無縫線路鋼軌焊接工藝及檢測(cè)設(shè)備

無縫線路鋼軌焊接工藝

隨著無縫線路的發(fā)展，焊接接頭良好的綜合力學(xué)性能是保證其質(zhì)量的重要因素。常見的鋼軌有走行軌和護(hù)軌兩種，其材料也分為 U71Mn 及 NM400 等不同種類。為了降低生產(chǎn)成本，節(jié)約整體資源，并且滿足鋼軌不同部分的不同使用需求，就會(huì)產(chǎn)生一些異種鋼鋼軌對(duì)接的實(shí)際問題。而鋼軌焊接的常見方法，例如鋁熱焊、電弧焊、氣壓焊、閃光對(duì)焊等，大多是熱輸入較大，熱影響區(qū)較寬，母材熔化量較大的焊接方式。這些焊接方式大多不適合異種鋼之間的焊接，而焊劑帶約束電弧的超窄間隙焊接方法具有線能量低、熱輸入少、母材熔化量低及熱影響區(qū)窄等優(yōu)勢(shì)，且焊接厚度厚，非常適合解決異種鋼鋼軌的焊接問題。本課題是將 NM400材料與 Q235 材料的異種鋼槽形護(hù)軌，用焊劑帶約束電弧的超窄間隙焊接方法進(jìn)行焊接，開發(fā)了一系列適用于 OTC 機(jī)器人平臺(tái)焊接鋼軌的焊槍及輔助裝備，通過焊接工藝試驗(yàn)得到了焊縫成型良好的焊接接頭，對(duì)實(shí)驗(yàn)中角變形的分析獲得了合適的鋼軌超窄間隙焊前坡口預(yù)留尺寸，在此基礎(chǔ)上得到了適用于鋼軌焊接的工藝規(guī)范。具體成果如下：

（1）設(shè)計(jì)了滿足異形截面的鋼軌對(duì)接所要用到的超窄間隙焊接裝備，主要包括輔助焊縫成型的強(qiáng)制成型塊及其夾具、特制的超窄間隙焊槍、反變形底座、焊劑帶放置工具。

（2）接著利用前面所設(shè)計(jì)制造的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、裝置和焊劑帶，預(yù)置合適的反變形角度在 OTC 機(jī)器人平臺(tái)上進(jìn)行異種鋼鋼軌對(duì)接的超窄間隙焊接工藝試驗(yàn)，并得到異種鋼鋼軌對(duì)接合適的焊接工藝參數(shù)規(guī)范以及本實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的反變形變化規(guī)律。

（3）對(duì)異種鋼鋼軌焊接接頭組織進(jìn)行組織分析及硬度測(cè)試，焊縫區(qū)由鐵素體及珠光體構(gòu)成，硬度不低于母材；熱影響區(qū)由細(xì)小珠光體構(gòu)成，硬度超過鋼軌母材。

鋼軌焊接常用焊接方法

為了滿足無縫鋼軌的焊接，現(xiàn)階段鋼軌焊接的基本方法主要有四種：電弧焊、閃光焊、鋁熱焊以及氣壓焊。無縫線路的鋪設(shè)從鋼軌鑄造出廠到最后鎖定，“三次焊接”是目前最常使用的方案。一開始在焊軌廠，將由指定鋼廠生產(chǎn)的 25m、50m、100m 等標(biāo)準(zhǔn)的固定尺寸的鋼軌，用固定式閃光對(duì)焊機(jī)焊接成現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)所需的較長(zhǎng)鋼軌（廠房?jī)?nèi)為第一次焊接）；然后將一次焊接后的較長(zhǎng)鋼軌運(yùn)送到鋪設(shè)路段，用移動(dòng)式閃光對(duì)焊機(jī)或移動(dòng)氣壓焊的方式，把一次焊接后的較長(zhǎng)鋼軌進(jìn)一步在現(xiàn)場(chǎng)焊接成標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的單元（現(xiàn)場(chǎng)的第一次焊接，整體的第二次焊接）；現(xiàn)場(chǎng)超長(zhǎng)鐵軌單元焊接完成后，用電弧焊或鋁熱焊的方式，最后完成無縫線路的鎖定焊接（現(xiàn)場(chǎng)的第二次焊接，整體的第三次焊接）。這樣，整體鋼軌之間不留縫隙的無縫線路就完成了。

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