工艺及焊接接头性能研究
浅析铝热焊施工工艺及常见问题处理措施
浅析铝热焊施工工艺及常见问题处理措施本文从施工工艺角度定性和定量的阐述了钢轨铝热焊的施工过程中的注意事项及常见问题的处理措施，同时，针对铝热焊焊头的轨头磁粉探伤存在裂纹及轨腰超声波探伤气孔和夹渣超标问题，确定了操作过程中如何避免这一问题的产生，希望对以后的操作具有一定的借鉴作用。
标签：铝热焊;工艺;轨头裂纹;轨腰夹渣前言：随着国内和世界范围的地铁、城际铁路和高速铁路的兴建，由于地区气温、气候差异性较大，对钢轨的焊接质量提出了更新更高的要求，如在举世瞩目的京沪高铁，在到发线上的铝热焊头，在轨头部位增加了磁粉探伤，同时在轨腰部位，增加了超声波探伤。
目前广泛采用的钢轨焊接形式有闪光焊、铝热焊及气压焊，由于气压焊的火焰、顶锻量等控制指标在目前技术条件下还不能够量化或精确量化控制，如火焰颜色、长度等全靠现场施工人员的经验，因此在高速铁路和客运专线施工过程中未被采用。
目前钢轨焊接的主要焊接方式为闪光焊和铝热焊，其中闪光焊属消耗母材型的焊接，铝热焊不消耗母材，属填充式焊接。
一般情况下，优先采用闪光焊，但对于高速道岔、钢轨伸缩调节器等精密部件，由于闪光焊等消耗性焊接的顶锻量无法在焊前精确确定，导致焊后高速道岔、伸缩调节器等部件的几何尺寸超标，甚至无法调整，因此在无特殊要求的情况下，高速道岔和伸缩调节器等精密部件的焊接一般采用铝热焊。
综上，确保铝热焊的质量，尽量避免焊接缺陷，对于适应铁路的高速、重载、安全等技术要求，具有十分重要的现实意义。
一、铝热焊的施工过程中注意事项1.施工准备施工前必须安排专人根据焊接清单清点全部施工物品，以免少带、漏带影响施工;对施工设备、燃气瓶等进行检查，确保使用时安全可靠。
从焊缝两侧钢轨开始，每一侧松开2-4组扣件，然后至少将50米范围内的钢轨扣件按规范锁紧然后，并在焊缝两侧各第一个锁紧扣件处的钢轨上，做划线记号，确定钢轨不发生移动，方可进行锯轨作业，锯轨要保证端头的垂直度，同时确保轨缝在误差要求范围之内。
钢轨铝热焊焊接工艺及其质量控制
1引言针对钢轨铝热焊焊接工艺展开深入的分析，可以发现该工作存在的意义就是，为了保证轨道列车在运行过程中的稳定性。
伴随着时下科学技术的不断发展与进步，行业内部对钢轨铝热焊焊接工艺提出了越来越高的质量要求。
而伴随着一些新技术的引进，相关的工作在进展的过程中，工作效率以及相应工作工序的质量，相对以往都有着不同程度的提升，所以时下的质量控制工作，相对于以往而言也有着很大的工作变动。
2钢轨铝热焊焊接工艺简析2.1轨道的准备工作简析对焊接工艺展开深入的分析，可以发现针对不同的钢轨类型的时候，需要选择不同的工作工艺以保证实际工作的质量，所以在焊接工艺展开之前，焊修操作人员首先要对待焊钢轨轨型、材质、无缝线路锁定等基本情况进行掌握，进而得到较为清晰的一组数据，通过整体的分析选择出最佳的工艺方案和最适宜的铝热焊剂；此外，在实际焊接操作过程中，对轨温应有明确标准，在一般的情况下，操作前将轨温计设置在钢轨背光的一面，以此来抵消由于日照的因素对实际轨道温度的影响，轨温达不到条件时，对需要焊接的两段轨道的两端进行加温处理，使轨道温度达到37度以上，焊接操作人员就可以做出准备焊接工作，在实际焊接工作进展的过程中要特别指出的一点就是，要对两段钢轨的端头与实际轨枕之间的距离做出严格的规范，焊头不能置于轨枕之上,在一般的情况下这个距离不得少于100mm。
最后一项准备工作需要在焊接处前后50m进行扣件锁定，防止因为外界温度变化及其他原因对钢轨产生相应的影响，严格杜绝钢轨移位问题的产生。
2.2钢轨端头的处理工作对钢轨端头准备工作展开深入的分析，可以发现相关的钢轨铝热焊焊接工艺及其质量控制The Welding Technology of Rail Aluminum Thermit Welding and Its Quality Control付安然（大秦铁路股份有限公司茶坞工务段，北京101400）FU An-ran(ChawuPublicWorks Section,DaqinRailwayCo.Ltd.,Beijing101400,China)【摘要】伴随着我国经济社会的不断发展，对我国各行各业的发展状况展开深入的分析，可以发现为了保证本行业的发展有一个较为长远的前景，在时下的发展中各行业对自身技术的要求都相对要高。
钢轨铝热焊接工艺及其质量控制
钢轨铝热焊接工艺及其质量控制摘要：随着我国经济的持续发展，各行业技术要求越来越高，而对于钢轨铝热焊接技术，与列车的实际运行安全问题有着直接的联系，因而钢轨铝热焊接技术的应用也越来越受到业内的重视。
关键词：铝热焊；缺陷；钢轨焊接；质量控制引言：随着社会和经济的迅速发展，铁路运输行业也在迅速发展。
铁路是现代交通工具中的一项重要内容。
随着我国铁路行业的快速发展，钢轨焊接技术成为了保证线路质量的关键。
目前，国内的钢轨焊接工艺有：铝热焊接、闪光接触焊接、气压焊接等。
综合比较三种不同的钢轨焊接技术，铝热焊接技术被广泛的应用于钢轨焊接。
但目前铝热焊接技术还存在着许多缺陷，这就给钢轨焊接工作造成了一定的难度。
1.铝热焊接工艺概述1.1铝热焊接工艺原理分析铝热化学反应是一个氧化还原反应，利用铝和氧化铁及适当量的金属合金按比例配成铝热焊剂，放在特制的坩埚中，利用预热枪中性火焰点燃置于坩埚帽中心的安启塞来引燃焊剂，焊剂点燃后立即发生强烈的化学反应，在反应过程中铁（Fe）被还原出来，由于铁比重大沉于坩埚底部，铝氧化成氧化铝（Al2O3）溶渣较轻，浮于上部，同时产生巨大的热量，高温的钢水随即浇入安装在轨缝处的砂模中，将两轨端熔化，浇注金属本身又作为填充金属，将钢轨焊接起来。
1.2钢轨焊接工艺的对比及铝热焊接的优势闪光接触焊焊接速度快，焊接质量稳定，但焊机投资大，所需电源功率也较大。
气压焊一次性投资小，无需大功率电源，焊接时间短，焊接质量好，缺点是在焊接时对接头断面的处理要求十分严格，并且在焊接时需要钢轨有一定的纵向移动，因此对超长钢轨的焊接有一定难度，特别是无法进行跨区间无缝线路的线上焊接。
铝热焊接与其他两种钢轨焊接工艺相比，焊接质量虽不如闪光接触焊和气压焊，但仍存在很多优势。
它的优势在于：第一，它的操作比较简便，容易掌握，对操作人员的要求相对较低，通常仅需要6名工人来进行相应的焊接；第二，焊接时间短，从焊接开始到结束仅需要1个小时；第三，可在钢轨固定的情况下进行焊接。
解析钢轨铝热焊焊接工艺及其质量控制
解析钢轨铝热焊焊接工艺及其质量控制摘要：本文针对钢轨铝热焊焊接工艺以及质量控制进行分析和阐述。
关键词：钢轨；焊接工艺；质量控制一、钢轨铝热焊焊接工艺1、轨道的准备工作第一，对于准备接受焊接的钢轨的类型、重要以及表面状况都要有充分地了解，要明确地知道铝热焊剂在两侧钢轨上的运用较为适合，并且道床断面要能够足以接受焊接；第二，轨温计需要设置在钢轨背光的一面上，仪测量轨温，并且在余热之前，在准备焊接钢轨两段1m范围内进行加热，达到37°，准备焊接的钢轨端头与最近轨枕之间的距离不得少于100mm，并将待焊轨缝之下的道碴掏至距轨底至少100mm, 方便砂模安装和拆除砂模底板及清除多余焊料; 第三, 焊缝设置好后, 将焊缝两侧各15m范围内的扣件上好, 如果在焊接过程中受极端高温或低温的影响, 可能产生钢轨移动, 则选用液压钢轨拉伸器将钢轨固定后再焊接。
2、钢轨端头的准备一是检查轨端是否有裂缝损伤, 如有, 则必须切掉再插入不少于12m的短轨; 二是任何采用氧乙炔切割的轨头必须锯掉至少100mm, 钢轨上任何螺栓孔离焊接轨端的距离不得少于100mm, 如轨端有低塌深度大于2mm, 长度大于20mm, 则必须切掉后再进行焊接。
轨头断面的垂直公差应小于1mm, 焊缝两侧的钢轨高差小于 3.2mm, 则应对齐轨头, 高差在轨底消除, 若钢轨有侧磨, 应对齐钢轨的轨底和轨腰, 在轨头侧磨处放入密封垫条后再进行焊接; 三是为确保获得良好的连接面, 所有的毛刺或飞边都应打磨掉, 从轨端起至少100~150mm 范围内, 任何油漆、铁锈和其它污垢都应用钢丝刷除尽。
3、钢轨端头的对正在对正钢轨以前，一定要将钢轨的大方向确定下来，若是其中出现低接头，就能够提前将其处理好，对正钢轨端头，在铝热焊接工艺中，这几个步骤是最重要的也是最难的，对正钢轨需要对四个要素进行检查：①设置轨缝；②尖点设定；③水平对正；④不等倾斜调整。
钢轨焊接技术及铝热焊工艺优化研究
钢轨焊接技术及铝热焊工艺优化研究摘要：在国内的铁路事业如火如荼发展背景下，进一步提高无缝线路的铺设有效性是当前钢轨焊接技术落实要点之一，由于无缝线路的整体质量能够在钢轨焊接技术的应用作用下得到全面提升，所以充分分析钢轨焊接技术和其中所包含的铝热焊工艺优化措施势在必行。
鉴于此，文章从钢轨焊接技术的基本内容出发，结合具体的铝热焊工艺流程进行深入分析，并针对性的提出行之有效的焊接优化对策。
关键词：钢轨焊接技术；铝热焊工艺；优化；研究引言：就钢轨焊接技术中的铝热焊内容而言，在开展铝热焊工艺落实工作的时候，相关人员能够用更简单的设备和更少的投资进行更加安全可靠的焊接操作，因此，在当下的钢轨焊接过程中，充分发挥铝热焊的优势作用，从而进一步提高无缝线路的养护维修工作效率非常可行。
相关人员需要立足于全面提高铁路行车安全，进一步提升焊接技术应用质量，对日常焊接过程中的铝热焊接工艺加以分析研究，严谨的落实各项钢轨焊接技术流程。
基于此，本文以铝热焊工艺作为研究重点进行具体的优化探索。
一、钢轨焊接技术简介通常情况下，当下应用落实的钢轨焊接技术主要包括接触焊和气压焊以及铝热焊三个主要类型，接触焊在焊缝工作中应用范围相对更广。
总体而言，上述三类钢轨焊接方式均存在特定的落实优缺点[1]。
比如，在应用接触焊方式进行焊接工作的时候可能出现灰斑问题；气压焊应用过程中可能引发光斑问题，导致轨道出现折断问题的可能性大大提升；就铝热焊工艺而言，当下比较常用的钢轨焊接技术工艺主要为施密特和拉伊特克铝热焊接两种，就施密特焊接工艺而言，其主要借助铝热化学反应和铝热焊剂对钢轨进行焊接，实际的工艺操作流程主要包括准备工作、干燥轨端并除锈去污、对轨、安装夹具砂模、封箱预热、安装坩埚、推进反应进行、拆模推瘤和打磨。
而在拉伊特克工艺落实过程中，需要注意利用一次性坩埚并在准备阶段对钢轨端头进行对正处理，也要合理准备焊药，并有序推进热打磨和冷打磨的落实。
二、铝热焊工艺基本流程（一）准备工作在开展铝热焊接工艺操作的时候，工作人员应该对钢轨的具体型号和相关参数进行充分地调查了解，在此基础上，应该结合钢轨的型号，合理选用焊机种类，从而有效保障预热参数。
《2024年度U71Mn钢轨焊接接头电磁热强化研究》范文
《U71Mn钢轨焊接接头电磁热强化研究》篇一一、引言在铁路运输行业，钢轨的质量与性能对于铁路的运营安全和效率具有至关重要的影响。
U71Mn钢轨作为一种常见的钢轨材料，其焊接接头的质量直接关系到整个铁路线路的稳定性和安全性。
因此，对U71Mn钢轨焊接接头进行电磁热强化研究，对于提高钢轨的耐久性和使用性能具有重要意义。
本文将就U71Mn钢轨焊接接头的电磁热强化研究进行详细探讨。
二、U71Mn钢轨焊接接头概述U71Mn钢轨是一种高强度、高耐腐蚀性的钢轨材料，广泛应用于我国铁路线路。
然而，在钢轨的焊接过程中，由于焊接热影响区的存在，往往会导致焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能降低。
因此，对焊接接头进行强化处理，提高其性能，是保证铁路运营安全的重要措施。
三、电磁热强化技术原理电磁热强化技术是一种通过电磁感应原理，对金属材料进行热处理的技术。
该技术能够在短时间内对金属材料进行快速加热和冷却，从而达到改善金属材料组织结构和性能的目的。
在U71Mn钢轨焊接接头的电磁热强化处理中，通过调节电流、磁场等参数，使焊接接头在短时间内达到较高的温度，然后迅速冷却，从而改善其组织和性能。
四、U71Mn钢轨焊接接头电磁热强化实验为了研究电磁热强化技术对U71Mn钢轨焊接接头的影响，我们进行了以下实验：首先，制备一定数量的U71Mn钢轨焊接接头试样；其次，对试样进行不同参数的电磁热强化处理；最后，通过金相显微镜、硬度计、拉伸试验机等设备，对处理前后的试样进行组织结构和性能的检测和分析。
五、实验结果与分析通过实验，我们发现：经过电磁热强化处理的U71Mn钢轨焊接接头，其组织结构得到了明显改善，晶粒细化，硬度提高，抗拉强度和冲击韧性也有所提高。
同时，电磁热强化处理还能够提高焊接接头的耐腐蚀性能，延长其使用寿命。
此外，我们还发现，电磁热强化处理的参数对处理效果具有重要影响，需要根据实际情况进行合理选择。
六、结论通过对U71Mn钢轨焊接接头进行电磁热强化研究，我们发现该技术能够有效地改善焊接接头的组织结构和性能，提高其耐久性和使用性能。
浅谈钢轨铝热焊施工优化
浅谈钢轨铝热焊施工优化浅谈钢轨铝热焊施工优化摘要：根据钢轨铝热焊施工现场不利因素，制作钢轨防伸缩锁定器、制作工具搬运小车、制作专用工具、制作警示牌、工艺牌等具体优化措施，从而确保钢轨铝热焊施工安全、高效、优质的完成。
关键词：钢轨铝热焊施工优化措施中图分类号：U213文献标识码： A钢轨铝热焊接技术是铁路无缝线路钢轨焊接重要焊接技术之一，钢轨铝热焊接技术具有质量稳定、安全可靠、设备简单、焊接占用空间小、快速方便等优点，广泛运用于新线建设和既有线大修换轨、日常维修施工工作中。
本文通过一些具体优化措施及改进，提高钢轨铝热焊接施工效率及焊接质量。
钢轨铝热焊施工现状钢轨铝热焊技术现已广泛应用于我国铁路焊轨施工作业中，目前，国内常见的钢轨铝热焊接工艺主要有法国的拉伊台克和德国施密特两种，二者焊接原理相同，作业设备、工艺流程、基本操作大体相同。
本文以法国拉伊台克钢轨焊接工艺为主，进行施工优化论述，法国拉伊台克钢轨铝热焊接工艺具备焊接工艺简单、焊接质量稳定、快速方便等优点，广泛运用于铁路现场钢轨焊接作业。
钢轨铝热焊施工现场影响因素分析在钢轨铝热焊接施工中，一般由8人组成的专业焊轨人员组成的小组完成。
受钢轨铝热焊设备较为笨重、使用设备数量多、焊轨人员数量有限、施工连续性、恶劣天气等因素影响，造成焊接工体力透支、注意力不集中等问题，会危害施工安全，降低施工效率及施工质量。
以铁路既有线大修换轨钢轨铝热焊接施工为例，的具体因素如下：（一）、受恶劣天气因素影响，在温度变化比较大的天气下施工，钢轨热胀冷缩比较严重，造成既有线换轨施工中，道下铝热焊轨轨缝变化大，导致无法保证焊接质量。
（二）、受钢轨铝热焊设备笨重，使用设备种类多的因素影响，在铁路既有线现场铝热焊接施工中，施工点跨度大，这就造成焊接设备在施工完一个点后，要搬家到下一个点施工，连续施工，就需要频繁搬家转移，这就导致铝热焊接人员体力透支,降低施工效率。
（三）、受铁路既有线钢轨铝热焊施工都是在室外、现场环境恶劣、施工持续性强等因素影响，使得施工人员身体疲惫体力下降、注意力不集中、动作不到位、安全意识下降等问题，导致违规违章作业，造成施工安全隐患，施工质量不达标，施工效率低，甚至发生人身伤亡事故。
浅谈高速铁路轨道无缝线路铝热焊接施工技术
浅谈高速铁路轨道无缝线路铝热焊接施工技术摘要随着铁路建设的快速发展，铁路轨道更多的采用无缝线路铺设技术。
在无缝线路焊接施工技术中，由于铝热焊接技术具有设备简单、施工方便快捷、质量稳定、安全可靠、对周边线路影响范围小，受人为因素干扰少等诸多特点，因此被广泛的应用于区间无缝线路道岔区轨道焊接以及抢修作业。
本文以法国拉伊台克铝热焊接材料储存及施工等方面阐述其工艺和质量控制要点，从而达到提高铝热焊焊接接头质量的目的。
关键词高速铁路铝热焊接施工技术质量控制1概述铝热焊接材料包含铝热焊剂、砂型、一次性坩埚、高温火柴、封箱材料等。
铝热焊接方法是将配好的铝热焊剂放到特制的坩埚中，用高温火柴引燃焊剂，发生强烈的化学反应，铝被氧化后形成熔渣上浮，氧化铁中的铁被置换后形成铁水沉于坩埚底部，得到一定高温（约3000℃）的钢水，铁水烧穿石棉垫，被注入到对正的钢轨端部砂模中，冷却后去除砂型，并及时推凸除瘤、打磨，将两节钢轨焊接成一体的焊接方法。
铝热焊是一种工艺简单、快速高效的浇注焊接技术，适合工地流动作业，用于道岔焊接和无缝线路的锁定焊接，以及抢修作业等。
2施工工艺要点铝热焊接施工工艺包括施工准备、轨端处理、钢轨对正、砂模安装及封砂、预热、点火浇筑、拆除砂模及推凸除瘤、焊头打磨、检查验收等工序。
2.1施工准备：铝热焊接前应完成轨道线路调整，满足线路平顺性要求；选择适合的焊剂；完成铝热焊接型式试验，获得详细的焊接工艺参数。
2.2轨端处理：钢轨焊接前应对轨端进行处理。
采用锯轨机切除钢轨变形部分，保证截面轮廓完好，轨端不垂直度＜0.8mm，并对轨头边缘倒角1mm×45°，轨缝控制在27±2mm范围。
用角磨机或钢丝刷对焊接钢轨端部、两侧和轨底的锈迹进行打磨清理。
在冬季或者潮湿、多雨地区施工时，钢轨除锈前可用预热枪对钢轨焊缝两端各500mm范围进行烘烤，充分排除钢轨表面水分。
2.3钢轨对正及尖峰值调整：钢轨对正前应先对轨道方向和高低进行检查，以满足平顺性要求。
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表 ４ 不同焊缝成分分析结果
Ｔａｂ．４ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｗｅｌｄ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒ ｅｎｔ ｗｅｌｄｉｎｇ
ｍｅｔａｌｓ
％
焊接工艺 ｗ（Ｃ） ｗ（Ｓ） ｗ（Ｐ） ｗ（Ｓｉ） ｗ（Ｍｎ） ｗ（Ａｌ） ｗ（Ｖ）
Ｐ／ＭＰａ Ｐ／ＭＰａ ｔ／ｍｉｎ Ｔ／℃ ｂ／ｍｍ
１ 试验材料的选取
表 ２ Ｕ７５Ｖ 钢轨力学性能 Ｔａｂ．２ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒ ｏｐｅｒ ｔｉｅｓ ｏｆ Ｕ７５Ｖ ｒ ａｉｌ
铝热焊接的化学原理是利用铝在足够高温度 下有较强的活动性， 它可以从很多金属氧化物中夺
σｂ／ＭＰａ ≥９８０
δ５ ／％ ≥９
ＨＢ ２８０～３２０
收稿日期： ２００７－ １１－ ２３； 修回日期： ２００８－ ０３－ ２２ 基金项目： 铁道部重点科技资助项目（２００７Ｇ０２３） 作 者 简 介： 陈 辉（１９７０—）， 男， 四川成都人， 博士， 副教授， 主
摘要： 分别采用 ＱＰＣＪ 铝热焊剂、ＴＨＥＲＭＩＴ 铝热焊剂以及国产铝热焊剂在 Ｕ７５Ｖ 钢轨母材上制备了三
种焊接接头， 分析研究了接头的合金成分、拉伸和冲击性能。结果表明， 三种焊接接头的拉伸性能均符合 ＴＢ／Ｔ１６３２－ ２００５ 的要求。国产焊接接头的 ｗ（Ｓ）、ｗ（Ｐ）较高， 焊接接头易发生疲劳断裂， 并且造成冲击性能 偏低。因此应进一步优化设计铝热焊剂。
９９６．４８
９９６．４８
３．２
７．８４
国产
轨底
１０．００
５０．００
７８．５０
６５ １２９．１７
８２９．２５
８２９．２５
２．０
３．９６
轨腰
１０．００
５０．００
７８．５０
６８ ３１４．１７
８６９．６４
８６９．６４
３．２
３．９６
轨顶
１０．００
５０．００
７８．５０
７４ ３４０．８３
９４５．５８
９４５．３１
４．０
关键词： 铝热焊剂； Ｕ７５Ｖ 钢轨； 优化设计
中图分类号： ＴＧ４５１＋．１
文献标识码： Ａ
文章编号： １００１－ ２３０３（２００８）０８－ ００２２－ ０３
Ｒｅｓｅａｒ ｃｈ ｏｎ ｐｒ ｏｐｅｒ ｔｉｅｓ ｏｆ ｊｏｉｎｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒ ｅｎｔ ｔｈｅｒ ｍｉｔ ｗｅｌｄｉｎｇ
ＣＨＥＮ Ｈｕｉ１， ＧＯＵ Ｇｕｏ－ｑｉｎｇ１， ＴＵ Ｍｉｎｇ－ｊｉｎｇ２
ＱＰＣＪ ０．７９ ０．００９ ０．０１３ ０．４６ ０．９３ ０．０６ ０．０７
ＱＰＣＪ ０．４９ ０．０７
５
６５０ ２５±２
国产 ０．６０ ０．０２３ ０．０２５ １．２５ ０．７０ ０．１１ ０．１０
ＴＨＥＲＭＩＴ ０．３５ ０．１０
５
９５０ ２８±１
ＴＨＥＲＭＩＴ ０．６４ ０．００５ ０．０１７ ０．５７ ０．４３ ０．１１ ０．０４
专
（１．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｓｉｔｙ， Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３１， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ
题
讨
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｉｃｈｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００４１， Ｃｈｉｎａ）
钨等从其氧化物中还原出来， 同时放出大量的热， 温
度达 ２ ５００ ℃～３ ５００ ℃， 从而使这些金属成为液态［１］
Ｆｅ２Ｏ３＋２Ａｌ＝２Ｆｅ＋Ａｌ２Ｏ３
（１）
备
高列车运行速度， 同时还能降低车辆和线路的维护
试验母材用 ６０ ｋｇ／ｍ 的 Ｕ７５Ｖ（ＰＤ３）钢轨， 其主要
费用［１－ ４］。铝热焊技术在国外的铁路建设， 包括高速
要从事焊接及热喷涂技术的研究与教学工作。
２ 试验结果及分析
２．１ 焊接工艺的确定
三种焊接工艺的主要参数如表 ３ 所示。
·２２· Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｍ ａｃｈｉｎｅ
专题讨论
陈 辉等： 钢轨铝热焊工艺及焊接接头性能研究
第８期
表 ３ 不同铝热焊接工艺主要工艺参数 Ｔａｂ．３ Ｗｅｌｄｉｎｇ ｐａｒ ａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒ ｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 焊接工艺 氧气 丙烷 预热 轨顶预 预留
５．９１
ＴＨＥＲＭＩＴ 轨腰
１０．００
５０．００
７８．５０
６２ ６１５．８３
７９７．２５
７８６．７１
３．０
９．７５
轨底
１０．００
５０．００
７８．５０
６７ ６６７．５０
８６１．５７
８６１．５７
１．８
５．９１
由表 ５ 可知， 三种焊接接头的抗拉强度和断后 伸长率均符合 ＴＢ／Ｔ １６３２－ ２００５ 的质量要求， 最大 力均出现在轨顶处。总体分析， 国产铝热焊接接头轨 顶处达到了 ７８ ２６３．３３ Ｎ， 为最大拉伸力； 最小力出 现在 ＴＨＥＲＭＩＴ 焊接接头的轨腰处， 为 ６２ ６１５．８３ Ｎ。 国 产 焊 接 接 头 的 抗 拉 强 度 、断 裂 强 度 均 为 最 大 ， ＱＰＣＪ 焊接接头次之， ＴＨＥＲＭＩＴ 焊接接头最小。通过 断口分析， 断裂部位均在焊缝区域， 主要为沿晶断
论
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔ ａｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ＱＰＣＪ， ＴＨＥＲＭＩＴ ａｎｄ ｃｉｖｉｌ ｔｈｅｒｍｉｔ ｗｅｌｄｉｎｇ ｆｌｕｘ．Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ， ｔｅｎｓｉｌｅ
——
ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ， ｉｍｐａｃｔ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ａｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔｓ ａｒｅ ｃｏｍｐｌｙ ｔｏ ｔｈｅ ＴＢ／Ｔ ２３４４ － ２００３ ａｎｄ ＴＢ／
现
Ｔ１６３２－ ２００５， ｂｕｔ ｔｈｅ Ｓ ａｎｄ Ｐ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｒｅ ａ ｌｉｔｔｌｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｏｔｈｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｇｏｌｄｅｎ ｆｏｕｎｔａｉｎ ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔ．Ｉｔ ｃａｎ ｍａｋｅ ｅａｒｌｉｅｒ ｆａｔｉｇｕｅ
代
ｆｒａｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｇｏｌｄｅｎ ｆｏｕｎｔａｉｎ ｓｏｌｄｅｒ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｏｐ ｔｉｍｉｚｅｄ ｄｅｓｉｇｎ．
铁
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｔｈｅｒｍｉｔ ｗｅｌｄｉｎｇ ｆｌｕｘ； Ｕ７５Ｖ ｓｔｅｅｌ ｒａｉｌ； ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｄｅｓｉｇｎ
路
焊
接 ０ 前言
技
术
钢轨接头是铁路钢轨的薄弱环节， 而我国目前
与
铁路提速对于钢轨线路的质量要求不断提高， 因此
装
采用焊接技术连接钢轨形成无缝线路， 不但能够提
取氧， 将金属还原出来。例如铝能把铁、钛、钒、铬、锰、
裂。焊缝抗拉性能低于母材和热影响区， 这是因为 焊缝区域存在夹杂、气孔等缺陷， 同时， 组织中存在 的 魏 氏 体组织 显 著 降 低 了 焊 缝 的 力 学 性 能 。通 过 金 相分析， 焊缝区域晶粒大小不均匀， 也是导致焊缝 区域成为危险点的原因。
２．４ 冲击试验
试验采用常温冲击， 按照国家标准 ＴＢ／Ｔ ２２９－ １９９４《金属夏比缺口冲击试验方法》， 标准冲击试
（２）三 种 焊 接 接 头 的 抗 拉 强 度 和 断 后 伸 长 率 均 符合 ＴＢ／Ｔ １６３２－ ２００５ 对铝热焊焊接接头的质量要 求。国产焊接接头的抗拉强度、断裂强度均为最高。
（３）ＱＰＣＪ 焊接焊接接头和 ＴＨＥＲＭＩＴ 焊接接头
平均值
４．２５
１０．１３
６．８６
符合 ＴＢ／Ｔ１６３２－ ２００５ 冲击功要求， 而国产焊接接头
为晶界处热裂纹的扩散提供方便， 引起铝热焊焊接
论
——
接近， 而 ＴＨＥＲＭＩＴ 工艺和国产铝热焊接接头 ｗ（Ｃ）
接头的疲劳断裂［２］。
均较低。ｗ（Ｃ）偏低不利于强化焊缝和形成碳化物。而
２．３ 拉伸试验
现
Ｍｎ 元素能溶于铁素体， 引起固溶强化并使钢材在
采用 ＷＤＷ３１００ 型电子式万能试验机测试拉
代
热轧后的冷却过程中得到较细且强度高的珠光体，
表 １ Ｕ７５Ｖ 钢轨主要化学成分 Ｔａｂ．１ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｕ７５Ｖ（ＰＤ３） ｒ ａｉｌ ％ ｗ（Ｃ） ｗ（Ｓｉ） ｗ（Ｍｎ） ｗ（Ｐ） ｗ（Ｓ） ｗ（Ｖ） ｗ（Ｎｂ） ０．７１～０．８０ ０．５０～０．８０ ０．７０～１．０５ ≤０．０３ ≤０．０３ ０．０４～０．１２ ≤０．０１
采用 Ｐｕｌｓａｒ（Ａ３０）金 属 合 金 分 析 仪 对 焊 缝 进 行 成分分析， 分析结果如表 ４ 所示。
分析认为： ＱＰＣＪ 焊接接头 ｗ（Ｃ）与钢轨母材 ｗ（Ｃ）
一定量的 Ａｌ 元素， 主要来源于铝热焊焊剂。总体分
专
析， 国产焊接接头 Ｓ、Ｐ 等有害元素的含量偏高， 造成
题
的偏析影响更大， 就更易在晶界处形成杂质， 从而 讨
化学成分如表 １ 所示［５］， 力学性能参数如表 ２ 所示。
铁路建设中已经被广泛采用。但是国内的铝热焊技
分别采用法国 ＱＰＣＪ 铝热剂、德国 ＴＨＥＲＭＩＴ 铝热
术一直未能在铁路正线建设中广泛使用。
剂和国产铝热剂进行钢轨对接焊缝的焊接。
针对以上特点， 本研究分别采用法国 ＱＰＣＪ 剂、 德国 ＴＨＥＲＭＩＴ 剂和国产铝热剂制备焊接接头， 对 比不同焊接接头性能， 研究存在的问题， 探索国内 铝热焊接头在钢轨线路上工作的可行性。
第 ３８ 卷 第 ８ 期 ２００８ 年 ８ 月