一种铝热焊焊剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种铝热焊焊剂，包含铁粉、氧化铁及合金添加，所述合金添加包括：C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V和铝粉；所述铝热焊焊剂各组分质量百分比为：C:0.10～0.25％，Si：1.0～1.6％，Mn:1.8～3％，Cr：0.5～1.0％，Ni:0.3～1.2％，Mo:0.2～0.6％，V:0.03～0.1％，铝粉17.8～19.2％，氧化铁60～67％以及余量的铁粉。本发明专利技术还进一步提供了该铝热焊焊剂在钢轨焊接上的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊剂
，特别涉及一种铝热焊焊剂，以及该铝热焊焊剂在钢轨焊接工艺中的应用。
技术介绍
无缝线路(continuous welded rail)是把标准长度的钢轨焊连而成的长钢轨线路，又称焊接长钢轨线路。与普通线路相比，无缝线路在长距离钢轨铺设段内消灭了轨缝，从而消除了车轮对钢轨接头的冲击，使得列车运行平稳，旅客舒适，延长了线路设备和机车车辆的使用寿命，减少了线路养护维修的工作量。在车辆过岔时，道岔采用焊接连接的情况下，车轮对道岔部件的冲击作用大大减小，提高了道岔的使用寿命。特别是在高铁线路中，栓接形式基本被淘汰。据有关部门统计，无缝线路至少能节省15％的经常维修费用，延长25％的钢轨使用寿命，并能适应高速行车的要求，是轨道现代化的发展方向。由于我国自主研发焊剂、焊接工艺起步比较晚，目前我国轨道交通市场高端、特种焊剂多采用德国、法国焊剂。我国已有某些高校和科研机构对高端、特种焊剂进行了研究开发，也有部分较成熟的产品问世。目前，焊剂的使用和选择面临的主要问题是，针对特种钢轨和异质钢轨之间的焊接可供选择的焊剂几乎没有。而特种钢轨的使用、异质钢轨(轨道交通配件)之间的配合使用是我国铁路发现不可回避的现象。特种钢轨焊接的关键在于：要求焊剂成分及焊接后形成特定的组织；异质钢轨焊接的关键在于：要求焊接后形成的焊缝可以到达成分过渡和组织过渡的效果。常见同质钢轨焊接为贝氏体钢轨之间的焊接或珠光体钢轨的焊接。常见的异质钢轨焊接为贝氏体钢轨与珠光体钢轨之间的焊接。其中：贝氏体钢轨之间的焊接难点在于：要求焊接完成后焊缝处组织为贝氏体。目前市场所售的焊剂焊接贝氏体钢时，由于成分限制，冷却过程必然穿过马氏体相变区，生成马氏体，特别是钢轨现场焊接的情况下，焊缝处控冷难于进行，造成热影响区范围内生成马氏体，组织不理想，影响钢轨使用性能。该影响主要表现为焊缝处硬脆、易生成白点(裂纹源)。贝氏体钢轨与珠光体钢轨之间的焊接难点在于：焊接过程中产生的高温形成的母材热影响区较大，室温冷却条件下，热影响区易产生白点、应力微裂纹源，为钢轨的使用造成隐患。该影响主要表现为焊缝处与热影响区组织不均、易生成白点(裂纹源)，且两种钢轨材质不同，成分过渡带难以预计组织形态。中国专利CN 104625480 A公开了一种钢轨铝热焊剂及其焊接方法。按重量百分比计，其包含：铝粉18.4％～18.8％、氧化铁67.0％～67.6％、Cr1.4％～1.6％、Ni0.31％～0.33％、Mo0.14％～0.16％、余量为铸铁粒。该专利可以保证焊接焊缝为贝氏体组织，但是并没有披露有关焊缝硬度过渡性的问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种铝热焊焊剂及其应用，可用于同质和异质钢轨的焊接，实现焊缝处良好的硬度过渡。本专利技术的另一个目的是提供一种铝热焊焊剂及其应用，可用于同质和异质钢轨的焊接，降低焊缝及焊接热影响区萌生白点及微裂纹的可能性。第一方面，本专利技术提供一种铝热焊焊剂，包含铁粉、氧化铁及合金添加，所述合金添加包括：C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V和铝粉；所述铝热焊焊剂各组分质量百分比为：C:0.10～0.25％，Si：1.0～1.6％，Mn:1.8～3％，Cr：0.5～1.0％，Ni:0.3～1.2％，Mo:0.2～0.6％，V:0.03～0.1％，铝粉17.8～19.2％，氧化铁60～67％以及余量的铁粉。优选地，各组分质量百分比为：C:0.10％，Si：1.0％，Mn:2.3％，Cr：0.7％，Ni:1.2％，Mo:0.2％，V:0.03％，铝粉18.2％，氧化铁60％以及余量的铁粉。优选地，各组分质量百分比：C:0.23％，Si：1.6％，Mn:3％，Cr：1％，Ni:0.3％，Mo:0.6％，V:0.08％，铝粉17.8％，氧化铁67％余量的铁粉。优选地，所述的各组分的粒度为10～80目。第二方面，本专利技术提供一种第一方面及其各可能实现的方式中所述铝热焊焊剂在钢轨焊接中的应用。优选地，所述钢轨焊接为同质钢轨之间的焊接。优选地，所述同质钢轨为贝氏体钢轨或珠光体钢轨。优选地，所述钢轨焊接为异质钢轨之间的焊接。优选地，所述异质钢轨之间的焊接为贝氏体钢轨和珠光体钢轨之间的焊接。第三方面，本专利技术提供一种第一方面及其各可能实现的方式中所述铝热焊焊剂在焊接钢轨过程中的使用方法，所述使用方法包括：(1)轨端处理和轨端对正；(2)扣箱、封箱、坩埚安装、预热；(3)浇注；(4)拆模、推瘤和打磨；(5)探伤、检查；以及(6)恢复线路。本专利技术提供的一种铝热焊焊剂，在配方上进行了创新性的改进，使其能够适用于特种钢轨焊接和异质钢轨焊接。该焊剂焊接后，焊缝在室温条件下冷却即可获得品质较好的贝氏体组织，这特别有利于同质贝氏体钢轨之间的焊接。焊缝性能完全符合TBT1632.3-2005与TBT1632.1-2005标准。此外，使用本专利技术提供的铝热焊焊剂后，焊缝相对于母材的硬度差较小，实现了良好的过渡性。并且，本专利技术提供的铝热焊焊剂还可以降低焊缝及焊接热影响区萌生白点及微裂纹的可能性。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术的主要构思是对铝热焊焊剂的配方进行改进，使其能够适用于同质钢轨和异质钢轨的焊接。铝热焊焊剂包含铁粉、氧化铁及合金添加，其中合金添加包括：C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V和铝粉。铝热焊焊剂各组分质量百分比为：C:0.10～0.25％，Si：1.0～1.6％，Mn:1.8～3％，Cr：0.5～1.0％，Ni:0.3～1.2％，Mo:0.2～0.6％，V:0.03～0.1％，铝粉17.8～19.2％，氧化铁60～67％以及余量的铁粉。在某些实施例中，铝热焊焊剂各组分质量百分比为：C:0.10％，Si：1.0％，Mn:2.3％，Cr：0.7％，Ni:1.2％，Mo:0.2％，V:0.03％，铝粉18.2％，氧化铁60％以及余量的铁粉。在某些实施例中，铝热焊焊剂各组分质量百分比还可以为：C:0.23％，Si：1.6％，Mn:3％，Cr：1％，Ni:0.3％，Mo:0.6％，V:0.08％，铝粉17.8％，氧化铁67％以及余量的铁粉。本专利技术实施例提供的铝热焊焊剂，既可以用于同质钢轨之间的焊接，例如：两条贝氏体钢轨之间的焊接或两条珠光体钢轨之间的焊接；还可以用于异质钢轨之间的焊接，如贝氏体钢轨和珠光体钢轨之间的焊接。本专利技术实施例还提供了本专利技术铝热焊焊剂的焊接方法，在实施该方法前，准备好所需的机具和材料，进一步地，该方法包括如下的步骤：(1)轨端处理和轨端对正；轨端处理包括对轨端进行除锈去污处理和干燥处理。轨端的对正包括轨缝的调整、尖点对正、水平对直。(2)扣箱、封箱、坩埚安装、预热；(3)浇注；(4)拆模、推瘤和打磨；打磨步骤可以包括热打磨和冷打磨，打磨的次数可以是一次或多次。(5)探伤、检查；以及(6)恢复线路。上述焊接过程及焊接件的要求均按照标准TBT1632.3-2005与TBT1632.1-2005执行。以下以两个本专利技术的具体实施例进一步说明本专利技术带来的有益效果，实施例中贝氏体钢焊接接头均采用U20Mn2SiGrNiMo贝氏体钢，珠光体钢轨均采用U76CrRE珠光体钢轨。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝热焊焊剂，包含铁粉、氧化铁及合金添加，其特征在于，所述合金添加包括：C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V和铝粉；所述铝热焊焊剂各组分质量百分比为：C:0.10～0.25％，Si：1.0～1.6％，Mn:1.8～3％，Cr：0.5～1.0％，Ni:0.3～1.2％，Mo:0.2～0.6％，V:0.03～0.1％，铝粉17.8～19.2％，氧化铁60～67％以及余量的铁粉。

【技术特征摘要】
1.一种铝热焊焊剂，包含铁粉、氧化铁及合金添加，其特征在于，所述合金添加包括：C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V和铝粉；所述铝热焊焊剂各组分质量百分比为：C:0.10～0.25％，Si：1.0～1.6％，Mn:1.8～3％，Cr：0.5～1.0％，Ni:0.3～1.2％，Mo:0.2～0.6％，V:0.03～0.1％，铝粉17.8～19.2％，氧化铁60～67％以及余量的铁粉。2.根据权利要求1所述的铝热焊焊剂，其特征在于，各组分质量百分比为：C:0.10％，Si：1.0％，Mn:2.3％，Cr：0.7％，Ni:1.2％，Mo:0.2％，V:0.03％，铝粉18.2％，氧化铁60％以及余量的铁粉。3.根据权利要求1所述的铝热焊焊剂，其特征在于，各组分质量百分比：C:0.23％，Si：1.6％，Mn:3％，Cr：1％，Ni:0.3％，Mo:0.6％，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张绵胜，
申请(专利权)人：张绵胜，张志勇，张志强，衣爱丽，
类型：发明
国别省市：北京;11