铁路钢轨移动闪光焊

一、什么是钢轨的移动闪光焊接

1. 名词解释

Ｏ焊机: 悬挂式钢轨闪光焊机。

Ｏ移动闪光焊: 闪光焊机在铁路轨道上焊接钢轨，焊机及其配套设备的动力源是独立的车载式发电机组；它是无缝线路轨道工程施工中现场钢轨焊接方法之一。

Ｏ拉轨器：精确地拉伸待焊钢轨到焊接位置的钢轨张紧装置。Ｏ保压推凸：推凸是在焊机仍然夹紧焊接轨的工况下进行的（独立推凸油缸），而且这种工况可以延时。具有保压推凸功能的焊机在钢轨焊接过程中以及焊后可以省去拉轨器。

2. 设备

图1 自走行组合式（焊机+拉轨器）移动焊轨车

图2 移动焊轨车的钢轨张拉装置（拉轨器）

图3 移动焊轨车的钢轨焊接记录曲线

上述移动焊轨车特点是：可以拉动500m长轨和单元轨节焊接；拉轨器在焊接全过程与焊机保持完全同步运动；焊接准备工序较多，技术要求较高。

图4是集装箱式移动焊轨车，焊机是AMS60型，可以实现钢轨左侧或右侧工作边对正。焊机可以进行脉动闪光焊。

图4 集装箱式焊轨作业车

此种焊轨车配备专用钢轨拉伸器后可以拉动长轨焊接。未配备专用钢轨拉伸器时，只能进行25m钢轨的线路上焊接。图5是该焊机的钢轨脉动闪光焊记录曲线。

曲线中记录焊接全过程的送进力（KN）、焊接二次电流（KA）、位移（mm）以及时间量（S）。曲线中还标出有主要区域参数的计算值。

图5 钢轨脉动闪光焊记录曲线

图6是另一种集装箱式+移动式钢轨拉伸器的焊轨作业车。它的特点是：一台焊机可以配套两架拉轨器焊接线路上左右股钢轨，节省时间。但是，移动式钢轨拉伸器与焊机在焊接全过程中不容易做到同步运动。

图6 带有移动式钢轨拉伸器的焊轨车

图7 移动式钢轨拉伸器

图8是拉轨和焊轨一体式（保压推凸）的集装箱移动焊轨车。焊机是K922型，轨端对位时应考虑推凸油缸的行程、推凸能否到位。

图8（a）焊轨车

图8（b） K922焊机

二、移动闪光焊与基地闪光焊的差别（对比）

比对结果：移动闪光焊的工况比基地闪光焊工况要差一些，因此对焊接施工管理人员的业务素质要求也应更高一些；对操作人员的责任心和技术要求也应更强一些；对焊轨施工的各项规范制定也应更细一些。

三、线路上无缝线路长轨焊接要点

1. 前期准备

Ｏ清理焊接区域，去除一切可能造成焊接轨之间电气短路的金属搭接物。

Ｏ仔细检查待焊钢轨上扣件卸掉状况,在规定的拉伸段钢轨长度不能存有未卸除的扣件。

Ｏ检查待焊钢轨拉伸段长度，以及是否去除了压在钢轨上的负载；焊轨作业车的液压举升装置是否将作业车车轮提起来脱离了轨顶面。

Ｏ轨底置放滚柱的直径、支点以及滚柱的数量是否恰当，要充分考虑到焊机推凸刀底刀高度以及焊接轨整体平顺性。

Ｏ认真检查与焊机配套的拉轨器在焊接轨上置位状况；钢轨端面是否对正；夹持范围内钢轨在水平和竖直方向是否平直；张拉油缸拉伸合力是否作用在钢轨中和轴（即不会产生弯曲力矩）。

Ｏ独立使用具备保压推凸功能的焊机焊轨作业前，可进行拉动焊接轨检查其取代拉轨器的功能。

Ｏ焊机置位要准确，避免反复的落机—夹紧—松轨—升机；检查推凸刀刃口面距轨端面的距离是否合适（必须保证推凸到位）。

Ｏ焊接之前必须再次检查轨端面是否对正，重点是轨顶及轨侧工作边。

Ｏ检查焊机下方的道床上是否放置了保护垫板，以防止飞溅的火花污染、烧伤床面。

2. 焊接过程

Ｏ观察闪光焊接后期、加速烧化过程是否出现闪光中断,闪光中断会造成焊缝出现焊接缺陷。

Ｏ观察加速烧化过程和顶锻时焊机加紧钳口与钢轨是否出现打滑现象。出现打滑的焊接接头不能判定它是符合焊接工艺的接头。

Ｏ夹持力不足时，会导致拉轨、焊接顶锻时出现打滑；夹持油污的钢轨也会出现加速烧化和顶锻时打滑。

Ｏ重焊时，必须磨平钢轨端面，端面斜度应小于0.8mm；端面冷却后才可以重焊。

Ｏ雨淋环境下焊接钢轨是不允许的。小雨环境焊接钢轨必须有完备的防雨淋措施，焊接区域应无漏雨。拉轨器夹持范围内的钢轨应是干燥的。

Ｏ大风、大雨环境下焊接的接头很容易出现大面积灰斑缺陷；4级以下风力焊轨应在焊机周围采取有效防风措施，以减少灰斑出现的几率。

3. 焊接之后

Ｏ配备有钢轨拉伸器时,焊接全过程完成、松开夹钳后，钢轨拉伸器仍然需要全力夹持钢轨，直至焊接接头的轨头温度低于400o C为止。

Ｏ使用保压推凸焊机时，推凸之后仍然需要全力夹持钢轨，直至焊接接头的轨头温度低于400o C为止。其时间长短是以技术人员（通过实测）输入到焊机程序中的时间为准。

Ｏ在未提供钢轨夹紧延时保障而释放焊机任一侧夹紧装置的夹持力是危险的，长轨的回拉力会把高温焊头纵向拉长、截面变小，甚至拉裂、拉断焊缝。

四、钢轨焊接接头正火要点

Ｏ正火温度的选定: 正火温度不同,对焊头性能的影响也不同。不同牌号钢轨的焊接接头，最佳正火温度不完全相同。最佳正火温度是强度和韧性的良好配合，是一个温度范围。例如U71Mn钢轨焊头正火温度是910～950o C。

Ｏ正火与线路低接头：国外的钢轨焊接接头不正火，焊接热影响区（HAZ）宽度窄，约35～40mm（见图9a），软化区宽度更

窄。在运行线路上就不会出现低接头。正火后热影响区宽度加宽，图9b是同一牌号钢轨焊头未正火和正火后的影响区宽度对比，后者比前者的宽度增加了一倍，从而软化区宽度也增大。在TB/T1632.2—2005中要求软化区宽度不大于20mm。

图9a

图9b

Ｏ正火存在的问题：图10曲线是焊接接头正火前后硬度对比，正火前的硬度高于钢轨母材，低硬度区很窄，不到10mm，U71Mn焊头正火后轨顶面纵向出现约80mm宽度低硬度区，对高速列车运行是不利的。

图10 焊接接头（轨头）正火前后纵向硬度分布曲线

图11 火焰正火