钢轨闪光焊 技术 焊缝 伤损
钢轨闪光焊接头常见缺陷成因分析及控制措施探讨
含铁量高于灰斑外基体的含铁量 ，因此灰斑断口有 大 量韧 窝而 周 围基体 呈脆 性解 理 断 口形 貌 。
母 材 中原有 的硅 、锰 夹 杂物 在母 材 中的存 在 形
图 ４ 夹 杂 物 与 沿 晶 裂 纹
形 貌 、缺 陷 与 周 交 界 处 形 貌 分 别 如 图 ５和 冈 ６
绝 大多 数灰 斑缺 陷都 伴 随着 硅 、锰 夹 杂物 ，硅 锰 元 素 来 自于母 材 ，硅 锰 夹 杂 物 形 成 于 焊 接 过 程 中。 如果焊 接工 艺不 当 ，硅锰 元 素会 形 成硅酸 盐类 夹 杂物 并在 焊缝 处 聚集 ；如 果熔 化或 顶锻 的 ｌ Ｔ艺 不 当 ，所 形成 的夹 杂物 难 以完 全从 焊缝 中挤 出 ，从 而
脚边缘 ２ ０ ｍｉ ｎ ，在 轨 底 下 表 面 露 头 ，尺 寸 ｌ ｎ ×
熔 融 表 面
２ ｍｍ，波 高 为 １ ４ ０ ％。 同时 采用 磁 粉探 伤 对该 处进 行 检 测 ，也 发 现 该 处 裂 纹 ，具 体 为 ：在 轨 脚 下 表 面 、距 离 轨 脚 边 缘 ２ ０ ｍｍ处 有 ｌ条 沿 焊缝 方 向 的 长 度约 ３ ｍｍ 的小裂 纹 。未焊 合形 貌 如 图 ３所 示 。
图 ５ 熔 融 表 面 形 貌
图 ３ 未 焊 合 形 貌
分布在断 口上 的夹杂物与沿 晶裂纹 如图 ４所示 。 经能 谱 分析 ，夹 杂物 为硅 。进 一步 微 观观 察 发 现 ，缺 陷呈 现熔 融表 面形 貌 ，缺 陷与周 围交界处 由
熔融 表 面直 接过 渡到 解理 区 ，没有 韧窝 。熔 融 表 面
在图 １ 中 ，可见 灰斑 与周 边有 明显 的界 限。 从 图 ２可 以看 出 ，缺 陷 处存 在大 量韧 窝 ，并 且大 部分 韧 窝里 面存 在夹 杂物 。经 能谱 分 析后得 知 ，夹 杂物 主要 为硅 、锰 的氧化 物 ，判 定该 缺陷 属于 韧窝 夹杂
闪光焊及缺陷
闪光焊原理及焊接缺陷一、闪光焊的基本概念和特点闪光焊也称接触焊，是两个金属工件端面接触，通过端面的接触点导电，接触电阻产生的电阻热加热工件端部，当温度达到一定程度时，工件接触面的金属熔化形成液态金属层，通过外加纵向力挤出液态金属，并使高温金属产生塑性变形，在结合面产生共同晶粒，获得致密的热锻组织形成对接街头。
(一) 闪光焊的基本概念1. 闪光的形成过程在金属焊件相互靠近的过程中，端面间一些相互突出的凸点首先接触，电流从这些接触点通过时，由于导电面积突然减小，造成电流线弯曲与收图1 闪光面的接触点缩从而形成了接触电阻，如图1所示。
这些小接触点的电阻很大，电流流过时被迅速加热、熔化，形成一个个液体金属过梁，这些金属过梁将热量传入焊件的内部。
每个过梁都存在液态表面张力、径向压缩效应力、电磁引力和电磁斥力的作用，径向压缩力与流过过梁的电流强度平方成正比，在这些力的作用下过梁直径减小，电流密度急剧增大，温度迅速上升，使过梁内部出现金属蒸气。
金属蒸气使液体过梁体积急剧膨胀而爆破，熔化的金属微粒从对口间隙中飞溅出来，形成了飞溅的火花。
爆破后的位置留下一定深度的火口，为临近产生过梁创造了条件。
闪光过程就是焊接端面不断产生液态金属过梁又连续不断的爆破过程。
2. 闪光的作用（1）加热焊件。
闪光过程中金属液体过梁的电阻热和过梁爆破时一部分喷射熔滴飞溅到对口面上带来的热量对焊件加热。
（2）烧掉焊件端面上的赃物和不平之处。
因此也就可以降低焊接前对焊件端面的打磨要求，用手提砂轮粗打磨即可。
（3）金属的液体过梁爆破时产生的高压力、金属蒸气及CO、CO2气体形成了保护气氛，减低了焊件端面间隙中气体介质的氧化能力。
（4）闪光后期，焊件断面形成液态金属覆盖层，为顶锻时排除端面的氧化物和过热金属提供了有利条件。
3. 获得闪光对焊优质接头的条件（1）闪光过程不出现闪光中断，加速烧化时闪光稳定、激烈，有良好的保护气氛。
（2）焊接端头应形成足够的加热区和适当的、均匀的温度梯度；断面温度均匀。
闪光焊及缺陷(清晰整齐)
闪光焊原理及焊接缺陷一、闪光焊的基本概念和特点闪光焊也称接触焊，是两个金属工件端面接触，通过端面的接触点导电，接触电阻产生的电阻热加热工件端部，当温度达到一定程度时，工件接触面的金属熔化形成液态金属层，通过外加纵向力挤出液态金属，并使高温金属产生塑性变形，在结合面产生共同晶粒，获得致密的热锻组织形成对接街头。
(一) 闪光焊的基本概念1. 闪光的形成过程在金属焊件相互靠近的过程中，端面间一些相互突出的凸点首先接触，电流从这些接触点通过时，由于导电面积突然减小，造成电流线弯曲与收图1 闪光面的接触点缩从而形成了接触电阻，如图1所示。
这些小接触点的电阻很大，电流流过时被迅速加热、熔化，形成一个个液体金属过梁，这些金属过梁将热量传入焊件的内部。
每个过梁都存在液态表面张力、径向压缩效应力、电磁引力和电磁斥力的作用，径向压缩力与流过过梁的电流强度平方成正比，在这些力的作用下过梁直径减小，电流密度急剧增大，温度迅速上升，使过梁内部出现金属蒸气。
金属蒸气使液体过梁体积急剧膨胀而爆破，熔化的金属微粒从对口间隙中飞溅出来，形成了飞溅的火花。
爆破后的位置留下一定深度的火口，为临近产生过梁创造了条件。
闪光过程就是焊接端面不断产生液态金属过梁又连续不断的爆破过程。
2. 闪光的作用（1）加热焊件。
闪光过程中金属液体过梁的电阻热和过梁爆破时一部分喷射熔滴飞溅到对口面上带来的热量对焊件加热。
（2）烧掉焊件端面上的赃物和不平之处。
因此也就可以降低焊接前对焊件端面的打磨要求，用手提砂轮粗打磨即可。
（3）金属的液体过梁爆破时产生的高压力、金属蒸气及CO、CO2气体形成了保护气氛，减低了焊件端面间隙中气体介质的氧化能力。
（4）闪光后期，焊件断面形成液态金属覆盖层，为顶锻时排除端面的氧化物和过热金属提供了有利条件。
3. 获得闪光对焊优质接头的条件（1）闪光过程不出现闪光中断，加速烧化时闪光稳定、激烈，有良好的保护气氛。
（2）焊接端头应形成足够的加热区和适当的、均匀的温度梯度；断面温度均匀。
浅谈钢轨闪光接触焊工艺参数的选择及常见缺陷的预防措施
浅谈钢轨闪光接触焊工艺参数的选择及常见缺陷的预防措施王洪钢轨闪光接触焊是一种生产效率高、质量稳定可靠的钢轨焊接方法，也是目前国内外运用最为广泛的一种，在我国发展高速铁路事业中起到不可或缺少的作用。
如何取得优质的钢轨闪光焊焊头，是一个复杂的问题，这其中包括设备问题等等。
我们从事钢轨焊接的过程中，除了要考虑焊机的问题外，还要在生产过程中注意钢轨焊前的准备、钢轨焊接过程，焊后焊头的处理和焊头质量的检控等问题，要解决这些问题，从而获得质量可靠的焊接接头，就要建立一个好的焊接工艺参数。
一、钢轨闪光接触焊的可焊性钢轨闪光接触焊是一种以塑性变形再结晶过程为基础的压力焊接方式。
两个待焊轨本身存在电阻，接触处存在接触电阻，当电流流经钢轨时就会产生电阻热量，接触电阻在闪光加热过程中起主要作用，所产生的热量和电阻大小成正比，与电流大小的平方成正比。
在钢轨端部由于电流流经电阻产生热量，使钢轨端部迅速加热、触点被加热烧化，形成金属“过梁”进一步加热，“过梁”加速，“爆炸”形成金属火花从钢轨间隙中射出，这就是闪光，随着钢轨端部温度的提高，闪光就会愈来愈激烈，在闪光加热过程中，钢轨端部逐渐达到溶化温度，在高温下，迅速施加相当大的挤压力，在钢轨相接触的界面上，就会产生塑性变形再结晶过程，使两根钢轨连接成为一个整体，形成焊接接头。
焊接接头质量是与钢轨材料的化学成分、轨种、生产厂家有密切联系，并不是所有的钢轨材料都具有同样的良性的可焊性。
钢轨闪光接触焊的可焊性一般是就工艺可焊性而言的，选择使用合理的焊接工艺过程，使钢轨得到优质焊接接头的能力，在接近或邻近区域内没有裂缝，未焊透，非金属夹杂物等缺陷，并且有良好的综合性能。
对工艺原则可焊性来讲，并不是钢轨材料固定不变的性质，看起来不甚好焊的钢轨，通过新工艺参数的调整后，不好焊接的钢轨也可以变成较好焊接的钢轨了。
二、钢轨闪光接触焊的特点钢轨的种类很多，以化学成分来分，碳钢和合金钢轨使用较多。
钢轨现场焊接接头缺陷及探伤技术探讨
钢轨现场焊接接头缺陷及探伤技术探讨摘要：钢轨焊接接头的超声波检测是现场焊接的最终检测方法，而正确分析移动闪光焊和铝热焊两种钢轨焊接方法中各种缺陷的形成机理，准确确定焊接接头的缺陷和损伤，是保证焊接接头质量的关键。
与此同时，准确判定损伤，减少返工，是节约成本，获得良好效益的关键途径。
据此，本文主要对钢轨现场焊接接头缺陷及探伤技术进行了详细分析。
关键词：钢轨；现场焊接；接头缺陷；探伤技术一、钢轨现场焊接接头缺陷的形成机理（一）闪光焊闪光焊是国内外钢轨焊接的主要方法之一，也是目前铁道部大力推广的一种钢轨焊接方法。
在正常情况下与气压焊和铝热焊相比，钢轨的闪光焊接头强度较高，线路上断头率约为0.5/10000。
研究钢轨闪光焊接头的缺陷特征、产生机理，有助于排除探伤干扰和及时正确地发现焊接缺陷，而闪光焊接头中存在的缺陷一般有灰斑夹杂、裂纹、未焊合等。
1、灰斑夹杂在工艺参数调设过程中，以落锤次数和灰斑面积为研究重点，通过落锤试验检查焊接接头的断口，灰斑缺陷一般出现在钢轨底部，轨腰偶见，轨头极少。
虽然灰斑在超声波探伤中极难发现，但通过多年的落锤试验和断面分析证明，在工艺参数接近最佳时，灰斑往往是影响接头断裂的主要原因。
灰斑的形成机理现在比较统一的看法是，由于钢轨闪光焊对焊接金属高温熔化时，形成的氧化物或硅酸盐夹杂，因未完全从焊缝中挤掉而留在焊缝区域，形成沿熔合线方向分布的不规则块状夹杂物。
上述夹杂物分布于焊缝处，沿钢轨横截面方向分布，含有Mn、Si 等元素，属于焊接缺陷性质。
2、裂纹裂纹一般可能出现在钢轨焊接接头的个别部分，轨底出现的几率要大些。
裂纹缺陷的出现原因是多方面的，但主要是设备原因，工艺参数调设好以后，设备由于液压系统失常、焊接次级回路阻抗异常和电极打滑等原因，导致焊接末期的顶锻无力或加热不足冷顶现象，两个端面的焊缝金属未能充分融合而留有经打磨后肉眼可以看到一条缝隙。
3、未焊合未焊合缺陷，主要表现在从断面看，整个断面很平，撕裂状很不明显。
有线伤损钢轨移动闪光焊接施工技术
有线伤损钢轨移动闪光焊接施工技术近年来，我国铁路行业飞速发展，截至2022年12月，我国铁路运营里程达到15.5万km，其中高速铁路运营里程达4.2万km。
面对逐年增长的运营里程、货物发送量、旅客承载量，铁路线路的维修维护便成为确保铁路运输安全与稳定的重要工作。
随着我国社会经济的进步，高速铁路无缝线路施工技术已越来越成熟，铁路无缝线路的铺设也逐年增多。
无缝线路建成后达到一定运营里程或钢轨磨损达到一定程度后就要进行换铺，相比新线施工，既有线施工量更大一些。
在处理既有线伤损钢轨接头时，常见的维修处理方法有铝热焊接、闪光焊接和气压焊接。
铝热焊接具有设备小巧灵活、焊接时无需移动母材等优点，但因其接头为铸造组织，强度韧性较低、伤损率高，接头质量易受环境和作业人员操作影响[1-3]。
尤其是既有线钢轨在服役期间产生磨损，导致砂型与钢轨不能完全密贴、易产生溢流飞边等问题，进而影响接头使用寿命。
因此，铝热焊接已逐渐不适应我国大规模铁路维修安全可靠的要求。
气压焊接头为锻造组织，相比铝热焊接头质量较好，无需大功率电源，焊接时间短。
但因钢轨端面的清洁度要求严格，且气压焊采用火焰由表及里以热传递的方式加热钢轨，加热效率低，很难做到均匀加热，其焊接质量易受操作人员和环境因素的影响[4-5]。
闪光焊接头为锻造组织，具有晶粒较细、强度大、韧性好、耐磨性高、平顺性好等特点。
闪光焊因其焊接质量稳定、自动化和机械化程度高、受人工操作水平影响小等优点，已逐渐成为国内无缝线路接头的主要焊接方法[6]。
据统计，国内无缝线路接头中闪光焊接头的占有率最高，接头断轨率最低。
鉴于此，围绕既有线钢轨移动闪光焊施工方法的现状，分析总结了线下焊接、线上焊接和插入焊3种方式存在的问题和解决方法，并展望了既有线钢轨移动闪光焊施工的发展情况。
1移动闪光焊施工方式钢轨闪光焊接分为焊轨基地厂焊和移动式闪光焊。
现阶段无缝线路钢轨焊接流程如图1所示，在焊轨厂将定尺钢轨采用固定式闪光焊机焊接成300~500m的长钢轨，通过长轨运输车将长钢轨运送到铁路现场，再采用移动式闪光焊机将钢轨焊接成无缝线路[7]。
浅析钢轨闪光接触焊接缺陷的产生及预防
在焊接过程 中，熔化 的液态金属过梁爆破 ，形成 大 的火坑 ，在顶锻时来不及 闭合 ；或者某些杂质元素
时未夹紧 、打滑 ；顶锻速度太低或带 电顶锻时 间过小
等 。增 加 顶锻 压 力 和 带 电顶 锻 时 间 ，调 整 送 进 速 度 可 以控 制 未 焊透 的产 生 。
（ 四）疏松
二 、焊 接 接 头 内部缺 陷 的产 生 原 因和预 防 措施
内部缺 陷的产 生往往和母材材质 、焊接工 艺参数 及 设备有关，有些 内部缺 陷我们可 以通过调整焊接 生
程 中尽量保持稳 定，减 少氧 化，再采用合 适的顶锻力 和顶端速度 能减少夹渣 的产生 。 （ 未焊透 三） 未焊透是指钢轨母材之 间未 能完全结合 的部 分，
济南焊轨基地 白建立 以来 ，就用Ｇ Ａ ８ ／ ８ 焊机 Ａ Ｓ０５ ０ 采用闪光焊工艺焊接钢轨 ，这是一种 生产 效率高，质 量最为稳定可靠 的钢轨焊接方法 ，也是 目前国 内外使
用 最 为 广 泛 的一 种 钢 轨 焊 接 方 法 。但 在 焊 接 过程 中 ，
பைடு நூலகம்
氧化后没被挤 出，从而形成灰斑 。灰斑 是钢 轨闪光接 触焊工艺 中一种特有缺 陷，也是焊 缝中出现最多的缺 陷。灰斑 的存在使得钢轨成 为非连 续均匀 介质，使得
通过 增大推 凸余量 ，增加打磨厚度 ，当推土余粮打磨 掉后 ，多数微裂纹 即被消除。
（ 表 面划 伤 四） 钢 轨 被 利 器 划 伤 ，在 划 伤 部 位 产 生 应 力 集 中 ，如
疏松一般发 生在半熔 化区里 ，这个区域液相和 固 相 并存 ，在顶锻 力不足 的情况下 ，冷却收缩产生 的细
ｄ ： 隙 不 能 够 被 及 时 弥 补 ，则 会 形 成 疏 松 。 由于 疏 松 ，Ｌ ｆ
伤损焊头处插短轨的闪光焊施工方法
伤损焊头处插短轨的闪光焊施工方法作者：陈宽军．靳刘刚．嵇民．田海蒙来源：《科技创新与生产力》 2015年第5期陈宽军，靳刘刚，嵇民，田海蒙（济南铁路局济南工务机械段，山东济南 250022）摘要：文中介绍了蓝烟上行线（莱西—蓝村）段，在探伤作业中发现一处伤损焊接接头，现场确认后，及时采用闪光焊（线上焊）对伤损焊接接头插短轨处进行焊轨施工，经现场施工检验和后期的探伤检验，无质量问题。
此次施工得出无缝线路出现伤损焊接接头时，可紧急采用闪光焊对伤损焊接接头插短轨处置并及时恢复线路，效果良好。
关键词：闪光焊；无缝线路；伤损焊接接头；插短轨；焊轨施工中图分类号：U215文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2015.05.057随着现代铁路的快速发展，对现场焊接接头的内在质量和外观质量都提出了更高的要求。
而现在工务部门对现场伤损焊接接头插短轨处的处理都是采用铝热焊焊接施工，焊接接头的质量相比较闪光焊而言略有不足。
针对这一情况，采用先进科学的施工工艺和严谨的施工组织，对蓝烟上行线出现的一处伤损焊接接头插短轨处进行了线上闪光焊接，取得了圆满成功，成功地解决了无缝线路区段伤损焊接接头插短轨处进行闪光焊接的技术标准、施工工艺和方法。
1 施工工序该次施工工序主要分4步，第1步：前期焊轨准备，第2步：对第一处焊接接头进行焊接作业，第3步：对第二处焊接接头进行焊接作业，第4步：对焊接接头进行后续粗磨、正火和收尾作业。
2 施工要点2.1 前期施工准备1）卸下待换的标准短轨。
在前期封锁时间将待换的短轨卸到施工地段放好，待换短轨的长度必须满足在7 m以上，因为要考虑到焊接时钢轨的消耗量。
2）拆除线路扣件。
在封锁命令下达后，因为施工车辆不用经过伤损焊头处，所以对施工地段的扣件全部拆除，不用保留。
3）各工程车辆就位。
封锁命令下达后，轨道车牵引厢式焊轨车进入施工地点，在伤损焊接接头处停下准备焊轨施工。
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闪光焊工作原理及钢轨焊头一、什么是闪光焊闪光焊也称接触焊，是在电阻对焊的基础上发展起来的。
焊接开始时，两个金属工件端面接触，通过端面的接触点导电，接触电阻产生的电阻热加热工件端部，当温度达到一定程度时，工件接触面的金属熔化形成液态金属层，通过外加纵向力挤出液态金属，并使高温金属产生塑性变形，在结合面产生共同晶粒，获得致密的热锻组织形成对接接头。
1. 闪光的形成过程在金属工件相互靠近的过程中，端面间一些相互突出的凸点首先接触，电流从这些接触点通过时，由于导电面积突然减小，造成电流线弯曲与收缩从而形成了接触电阻，如图1所示。
图1 闪光面的接触点这些小接触点的电阻很大，电流流过时被迅速加热、熔化，形成一个个液体金属过梁，这些金属过梁将热量传入焊件的内部。
每个过梁都存在液态表面张力、径向压缩效应力、电磁引力和电磁斥力的作用，径向压缩力与流过过梁的电流强度平方成正比，在这些力的作用下过梁直径减小，电流密度急剧增大，温度迅速上升，使过梁内部出现金属蒸气。
金属蒸气使液体过梁体积急剧膨胀而爆破，熔化的金属微粒从对口间隙中飞溅出来，形成了飞溅的火花。
爆破后的位置留下一定深度的火口，为邻近产生过梁创造了条件。
闪光过程就是焊接端面不断产生液态金属过梁又连续不断的爆破过程，并伴随有工件金属的烧损。
2. 闪光的作用（1）加热焊件。
闪光过程中金属液体过梁的电阻热和过梁爆破时一部分喷射熔滴飞溅到对口面上带来的热量对焊件加热。
（2）烧掉焊件端面上的赃物和不平之处。
因此也就可以降低焊接前对焊件端面的打磨要求，用手提砂轮粗打磨即可。
（3）金属的液体过梁爆破时产生的高压力、金属蒸气及CO、CO2气体形成了保护气氛，减低了焊件端面间隙中气体介质的氧化能力。
（4）闪光后期，焊件断面形成液态金属覆盖层，为顶锻时排除端面的氧化物和过热金属提供了有利条件。
3. 获得闪光对焊优质接头的条件（1）后期闪光过程不出现闪光中断，加速烧化时闪光稳定、激烈，有良好的保护气氛。
（2）焊接端头应形成足够的加热区和适当的、均匀的温度梯度；断面温度均匀。
因此要求钢轨端面垂直度（斜度）不大于0.8mm，高速轨的端面垂直度不大于0.6mm。
（3）焊接端面要有足够的塑性变形区。
二、钢轨闪光焊钢轨闪光焊接按照闪光过程的特征分为连续闪光焊、预热闪光焊、脉动闪光焊三种类型。
1.连续闪光焊图2连续闪光焊曲线图2是K型焊轨机连续闪光焊接过程记录曲线，记录有焊接电压、电流、力、位移四个主要焊接参数与时间关系，从图中可见，焊接过程中的焊接电流是连续的。
焊接中期闪光电流稳定在100～200安培（焊接变压器初级电流），动架夹持钢轨送进稳定，焊接压力值恒定，位移是一条斜线。
连续闪光焊分为预闪、低电压闪光、加速闪光烧化、顶鍛、锻压（保持）五个阶段。
预闪的作用有二个：一是闪平钢轨倾斜的端面、使随后开始的焊接过程保持全断面接触闪光；二是对钢轨端面预加热，减少焊接初期不稳定闪光时间。
连续闪光焊的主要焊接参数有：焊接时间、焊接电压变化程序、烧化速度、烧化末速、反馈电流、顶鍛量。
加速烧化是顶锻前的重要阶段，加速时间和加速末速是重要的参数。
2. 预热闪光焊预热闪光焊的焊接阶段有：闪平、预热、烧化、加速烧化、顶锻和鍛压、后热。
图3是第四代GAAS80焊机预热闪光焊记录曲线，记录有焊接压力、焊接电流、位移和时间的关系。
预热过程是加热钢轨的主要阶段。
图3 预热闪光焊记录曲线3. 脉动闪光焊图4是脉动闪光焊记录曲线，记录有焊接压力、焊接电流、位移和时间的关系。
脉动闪光焊与连续闪光焊相比较，其闪光过程中几乎没有过梁的自发爆破现象；在加热钢轨的主要阶段，闪光电流是不连续的。
在焊接过程中它跟踪的是电阻、电流；闪光烧化过程中焊接电流与送进速度无关；烧化过程的送进油压是脉动的。
脉动闪光焊已逐渐取代连续闪光焊，用于钢轨焊接全过程大约2分多钟。
线路上移动焊轨主要采用脉动闪光焊方式。
图4 线路上拉伸钢轨焊接脉动闪光焊曲线三、焊接参数调节功能1. 电压的调节焊接电压（焊接变压器次级电压）是决定钢轨加热状态的基本焊接参数，它可以显著地改变焊接时间和钢轨的温度梯度（不同断面温度之差）分布以及闪光过程的稳定性。
稳定的闪光过程是具有很细小的过梁尺寸和火口深度。
结合焊接过程选择适合的电压是很重要的。
焊接电压增高，则焊接电流增大，闪光过程也就更加激烈，大尺寸的过梁爆破，造成大量熔化金属的飞溅，使钢轨端面的加热深度减小，火口的深度加大，端面温度分布不均匀，不能形成良好的焊接接头；反之，当焊接电压较低时，焊接电流减小，将导致钢轨送进速度大于闪光烧化速度，易出现短路。
2. 反馈电流的调节稳定的闪光烧化是通过焊接电流的反馈进行控制。
闪光初期，可能出现一次或几次较大的短路电流，它与焊接电源功率、钢轨焊接回路阻抗、钢轨端面接触面积、及钢轨初始温度有关。
在以后的低电压闪光阶段一般不应出现闪光中断；在加速烧化闪光阶段也不应出现闪光中断。
顶锻前出现闪光电流短路或断路都会影响焊接接头质量。
3. 加速烧化加速闪光烧化过程是焊接循环必不可少的一个阶段，也是顶鍛前的重要阶段，加速时间和加速末速是重要的焊接参数。
加速使钢轨端面接触的触点增多，形成过梁的爆破也逐渐激烈，可以看到激烈的火花飞溅。
激烈的闪光能够形成良好的保护气氛，为顶锻创造了良好条件。
加速闪光烧化阶段通常是切断电流反馈控制，或加大反馈电流值。
预热闪光焊加速程度应比连续闪光焊和脉动闪光焊的加速程度大一些。
4. 顶鍛和鍛压顶锻量、顶锻时间、顶锻力是重要的焊接参数。
顶锻过程分为两个阶段：（1）有电流顶锻。
该阶段是在通电状态下进行的，以保证钢轨端部的温度并有利于液态金属及氧化物夹杂的排出。
带电顶锻时间通常设置在0.5秒～1.2秒，时间长一点有利于液态金属及氧化物夹杂的排出。
（2）无电流顶锻。
该阶段是在切断电压（实际上是切断电流）后，继续保持顶锻压力，使液态金属及氧化物夹杂彻底被挤出，并排除过热金属，使焊缝继续产生塑性变形，形成致密的焊接接头。
顶锻压力的大小取决于钢轨材质的高温性能和钢轨的加热状态及加热区的分布。
国外资料介绍，900 MPa的高碳轨顶锻压力为60 MPa(60kg/m钢轨顶力约为46～47吨)；1100 MPa的合金轨顶锻压力为70~80MPa（60kg/m钢轨顶力约为54～62吨）。
顶锻力过小，夹杂物不容易排净，塑性变形不足；顶锻力过大，则塑性区被过分挤压，晶纹弯曲，接头冲击性能下降。
顶锻开始的合缝速度（顶锻速度）应越快越好，以防止端面氧化。
顶锻速度应大于30mm/s。
四、钢轨焊接热循环1. 焊接热源钢轨焊接是焊接回路的电流通过钢轨内部电阻和端部电阻所产生的电阻热来实现的，遵循焦耳-楞次定律的变化，其热量可以近似用如下公式表示:Q=0.24I2(R c+2R g)t式中：Q—总热量(cal)I—通过钢轨的电流（A）R c—焊件端面的接触电阻（Ω）R g—焊件内部电阻（Ω）t—通电时间（t）焊接开始时，钢轨处于环境温度下的冷态，内部电阻R g很小，接触电阻R c相对较大，随着加热温度的升高，并在焊接压力作用下,接触端面产生塑性变形，促使接触表面氧化膜破坏和纯金属接触面积不断扩大，导致接触电阻很快减少，焊接电流增大。
随着加热温度的升高，又使得钢轨端部电阻增大，导致钢轨端部热量最大，温度也最高。
2. 焊接热循环在焊接热源作用下，钢轨焊接端头某一点的温度随时间变化过程称为“焊接热循环”。
钢轨纵向距离焊缝不同位置各点被快速加热、冷却的速度是不相同的，最高加热温度（峰值温度）也是不相同的。
图5是GAAS80/580焊机焊接60kg/m钢轨距离焊缝1mm处的热循环曲线。
通过焊缝热循环曲线可以观察到焊接峰值温度、冷却速度（800℃冷却到500℃的平均冷却速度）。
图5 60kg/m U76NbRE钢轨预热闪光焊热循环记录曲线(预热14次) 试验表明，无论采用哪种闪光焊方式，焊缝的峰值温度均在1300℃左右，而冷却速度与焊接工艺和环境温度有关。
根据铁科院金化所以往的科研试验结果统计， 60kg/m钢轨闪光焊接头的冷却速度在0.9℃～1.2℃/s ,低于U71Mn、U75V(PD3)、U76NbRE(BNbRE)钢轨钢出现马氏体组织的临界冷却速度。
不同牌号钢轨的临界冷却速度是通过钢厂提供焊接CCT图获取的。
高合金钢轨在低温环境焊接时，需要增加后热来降低焊缝冷却速度。
2. 焊缝和热影响区焊接接头是由焊接区和毗邻的钢轨母材构成的，焊接区又划分为焊缝和热影响区，其力学性能差于钢轨母材。
（1）焊缝: 焊缝很窄，宽度只有零点几毫米，宏观照片上焊缝是一条白线（见图6a）,是一层氧化脱碳的贫碳层，金相组织是珠光体和少量的网状铁素体（见图6b），硬度低落较大。
（2）热影响区（HAZ）：热影响区分为粗晶区、细晶区、不完全重结晶区。
粗晶区是焊接高温形成的过热区，其晶粒粗大，该区金属硬度高、塑性和韧性差。
细晶区是焊接温度小于1000℃正火区，晶粒较细，该区金属塑性和韧性较好。
不完全重结晶区又称为部分相变区，其晶粒大小不一。
热影响区对称分布焊缝两侧，总宽度约40mm左右。
图6a是精加工后焊头纵向板宏观照片，焊缝两侧白色影线之间区域是热影响区。
图6a焊缝及热影响区宏观形貌图6b焊缝金相组织五、焊接接头热处理1.热处理作用钢轨分为热轧轨和热处理轨。
热处理轨焊接后接头的硬化层消失，原有的强度和韧性降低。
对焊后接头再次加热，然后喷风处理加速其冷却来恢复损失的强度、硬度和韧性。
在国外，热轧轨焊后不再进行正火或热处理,我国铁路早期焊轨也不进行焊后正火，由于八十年代后新牌号钢轨出现，焊后接头较难通过落锤检验,正火后焊头韧性提高，相对提高了落锤通过几率。
1)焊后正火：正火目的是将焊接热循环过程形成的粗晶细化，提高韧性；正火也会改善焊接残余应力的分布。
正火过程是焊头重新经受一次加热升温和自然冷却的热循环，峰值温度宜限制在950℃。
峰值温度低会降低接头强度和出现低硬度。
图7是焊头正火前后硬度对比：正火前的焊头轨顶面硬度高于钢轨母材，低硬度区很窄，其宽度不到10mm；U71Mn、PD3(U75V)焊头正火后的轨顶面纵向出现约80mm宽度低硬度区，对高速列车运行是不利的。
图7 焊接接头正火前后轨头纵向硬度分布曲线正火应注意：○1焊缝温度低于500℃时再重新加热；○2正火热影响区宽度应在70mm左右并完全覆盖焊接热影响区；○3正火最高温度不超过950℃。
不同牌号钢轨具有不同最佳正火温度，最佳温度应是强度和硬度的优化组合。
钢轨在闪光焊时经历了复杂的热、力学过程，它会对焊头造成不同于钢轨母材的影响。
图8 焊头正火温度与冲击韧度的热模拟试验结果图8是在Gleeble-1500热模拟试验机进行热模拟试样的常温冲击试验结果。