简述铝热焊接钢轨的主要原理
铝热反应焊接钢轨原理
铝热反应焊接钢轨原理
铝热反应焊接钢轨原理：
铝热反应焊接是一种通过高温反应将铝粉与氧化铁层（存在于钢轨表面）进行反应，从而实现钢轨的焊接工艺。
它基于铝和氧化铁的热反应特性，通过高温下的还原反应，将氧化铁还原为铁，同时铝粉氧化为氧化铝，并通过融化状态形成铝和铁的合金，从而实现钢轨的焊接。
具体步骤如下：
1. 清理：首先，清理钢轨表面的氧化铁、尘土或其它杂质，确保焊接表面的干净与光洁。
2. 预热：对焊接区域进行预热，提高焊接区域的温度，以便更好地促使铝粉和氧化铁层进行反应。
3. 加铝粉：在焊接区域的表面撒上一层铝粉。
4. 点燃：使用氧－乙炔焊割火焰点燃燃烧焊剂，将铝粉与氧化铁反应的温度升至很高的程度。
5. 反应：通过高温反应，铝粉与氧化铁进行反应生成氧化铝和铁，同时产生剧烈的热量。
6. 焊接：由于高温反应生成的热量，使反应区域的钢材达到熔点，形成铝和铁的合金，实现焊接。
7. 冷却：焊接完成后，钢轨需要进行冷却，以使焊接区域的温度逐渐降低，确保焊接质量。
通过以上步骤，铝热反应焊接可实现高温反应、熔化钢材并形成焊接，从而达到对钢轨进行焊接的目的。
这种焊接方法具有快速、高效、可靠的优点，广泛应用于铁路维护与修复工作中。
钢轨焊接 注意事项
.起重轨道钢轨铝热焊接技术来自：中国港口设备信息网来源：转载2008-8-22 15:24:181.基本原理钢轨铝热焊是利用铝和氧化铁在化学反应过程中释放的大量热量熔化金属，使金属之间形成熔接或堆焊。
铝热化学反应是氧化还原反应，主要反应产物为液态铝热钢和氧化铝熔渣，铁元素被还原成具有高温的铝热钢水，铝被氧化成氧化铝熔渣。
铝热焊化学反应的表达式为3FeO+2AI=3Fe+Al2O3+199.5kCalFe2O3+2AI=2Fe+Al2O3+99kCal3 Fe2O3+8AI=9Fe+4Al2O3+773.3 kCal钢轨铝热焊接就是将铝粉、氧化铁和其他合金添加物配制成的铝热焊剂放在特制的反应坩埚中，用高温火柴点燃引发铝热反应。
在反应过程中，放出大量的热熔化合金添加物，与反应合成的铁形成为钢液，由于其密度大沉于坩埚底部，反应生成的熔渣较轻而浮在上部，在很短时间内，高温的铝热钢水熔化坩埚底部的自熔塞，浇铸到与钢轨外形尺寸一致的砂型和局部预热待焊钢轨形成的封闭空腔中，同时铝热钢水本身又作为填充金属，与熔化的钢轨共同结晶、冷却，将2段钢轨焊成整体，图1为钢轨铝热焊接示意图。
2 .钢轨铝热焊剂的设计2．1焊剂化学成分的设计由于铝热化学反应释放出大量的热，其反应产物的温度可达3000℃【6】，但实际焊接铝热钢水的温度一般只需2000℃即可【7】。
此外，碳对提高铝热焊缝金属强度效果较大，锰和硅通过固溶强化，可明显提高焊缝金属的抗拉强度。
少量的铬、镍和钼也可通过固溶强化，提高焊缝金属的抗拉强度，铝、铬、镍和稀土等元素在铝热反应时形成高熔点的氧化物，该类氧化物在焊缝凝固时，作为液态金属的形核剂，在凝固过程中细化晶粒，提高焊缝的抗拉强度【9，10】。
因此，可通过控制铝热焊剂中合金添加剂的种类和数量来降低铝热钢水的温度，并调节铝热钢水的化学成分，优化焊缝金属的性能。
焊缝金属相变后的组织主要通过组织的种类、形态、晶粒度等影响焊缝金属的力学性能【8】。
铝热焊简介
铝热焊简介一、铝热焊的工作原理及特点铝热焊一般是利用金属氧化物和铝之间的铝热反应所产生的过热，熔敷金属来加热工件的填充接头而完成焊接的一种方法。
铝热焊的工作原理是焊接前在坩埚中装以热剂，用高温火柴点燃从而引起剧烈的化学反应，当热剂钢水和熔渣分离，将热剂钢水浇注到铸型中，冷却凝固后，形成铝热剂焊接接头，完成焊接。
其特点设备简单、投资少，焊接操作简单，适合野外作业，但由于类似铸造工艺方法，因此焊缝组织、性能均较差，必要时应采取一定的热处理措施，以保证质量。
二、铝热焊的适用范围铝热焊接属于一种古老的焊接方法，目前主要应用于钢轨的连接及钢筋、导线和大断面铸锻件的焊接和维修。
三、铝热焊接材料及设备铝热焊接所使用的材料主要包括热剂、型砂和铸型、封箱材料及高温火柴等。
其中热剂主要由铝粉、氧化铁、铁屑和铁合金、石墨等组成；型砂和铸型一般是由耐火度高的石英砂、膨润土和水玻璃等混合而成，型砂要求成形性好，耐高温且透气性好；铸型包括用来形成焊缝、预热及浇注系统等部分的型腔，铸型一般是用型砂制造的砂型，也有使用石墨型的。
所使用的设备为坩埚、预热工具、装夹工具、支架和整修工具等；造型设备包括模型、轮辗式混砂机、恒温干燥箱等。
四、铝热焊焊接工艺目前铝热焊主要用于钢轨的焊接。
1．焊前准备检查预铝热焊剂是否密封包装，储藏环境干燥，包装标记足否明确。
砂模应预制好，并与待焊钢轨断面吻合；包装上有标记．便于识别产品类型，生产日期；不得受潮、破损、开裂；坩埚使用前不得受潮、破损、开裂。
配备限制钢水飞溅的坩埚盖；坩埚底部易熔塞用来控制钢水流下的时间，必须保持完好状态。
检查待焊钢轨端面是否平直，端面不平度不得大于2mm；钢轨不能有损伤、裂纹等；去除钢轨端面及距轨50mm范围内的油、锈和切割时残留下的熔渣。
2．组装焊接根据工艺要求要预留轨缝，为避免由于焊缝收缩造成的低接头(顶面下凹)，在固定钢轨时要留有一定的预拱度，其大小要根据焊接工艺和焊接时钢轨的支撑条件而定。
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。
a150钢轨铝热焊接法工艺工法
A150钢轨铝热焊接法工艺工法前言xx区xx工程水工码头Ⅱ、Ⅲ标段总长1326m，17个码头结构。
门机钢轨采用A150轨道，轨距35m。
单根钢轨标准长度12m，共计约225只焊头。
钢轨每米重量150.30 公斤/米，钢轨断面尺寸为顶宽150 mm，高150 mm，底宽220 mm。
钢轨接口连接首次采用铝热焊接式连接方法。
该套工艺具有设备简单、操作方便特点，改变了传统手工电弧焊接工艺。
开工之前，作为新工艺在外方直接培训下，通过技术培训和现场焊接12个接头的操作以及考试发证，基本掌握工艺控制要求，然后顺利完成149只焊接接头，经过超声波检测，一次焊接合格率达96.8%，不合格的割除后重新焊接，总合格率得到100%。
工程完工后，该套工艺获得了业主好评，并在上海市港口质量安全监督站备案《A150钢轨铝热焊接质量控制办法》（企业标准）。
一、钢轨铝热焊接法工艺的特点轨道铝热焊接法工艺有工艺流程简洁详细易掌握，施工机具定型化小型化配套化，人工易操作特点。
同以往手工焊接钢轨相比较，具有施工速率快，施工质量稳定，避免人工焊接功效低下，质量不稳定。
本套施工工艺，也是我国首次在港区门机轨道上采用，特别是大截面钢轨，采用铝热焊接法更具有人工焊接无法得到的质量效果，由于铝热焊接法为经过化学反应钢水一次浇注成形，不受人为因素影响，时间短，受外界温度影响小，而传统手工焊接为层堆积焊接，受人为因素影响大，时间长，受自然温度变化影响大。
二、钢轨铝热焊接法工艺适用范围轨道铝热焊接法工艺，由于工艺比较独特，其轨道对接设备、模具夹具、干埚、预热设备、焊药及轨道打磨设备等都是针对轨道材质断面专门设计的，只适用于钢轨焊接。
其施工主要对空气湿度、风力有所要求，要求尽可能在晴天施工，禁止在雨天施工，并且在焊接过程中采取挡风措施，避免钢轨加热和冷却不均匀。
三、钢轨铝热焊接法工艺基本原理铝热焊接的化学原理就是用化学反应热作为热源，用活动性较强的金属把活动性较弱的金属从它的氧化物中还原出来的的焊接方法。
铝热焊接钢轨
目录1、钢轨铝热焊特点及国内应用现状 (1)2、国外钢轨铝热焊技术的发展 (2)3、国内铝热焊研究的进展 (3)3. 1钢轨铝热焊接工艺及焊接工具 (3)3. 2铝热焊剂 (4)3. 3铝热焊工艺装备的研制 (4)3. 4焊后热处理 (4)4我国铝热焊生产技术的进展 (4)4. 1铝热焊剂的生产 (4)4. 2砂型生产 (5)4. 3焊接材料包装的改良 (5)5、铝热焊施工工艺 (5)5.1 工艺流程 (5)5.2 工艺操作 (5)6、无缝线路钢轨铝热焊接质量的控制与提高 (8)6.1 概述 (8)6.2 常见焊接质量缺陷的原因分析 (8)6.3 焊接质量控制的措施 (9)6.4 焊接质量改良建议 (9)铝热焊接钢轨1、钢轨铝热焊特点及国内应用现状钢轨铝热焊接其焊接原理是通过配置的铝热剂在坩埚内点燃反应后形成高温铝热钢水注入由焊接沙模和待焊钢轨组成的型腔内，高温钢水通过特别设计的沙模浇注系统，熔化部分待焊钢轨端面，经冷却凝固后将待焊钢轨联结成一个整体。
钢轨铝热焊具有以下几个特点：1）钢轨铝热焊自带热源，因此，设备简单，操作方便，快速，少量人员就可进行焊接操作；2）钢轨在焊接过程中几何位置几乎不变，因此其平顺性取决于工装卡具，故焊接接头的平顺性优于气压焊。
由于焊接过程中钢轨无纵向移动，因此特别适用于跨区间无缝线路的焊接；3）钢轨铝热焊是铸造过程，其焊缝金属是铸态组织，因此其接头的性能具有铸造的特点。
力学性能相对闪光焊、气压焊要差。
基于上述特点，铝热焊成为铁路无缝线路铺设的主要现场焊接方法。
特别对于提速及高速线路，铝热焊接头以其优良的平顺性而得到世界各国的广泛采用。
20实际80年代推出的小型移动式气压焊在铁路高速化的趋势下因其平顺性较差已被逐步淘汰。
近年，原来作为厂焊的闪光焊也开始应用于现场焊接，出现了移动式焊轨作业车。
但因我国铁路运量巨大，移动式焊轨车必需占用线路、以及道岔空间小等原因，移动式焊轨车无法焊接所有的现场焊接接头，铝热焊仍将是提速及高速线路重要的焊接手段，如下表为钢轨焊接的各种焊接方法的比较与应用范围。
钢轨铝热焊接技术在高速铁路上的应用
钢轨铝热焊接技术在高速铁路上的应用摘要：通过津秦高速铁路道岔钢轨铝热焊施工实例，介绍铝热焊接原理及工艺特点，分析焊接过程中可能出现的缺陷以及缺陷出现的原因，提出焊接质量控制的措施，对高速铁路钢轨铝热焊技术的推广具有实用意义。
关键词：高速铁路钢轨铝热焊接质量控制1.概述随着我国高速铁路的快速发展，钢轨铝热焊技术在高铁的应用也越来越广。
在现场焊接中铝热焊具有其独特的优点，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，施工中焊接质量能够满足使用要求。
津秦高速铁路全线6站1所共60组无砟轨道高速道岔，道岔钢轨焊接全部采用铝热焊方法。
在津秦高铁联调联试试运营过程以及开通运营半年以来，通过对道岔跟踪监测，焊接接头均未出现较大缺陷，为高速铁路安全运营创造了有利条件。
2.铝热焊原理、特点及工艺2.1铝热焊接原理钢轨铝热焊接是通过配置的铝热剂在坩埚内点燃反应后形成高温铝热钢水注入由焊接沙模和待焊钢轨组成的型腔内，高温钢水通过特别设计的沙模浇注系统，熔化部分待焊钢轨端面，经冷却凝固后将待焊钢轨联结成一个整体。
其化学原理是利用活动性较强的金属能够把活动性较弱的金属从它的氧化物中还原出来的原理。
因为铝在足够高的温度下有较强的活动性，它可以从很多重金属的氧化物中夺取氧，而把重金属还原出来。
例如铝能把铁、钛、钒、铬、锰、钨等从它们的氧化物中还原出来，同时放出大量的热，温度可达2000～3000 ℃，从而使这些金属成为液态。
铝热焊接钢轨基本原理的主要化学方程式是：3FeO+2Al=3Fe+Al2O3+834.9kJFe2O3+2Al=2Fe+Al2O3+829.9kJ3Fe3O4+8Al=9Fe+4Al2O3+3236.3kJ为了获得优质的铝热钢，根据不同要求，在铝热焊剂中可加入一些合金元素如锰、硅、钛、钼等。
此外，可根据需要在铝热焊剂中添加金属材料，对铝热钢水的温度进行调节。
2.2铝热焊接特点(1)钢轨铝热焊自带热源，因此，设备简单，操作方便，快速，少量人员就可进行焊接操作；(2)钢轨在焊接过程中几何位置几乎不变，因此其平顺性取决于工装卡具，故焊接接头的平顺性优于气压焊。
铝热焊简介（精品）
精打磨后的焊接接头应满足以下要求：
(1)不应出现裂纹；
(2)可出现 1 个最大尺寸为 1mm 的气孔；
(3)在轨头下鄂与焊筋边缘交界处半径为 2mm 的区域内，可出现 1 个最大尺 寸为 lmm 的气孔、夹渣或夹砂；
(4)焊接接头焊筋表面应满足最多可出现 3 个最大尺寸不超过 2mm 的气孔； 焊筋表面夹渣或夹砂等缺陷的尺寸应符合下表的规定，这些缺陷不应侵入钢轨的 横断面内；
3．焊后处理
浇注 1 分钟后移去坩埚，5 分钟后拆除侧模板、央紧装置及底模板，及时将 轨面清理干净，防止推瘤时残渣拉伤轨面。当焊后 20 分钟后，可对焊接接头进 行粗打磨，温度将至常温时方可进行精打磨，精打磨至 0～+0.3mm，不能低凹， 时速 200km 以上线路打磨要求为 0～+0.2mm，精打磨后钢轨表面要求整洁、平滑， 焊缝两侧 100mm 范围内不得有明显的压痕、碰痕、划伤等缺陷。
二、铝热焊的适用范围
铝热焊接属于一种古老的焊接方法，目前主要应用于钢轨的连接及钢筋、导 线和大断面铸锻件的焊接和维修。
三、铝热焊接材料及设备铝热焊接所使用的材料主要包括热剂、型砂和铸型、 封箱材料及高温火柴等。其中热剂主要由铝粉、氧化铁、铁屑和铁合金、石墨等 组成；型砂和铸型一般是由耐火度高的石英砂、膨润土和水玻璃等混合而成，型 砂要求成形性好，耐高温且透气性好；铸型包括用来形成焊缝、预热及浇注系统 等部分的型腔，铸型一般是用型砂制造的砂型，也有使用石墨型的。所使用的设 备为坩埚、预热工具、装夹工具、支架和整修工具等；造型设备包括模型、轮辗 式混砂机、恒温干燥箱等。
焊筋表面夹渣或夹砂等缺陷的最大尺寸为 当缺陷面积每平方毫米小于等于 l0mm 时，缺陷深度小于等于 3mm； 当缺陷面积每平方毫米小于等于 15mm 时，缺陷深度小于等于 2mm； 当缺陷面积每平方毫米小于等于 20mm 时，缺陷深度小于等于 lmm； 五、铝热焊的安全操作技术 1．从事铝热焊人员应经过专门培训，掌握焊接安全技术，经考试合格方可 进行操作； 2．施工点附近不应有挥发、易燃、易爆物品； 3．存放铝热焊材料的房间应配置干燥剂及干湿温度计，保证其环境相对湿 度不大于 60％； 4．工件预热前，工人必须戴防护镜，以防伤眼睛； 5．坩埚安装必须按说明书进行； 6．点火浇铸人员必须佩戴防火手套、护目镜、防护衣，防止烫伤； 7．拆模前周围人员必须远离焊接处，防止铁水烫伤人员。铁水要统一处理， 不能随便丢弃；推瘤前要检查机子是否运转正常； 8．打磨时人员必须佩戴护目镜、防护衣、面具安全帽、隔热手套。
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简述铝热焊接钢轨的主要原理
铝热焊接钢轨是一种常用的钢轨连接方法，它的主要原理是利用铝热焊接技术将两段钢轨连接在一起，形成一个连续的轨道线路。
铝热焊接钢轨的主要原理包括以下几个步骤：
1. 准备工作：首先需要准备好要进行焊接的钢轨，并确保它们的尺寸和表面状态符合要求。
同时，还需要准备好热焊接设备和铝焊丝等焊接材料。
2. 预热：在进行铝热焊接之前，首先需要对要焊接的钢轨进行预热。
预热的目的是提高钢轨的温度，以便在焊接过程中更好地与铝材料融合。
通常，预热温度为200摄氏度左右，可以通过火焰喷枪或电热器等设备进行预热。
3. 焊接：预热完钢轨后，可以开始进行铝热焊接。
焊接时，将铝焊丝放置在两段要连接的钢轨之间，然后使用电弧焊接设备，通过电流和热量将铝焊丝熔化，与钢轨形成一体化的连接。
焊接过程需要控制好焊接温度和焊接速度，以确保焊接质量。
4. 冷却：焊接完成后，需要让焊接部位冷却一段时间，以确保焊缝的强度。
冷却过程中，可以使用水或其他冷却介质加速冷却。
冷却时间一般为几分钟到几十分钟，具体时间取决于焊接材料和焊接条件等因素。
5. 整形和修整：在焊接完成并冷却后，还需对焊接部位进行整形和修整。
这可以通过磨削、切割和打磨等工艺来实现，以确保焊接部位与原始钢轨的外观和尺寸一致。
铝热焊接钢轨的主要原理是通过在焊接过程中将铝焊丝与钢轨熔化融合，形成坚
固的连接。
这种连接方式具有焊缝强度高、耐磨损、抗腐蚀等优点，适用于各种铁路、地铁及轻轨等铁路线路的建设和维护。
同时，铝热焊接钢轨还能够提高钢轨的使用寿命和行车的平稳性，减少噪音和振动，提高运行的安全性和舒适性。