无缝线路钢轨焊接工艺及检测设备

无缝线路钢轨焊接工艺

随着无缝线路的发展，焊接接头良好的综合力学性能是保证其质量的重要因素。常见的钢轨有走行轨和护轨两种，其材料也分为 U71Mn 及 NM400 等不同种类。为了降低生产成本，节约整体资源，并且满足钢轨不同部分的不同使用需求，就会产生一些异种钢钢轨对接的实际问题。而钢轨焊接的常见方法，例如铝热焊、电弧焊、气压焊、闪光对焊等，大多是热输入较大，热影响区较宽，母材熔化量较大的焊接方式。这些焊接方式大多不适合异种钢之间的焊接，而焊剂带约束电弧的超窄间隙焊接方法具有线能量低、热输入少、母材熔化量低及热影响区窄等优势，且焊接厚度厚，非常适合解决异种钢钢轨的焊接问题。本课题是将 NM400材料与 Q235 材料的异种钢槽形护轨，用焊剂带约束电弧的超窄间隙焊接方法进行焊接，开发了一系列适用于 OTC 机器人平台焊接钢轨的焊枪及辅助装备，通过焊接工艺试验得到了焊缝成型良好的焊接接头，对实验中角变形的分析获得了合适的钢轨超窄间隙焊前坡口预留尺寸，在此基础上得到了适用于钢轨焊接的工艺规范。具体成果如下：

（1）设计了满足异形截面的钢轨对接所要用到的超窄间隙焊接装备，主要包括辅助焊缝成型的强制成型块及其夹具、特制的超窄间隙焊枪、反变形底座、焊剂带放置工具。

（2）接着利用前面所设计制造的实验设备、装置和焊剂带，预置合适的反变形角度在 OTC 机器人平台上进行异种钢钢轨对接的超窄间隙焊接工艺试验，并得到异种钢钢轨对接合适的焊接工艺参数规范以及本实验对应的反变形变化规律。

（3）对异种钢钢轨焊接接头组织进行组织分析及硬度测试，焊缝区由铁素体及珠光体构成，硬度不低于母材；热影响区由细小珠光体构成，硬度超过钢轨母材。

钢轨焊接常用焊接方法

为了满足无缝钢轨的焊接，现阶段钢轨焊接的基本方法主要有四种：电弧焊、闪光焊、铝热焊以及气压焊。无缝线路的铺设从钢轨铸造出厂到最后锁定，“三次焊接”是目前最常使用的方案。一开始在焊轨厂，将由指定钢厂生产的 25m、50m、100m 等标准的固定尺寸的钢轨，用固定式闪光对焊机焊接成现场铺设所需的较长钢轨（厂房内为第一次焊接）；然后将一次焊接后的较长钢轨运送到铺设路段，用移动式闪光对焊机或移动气压焊的方式，把一次焊接后的较长钢轨进一步在现场焊接成标准长度的单元（现场的第一次焊接，整体的第二次焊接）；现场超长铁轨单元焊接完成后，用电弧焊或铝热焊的方式，最后完成无缝线路的锁定焊接（现场的第二次焊接，整体的第三次焊接）。这样，整体钢轨之间不留缝隙的无缝线路就完成了。

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