仿形打磨機打磨鋼軌焊頭平直度的注意事項

金能龍

(湖南高速鐵路職業技術學院，湖南衡陽421002)

我國鐵路經過六次大提速和高速鐵路的建設，使得我國鐵路速度和運輸能力得到了很大提高。在2017年我國GDP達到82.71萬億元，隨著人民生活水平的提高，對鐵路旅客舒適度有了更高的要求。無縫線路就是消滅了鋼軌接頭軌縫，通過焊接方式將鋼軌一根根焊聯，有效減少了車輪對鋼軌的沖擊，大大減少了車輛震動、噪聲和維修工作，有效提高了列車平穩性；但是焊接質量關系到列車速度提高后的正常運行，所以我國鐵路規范出臺了比較嚴格的規定，用來控制鋼軌焊接質量。

1 鋼軌焊頭平直度打磨的現狀

無縫線路在鋪設中，先是將鋼軌廠生產出的100 m長鋼軌在焊軌廠進行焊接，這種鋼軌焊接我們俗稱為廠焊，在焊軌廠焊接成500 m長鋼軌，將500 m長鋼軌運輸到線路現場鋪設，進行新線軌道鋪設或者換軌大修工程。為了較好的將無縫線路進行應力放散，所以將500 m長鋼軌在現場焊接成1 km～2 km單元軌節，這種鋼軌焊接我們稱為現場焊。

廠焊與現場焊的區別在于廠焊一般采用了固定焊機，現場焊采用了移動焊機。廠焊中可以使用很多大型數控設備，在現場焊中由于地形、設備移動等限制，較多的使用了小型設備。在鋼軌焊接后焊頭平直度打磨中都采用了小型打磨機械進行打磨，目前常常使用的是鋼軌仿形打磨機。

焊頭平直度直接關系到車輪對鋼軌的沖擊力，相關研究表明，0.2 mm微小焊縫迎輪臺階形不平順，300 km/h時引起的輪軌沖擊性高頻作用力(P1)可達722 kN，低頻輪軌力(P2)達321 kN，可加速道砟破碎、道床路基產生不均沉陷，巨大輪軌作用力會引發鋼軌、輪軸斷裂等情況，導致脫軌的出現。

因此，我國無縫線路中嚴格控制鋼軌焊頭平直度，對鋼軌焊頭平直度允許偏差做出了詳細規定(見表1，表2)。

表1 高速鐵路無砟軌道鋼軌焊接接頭平直度允許偏差

表2 普速鐵路鋼軌焊接接頭平直度允許偏差

2 仿形打磨機打磨的特點

仿形打磨機可以分為電動仿形打磨機和內燃仿形打磨機，兩者的區別主要是動力來源問題，其使用方法基本相同。圖1為內燃仿形打磨機的基本組成。

鋼軌仿形打磨機主要用于鋼軌焊頭軌頭外觀輪廓打磨和鋼軌肥邊打磨，打磨機可以垂直進行鋼軌頂面的打磨和水平進行鋼軌軌頭側面的打磨，打磨過程中主要依靠仿形輪與焊頭兩側鋼軌接觸，從而形成一個基準面，利用護軌輪保持仿形打磨機的快速移動，用進給輪控制砂輪接觸力度，通過砂輪接觸面勻速打磨，從而形成仿形作用，與兩側鋼軌母材，銜接合理。

打磨時將打磨機放置在需要打磨的鋼軌上，逆時針轉動垂直進給手柄，使砂輪離開軌頂面，按下開關，砂輪空載旋轉，觀察打磨機狀態，確認打磨機狀態良好。然后，均勻轉動進給手柄，使砂輪與焊頭焊筋接觸，利用操作扶手來回移動打磨機，打磨過程中應時刻注意觀察打磨出火花量以及感受進給輪手感壓力，均勻合理的控制砂輪進給量，同時觀察打磨后光帶印記，是否完全覆蓋和緊密銜接，嚴格注意不能出現泛藍、劃痕等情況。打磨中應先打磨鋼軌軌頂面平面部分，再打磨鋼軌軌頭側面平面部分，最后進行弧度倒角，打磨完鋼軌軌頭一側頂面和側面后，將打磨機旋轉180°，進行打磨另外一側。打磨中前期焊筋較厚時，可以適量加大進給輪力度，后期精修精整階段要較輕打磨，緊密銜接，形成較好的仿形效果。

因為鋼軌表面輪廓并不是直線組成，如圖2所示，鋼軌軌頭頂面、側面為直線，之間用弧線鏈接，打磨過程中要嚴格控制弧線。

3 仿形打磨機打磨鋼軌焊頭的注意事項

鋼軌在焊接完成后會出現高焊頭和低焊頭情況，每種情況的打磨選擇方式不一樣，所以要認真分析鋼軌焊接后的焊頭初始狀態，分析研究，確定合理的打磨方式。

鋼軌焊頭的打磨分為粗磨和精磨，粗磨過程中對鋼軌軌底腳和軌底采用棒砂輪進行打磨，對于鋼軌軌頂面和鋼軌工作邊在高焊頭時也可以采用棒砂輪輔助粗磨，但要嚴格注意打磨速度、力度、寬度，嚴禁打虧、跳動、泛藍等現象發生。在粗打磨中，仿形打磨機沿鋼軌移動，逐步放下砂輪打磨焊筋，打磨焊筋高度到1 mm左右，打磨應從軌面開始，再打側面，打磨鋼軌另一側時，必須調轉打磨機。在精打磨中，旋轉進給輪使砂輪與焊筋兩側鋼軌頂面剛好接觸，然后從兩側向焊頭處緩慢打磨，打磨時一定要嚴格觀察火花量和打磨光帶，調正進給輪，盡量不打磨母材，精磨長度不應超過焊縫中心線兩側各450 mm限度，打磨長度越短越好，母材打磨深度不超過0.5 mm(不包括推凸余量)，在打磨過程中，要注意觀察部位，經常檢查軌面狀態，防止打磨過量，打磨量應使用直尺測量，接頭處的肥邊應同時打磨消除。

對于焊接過程中高焊縫、低焊縫、工作邊凹凸較大時可以采用以下方法進行打磨：

1)軌頂面凸出焊縫的打磨。對于0.2 mm0.5 mm的高焊縫起始打磨時，焊縫兩側打磨范圍長度不能少于0.5 m，砂輪片的正壓力可適當加大，待焊縫接近0.3 mm時，焊縫兩側打磨范圍長度不能少于1.0 m。

2)軌頂面低塌焊縫的打磨。對于-0.2 mm≤h<0 mm的低焊縫，焊縫兩側打磨范圍長度不能少于1.0 m，砂輪片的正壓力要適當，每1個來回檢測1次；對于-0.2 mm

3)軌頭內側工作邊的打磨。對于軌頭內側工作邊“-”值焊縫，焊縫兩側打磨范圍長度不能少于0.5 m，對于軌頭內側工作邊h>+0.3 mm焊縫，焊縫兩側打磨范圍長度不能少于1.0 m。

仿形打磨機打磨中的特點在于完全由人工操作，其輔助觀測設備比較少，主要根據經驗進行，打磨過程中下刀如果過大，就會出現鋼軌打磨泛藍現象，鋼軌表面出現馬氏體，如果下刀過小，就會出現鋼軌打磨效果比較慢，效率不高。還有每一次下刀與上一次下刀的銜接程度，直接會影響到打磨的效果，，必須做好每一刀打磨的銜接和弧度倒棱，打磨到標準的鋼軌斷面形狀，最后精度達到規范要求的平直度要求，做好打磨順坡，嚴禁打虧鋼軌。

4 結語

采用仿形打磨機進行鋼軌打磨仍然是我國常用的手段，但是如何有效的控制打磨量及打磨效果，以及進行輔助打磨工具的研發，都有著很大短板。打磨人才的培養和儲蓄也是值得深入思考的問題。鐵路線路的施工與維護過程中，只有整理實驗數據，不斷的總結經驗，結合最新科技技術，培養專業打磨人才，才能與時俱進，使得效益最大化。