铝热焊施工方法

一、概述：

铝热焊是采用短时间预热、大焊剂量的一种焊接方法，目前国内外已开始进行推广用，它特别适合铁路运输、天车及重载设备的运输轨道焊接，因此具有广阔的市场前景。目前轨道铝热焊多采用较经济的预热型焊接方法，该方法中铸型多为侧顶式浇注系统，预热多采用定时预热工艺。

二、影响焊接质量的主要因素：

1．轨道组对精度的影响：

轨道接头组对要严格按照图纸要求的间隙与平直度和接头高低差进行组对，接头间隙过小将使两轨道接头融合热量不够，过大会使焊剂不能有效填充轨缝。一般对于QU100的轨道焊缝宽度为26±2mm；而接头垂直度和高低差超标也最终将影响到轨道接头的寿命。

由于焊接完毕后形成的内应力释放及焊缝收缩会造成已组好对的轨道接头间隙产生偏差，应在焊接前进行组对间隙复测，确保接头焊接质量。

2．组对与焊接时间的影响：

整个轨道的组对丁序对轨道焊接成形后的质量影响较大，一般轨道按照图纸要求组对后其间隙随着环境温度的变化而变化，组对后的轨道要尽快按照顺序焊接，如果组对时的温度和开始焊接时的环境温度变化较大，如在白天温度较高时组对，而在夜间由于环境温度大幅降低，有可能使轨道的组对超差，此时焊接必须重新调整组对间隙，为减少调整，工作量在组对完成后应尽快完成焊接工序。

3．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。

以下为定时火焰预热工艺法加热原理：

可燃气体丙烷（C3H8）与氧气（O2）按一定配比后燃烧而获得热能，其反应方程式为：

由上式可看出，可燃气体和氧气在不同配比下燃烧时获得的热能也不同，故其配比也需严格控制。

铝热焊质量保证关键在于接头预热温度的控制，预热温度必须要控制在590～9800C，否则极易出现焊接缺陷、其于焊后断轨。温度控制主要由加热时间和火焰强烈程度两方面决定，加热时间根据大量试验确定为7～9min，火焰强烈程度对于OU100轨道按如下调整：将丙烷出口压力调整到0.06MPa，氧气出口压力预置为0.35MPa，烤枪点燃后将烤枪氧气阀门全开，观察氧气流量表，调整氧气出口压力，保证氧气流量在3500L/h，调整丙烷流量，使火焰芯长度在15mm。

需要注意的是所用流量计读数必须准确可靠，所使用的皮管和加热器无泄漏和堵塞。环境温度的影响：环境温度低于15℃时，需对距焊缝1m范围内的钢轨加热至15℃，以上后再对焊缝处进行加热。

4．操作技术的影响：

操作技本是通过大量现场操作积累的，必须严格按照操作工艺技术要领进行操作，整个操作过程包括待焊轨端的准备、砂型的准备、装卡和焊剂准备，钢轨焊缝预热、浇注、拆摸及推瘤打瞎几个部分，对每个部分的操作技术都有严格的要求，必须把好每道工序质量关。

三、焊接出现问题的原因及防范措施：

铝热焊接钢轨由于在操作上主要是采用铸造工艺达到焊接的，因此所形成的缺陷多是铸造缺陷。主要包括疏松、气孔、夹砂、夹滴、热裂、未焊合等，这些缺陷会降低焊缝的承载能力或疲劳强度，从而降低其使用寿命。焊接缺陷名称、

5.3.11 铝热焊施工方法：

5.3.11.1 焊接施工之前的准备工作：

①高压气体装置的准备：

a．装配预热器之前，应先检查每一部件是否破损，是否通畅。

b．安装氧气减压表与丙烷减压表之前，应打开高压阀门少许，将管道内的灰尘吹除。

c．将所有部件安装完毕后，打开枪体，检查流量计、各接头是否漏气。

②耐用镁砂坩锅的安装：

正常情况下耐用镁砂坩锅的内衬可连续使用20至30次。安装时用水玻璃砂将坩锅桶与坩锅直升桶接头处封严，高度为80～100mm。

③料具准备：

a．准备封箱砂：

封箱砂是在焊接时用来封闭砂型的，一般在焊接施工前准备好。加适量水搅拌均匀，要求潮而不湿。最好在使用前一天准备好，装入密封容器中备用。b．坩锅的准备：

每次焊接完成后，需要清除掉自熔塞残骸。清除方法是：用清渣杆尖头轻轻敲击自熔塞壁周围熔渣，击碎后倒转坩锅，从坩锅底部向内轻轻打出熔塞残骸。

施焊前，需要烘烤坩锅。烘烤坩锅与预热焊缝所用火焰相同，烘烤时要保证坩锅口通畅，并且下方无受热后会炸裂的物质。烘烤坩锅是为了驱除锅内潮气。

1小时内进行第二次焊接，可以不再烘烤坩锅；焊接间隔如超过1小时，则需要烘烤2分钟；焊接间隔超过3小时，则烘烤时间为8分钟。

④准备钢轨：

待焊钢轨焊前应仔细检查，若钢轨上有损伤、裂纹的部分必须锯除，扭曲变形处应进行校正处理。钢轨用氧气、乙炔切割时，两切口端面应尽量平直，其不平度应小于2mm，并将熔渣清除干净。焊接之前用钢丝砂轮清刷除锈，清刷部位为端面及钢轨长度方向，纵向清刷长度不小于150mm，并除去油污、油漆。

5.3.11.2 钢轨的焊接：

①钢轨的固定：

铝热焊接头的平直度直接关系到接头的寿命，而平直度是由对轨的好坏决定的。为保证钢轨接头的平直度，采用以下方法进行钢轨的对接：

a．钢轨焊接时需垫起，接头处的支垫距离在便于操作的条件下，越近越好。b．固定钢轨时应从稍远处观看接头处的平直度，根据目测先进行粗调。

c．粗调后将1米直尺靠于两轨头侧面，根据直尺对轨道进行第二次调整，使两段钢轨均紧贴于直尺上，再检查轨底、轨腰，也要达到要求。

d．为避免焊后形成低接头，接缝处固定时应稍加高，加高量为1.5～2mm。e．焊缝间隙预留为26±2mm。

②装卡砂型：

砂型易碎，运输过程中一定要小心。使用前必须仔细检查砂型是否有缺陷。焊接前每付砂型应在待焊钢轨上试合，若不符合可轻轻地在待焊钢轨上研合使之紧贴，最后检查砂型是否完好并用毛刷将浮砂消除。

砂型卡具按如下顺序安装：

a．先安装底板，其中底板两侧伸出长度应一致，底板应与轨缝对中。

b．卡左右砂型，砂型卡好后用手电从冒口孔检查是否两侧轨底角伸出长度一致，如不一致应做调整。