高頻感應釬焊在鋼軌焊接中的應用分析

摘要：隨著我國高速鐵路的快速發展，無縫鋼軌的應用也越來越廣泛，無縫鋼軌都是通過焊接的方式將標準的鋼軌連接成所需要的長度，而焊接質量直接關系到無縫鋼軌的質量，從而進一步影響到高速列車的行車安全。傳統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展階段，尋求一種適合無縫鋼軌要求的高效、高質量的焊接方法一直是專業技術人員努力地方向。通過分析高頻感應釬焊工藝的特點，得出高頻感應釬焊在鋼軌焊接中應用的優勢。

關鍵詞 高速鐵路；無縫鋼軌；高頻感應釬焊

中圖分類號：TG45 文獻標識碼：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度較高，但與母材相比，它的強度仍低于母材；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，特別是無法進行跨區間無縫線路的線上焊接；鋁熱焊設備簡單操作方便，但性能較差，必須加強現場檢驗[1]。正是由于現存的焊接方法存在很多問題，本文通過分析高頻感應釬焊的原理，得出高頻感應釬焊在鋼軌焊接中的優勢，為高頻感應釬焊在鋼軌中的焊接提供了依據。

1 高頻感應釬焊原理

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

式中：B為最大磁感應強度（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（感應圈）的匝數；

Z為焊件的全部阻抗（Ω）。

由上式可知，導體內的感應電流強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，感應電流增大，焊件的加熱速度變快。因此，感應加熱大多使用高頻率交流電。

2 高頻感應釬焊的優點

與傳統的接觸式加熱相比，感應加熱具有以下很多優點：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，產品質量穩定；加熱效率高，節能；容易實現自動化，節省勞動力；可以局部加熱，可實現小范圍加熱，產品質量好；工作環境好，幾乎沒有粉塵、噪聲等污染；工件容易加熱均勻，產品質量好；能加熱形狀復雜的工件[2-3]。

3 高頻感應釬焊在鋼軌焊接中應用分析

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，又要滿足鋼軌復雜的使用要求。高頻感應釬焊運用感應加熱的原理，加熱兩鋼軌之間的釬料，使鋼軌達到焊接的目的，如圖1所示，高頻感應釬焊的溫度可以通過調節焊接電流的大小來確定，且容易控制。相對于閃光焊，高頻感應釬焊所得接頭強度高，可以滿足鋼軌的正常使用；相對于氣焊，高頻感應釬焊的加熱速度快，熱影響區小，不影響焊接接頭的質量，同時可以滿足線上焊接的要求；相對于鋁熱焊，高頻感應釬焊操作方便，焊接環境好，沒有粉塵及噪聲污染，同時能得到性能優良的焊接接頭。

圖1 鋼軌感應釬焊原理示意圖

Fig.1Schematic diagram of rail induction brazing

高頻感應釬焊技術和設備正在朝著大功率化、高頻化、小型化、緊湊化、整裝化、計算機化和在線自動化、節能化等方向發展。也能適應我國鐵路建設的需求。

4 結論

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

參考文獻

[1] 劉東.高速鐵路無縫線路鋼軌焊接技術研究[J].中國高新技術企業，2011（12）：22-23

[2] 何鵬，賈進國，余澤興，等.高頻感應釬焊的研究分析[J].機電工程技術，2003，1（32）：23-25.

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