提高中碳低合金钢轨大型气压焊接头质量的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高中碳低合金钢轨大型气压焊接头质量的方法，包含以下步骤：使用氧

【技术实现步骤摘要】
提高中碳低合金钢轨大型气压焊接头质量的方法


[0001]本专利技术属于焊接
，特别涉及到一种提高中碳低合金钢轨大型气压焊接头质量的方法。

技术介绍

[0002]珠光体钢轨碳含量通常为0.70％～0.84％，热轧轨强度范围在880～1080MPa，硬度260～350HBW；热处理钢轨强度1080～1280MPa，硬度320～400HB，主要代表钢轨牌号为U71Mn、U75V、U78CrV。这一类钢轨主要用于国内高速铁路、客货混运和重载线路，这类钢轨含碳量高，合金元素含量较高，强度、硬度高，耐磨性好，接头焊后必须进行正火，才能保证接头质量。针对高原、高寒地区，全年温差和昼夜温度大等特殊的自然条件，对钢轨冲击韧性提出了更高要求。目前，对于高原、高寒地区，全年温差和昼夜温差大，线路工况复杂的铁路线，还没有一种钢轨能够完全满足其服役要求。因此，高原、高寒地区超长下坡路段铺设的钢轨踏面容易出现擦伤马氏体组织导致断轨风险，严重影响服役安全。。
[0003]因此，铁路工程领域亟需一种提高中碳低合金钢轨大型气压焊接头质量的工艺方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术公开了一种提高中碳低合金钢轨大型气压焊接头质量的方法，通过在气压焊接后增加锻造工序，获得强度高、质量稳定的优质中碳低合金钢轨焊接接头。
[0005]为了解决上述技术问题中的至少一项，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]依据本专利技术，提供一种提高中碳低合金钢轨大型气压焊接头质量的方法，包含以下步骤：
[0007]使用氧
‑
乙炔火焰加热钢轨的待焊部位，直至表面呈半熔化状态；
[0008]执行顶锻焊接；
[0009]执行锻造工序，其中，锻造钢轨消耗量为1.5～3.0mm，锻造时间为1.5～3.0s，平均速度为0.50～1.5mm/s，锻造压力为45～60T；
[0010]推凸后保压；以及
[0011]对钢轨的焊接接头进行热处理。
[0012]依据本专利技术的一个实施例，使用氧
‑
乙炔火焰加热钢轨的待焊部位的过程中，氧气流量为80～90L/min，乙炔流量为86～98L/min。
[0013]依据本专利技术的一个实施例，执行顶锻焊接的过程中，顶锻速度为15～18mm/s，顶锻量为30～34mm。
[0014]依据本专利技术的一个实施例，保压过程中，对钢轨的焊接接头持续10～15s施加压力25～30T。
[0015]依据本专利技术的一个实施例，对钢轨的焊接接头进行热处理，包含：
[0016]待焊接接头冷却至450℃以下，重新加热并进行正火处理。
[0017]依据本专利技术的一个实施例，方法还包含：
[0018]在焊接前执行端铣及打磨、拉轨、对轨的步骤。
[0019]依据本专利技术的一个实施例，方法还包含：
[0020]在热处理后对于钢轨轨头踏面及钢轨侧面进行打磨。
[0021]依据本专利技术的一个实施例，中碳低合金钢轨包含质量分数如下的各组分：C：0.50％～0.63％，Si：0.30％～0.60％，Mn：0.55％～0.80％，Cr+Ni+Cu+V：0.30％～1.0％，P、S≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0022]通过采用上述技术方案，本专利技术相比于现有技术具有如下优点中的至少一项：
[0023]1.本专利技术的方法增加了锻造工序，在锻造压力作用下使待焊钢轨端面上金属原子在锻造力作用下相互渗透扩散，形成金属原子间的连接，并在压力作用下完成结晶，接头形成锻造组织，大大提高接头质量；
[0024]2.采用本专利技术的技术方案，可以用气压焊成功完成中碳低合金钢轨焊接，钢轨接头的内部缺陷少，焊接接头强度高，质量稳定。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为依据本专利技术的提高中碳低合金钢轨大型气压焊接头质量的方法的流程图。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0028]目前钢轨焊接方法主要有闪光焊(包括基地闪光焊和移动闪光焊)、铝热焊和气压焊等三种。基地闪光焊用于厂内焊接；现场换铺锁定焊以及断轨修复采用铝热焊。钢轨铝热焊对焊剂以及现场焊接工艺要求高。因焊剂成分及预热温度方面控制困难，焊缝为铸造组织，所以接头质量不高，铝热焊焊缝硬度远远低于母材，导致在重载线路上接头磨耗严重。
[0029]钢轨闪光焊方法，接头加热温度超过钢轨熔点，焊接热输入、顶锻量及末期烧化速度匹配不当，接头容易产生过烧，灰斑等缺陷，连续15支接头通过落锤型检十分困难，为通过落锤型检，通常需进行大量的工艺优化，仅试验接头数量高达150
‑
500个接头，耗费大量的人力、物力。
[0030]气压焊接过程中钢轨不发生熔化，因此焊缝没有脱碳层，这是气压焊优于闪光焊的地方；气压焊接头是锻造组织，这是气压焊优于铝热焊之处。从理论上讲，气压焊接头强度不低于闪光焊、优于铝热焊。
[0031]图1示出了依据本专利技术的提高中碳低合金钢轨大型气压焊接头质量的方法的流程。该方法可适用于中碳低合金钢轨，焊接母材化学成分及各成分的重量百分比优选为：C：0.50％～0.63％，Si：0.30％～0.60％，Mn：0.55％～0.80％，Cr+Ni+Cu+V：0.30％～1.0％，
P、S≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质。方法总体可包含以下步骤：
[0032]步骤S1，使用氧
‑
乙炔火焰加热钢轨的待焊部位，直至表面呈半熔化状态；
[0033]步骤S2，执行顶锻焊接；
[0034]步骤S3，执行锻造工序，其中，锻造钢轨消耗量为1.5～3.0mm，锻造时间为1.5～3.0s，平均速度为0.50～1.5mm/s，锻造压力为45～60T；
[0035]步骤S4，推凸后保压；以及
[0036]步骤S5，对钢轨的焊接接头进行热处理。
[0037]为保证气压焊质量，可在钢轨气压焊之前执行端铣及打磨、拉轨、对轨的步骤。在本专利技术的示例中，焊前可采用专用端铣机对钢轨进行铣削加工，并将焊口附近的铁锈及氧化物打磨干净，直到露出金属光泽。
[0038]步骤S1使用氧
‑
乙炔火焰加热钢轨的待焊部位的过程中，氧气流量优选为80～90L/min，乙炔流量优选为86～98L/min。在气压焊过程中，加热与顶锻是密切相关的。加热时随着温度的升高，钢轨吸收热量增加了原子的振动能，振幅增加，导致扩散急剧加速，其表面温度在1350本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高中碳低合金钢轨大型气压焊接头质量的方法，其特征在于，包含以下步骤：使用氧
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乙炔火焰加热所述钢轨的待焊部位，直至表面呈半熔化状态；执行顶锻焊接；执行锻造工序，其中，锻造钢轨消耗量为1.5～3.0mm，锻造时间为1.5～3.0s，平均速度为0.50～1.5mm/s，锻造压力为45～60T；推凸后保压；以及对所述钢轨的焊接接头进行热处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用氧
‑
乙炔火焰加热所述钢轨的待焊部位的过程中，氧气流量为80～90L/min，乙炔流量为86～98L/min。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，执行顶锻焊接的过程中，顶锻速度为15～18mm/s，顶锻量为30～34mm。4.根据权利要求1所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王若愚，李大东，陆鑫，白威，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：