攀钢75kgm、U75V热处理钢轨基地焊接、正火工艺参数调试浅析

攀钢75kg/m、U75V热处理钢轨基地焊接、正火工艺参数调试浅析重载技术•太原铁道科技
攀钢75kg/m、U75V热处理钢轨基地焊接、正火工艺参数调试浅析
李金鹏：太原工务机械段
摘要：本文通过湖东钢轨焊接整修基地在2016年调试攀钢 75kg/m、U75V热处理钢轨的试验过程，分析到任何一种新材质 钢轨，必须调试出对应的焊接、正火工艺参数，通过铁道行业标 准所规定的钢轨闪光焊接型式检验，取得型式检验报告后，才有资质进行批量焊接生产.因此，熟悉工艺参数制定的流程、方 法、关键，对于降低参数调试成本,提高参数调试成功率具有重 要意义。

关键词：钢轨焊接；焊接参数；正火工艺；型式检验
0概述
2016年湖东钢轨焊接整修基地承接了一批，攀钢 75kg/m、lI75V热处理钢轨的焊接任务，为了拥有焊接 此种材质钢轨的生产资质,必须通过试验，调试出此 种钢轨的整套焊接工艺。

并通过铁道行业标准《钢轨 焊接第2部分：闪光焊接》TB/T1632.2-2014所规定的钢轨闪光焊接型式检验，取得中国铁道科学研究 院的《攀钢75kg/m、U75V热处理钢轨闪光焊接型式检 验报告》后,方能正式生产。

整套工艺参数包括“焊接 工艺参数”和“正火工艺参数”两个大的项目。

根据钢 轨化学成分等因素，确定采用“软规范”或“硬规范”参 数调试方向。

通过落锤检验，实现连续25个落锤试件 不断，15个断口合格，确定焊接工艺参数。

通过正火工 艺调试，实现硬度、宏观、显微组织、晶粒度等检验项 目全部合格，确定正火工艺参数，最终确定整套工艺 参数，开始正常生产。

1攀钢75kg/m、U75V钢轨材质
“攀钢75kg/m、U75V热处理钢轨”是由攀枝花钢 铁集团生产的75公斤重载钢轨。

其化学成分如表1所示：
表1攀钢75kg/m、U75V热处理钢轨化学成分钢牌号及化学成分（熔炼分析）
钢牌号
化$成分（质量分数）％
C Si M n P S Cr V A1
U75V0. 71 〜0.800• 50 〜0•800.75〜1.05 ^0. 025 芸0.025一0. 04—0. 12各0.010
残留几素丨:限
化学成分（成蛩分数）％
'j
Cr M e)Ni Cu Sn Sb Ti Nb V Cu+lOSn Cr+Mo+Ni+Cu Ni+Cu U75V0.150.020.10.150.0300.0200.0250.01—0.350.35
热处珂钢轨抗拉强度、断;5#长率和轨头顶111丨硬度
钢牌4抗拉强度R m(M P a)断后伸长率A(%)轨头顶Ifij中心线硬度H B W(H B W10/3000)
U75V$=1180^10340〜400
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重载技术
攀钢75kg /m 、U 75V 热处理钢轨基地焊接、正火工艺参数调试浅析
攀钢75kg /m 、U 75V 热处理钢轨端面，见图1,图2。

图2
钢轨表面除锈
根据钢轨牌号材质、化学成分、碳含量的多少，确 定采用热规范。

2 GAAS 80/580固定式闪光焊接工艺参数调试2.1闪光焊接参数分析
通过对焊接电流、焊接电压、顶锻力、预热次数、 预热电流、闪平时间、烧化时间、保压压力等焊接参数 进行调试，使得闪平、预热、烧化、顶锻、保压等五个焊 接过程以最合理、最密切的方式匹配,调试出合格的 焊接参数，从而焊接出无灰斑，夹渣等焊接缺陷，且能 通过落锤检验，质量合格的焊接接头。

焊接参数如表2 所示。

2.2闪光焊接参数调试
控制各个步骤，对不同过程的焊接参数进行修改 调整，每次只调整一个或几个参数，然后根据调整后 的焊接参数，焊接长度为1.2m 的试件，进行落锤试 验。

焊接过程参数匹配图见图3。

图3焊接过程各个步骤相互匹配
2.3焊接作业要求
试焊前对钢轨端部进行打磨除锈，在钢轨待焊时 间超过24h 以上或打磨后有水、油、污垢污染时，需重 新打磨处理。

焊接前钢轨温度不宜低于10T ，焊机输 人电压值确保在400±10V 范围内。

同时，要确保焊机 电极表面平整、光洁，无油、水、锈及氧化渣等污染物 存在,表面无黑色氧化铜层，不得有单个大于30平方
毫米的嵌渣或缺损，不得有总面积超过200平方毫米 的表面缺损。

推凸后的表面无肉眼可见的裂纹或焊渣
挤入，接头各部位允许的最大推凸余量为轨头2mm ， 轨头下顆2.5mm ，轨腰2mm ，轨底1.5mm ,不应划伤母 材。

2.4落锤试验要求
通过I 吨重锤头、6.4m 高度落锤检验，一锤不断， 算是一次落锤试验合格，再按照此参数继续焊接，继 续落锤试验。

-次落锤试验成功，则累计不断焊头数 量加1，如果有一个焊头一锤断，则判定此次落锤试验 失败,之前累计的不断焊头数量全部清零，调整焊接 参数重新开始试验。

2.5断口形貌分析
面
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表2 G A A S80/580-固定式闪光焊机焊接参数
Flashing Travel Limit 1Preheating First Separation time Flashing Travel Limit 1 Phase Control Value 1Heat Time Phase Control Value 1
Flash Controller 1 ON Start Heat Time Current Level Flash Controller 1 ON
Flash Set Value 1Heat Time Force Set Value
Flash Set Value 1
Max Flash Speed 1Current Controller ON
Separation Distance
Number Of Cycles
Deformation Limit
Max Flash Speed 1
Zero Search Current Level Zero Search Current Level
Travel limit 2Travel Limit 2
Phase Control Value 2Approach Flash time Phase Control Value 2
Flash Controller 2 ON Approach Flash Speed Flash Controller 2 ON
Flash Set Value 2Approach Phase Control Value Flash Set Value 2
Max Flash Speed 2Approach Flash Set value Max Flash Speed 2
Output Select Output Select Output Select
Flashing Travel Limit 1Upsetting Fast Upset Time Limit Heating Heat Time Phase Control Value 1Fast Upset Travel Limit Heat Time Force Set Value 1 Flash Controller 1 ON Fast Upset Phase Control Value Current Controller 1 ON
Flash Set Value 1
Fast Upset Control Valve Preset Force Controller Mode 1 Max Flash Speed 1
Bypass Valve ON Heat Time 2 Zero Search Current Level
Upset Time Limit Heat Time Force Set Value 2 Travel limit 2
Phase Control Value 2
Upset Travel Limit Current Controller 2 ON Flash Controller 2 ON Upset Force Set Value Force Controller Mode 2
Flash Set Value 2Current Controller ON Number Of Cycles
Max Flash Speed 2Upset Phase Control Value Travel Limit
Output Select Output Select Output Select
根据上一组焊接参数连续不断试件的个数，断裂 焊缝的断口形貌、撕裂状、灰斑分布情况等信息，重新 调整焊接参数，如果端面较平，则应相应增加热输人。

如果灰斑较多，则应增大烧化时的闪光速度。

2.6落锤试验检验判定
通过调整参数，做落锤试验，如此
往复，直至实现连续25个试件落锤试
验不断，且不断的25个试件中，有连续
15个断口检验灰斑不超标，则判定焊接 _________参数调试通过了落锤检验。

焊接参数调|输人
试麵试验流麵細4。

丨焊接参数
3中频正火工艺参数调试
3.1正火参数
通过落锤检验后，根据攀钢75kg/
m、U75V热处理钢轨的化学成分，碳含
量，以及落锤过程中的焊缝断口情况，
判断相应正火工艺参数调试的大体方向。

通过对正火初始功率(kW)、轨头加热温度(t)、喷 风压力（MPa)、喷风时间(s)、喷风位置(mm)等正火参数 的调试，确定出合理的加热时间，喷风速度，使得硬 度、晶粒度等焊缝内在质量合格。

图4焊接参数调试落锤试验流程图
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3.2正火试件检验
根据经验和相应其他轨种的正火参数，尝试确定 一组试验正火参数，按要求完成正火作业，加工成长 度为220mm的试件，送往中国铁道科学研究院金属 及化学研究所，对焊缝硬度、宏观、显微组织、晶粒度 等项目进行检验。

3.3正火参数判定
如果各项检验结果均合格，则此组正火参数合 格，确定为正常生产的正火工艺。

如果有一项不合格,则判定此组正火参数失败。

3.4正火参数调试
如果正火参数调试不合格，则根据检验结果，调 整相应的正火初始功率、轨顶温度等。

例如如果轨头 硬度偏低则需要增加喷风的速度，如果轨头未正透，则需提高轨头的加热停止温度,如果轨底脚晶粒度不 合格则需要调整轨底脚的加热速度，调整完参数后，继续将试件送往铁科院进行检验。

3.5正火温度要求
根据经验，加热的起始温度应低于500丈，轨头加 热温度宜达到900丈±2(«：，轨底脚加热温度宜达到 8501〜950尤。

因轨头截面积小于轨底截面积，且轨底 散热面积大，正火热量散失较快，导致轨头、轨底升温 速度不同，温差不宜大于】00T。

3.6正火作业注意事项
正火参数调试过程中，需注意正火线圈位置，确 保轨顶、轨腰、轨底三角区、轨底面等位置距离均匀，正火线圈截面与焊缝截面高度吻合，防止前后距离不 同、线圈偏斜造成正火工艺不合格。

3.7正火试件检验
调整正火参数，加工试件，送往铁科院检验，如此 往复，直至各项检验结果全部合格，则正火参数调试 成功，确定的参数将作为正常生产的正火工艺参数使 用。

4通过型式检验取得检验报告
4.1落锤试验要求
连续25个落锤检验合格。

试件长度为1.2m,焊缝 中心位于试件中央。

试件的轨头向上,平放在落锤试 验机的两个固定支座上，支座间距lm,焊缝居中。

试 件温度1(«：~50丈。

当试验环境温度低于101时，试件 温度应接近5(H：。

6.4m高度，1锤不断，连续完成25 个试件的试验。

4.2断口试验要求
连续15个断口检验合格。

无未焊合、过烧、夹渣 缺陷;允许存在少量灰斑:单个灰斑面积不大于10平 方毫米，灰斑总面积不大于20平方毫米。

4.3静弯试验要求
连续15个静弯合格。

12个轨头受压，F1850kN,不 断。

3个轨头受拉，F1600kN，不断。

试件长度为1.2m,焊缝中心位于试件中央。

试件置于支座lm的支座上，焊缝居中，焊缝中心集中载荷。

试件温度1〇尤〜如1^，试验在室温条件下进行。

加载速率不应大于80kN/s。

4.4正火试件检验要求
通过2个硬度检验合格，1个宏观检验合格，1个 显微组织和晶粒度检验合格,3个疲劳检验合格，1个 冲击检验合格，1个拉伸检验合格3
4.5通过型式检验
通过铁道行业标准规定的钢轨闪光焊接型式检 验，取得中国铁道科学研究院颁发的型式检验报告，可以正常进行焊接生产。

5结束语
只有通过焊接工艺参数调试、正火工艺参数调 试，通过落锤试验、静弯试验、金相试验等试验，取得 对应材质、厂家、型号钢轨的型式检验报告后，可焊接 出质量合格的焊缝。

参考文献
[1] 高文会，李力，丁伟.钢轨焊接质量的现状及对策[J].中国铁路. 2004.
[2]王振强.基地焊接焊轨质量控制关键环节探索[J].铁道建筑，2012.
[3] 中国铁道科学研究院.钢轨闪光焊培训教程[M]. 2015.
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