高頻感應(yīng)釬焊在鋼軌焊接中的應(yīng)用分析

摘要：隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展，無縫鋼軌的應(yīng)用也越來越廣泛，無縫鋼軌都是通過焊接的方式將標(biāo)準(zhǔn)的鋼軌連接成所需要的長度，而焊接質(zhì)量直接關(guān)系到無縫鋼軌的質(zhì)量，從而進(jìn)一步影響到高速列車的行車安全。傳統(tǒng)的焊接方法有很多種，適用于無縫鋼軌的焊接方法也在不斷的發(fā)展階段，尋求一種適合無縫鋼軌要求的高效、高質(zhì)量的焊接方法一直是專業(yè)技術(shù)人員努力地方向。通過分析高頻感應(yīng)釬焊工藝的特點，得出高頻感應(yīng)釬焊在鋼軌焊接中應(yīng)用的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞 高速鐵路；無縫鋼軌；高頻感應(yīng)釬焊

中圖分類號：TG45 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（c）-0000-00

Analysis of rail welding applications of high frequency induction brazing

Luo Yun-meng1 Cao Jun2

1.Shaanxi Railway Institute， Shaanxi weinan， 714099

2.Science and Technology Bureau of Rudong in jiangsu Province， Jiangsu Rudong， 226400

Abstract： with the rapid development of high-speed railway in China， the application of seamless rail is also more and more widely， standard rail is connected to seamless rail through welding， and the welding quality is directly related to the quality of seamless rail， thereby further affects the safety of high-speed train. There are many kinds of traditional welding method， the welding method for seamless rail is in the development stage constantly， welding method for an efficient， high quality suitable for seamless rail requirements is the direction for professional and technical personnel’s effort. we can know the advantage of high frequency induction brazing in rail welding through the analysis on the characteristics of high frequency induction brazing process.

Keywords： high-speed railway； seamless rail； high frequency induction brazing

0 前言

目前，無縫鋼軌的焊接主要采用閃光焊、氣壓焊和鋁熱焊三種焊接方法。在正常情況下與氣壓焊、鋁熱焊相比，鋼軌的閃光焊焊縫強(qiáng)度較高，但與母材相比，它的強(qiáng)度仍低于母材；氣壓焊在焊接時對接頭斷面的處理要求十分嚴(yán)格，并且在焊接時需要鋼軌有一定的縱向移動，因此對超長鋼軌的焊接有一定難度，特別是無法進(jìn)行跨區(qū)間無縫線路的線上焊接；鋁熱焊設(shè)備簡單操作方便，但性能較差，必須加強(qiáng)現(xiàn)場檢驗[1]。正是由于現(xiàn)存的焊接方法存在很多問題，本文通過分析高頻感應(yīng)釬焊的原理，得出高頻感應(yīng)釬焊在鋼軌焊接中的優(yōu)勢，為高頻感應(yīng)釬焊在鋼軌中的焊接提供了依據(jù)。

1 高頻感應(yīng)釬焊原理

高頻感應(yīng)釬焊是基于感應(yīng)加熱的原理發(fā)展而來，感應(yīng)加熱的原理：當(dāng)感應(yīng)線圈上通以交變的電流i時，線圈內(nèi)部會產(chǎn)生相同頻率的交變磁通φ，交變磁通φ則會在弓箭內(nèi)閉合的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于焦耳效應(yīng)的存在而加熱工件。感應(yīng)電流的大小又下式確定。

式中：B為最大磁感應(yīng)強(qiáng)度（T）；

S為零件受磁場作用的斷面積（cm2）；

f為交流電的頻率（Hz）；

W為線圈（感應(yīng)圈）的匝數(shù)；

Z為焊件的全部阻抗（Ω）。

由上式可知，導(dǎo)體內(nèi)的感應(yīng)電流強(qiáng)度與交流電的頻率或者說交變磁場的變化頻率成正比。隨著所用交流電頻率的提高，感應(yīng)電流增大，焊件的加熱速度變快。因此，感應(yīng)加熱大多使用高頻率交流電。

2 高頻感應(yīng)釬焊的優(yōu)點

與傳統(tǒng)的接觸式加熱相比，感應(yīng)加熱具有以下很多優(yōu)點：加熱溫度高，屬于非接觸式加熱；加熱速度快，被加熱工件表面氧化少；溫度容易控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；加熱效率高，節(jié)能；容易實現(xiàn)自動化，節(jié)省勞動力；可以局部加熱，可實現(xiàn)小范圍加熱，產(chǎn)品質(zhì)量好；工作環(huán)境好，幾乎沒有粉塵、噪聲等污染；工件容易加熱均勻，產(chǎn)品質(zhì)量好；能加熱形狀復(fù)雜的工件[2-3]。

3 高頻感應(yīng)釬焊在鋼軌焊接中應(yīng)用分析

無縫鋼軌對焊接的要求比較高，要求焊接既要滿足焊接工藝的要求，又要滿足鋼軌復(fù)雜的使用要求。高頻感應(yīng)釬焊運(yùn)用感應(yīng)加熱的原理，加熱兩鋼軌之間的釬料，使鋼軌達(dá)到焊接的目的，如圖1所示，高頻感應(yīng)釬焊的溫度可以通過調(diào)節(jié)焊接電流的大小來確定，且容易控制。相對于閃光焊，高頻感應(yīng)釬焊所得接頭強(qiáng)度高，可以滿足鋼軌的正常使用；相對于氣焊，高頻感應(yīng)釬焊的加熱速度快，熱影響區(qū)小，不影響焊接接頭的質(zhì)量，同時可以滿足線上焊接的要求；相對于鋁熱焊，高頻感應(yīng)釬焊操作方便，焊接環(huán)境好，沒有粉塵及噪聲污染，同時能得到性能優(yōu)良的焊接接頭。

圖1 鋼軌感應(yīng)釬焊原理示意圖

Fig.1Schematic diagram of rail induction brazing

高頻感應(yīng)釬焊技術(shù)和設(shè)備正在朝著大功率化、高頻化、小型化、緊湊化、整裝化、計算機(jī)化和在線自動化、節(jié)能化等方向發(fā)展。也能適應(yīng)我國鐵路建設(shè)的需求。

4 結(jié)論

對比分析了傳統(tǒng)鋼軌焊接方法的特點及存在的問題，重點分析了高頻感應(yīng)釬焊的原理及優(yōu)點，提出了高頻感應(yīng)釬焊在鋼軌焊接中應(yīng)用的可行性。

參考文獻(xiàn)

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[3] 李連杰，戴樂.高頻感應(yīng)焊接的特點及其在異種金屬焊接中的應(yīng)用[J].電焊機(jī)，2011，6（41）：60-63