無(wú)砟軌道現(xiàn)場(chǎng)閃光接觸焊鋼軌焊頭平直度的控制

金能龍 陳 超

(湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421002)

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無(wú)砟軌道現(xiàn)場(chǎng)閃光接觸焊鋼軌焊頭平直度的控制

金能龍 陳 超

(湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421002)

介紹了無(wú)砟軌道現(xiàn)場(chǎng)閃光接觸焊接方法的應(yīng)用現(xiàn)狀，從閃光接觸焊機(jī)對(duì)軌精度、粗磨工藝、正火及調(diào)直過(guò)程等方面，分析了影響現(xiàn)場(chǎng)閃光接觸焊鋼軌焊頭平直度的因素，并提出了具體的控制措施，以保證焊接工程的質(zhì)量。

鋼軌，閃光接觸焊，焊頭，平直度

0 引言

鋼軌焊接的方法有閃光接觸焊、鋁熱焊、氣壓焊和電弧焊，電弧焊在我國(guó)基本沒(méi)有應(yīng)用，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，氣壓焊也已經(jīng)很少使用，目前我國(guó)線路焊接主要采用閃光接觸焊，道岔焊接主要采用鋁熱焊。鋼軌焊接分為基地鋼軌焊接(廠焊)和現(xiàn)場(chǎng)鋼軌焊接(工地焊)，目前主要是將100 m鋼軌在基地焊接成500 m,然后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)焊接成單元軌節(jié)，進(jìn)行應(yīng)力分散，形成全區(qū)間無(wú)縫線路和跨區(qū)間無(wú)縫線路。現(xiàn)在基地鋼軌焊接主要是固定式接觸焊焊機(jī)進(jìn)行焊接，其粗磨平臺(tái)、調(diào)直設(shè)備、精磨數(shù)控平臺(tái)都比較成熟、先進(jìn)。但是現(xiàn)場(chǎng)焊接接頭目前很少使用大型數(shù)控打磨設(shè)備，基本都采用了人工小型打磨設(shè)備進(jìn)行打磨，其工藝雖然看起來(lái)簡(jiǎn)單，但是焊頭平直度控制難度比較高。現(xiàn)就從以下幾個(gè)方面談?wù)劕F(xiàn)場(chǎng)閃光接觸焊鋼軌焊頭平直度的控制。

1 閃光接觸焊機(jī)對(duì)軌精度對(duì)焊頭平直度的影響及對(duì)策

目前，我國(guó)主要采用移動(dòng)式焊接機(jī)，有K922，AMS60等焊機(jī)，這些焊機(jī)主要采用了集裝箱式，固定在平板車前方。在有砟軌道焊接鋼軌時(shí)，需要將焊接接頭附近的軌枕進(jìn)行移動(dòng)和道砟的清理，用來(lái)提供焊機(jī)能夠夾住鋼軌的空間。但是無(wú)砟軌道只能利用在接頭附近鋼軌墊入墊塊，增加鋼軌與無(wú)砟軌道之間的間距，滿足焊機(jī)夾住鋼軌的需要。

利用墊塊墊高鋼軌時(shí)，因?yàn)殇撥壓附釉O(shè)置的預(yù)拱度約為1 mm,而現(xiàn)場(chǎng)因?yàn)槔脡|塊進(jìn)行墊高鋼軌，墊塊的調(diào)整設(shè)置比較難，而且對(duì)墊塊的系列設(shè)置要求比較高，很多時(shí)候?qū)嶋H預(yù)拱度并非是1 mm，導(dǎo)致焊接完成后的焊頭平直度超標(biāo)。墊塊墊的過(guò)高會(huì)出現(xiàn)高接頭，墊塊不夠會(huì)導(dǎo)致低接頭。墊塊分布不合理會(huì)出現(xiàn)扭曲，有些焊接人員盲目提高沒(méi)有壓車旁邊的鋼軌，導(dǎo)致鋼軌出現(xiàn)扭曲焊接，導(dǎo)致錯(cuò)牙、斷面不對(duì)接等現(xiàn)象。

對(duì)策：

1)盡量采用改進(jìn)焊軌機(jī)設(shè)置，采用焊軌列車，焊軌機(jī)在車身下，利用自身千斤頂將列車頂起，從而提高對(duì)軌精度。

2)利用墊塊進(jìn)行墊高時(shí)，要計(jì)算順坡率，要嚴(yán)格按照計(jì)算結(jié)果進(jìn)行設(shè)置，并且嚴(yán)格控制鋼軌預(yù)拱度。

3)墊塊墊高需要對(duì)稱墊高，嚴(yán)格控制錯(cuò)牙、斷面扭曲等情況。

2 粗磨過(guò)程對(duì)平直度的影響及對(duì)策

現(xiàn)場(chǎng)閃光焊機(jī)因?yàn)閷?duì)位、焊接過(guò)程均比不上在基地進(jìn)行焊接，焊接質(zhì)量不容易控制，主要是鋼軌焊接接頭的外觀質(zhì)量。現(xiàn)在的移動(dòng)閃光接觸焊接都有自己的推瘤刀進(jìn)行推瘤作業(yè)，要保證推瘤后軌頭的兩側(cè)面及軌頂面的殘留量不大于0.6 mm，軌角上表面不大于0.8 mm，其余部位不大于1.0 mm，但是不能出現(xiàn)推瘤推虧、刮傷等情況，所以殘留量的預(yù)留值又不宜過(guò)小。

閃光接觸焊機(jī)在推瘤后要進(jìn)行粗磨，粗磨工藝的控制是否良好直接影響到精磨質(zhì)量。如果粗磨不合理的話，可能對(duì)鋼軌產(chǎn)生打磨灼傷，在鋼軌表面產(chǎn)生馬氏體，影響焊頭的正常壽命。粗磨必須根據(jù)焊頭溫度進(jìn)行預(yù)留精磨厚度，不然很容易造成低接頭，給精磨帶來(lái)很大困難，并且在后期運(yùn)營(yíng)中帶來(lái)不良后果。不允許將軌底、軌底三角區(qū)打虧，導(dǎo)致應(yīng)力集中，從而影響正常的壽命。接頭錯(cuò)邊量最大允許值表見表1。

表1 接頭錯(cuò)邊量最大允許值 mm

對(duì)策：

1)粗磨前用中間有缺口的1 m直尺量測(cè)，如果超過(guò)表1規(guī)定的數(shù)值，就應(yīng)該鋸掉重焊。很多作業(yè)人員做不到這一點(diǎn)，想通過(guò)打虧母材或者熱處理校正等手段達(dá)到檢測(cè)平直度的要求，蒙混過(guò)關(guān)。

2)對(duì)焊接焊頭粗磨后的平直度進(jìn)行量測(cè)，切記軌頂面及工作邊不得超打，預(yù)留一定的上拱度，防止正火過(guò)程中的下塌變形。

3)軌頂面及工作邊打磨應(yīng)該采用仿形打磨機(jī)進(jìn)行粗磨，禁止采用手持棒砂輪進(jìn)行打磨，打磨人員應(yīng)該持證上崗，定期培訓(xùn)，打磨過(guò)程中進(jìn)刀均勻，倒棱打磨要圓順，防止泛藍(lán)，打磨灼傷。

3 正火及調(diào)直過(guò)程對(duì)平直度的影響及對(duì)策

焊后正火熱處理工藝的目的是消除由于焊接熱循環(huán)而產(chǎn)生的熱影響，改善焊接接頭的綜合機(jī)械性能，使焊接熱循環(huán)過(guò)程形成的晶粒細(xì)化，提高韌性，改善焊接殘余應(yīng)力的分布。

焊后正火過(guò)程中很多作業(yè)人員選擇對(duì)平直度不符合要求的鋼軌進(jìn)行熱調(diào)直作業(yè)，采用上抬或者下壓的方式進(jìn)行，而絕大多數(shù)不考慮溫度，利用高溫易變形，進(jìn)行平直度改變。這種方式會(huì)改變焊頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)，影響鋼軌使用壽命；而且不容易控制，經(jīng)常出現(xiàn)變形量較大，很多作業(yè)人員反復(fù)正火導(dǎo)致焊頭內(nèi)部晶粒粗大，馬氏體產(chǎn)生等，影響使用壽命。

對(duì)策：

1)按照規(guī)范，嚴(yán)格控制溫度，在正火結(jié)束后，焊接頭溫度應(yīng)低于400 ℃，才能開始進(jìn)行調(diào)直作業(yè)。如果在正火過(guò)程中進(jìn)行上抬、下壓都是違規(guī)的，會(huì)影響焊頭的使用壽命。

2)正火過(guò)程中要注意焊頭的受力問(wèn)題，受到上拱力或者下壓力都會(huì)讓鋼軌頂面平直度變形。

3)正火前應(yīng)檢查平直度，對(duì)嚴(yán)重超限，超過(guò)表1的焊頭應(yīng)該重焊，不應(yīng)用熱調(diào)直的方法處理。

4 精磨過(guò)程對(duì)平直度的影響及對(duì)策

新建線路完成閃光接觸焊粗磨以后，都要進(jìn)行精磨，精磨要求如表2，表3所示，其要求精度都在零點(diǎn)幾毫米，在人工利用小型打磨機(jī)械進(jìn)行打磨時(shí)，沒(méi)有嚴(yán)格打磨流程及粗磨狀態(tài)的分析，就容易出現(xiàn)打虧、線性不符合要求、打磨灼燒等情況。

對(duì)策：

1)在精磨前，如果條件允許應(yīng)采用電子平直尺量測(cè)，如果采用鋼軌波磨尺進(jìn)行量測(cè)，應(yīng)量測(cè)多處。根據(jù)量測(cè)結(jié)果確定打磨方案。

2)打磨應(yīng)該采用仿形打磨機(jī)打磨，打磨過(guò)程中應(yīng)該及時(shí)量測(cè)，及時(shí)改變打磨方案，防止打虧。

3)對(duì)工作邊進(jìn)行彎軌處理中，應(yīng)該采用有壓力表的彎軌器進(jìn)行彎軌，對(duì)彎軌器進(jìn)行彎軌數(shù)據(jù)分析，掌握彎軌器性能，防止超彎或不足引起的多次彎軌。如果彎軌量超過(guò)1 mm以上最好采用預(yù)熱彎軌，但溫度不能超過(guò)400 ℃。

4)應(yīng)該量測(cè)母材打磨量，母材打磨不超過(guò)0.5 mm。

表2 鋼軌打磨作業(yè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)(高速鐵路)

表3 鋼軌打磨作業(yè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)(普通線路)

5 結(jié)語(yǔ)

鋼軌焊頭平直度的控制是一個(gè)系統(tǒng)控制、全過(guò)程控制，從焊軌的對(duì)軌、焊接后粗磨、正火、調(diào)直、精磨等全過(guò)程都要做好，如果一個(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)題就會(huì)影響到后續(xù)的所有環(huán)節(jié)，鋼軌焊頭平直度就得不到保障。其實(shí)，我們要特別注意焊接的質(zhì)量，如果焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，后續(xù)工作為了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，會(huì)付出很大的代價(jià)，要提高焊接工的理論及實(shí)操水平，制定詳細(xì)的焊軌步驟，每一個(gè)細(xì)節(jié)都應(yīng)該數(shù)據(jù)化，焊出良好的焊頭。對(duì)于不合格的焊頭一定要進(jìn)行重焊，從源頭保證鋼軌焊頭平直度質(zhì)量。

[1] 呂保華.無(wú)縫線路移動(dòng)閃光焊焊接接頭質(zhì)量控制探討[J].工程技術(shù)，2013(5):105-107.

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[3] 方慶輝.鋼軌焊頭短時(shí)間溫差與平直度關(guān)系的分析[J].上海鐵道科技,2013(2):123-124.

[4] 朱軒志.高速鐵路鋼軌閃光焊接頭外觀質(zhì)量的控制與提升[J].甘肅科技，2014(8):113-116.

[5] 高文會(huì).鋼軌閃光焊接頭平直度控制技術(shù)[J].鐵道建筑,2010(9):103-107.

On control over smoothness of spark contact welding head at ballastless rail sites

Jin Nenglong Chen Chao

(HunanTechnicalCollegeofHigh-SpeedRailway,Hengyang421002,China)

The paper introduces the application of the spark welding method on the ballastless rail sites, analyzes the factors affecting the smoothness of the welding head on the sites from the rail accuracy, coarse grinding, normalizing and straightening process, and points out the controlling measures, so as to ensure the quality of the welding projects.

steel rail, spark contact welding, welding head, smoothness

1009-6825(2016)24-0163-02

2016-06-13

金能龍(1985- )，男，講師

U213.244

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