铝热焊接钢轨所用的材料
铝热反应焊接钢轨原理
铝热反应焊接钢轨原理
铝热反应焊接钢轨原理：
铝热反应焊接是一种通过高温反应将铝粉与氧化铁层（存在于钢轨表面）进行反应，从而实现钢轨的焊接工艺。
它基于铝和氧化铁的热反应特性，通过高温下的还原反应，将氧化铁还原为铁，同时铝粉氧化为氧化铝，并通过融化状态形成铝和铁的合金，从而实现钢轨的焊接。
具体步骤如下：
1. 清理：首先，清理钢轨表面的氧化铁、尘土或其它杂质，确保焊接表面的干净与光洁。
2. 预热：对焊接区域进行预热，提高焊接区域的温度，以便更好地促使铝粉和氧化铁层进行反应。
3. 加铝粉：在焊接区域的表面撒上一层铝粉。
4. 点燃：使用氧－乙炔焊割火焰点燃燃烧焊剂，将铝粉与氧化铁反应的温度升至很高的程度。
5. 反应：通过高温反应，铝粉与氧化铁进行反应生成氧化铝和铁，同时产生剧烈的热量。
6. 焊接：由于高温反应生成的热量，使反应区域的钢材达到熔点，形成铝和铁的合金，实现焊接。
7. 冷却：焊接完成后，钢轨需要进行冷却，以使焊接区域的温度逐渐降低，确保焊接质量。
通过以上步骤，铝热反应焊接可实现高温反应、熔化钢材并形成焊接，从而达到对钢轨进行焊接的目的。
这种焊接方法具有快速、高效、可靠的优点，广泛应用于铁路维护与修复工作中。
钢轨焊接 注意事项
.起重轨道钢轨铝热焊接技术来自：中国港口设备信息网来源：转载2008-8-22 15:24:181.基本原理钢轨铝热焊是利用铝和氧化铁在化学反应过程中释放的大量热量熔化金属，使金属之间形成熔接或堆焊。
铝热化学反应是氧化还原反应，主要反应产物为液态铝热钢和氧化铝熔渣，铁元素被还原成具有高温的铝热钢水，铝被氧化成氧化铝熔渣。
铝热焊化学反应的表达式为3FeO+2AI=3Fe+Al2O3+199.5kCalFe2O3+2AI=2Fe+Al2O3+99kCal3 Fe2O3+8AI=9Fe+4Al2O3+773.3 kCal钢轨铝热焊接就是将铝粉、氧化铁和其他合金添加物配制成的铝热焊剂放在特制的反应坩埚中，用高温火柴点燃引发铝热反应。
在反应过程中，放出大量的热熔化合金添加物，与反应合成的铁形成为钢液，由于其密度大沉于坩埚底部，反应生成的熔渣较轻而浮在上部，在很短时间内，高温的铝热钢水熔化坩埚底部的自熔塞，浇铸到与钢轨外形尺寸一致的砂型和局部预热待焊钢轨形成的封闭空腔中，同时铝热钢水本身又作为填充金属，与熔化的钢轨共同结晶、冷却，将2段钢轨焊成整体，图1为钢轨铝热焊接示意图。
2 .钢轨铝热焊剂的设计2．1焊剂化学成分的设计由于铝热化学反应释放出大量的热，其反应产物的温度可达3000℃【6】，但实际焊接铝热钢水的温度一般只需2000℃即可【7】。
此外，碳对提高铝热焊缝金属强度效果较大，锰和硅通过固溶强化，可明显提高焊缝金属的抗拉强度。
少量的铬、镍和钼也可通过固溶强化，提高焊缝金属的抗拉强度，铝、铬、镍和稀土等元素在铝热反应时形成高熔点的氧化物，该类氧化物在焊缝凝固时，作为液态金属的形核剂，在凝固过程中细化晶粒，提高焊缝的抗拉强度【9，10】。
因此，可通过控制铝热焊剂中合金添加剂的种类和数量来降低铝热钢水的温度，并调节铝热钢水的化学成分，优化焊缝金属的性能。
焊缝金属相变后的组织主要通过组织的种类、形态、晶粒度等影响焊缝金属的力学性能【8】。
铝热焊焊接作业指导书
程Leabharlann 前安装坩埚、接渣盘，点火，浇注。
严
禁
动
撤除接渣盘，拆模、推瘤、去除浇注棒， 轨
打磨。
质量回检，焊缝探伤，整理外观，填写
劳
焊轨记录。
保
作 业 完 毕
用
清点材料、工机具，回收旧料，工完料
品
净。人员撤出网(线路)外，现场防护员
齐
撤除防护，驻站联络员按规定销记。
全
-2-
正确
不正确
雨 天 焊 轨
距 离 不 足
3. 焊接接头焊筋表面最多可出现 3 个最大尺寸不超过 2mm 的气孔；表面夹渣或 夹砂不应侵入钢轨横断面内。
4. 现场铝热焊接头距轨枕边缘最小距离不得小于 40mm，距胶接接头不小于 3m。 5. 平直度标准：用 1m 直尺测量轨顶面为 0.2～0.5mm，轨头内侧工作边为-0.3～
0.3mm。
安全风险提示
1. 必须设置驻调度所（驻站）联络员与现场防护员，按规定在调度所（车 站）登销记。
2. 焊接时气温不应低于 0℃，必须焊接时要使用保温罩。放行列车时，轨 温应在 200℃以下。
3. 大雨条件下严禁焊轨，小雨不得不焊轨时，必须采取防雨措施。 4. 焊接场地湿度大于 50%时，焊剂、砂型、坩埚不允许打开包装长时间暴
拆 模 前 动 轨 作 业
劳 保 用 品 不 齐
焊 轨
扳手、轨距尺、轨温计等。
作
提前调查好工作量，确认人员（含配合
业
人员）到位，材料、工机具齐全良好。
准
备
现场防护员、作业负责人与驻站联络员确认
作业命令，确认设好防护。
距
离
拆卸扣件；将轨端进行干燥、除锈、打
铝热反应焊接铁轨
铝热反应焊接铁轨
铝热反应焊接是一种常用的铁路轨道焊接方法，通常使用于长距离铁路轨道的连接和维护。
该技术利用铝和铁反应产生高温，使铝和铁轨之间形成一层合金焊缝，从而实现焊接的目的。
具体操作步骤如下：
1. 清洗铁轨表面，确保表面没有油污和杂质，以保证焊接效果。
2. 将钢轨切割或采用现有断裂面。
3. 在铁轨上涂抹铝粉或铝条。
铝粉可以直接撒在断裂面上，铝条需要放在钢轨接头处。
4. 用火炬加热铝粉或铝条，加热时间约为2-3分钟，直到铝与
铁轨溶合，并形成合金焊缝。
5. 在焊接后的铁轨表面加热处理，使铝合金浸渍到钢轨中，提高焊接强度。
铝热反应焊接方法简单，但需要熟练的技术操作和经验。
在使用过程中需要注意安全，防止火灾和爆炸。
铝热反应焊接钢轨
铝热反应焊接钢轨
铝热反应焊接钢轨是一种焊接技术，现在被广泛用于各种重要建
筑物的钢轨的铺设。
它采用高温熔融的铝作为填充物，提供了高强度、高耐腐蚀能力、高可靠性以及绝缘性等优点，是目前各个工程中最安全、最可靠的钢轨铺设方式。
铝热反应焊接钢轨通常包括从钢轨削减到需要焊接的椭圆形架，
然后用特殊的机器在钢轨两周围加热，当温度升到一定值时，将铝熔
池熔化，再将少量的铝熔池均匀涂布或者倒入到钢轨的椭圆架中，并
立即将钢轨内的金属熔池彻底混合及排出空气，从而完成焊接钢轨的
技术要求。
焊接钢轨的优势在于可以提供最佳的强度和弹性，有能力提供舒
适的车厢行走，同时还提供了良好的静电绝缘、腐蚀防护能力与可靠
耐久性，铝热反应焊接的钢轨比普通钢轨的抗氧化能力更好，可以保
证铁路设备的安全性与可靠性。
另外，铝热反应焊接的钢轨还有助于节约能源。
铝回火的焊接技
术只需要少量的熔池就可以完成，因此可以减少碳排放，可以更好地
保护环境。
总的来说，由于铝热反应焊接技术可以实现钢轨铺设和维护，更
安全，更可靠，可以有效地提高铁路运行安全及节能减排，逐渐得到
社会的广泛认可。
钢轨铝热焊剂
钢轨铝热焊剂
钢轨铝热焊剂是一种用于焊接钢轨和铝材的热焊剂。
它主要由铝粉、氧化铝、硅粉、钠铝铁矿等组成。
热焊剂会在高温下熔化，形成液态焊渣，通过它与工件表面的接触，形成稳定的焊接界面。
钢轨铝热焊剂具有良好的焊接性能和耐久性。
它可以在不加压的情况下进行焊接，并且焊接后的接头强度高、密封性好，能够满足钢轨和铝材的连接需求。
另外，热焊剂还具有耐腐蚀性能，能够在恶劣环境下长时间使用。
使用钢轨铝热焊剂进行焊接时，需要先将工件表面进行预处理，去除杂质和氧化层，然后将热焊剂均匀涂抹在焊接面上。
接下来，在加热的条件下，热焊剂会熔化并与工件表面发生反应，形成焊接接头。
最后，待焊接接头冷却后，即可得到稳定的焊接连接。
总的来说，钢轨铝热焊剂是一种可靠的焊接材料，能够实现钢轨和铝材的有效连接，在铁路、地铁、交通运输等领域有广泛应用。
铝热焊简介（精品）
精打磨后的焊接接头应满足以下要求：
(1)不应出现裂纹；
(2)可出现 1 个最大尺寸为 1mm 的气孔；
(3)在轨头下鄂与焊筋边缘交界处半径为 2mm 的区域内，可出现 1 个最大尺 寸为 lmm 的气孔、夹渣或夹砂；
(4)焊接接头焊筋表面应满足最多可出现 3 个最大尺寸不超过 2mm 的气孔； 焊筋表面夹渣或夹砂等缺陷的尺寸应符合下表的规定，这些缺陷不应侵入钢轨的 横断面内；
3．焊后处理
浇注 1 分钟后移去坩埚，5 分钟后拆除侧模板、央紧装置及底模板，及时将 轨面清理干净，防止推瘤时残渣拉伤轨面。当焊后 20 分钟后，可对焊接接头进 行粗打磨，温度将至常温时方可进行精打磨，精打磨至 0～+0.3mm，不能低凹， 时速 200km 以上线路打磨要求为 0～+0.2mm，精打磨后钢轨表面要求整洁、平滑， 焊缝两侧 100mm 范围内不得有明显的压痕、碰痕、划伤等缺陷。
二、铝热焊的适用范围
铝热焊接属于一种古老的焊接方法，目前主要应用于钢轨的连接及钢筋、导 线和大断面铸锻件的焊接和维修。
三、铝热焊接材料及设备铝热焊接所使用的材料主要包括热剂、型砂和铸型、 封箱材料及高温火柴等。其中热剂主要由铝粉、氧化铁、铁屑和铁合金、石墨等 组成；型砂和铸型一般是由耐火度高的石英砂、膨润土和水玻璃等混合而成，型 砂要求成形性好，耐高温且透气性好；铸型包括用来形成焊缝、预热及浇注系统 等部分的型腔，铸型一般是用型砂制造的砂型，也有使用石墨型的。所使用的设 备为坩埚、预热工具、装夹工具、支架和整修工具等；造型设备包括模型、轮辗 式混砂机、恒温干燥箱等。
焊筋表面夹渣或夹砂等缺陷的最大尺寸为 当缺陷面积每平方毫米小于等于 l0mm 时，缺陷深度小于等于 3mm； 当缺陷面积每平方毫米小于等于 15mm 时，缺陷深度小于等于 2mm； 当缺陷面积每平方毫米小于等于 20mm 时，缺陷深度小于等于 lmm； 五、铝热焊的安全操作技术 1．从事铝热焊人员应经过专门培训，掌握焊接安全技术，经考试合格方可 进行操作； 2．施工点附近不应有挥发、易燃、易爆物品； 3．存放铝热焊材料的房间应配置干燥剂及干湿温度计，保证其环境相对湿 度不大于 60％； 4．工件预热前，工人必须戴防护镜，以防伤眼睛； 5．坩埚安装必须按说明书进行； 6．点火浇铸人员必须佩戴防火手套、护目镜、防护衣，防止烫伤； 7．拆模前周围人员必须远离焊接处，防止铁水烫伤人员。铁水要统一处理， 不能随便丢弃；推瘤前要检查机子是否运转正常； 8．打磨时人员必须佩戴护目镜、防护衣、面具安全帽、隔热手套。
浅谈轨道铝热焊接施工工艺标准
浅述轨道铝热焊接施工工艺中冶成工五冶项目部伟摘要：介绍了铝热焊接的施工的特点及其在有色铜冠冶化分公司铁球团造球室工程中的实际应用。
关键词：铝热焊接引言：轨道的连接有很多种，其中有较为普遍的就是轨道压板的连接和采用特种焊条焊接连接，其中铝热焊接轨道连接中是一种技术成熟、施工简单方便、快捷、质量优良的施工工艺。
本文就以有色铜冠冶化分公司铁球团造球室工程为例，就行车轨道铝热焊接施工进行简单的阐述。
一、概念钢轨钢轨铝热焊是利用铝和氧化铁在化学反应过程中释放的大量热量熔化金属,使金属之间形成熔接或堆焊。
铝热化学反应是氧化还原反应, 主要反应产物为液态铝热钢和氧化铝熔渣, 铁元素被还原成具有高温的铝热钢水, 铝被氧化成氧化铝熔渣。
铝热焊化学反应的表达式为:3FeO + 2A1 = 3Fe +Al2O3Fe2O3 + 2Al = 2Fe +Al2O33Fe3O4 + 8Al = 9Fe + 4Al2O引发3钢轨铝热焊接其实就是将铝粉、氧化铁和其他金属添加物组成的铝热焊剂在特制的坩埚里，用高温火柴点燃铝热反应。
反应过程中放出大量的热熔化合金混合物发生反应，形成钢液，由于其密度大沉于下面，反应生成的熔渣较轻浮在上部，在很短的时间钢水充满砂模具，同时铝热钢水本身又作为填充金属，与熔化的钢轨共同结晶、冷却，2段钢轨形成整体。
二、使用的器具和材料（一）工器具1、砂模侧模板和砂模底板用于固定砂模的夹具，侧模板在侧面固定左右砂模，砂模底板在下固定底砂模，侧模板一对，有左右之分。
2、砂模固定夹具固定和夹紧砂模侧模板的夹具。
安装夹具时有前后方向之分。
3、灰渣盘用于收集焊接时从砂模冒口流出的钢水废渣。
使用时，盘底需先铺一层细沙。
4、坩埚叉用于焊接时撤除已使用过的灼热的废弃砂模5、对正钢直尺（一米）焊接前对正的直尺，耐高温工具合金制造6、预热装置和支架1）预热装置包括预热枪、调压表、胶管及接头。
支架用于余热装置的定位与固定。
还有丙烷、氧气导气管。
钢轨QPCJ铝热焊接技术浅析
焊接所必需的所有工具 、材料 、设 备以及资料 。
５）预热时 间到后 ，将燃烧器从 砂模 中取 出 ，轨端 此时颜 色应
２）对焊接现场的环境条件进 行检查 ，对任何可能 导致火灾 或 发红 ，注意不要预热过度。
安全事故的隐患务必进行清除。对施 焊钢轨进行核对 ，型号必须
６）关 闭 氧气 、丙 烷 阀 门 。
１）架好预热架 ，点燃燃烧器 ，调 整好 火焰 ，火焰 控制以出现一
路的钢轨连接 ，其显 著的安全效果和经济效果深受各 施工方 的普 个 １２ ＩＴ１．－ｔＩ１的蓝色焰心为最佳 。
遍欢迎 。除此之外 ，该焊 接技术还被广 泛地应用 于断轨 、断缝原
２）将燃烧器迅速 放在预先定位的预热架上 ，并将燃烧器在砂
相 同 。 ３）对 焊 剂进 行 检 查 ，焊 剂 必 须 与 钢 轨 型 号 配套 。 ４）焊剂包装未破损 ，坩埚及模板未破损。
４．３ 焊 药 包的准备 １）检查 自熔塞是否就位 ，焊剂包 、坩埚是否破损 。 ２）检查焊 药包 内物 品是否齐全 ，有无受 潮及破损 现象；将焊
３ 现场准 备工作
５）采取 适当 的防 护措 施 ，避 免钢轨在对 接 、对 正 以及焊接 的
５）灰渣停止 流入 灰渣盘时 ，按 下跑表开始计时 。
过 程 中发 生 移 动 。
４．５ 拆模 与推 瘤
４ 现场焊 接
１）浇筑后 ５ ｍｉｎ开始拆模 。
４．１ 砂模 的 准备
２）将砂模顶部用铁锤推人铁铲 中，将外侧钢柱敲掉。
药按要求装 入 ＱＰＣＪ坩埚 内。
１）仔细检查钢轨端头 ，并做好焊接前 的清理工作 ，轨端无螺纹
３）打开焊药包 ，将焊剂注入坩埚 内 ，用手将焊药搅 匀 ，并将其
铝热反应焊接钢轨原理
铝热反应焊接钢轨原理
铝热反应焊接是一种常用的钢轨连接方法，其原理是利用铝及其合金与氧化铁发生热反应，在高温条件下形成铝氧化物和铁。
这种焊接方法具有操作简便、成本低廉、焊接质量高等优点，因此在铁路建设中得到了广泛应用。
首先，铝热反应焊接的原理是基于热反应的。
在焊接过程中，铝及其合金与氧化铁发生热反应，生成的热量使氧化铁还原成铁，并与铝形成铝氧化物。
这种热反应的温度通常在600℃以上，能够确保焊接接头的牢固度和稳定性。
其次，铝热反应焊接的原理是基于金属材料的特性。
铝具有良好的导热性和导电性，能够迅速传递热量，并且在高温条件下能够与氧化铁发生反应。
而钢轨作为铁质材料，具有良好的可焊性和可塑性，能够在高温条件下形成稳定的焊接接头。
此外，铝热反应焊接的原理还与焊接工艺密切相关。
在焊接过程中，需要控制好焊接温度和时间，确保热反应能够充分进行，同时避免过热或过烧的情况发生。
此外，还需要对焊接接头进行后续处理，以确保焊缝的质量和稳定性。
总的来说，铝热反应焊接钢轨的原理是基于铝与氧化铁发生热
反应，在高温条件下形成铝氧化物和还原氧化铁成铁的特性基础上，通过控制好焊接工艺，实现对钢轨的牢固连接。
这种焊接方法具有
操作简便、成本低廉、焊接质量高的特点，因此在铁路建设中得到
了广泛应用。
铁路钢轨铝热焊接施工介绍
铁路钢轨铝热焊接施工介绍摘要：本文通过对钢轨铝热焊插入焊接施工进行了研究和分析，首先对技术要求、主要设备、施工组织等方面进行了简要介绍；然后对作业程序和工艺要求等进行了着重阐述；最后对质量和注意事项等提出了要求。
关键词：铝热焊；作业程序；工艺要求；注意事项1 技术要求1.1 焊接用钢轨用于铝热焊接的热轧钢轨应符合TB∕T2344-2003的规定。
用于铝热焊接的热处理钢轨应符合TB∕T2635-2004的规定。
1.2 焊接材料铝热焊剂及砂模应适用于待焊钢轨类型，包装上的标识便于识别，焊剂应密封包装。
坩埚应能实现铝热钢水自动浇铸。
1.3 工艺要求钢轨铝热焊工艺应按供应商提供的工艺手册执行。
2 铝热焊主要设备和机具1.施工主要材料：焊剂、坩埚、砂型、封箱砂、氧气、丙烷等。
2.主要施工运输工具：汽车2台，其中两台运输料具，两台运输人；轨道车两个头和两个平板联结。
3.主要施工机械：锯轨机2台，仿型打磨机2台，发电机2台，角磨机2台、涂油机1台，推瘤机1台。
4.主要施工工具和仪器：翻轨器6根、齿条式压机2台、氧气表总成2个、丙烷表总成2个等。
3 施工组织3.1 施工人员组成由工长1人，拆除钢轨和恢复钢轨、锯轨、除锈等5人，焊接操作人员4人，探伤工1人，防护人员5人，机动车司机1人，共计17人组成的焊接组。
4 作业程序和工艺要求4.1轨端锯轨作业1.用锯轨机按照先前画好的标记将线上钢轨一端锯断，然后再根据线下钢轨长度和焊缝的长度，复核线上需要锯断钢轨的长度，复核无误后方准锯钢轨的另一端，保证端头直角垂直公差不大于0.15mm。
2. 如果轨温较高，不能使用锯轨机锯轨，必须使用气焊割断钢轨，气焊割的位置应在接头1米左右，气焊割钢轨时应斜着割或割成V型，以利于钢轨拨出。
3.拨出线上钢轨，拨入需要焊接的钢轨，以轨底处为基准，控制焊缝为28mm（+2mm，-1mm），锁定两焊缝之间距离焊缝第八根轨枕上的扣件，这时所有线路人员远离被焊接的钢轨，防止人为的使钢轨位移，造成对轨时间加长，延误天窗时间。
QPCJ钢轨铝热焊接工艺
个人防护用品
步骤2、在焊接现场的准备工作
检查安全隐患，如道渣潮湿、作业现场湿滑 等；
检查及防止火灾隐患； 挖一个废物弃置坑，约300mm见方，并检查周
围有无通信电缆、电缆槽或光纤经过，保证 弃置坑干燥； 安装并调试好预热装置及其他设备。
步骤3、轨道的准备
将轨温计置于钢轨背光的一侧，测量轨温。至少需 要10分钟才能得到轨温的准确读数。
5 mn 3 mn 3 mn
2 mn 5 mn
法国QPCJ铝热焊接技术优点…
质量稳定 安全可靠 设备简单 快捷方便
QPCJ铝热焊接的13步工艺
1. 到焊接现场前的准备工作 2. 在焊接现场的准备工作 3. 轨道的准备工作 4. 钢轨端头的准备 5. 钢轨端头的对正 6. 砂模的准备 7. 预热
推掉轨顶上部砂模 清理轨顶，侧面封箱泥
步骤10、拆模及推瘤
2、推瘤
浇注结束后6.5分钟进 行，不得提前
注意推瘤机刀头的调整， 距轨面及侧面1.5-2mm
用热切凿和大锤从侧面 将大、小钢柱打弯，并 在钢柱底部切一槽
步骤11、热打磨
热打磨时间：正常情况：推瘤 以后立即进行 低温（<15°C）：推瘤以后加 保 温罩保温10分钟
（1）对正前调好钢轨的大方向 （2）如有低接头，应提前进行处理 （3）对正过程中，不要站在轨枕上（焊接区域）及碰
钢轨和对正架 （4）不要过早撤除对正架！
步骤6、砂模的准备
检查QPCJ组件齐全：一包焊剂，一对侧砂模，一
个底板，一个分流塞
安装： 对中：底模：误差在1mm以内，安装后检查对正，有
步骤7、预热
一、 压力调节：
1. 压力标准：
铝热焊接钢轨原理
铝热焊接钢轨原理
钢轨铝热焊接就是将铝粉、氧化铁和其它合金添加物配制成的铝热焊剂放在特制的反应坩埚中，用高温火柴点燃引发铝热反应。
在反应过程中，放出大量的热熔化合金添加物，与反应生成的铁形成为钢液，由于其密度大沉于坩埚底部，反应生成的熔渣较轻而浮在上部，在很短时间内，高温的铝热钢液熔化坩埚底部的自熔塞，浇铸到与钢轨外形尺寸一致的砂型和局部预热待焊钢轨形成的封闭空腔中，同时铝热钢液本身又作为填充金属，与熔化的钢轨共同结晶，冷却，将两段钢轨焊成整体（如下图）。
铝热化学反应释放出大量的热，铝热反应产物的温度可达 3000℃。
铝热焊接原理与操作方法
铝热焊的基本原理和用途[ 来源: 《焊接与切割作业安全技术》 | 更新日期: 2008-11-11 | 浏览(18)人次 ]基本原理铝粉及氧化粉按一定比例制成铝热焊剂，经典然后形成铝热钢，将铝热钢注入预先设臵的型腔内，使接头部熔化达到焊接目的。
用途主要用于钢轨的链接或修理。
热熔焊接用化学反应热作为热源的焊接方法。
焊接时，预先把待焊两工件的端头固定在铸型内，然后把铝粉和氧化铁粉混合物（称铝热剂）放在坩埚内加热，使之发生还原放热反应，成为液态金属（铁）和熔渣(主要为Al2O3)，注入铸型。
液态金属流入接头空隙，形成焊缝金属，熔渣则浮在表面上。
为了调整熔液温度和焊缝金属化学成分，常在铝热剂中加入适量的添加剂和合金。
图[钢轨的铝热焊]为钢轨的铝热焊。
铝热焊具有设备简单、使用方便、不需要电源等特点，常用于钢轨、钢筋和其他大截面工件的焊接。
热熔焊接化学反应速度非常快，仅几秒就可以完成焊接，产生热量极高可以有效的传导至熔接部位，使其熔为一体，形成分子结合。
它无须其他任何热能，若用于接地线路金属导体的连接是最好的方法。
（注：IEEE std.80-1976早已推举放热熔接法为接地线路的最好方法）放热焊接（也称铝热焊）就是利用金属氧化物和金属铝之间的放热反应所产生的过热熔融金属来加热金属而实现结合的方法。
放热焊接创始于19世纪末，当时H.戈德施密特发现铝粉与金属氧化物可由外部热源使之开始放热反应，且一旦反应便可自行持续，这一反应的通式为：金属氧化物 + 铝（粉）→氧化铝 + 金属 + 热能放热熔焊主要可焊接纯铜、黄铜、青铜、紫铜、铜包钢、纯铁、不锈钢、锻铁、镀锌钢铁、铸铁等。
该焊接工艺操作简单，不需要外部电源和热源，且焊接成本低，质量稳定可靠，导电性能跟母材相同，非常适用于野外电缆及其他金属构件的焊接，适用于阴极保护系统安装过程中铜芯电缆与钢结构焊接或铜芯电缆之间的连接。
1.放热焊接的特点和优点（1）焊接点的电流截流量和导线相等；（2）焊接点是永久性的，不会因松动或腐蚀造成高电阻；（3）焊接点像铜一样，而比铜本身更加坚韧，且不受腐蚀性产物的影响；（4）焊接点能经受反复多次的大浪涌（故障）电流而不退化；（5）焊接操作方法简单，容易上手；（6）设备轻便，携带方便；（7）焊接时，不需要外接电源或热源；（8）从外观便能核查焊接的质量；可用于焊接铜、铜合金、镀铜钢、各种合金钢包括不锈钢及高阻加热热源材料。
轨道施工技术铝热焊
•
轨道施工技术
• 钢轨对正 • 轨缝调整达到要求后，在焊缝两端3-5根枕木上安装一个
对正架进行钢轨端头对正。对正的质量好坏直接影响了焊 缝质量的水平高低。 尖峰值调整 • 采用钢楔或对正架进行高度调整，使焊缝两端0.5m处的直 尺侧面与轨面间空隙为1.6mm。 水平对正 • 采用1m直尺对钢轨的轨腰、轨底、轨头进行检查，如有 偏差采用对正架或楔形块进行调整。 安装砂模 • 对正达到要求后即可安装砂模。安装前先将侧模与钢轨轻 轻摩擦，使其能够与钢轨密贴。随后将砂模装入底托盘内， 底托盘固定在轨缝间隙处的钢轨底部。底模一定要居中， 并且和钢轨要密贴。随后再次检查钢轨对正情况。
轨道施工技术
• 质量缺陷及防治措施 • 气孔 • 焊缝表面有气孔。严重时呈蜂窝状，可能在焊缝的任何部 • • • •
位出现。 主要原因为坩埚或封箱受潮、钢轨端面未清理干净。焊接 过程中有潮气或水。 预防措施：对坩埚和封箱认真检查，受潮者一律不得使用； 认真对钢轨断面进行打磨清理，下雾天、小雨天或湿度饱 和的天气不进行焊接作业。 夹渣 断口处出现不规则形状的夹杂，呈暗灰色，可能在焊缝的 任何部位出现。 主要原因为易熔赛打开过早，焊渣和铁水未来得及分离。 氧化皮或其他杂物掉进焊缝，预热过火轨端熔滴，轨端不 洁等。
•
轨道施工技术
• • • • •
工艺流程 铝热焊工艺流程为焊接现场的施工准备、端头打磨、 端头对正、砂模准备、预热、焊药包准备、浇注、拆 除砂模与推瘤、热打磨、回火、冷打磨、现场清理等。 施工工艺 1、准备工作 检查轨缝的大小。轨缝应在25±2mm，过小时应从新 锯切，过大时松开两端钢轨扣件，采用拉轨器拉伸钢 轨。钢轨锯切后的断面垂直度不得大于1mm。焊接区 为轨缝两端各50cm，应采用打磨机对钢轨进行打磨除 锈，特别注意钢轨底部的清理。 核对焊剂与材质间的适应性。
铝热焊接钢轨焊缝的超声波探伤
铝热焊接钢轨焊缝的超声波探伤摘要：随着新时期铁路重载和高速的发展要求，对于轨道的平顺和稳定性提出了更高的要求。
跨区间无缝线路得到了很大的发展，无缝线路极大程度上减少了钢轨的接头，增加了列车通过时的舒适性，同时，由于消除了列车接头，车辆轮对对轨道的冲击力也有所降低，钢轨的使用寿命的得到了延长。
无缝线路在铁路现场的焊接一般采用铝热焊。
铝热焊作业效率较高，成本低，工序及设备简单，车间班组人员容易掌握，非常适合现场焊接。
关键词：铝热焊接；钢轨焊缝；超声波探伤引言铝热焊是将铝粉、氧化铁粉、铁钉霄和铁合金等按一定比例配成焊剂，由高温火柴点火，发生激烈的化学反应和冶金反应，得到高温钢水和熔渣，高温钢水注入预热铸模中，将轨端溶化，冷却后即把两根钢轨焊接在一起的一种工艺。
铝热焊主要用于线上修补与施工二次焊接，其焊接方法具有设备简单、焊接作业效率高、操作简便等特点。
1 铝热焊伤损情况及原因分析1.1 钢轨对正精度的影响施密特铝热焊要求轨缝在 28-30mm。
接头的平直度超标也会加大列车的冲击载荷，影响使用寿命。
铝热焊设备中对于钢轨对正有专门设计的对轨架，而在现场检查中发现，大多焊轨队并没有使用对轨架进行钢轨的对正，而是采用简易制作的楔铁加锤子进行现场对正，对现场了解发现，铝热焊设备多且重量超大不易携带，在现场能减少的尽量减少携带。
钢轨对正的好坏情况直接决定焊缝的质量，如果对正不好，后期极易形成高焊缝、低焊缝或未焊合等情况。
1.2 预热温度、时间和流量的影响预热控制法操作工艺中对轨道接头影响最大的是预热，温度、时间和流量，其极大地影响着焊缝金属的组织和性能，在很大程度上决定了焊接的成败。
预热控制方法的影响因素有环境温度、燃气配比和流量、气管长度、烤枪位置等，需要有相当经验和操作技能方能达到要求。
定时火焰预热工艺法的控制关键在于氧气的流量和与可燃性气体间的配比，只有保证了上述条件，才能在规定的时间内获得所需的预热温度。
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第七章铝热焊接钢轨所用的材料第一节铝热焊剂铝热焊接的质量与铝热焊剂有直接关系，优良的铝热焊剂才能得到合乎质量要求的铝热到钢。
铝热焊剂的质量与铝热焊剂组成材料的选择，化学成分，物理状态，加工工艺和铝热焊剂的合理配方有关。
所以应严格按照各项技术规程要求进行。
从事铝热焊接人员必须对铝热焊剂的组成、性能、应用范围与保管方法等有一定的了解，才能更好地保管和使用铝热焊剂，在合理的焊接工艺配合下，避免缺陷的产生，从而获得优良的焊接效果。
一铝热焊剂的组成铝热焊剂的组成可分为三部分：1.铝热焊剂的主要组成部分：铝粉、氧化铁、铁丁头和铁合金，石墨等。
2.铝热焊剂的辅助材料：镁砂等。
3.铝热焊剂的引燃剂：高温火柴。
二铝热焊剂的配方计算铝热焊剂的配方直接影响着铝热焊剂的质量，铝热焊剂的质量又是影响焊接接头质量的重要因素之一，因此，铝热焊剂配方是较重要的问题。
铝热焊剂配方的计算是以钥热化学反应和冶金理论为基础的，同时又根据各种组成材料的化学分析，机械性能检验进行必要的试验，以求得能够满足各项机械性能与化学成分要求的铝热焊剂配方。
铝热焊剂配方主要需确定三个问题：1.铝粉和氧化铁的配合比铝粉和氧化铁是铝热焊剂中的主要组成部分，铝热焊剂的计算也主要以这两顶为基础，因此，铝粉和氧化铁的合理配比是铝热焊剂的关键。
从理论上说，铝粉和氧化铁的反应，要使氧化铁中的铁全部被还原出来而无剩余的氧化铁存在。
铝除保证还原氧化铁外，还要求有微量铝过渡到焊缝中去，对钢起细化晶粒的作用。
铝粉以金属铝含量(即铝粉中实际能与氧化铁起作用的部分)，氧化铁以氧化铁中三氧化二铁(Fe ２O 3)和氧化亚铁(FeO)含量为计算基础。
(1)根据化学反应式氧化铁中FeO 所需的铝量根据化学反应式(Ⅰ)，可以求出氧化铁中FeO 和铝粉起化学反应肘，每克Fe O 所需铝量d ：3Fe O 十 2Al ＝ 3Fe 十 Al 2O 3十199.5千卡 (I)215.55克 53.96克 167.55克 101.96克d ＝53.96/215.55=0.2503克即每1克FeO 需0．2503克铝。
(2)根据化学反应式氧化铁中 Fe 2O 3所需的铝量根据化学反应式(Ⅱ)，可以求出氧化铁中Fe 2O 3和铝粉起化学反应时，每克Fe 2O 3所需铝量f ：Fe 2O 3 十 2Al ＝ 2Fe 十 AL 2O 3十198.3千卡 (Ⅱ)159.7克 53.96克 111.7克 101.96克f ＝53.96/159.7=0.3379克即每l 克 Fe 2 O 3需0.3379克铝(3)铝热焊剂中铝粉加入量的近似计算从上列(I)、(Ⅱ)两式中，可以求出铝热焊剂中FeO 和Fe 2O 3分别所需的铝量(即d 和f 值)。
但由于铝热焊剂组成材料中的铝粉含金属铝量不同，氧化铁中含FeO 和Fe 2O 3的量在不同处理工艺下也不相同，随着铝热焊剂氧化铁的FeO 和Fe 2O 3含量不同，要求铝粉的加入量也不同。
铝热焊剂中铝粉加入量可按照下列近似简化计算式计算：金焊A H cf bd cf bd Al ∙=+++1（甲）式中：Al焊——铝热焊剂中铝粉加入量(克)；b——氧化铁中氧化亚铁(FeO)含量(%)；C——氧化铁中三氧化二铁(Fe2O3)含量(%)；A金——铝热焊剂铝粉中金属铝含量(％)；H——铝热焊剂量(克)(这里仅包括铝粉和氧化铁)；d、f值见上(I)、(Ⅱ)两式。
(4)铝热焊剂中氧化铁加入量根据铝热焊剂中铝粉加入量的计算式(甲)求得铝粉的加入量后，可以由此求出氧化铁的加入量F氧=H—AI焊(乙)式中：F氧——铝热焊剂氧化铁中(FeO十Fe2O3)总量。
从以上可以看出，铝热焊剂中铝粉和氧化铁的计算，基本上是按照化学反应式，但实际上，由于考虑到铝粉中金属铝含量和氧化铁中杂质等因素，因此上列(甲)、(乙)两计算式仅为近似计算式，所以在计算实际用量时，还应据据试验，找出校正系数，这样，才能使所配制的铝热剂获得最好质量的效果。
2.铁丁头加入量铁丁头加入的作用是调节铝热焊剂反应时的温度和增加铁水，加入的数量和焊剂数量有关。
预热法铝热焊时，铁丁头加入量占铝粉和氧化铁总量的10%至20%；如果采用不预热铝热焊时，铁丁头加入量应考虑少加或不加，以便于提高铝热钢水温度。
3.铁合金的加入量铁合金的加入主要是使焊缝金属具有一定的化学成分和机械性能。
铁合金在铝热焊剂中的加入量要根据铝热钢对化学成分的要求、铝热钢水重量、合金元素含量和铁合金的过渡系数而定。
铁合金的过渡系数与其在坩埚中放置高度有关，放置低则过渡系数高，不过在这样的情况下合金元素不能均匀地分布在焊缝金属中。
因此，为了使会金元素能均匀分布于焊缝金属中，应进行多次试验以求得合金放置的理想高度。
铁合金加入量可以按照下式计算：M＝g×m1/G×m2式中：M——铁合金加入量；g——铝热钢水重量；m1——铝热钢水中该合金元素的含量(%)；G——合金元素过渡系数；m2——铁合金中该合金元素的含量(%)。
总之，铝热焊剂的配方计算是以上述各项为基础，根据铝热焊剂组成材料的化学成分物理要求，从理论上进行计算外，更重要的是通过科学试验，反复实践，采用优选法等，以求得最好的配合比。
三铝热焊剂的生产1．铝热焊剂原材料的要求和加工工艺原材料的化学成分的选择和加工工艺以及加工后材料的化学成分、颗粒度、各项材料的配合比等对铝热焊剂具有特别重要的意义。
(1)铝粉：铝热焊剂中主要组成之一，它主要起还原氧化铁的作用。
铝在地壳中的含量约占7.5%，比铁在地壳中的储藏量多将近两倍，比其他有色金属储藏量的总和还多数倍。
我国有极其丰富的铝矿资源。
铝是银白色金属，比重小，导电性能高，导热性能良好。
工业用铝(99.5% Al)在658o C熔化，化学纯铝(99.99% Al)熔点为660o C，铝在2000 o C沸腾。
①对铝锭化学成分的要求：铝热焊剂一般要求铝锭有较高的纯度，金属铝含量高，银中有害杂质如铁，硅，铜，杂质总和少。
铝热焊剂所用的铝锭含铝量应大于99．5%。
②对加工后铝粉化学成分的要求：一般要求铝粉中金属铝含量高，杂质少。
铝热焊剂所用铝粉金属铝含量应大于98%，杂质要少；质量要求稳定。
铝与空气接触很容易被氧化，而铝热焊要求铝粉不被氧化，因为氧化铝不但在反应中延缓了燃烧作用，而且降低了还原能力，影响焊接质量。
所以制成的铝粉应避免潮湿，有时由于储藏或处理不当，可能形成氢氧化铝，在高温反应下，会产生水，分解成氢和氧，以致引起气孔等缺陷，所以铝热焊剂要求铝粉化学成分合适外，应用塑料袋密封好。
③对铝粉粒度的要求：粒度大小反应速度影晌很大，颗粒度太大反应时间长而且热量损失大，所以铝热焊剂对铝粉粒度有一定的要求范围；一般采用粒度小于0.6mm的铝粉，并且要求不同粒度的铝粉按一定比例进行配制。
④铝粉的加工工艺按铝热焊剂规定要求的铝锭，经化学分析合格后，置于熔铝坩埚内，待铝熔化后，要继续加热并保持在一定的温度范围内，用环风喷雾器把铝液吹制成细小的铝粉。
在喷制过程中要经常观察铝液流量和吹散情况，并适当调整风压，以保证铝粉粒度在要求范围内。
收集好的铝粉按规定要求进行不同粒度的筛分，筛分后必须分别用塑料袋装好置于专用容器中，密封保存。
铝粉是铝热焊剂主要材料之一，一定要求保证质量，所以对化铝坩埚与工作场地要求十分干净，并应注意防尘，防火，防氧化。
铝粉易受潮，氧化变质，使其金属铝含量降低，直到现在接影响到铝热焊剂质量。
铝粉除在加工后应进行化学分析外，还应定期检查和化验金属铝成分。
铝粉是易燃品严禁与氧化铁粉末、油类等物放在一起，严禁受潮，水浸和过热遇火等，应按照铝热焊剂安全生产规则进行生产。
(2)氧化铁：铝热焊剂主要材料之一，氧化铁一方面可以供给反应时需要的大量氧产生热量，另一方面，还原的铁可以作为焊接的填充金属。
氧化铁有三种化合物和不同的理论舍氧量：氧化亚铁(FeO)的理论含氧量(重量百分比)是22.22%，三氧化二铁(Fe2O3)的理论含氧量是30.0%，磁性氧化铁(Fe3O4)的是27.58%。
氧化铁是轧钢厂的废品，最好要求热轧普通碳素钢时，从钢材表面脱落的碎氧化铁皮。
从氧化铁的来源方面，希望能有固定不变的粒度范围和一定的化学成分，氧化铁原料中氧化亚铁(FeO)含量较高，为了达到铝热焊剂要求的FeO和Fe2O3含量，氧化铁皮可以通过回转炉焰烧氧化法增加氧含量。
氧化铁的氧化是从表面氧化逐渐深入到颗粒内部，所以氧化铁颗粒的表层由三氧化二铁组成，而核心部分则由氧化亚铁组成，在表层与核心之间还有一小层磁性氧化铁，大颗粒的氧化铁中氧化亚铁的含量比小颗粒为高，也就是说，氧含量随颗粒大小而变化。
①对氧化铁原材料化学成分的要求：焊剂一般要求氧化铁原材料合FeO量在60%左右，硫、磷杂质含量都需在0.05%以下，否则影响铝热钢含硫、磷量，所以必须严格选择氧化铁原材料。
②对加工后氧化铁化学成分的要求：一般要求氧化铁中FeO和Fe2O3控制在一定的稳定范围内，同时要求硫、磷含量都必须在0.05%以下。
氧化铁中主要成分是Fe2O3，其次是FeO，磁性氧化铁含量很少，所以要正确控制FeO和Fe2O3含量。
假如FeO含量高，那么Fe2O3含量就低，同样数量的氧化铁，供给铝粉的氧就要减少，铝热焊剂就不能充分反应，氧化铁就不能完全被还原，就有多余的氧化铁进入焊缝内，使焊缝质量受到影响，所以一定要严格按照铝热焊剂技术规程要求进行之。
③对氧化铁粒度要求：氧化铁颗粒大小对铝热焊剂反应速度是直接有关的，为了控制反应速度，所以对氧化铁的粒度要有规定，一般要求在一定范围内，过细的氧化铁最好不使用，因为这些小颗粒含硅酸盐最多。
④氧化铁的加工工艺1)过筛：入厂的氧化铁皮必须用规定孔径的筛子过筛，以清除大块氧化铁皮、铁块和大颗粒杂质。
2)清洗：用清洗机清洗，以除去油污、泥土等杂质。
3)烘干：清洗后的氧化铁皮送进烘干回转炉进行烘干。
4)粗筛：进行粗筛，粒度合格的进行下道工序。
5)焙烧：于回转炉内在一定温度范围内进行焙烧，为了严格控制FeO和Fe2O3的含量，每小时进行化学分析一次。
6)细筛：熔烧化验合格的氧化铁按规定要求经过细筛，然后要确保干燥，妥为保存。
7)磁选：清除杂质，必须适当调整电流，使磁选能保证效率又能把杂质除去。
磁选加工时应特别注意防止氧化硅和其他杂质混入。
8)化学分析：磁选后的氧化铁经混匀后取若干今样品进行化验，确定其氧化亚铁(FeO)含量，分析数据在要求范围内的，可留作混合用。
9)混合：这是很重要的工序，混合均匀后，需再进行化学分析，合格后严封待用。
氧化铁是铝热焊剂中含量最多并起主要作用的材料，因此必须严格按照铝热焊剂技术规程进行。
加工好的氧化铁应该使其氧化亚铁FeO含量、粒度在铝热焊剂要求范围内，要干燥、无杂质、无油污。