钢轨固定式闪光焊接头静弯试验及与落锤试验相关性分析

为研究我国钢轨固定式闪光焊接头静弯试验的极限破断载荷及挠度水平,参考欧洲相关标准,分析了128个焊态接头的静弯试验结果;同时进行了160个接头的落锤试验,分析了静弯和落锤试验结果的相关性。试验结果表明:参考欧洲标准,96.9%的接头正压载荷>1 600 k N不断,挠度全部>20 mm;96.9%的接头反压载荷>1 500 k N不断;相同条件下的钢轨焊接接头落锤和静弯试验结果相关性不明显;灰斑是导致接头静弯性能降低的主要原因;顶锻量>11.5 mm的接头其静弯性能很好,而落锤性能较差;U71Mn轨出现灰斑的概率远大于U75V轨,但U75V轨的灰斑面积通常更大。

钢轨焊接接头平直度测量固定式试验机设计

设计了一款钢轨焊接接头平直度测量固定式试验机。采用PLC控制器实现设备的动作控制,使用多功能数据采集板卡采集数据,应用Labview软件编写的程序实现测量数据的处理、显示与存储。大量测量试验表明,该试验机的机械设计可以满足长期测量可靠性的要求,重复测量精度高;同时,对比德国SEC电子尺测量数据和平直度曲线,结果表明:试验机系统测量精度很高,可以满足钢轨焊接接头平直度测量的标准要求,为今后推广研制固定式平直度测量设备提供了理论支撑和实践借鉴。

钢轨固定式闪光焊接头力学性能分析

钢轨固定式闪光焊接头是我国无缝线路接头的主要形式。本文通过系统的取样试验,分析了U71Mn和U75V热轧和热处理钢轨焊接接头不同部位和全断面不同位置的冲击、拉伸和硬度性能。试验结果表明:钢轨固定式闪光焊接头的冲击功平均值是离散分布的,轨头冲击功明显大于轨底,轨腰最小;相同牌号和交货状态的钢轨,接头全断面不同位置的抗拉强度相差不大;同牌号钢轨,热处理接头轨腰部位伸长率明显小于热轧钢轨;热轧钢轨焊接接头硬度一般大于钢轨母材硬度,热处理钢轨则相反。

钢轨焊接接头冲击吸收功统计与分析

统计与分析了U71Mn和U75V系列钢轨接头的室温冲击吸收功性能及规律,系统全面地了解了钢轨焊接接头冲击性能特点,可为焊接工艺制订规范和质量控制提供参考依据。统计与分析结果表明:铝热焊、移动焊、固定焊和气压焊接头冲击吸收功的平均值分别为4,14.1,13.8,14.1 J,铝热焊接头的韧性最差,闪光焊和气压焊相当;不同焊接方法不同系列钢轨(除气压焊外)的冲击吸收功平均值轨头>轨底>轨腰;气压焊接头冲击吸收功平均值轨底>轨头>轨腰;轨腰由于脆性夹杂物、疏松、偏析等缺陷原因冲击吸收功最低。U71Mn和U75V系列钢轨焊接接头全断面各部位的冲击吸收功变化规律相似,距离钢轨断面对称中心线越近,冲击吸收功越低。

钢轨厂焊接头焊缝轨腰轨底圆弧过渡区缺陷检测及分析

U71MnG钢轨厂焊接头焊缝轨腰轨底圆弧过渡区超声波探伤回波超标,表面磁粉探伤显现出缺陷形貌。针对这一问题,采用光学显微镜、扫描电镜和能谱对缺陷进行了分析。结果表明:缺陷为钢轨焊缝表面裂纹,微观下以大小孔洞的形态分布在焊缝正中心及其两侧,长约12 mm,宽约2 mm,深度至少1.2 mm;断口存在沿晶断裂和烧蚀孔洞形貌,能谱未发现晶粒及晶界有明显的元素偏析。该缺陷是闪光焊弧坑裂纹,形成过程是焊接顶锻前出现异常的大体积过梁爆破形成端面弧坑,大体积弧坑在顶锻瞬间未被液态金属完全填充而形成密闭孔洞,孔洞周围高温液态金属自由凝固形成大小不同的微小孔洞,在高温和组织应力作用下晶界产生少量的晶间裂纹。建议检查焊接设备的机械和电气状态,优化焊接工艺参数。

高速铁路道岔曲形轨件弯制特性及疲劳性能

以曲基本轨、曲尖轨、叉跟尖轨、短心轨和翼轨五种轨件最大弯折处为研究对象,分别测定其极限载荷下断裂瞬间的最大位移载荷和表面最大应变,对轨件弯制点进行了疲劳校核,并根据五种轨件断裂时挠度和载荷以及应变-挠度关系提出了五种轨件侧向弯制许用最大挠度。结果表明:对于五种曲形轨件,断裂时短心轨表面最大应变最小,为125491×10-6,翼轨表面最大应变最大,为251872×10-6;曲形轨件经过反复弯制后,极限强度没有明显下降,但极限实时挠度下降4.1%~43.0%,反复弯制对钢轨安全冗余量有较大影响;曲形轨件在服役载荷下能够满足弯曲疲劳性能要求。

成套焊接工艺下贝氏体钢轨接头组织及性能研究

采用交叉试验的方法制备无碳化物贝氏体钢轨固定式闪光焊接头,对不同工艺条件下钢轨正向载荷敏感区域的金相组织进行观察分析,对贝氏体钢轨焊接过程中合金元素的迁移以及焊接缺陷的出现做出解释,并测定不同工艺条件下接头的拉伸、冲击、硬度性能。结果表明:不同工艺条件下焊缝过热区均由于合金元素迁移出现块状马氏体组织及带状组织;正火工艺后焊缝组织为仿晶界型先共析铁素体+粒状贝氏体相结构,拉伸、冲击性能均有提高,但过热区贝氏体局部重构导致白色微区、带状组织在过热区的体积百分数及分布范围增大;金相视野内焊后及正火后接头喷风工艺令白色微区、带状组织体积分布范围增大。

钢轨闪光焊接头心部马氏体的成因及对策

采用光学显微镜、显微硬度计、激光光谱原位分析仪(LibsOpa)和扫描电镜(EDS)能谱分析了U71Mn和U75V钢轨闪光焊接头心部马氏体与基体在组织、硬度、成分分布和含量上的差异。采用JMatPro软件模拟了2种成分下冷却曲线的变化。结果表明:U75V和U71Mn钢轨闪光焊接头热影响区中存在Mn和Si元素偏析,其中Mn元素是产生高硬马氏体的主要诱因。产生机理是Mn元素增强了过冷奥氏体的稳定性并导致C曲线右移,使其部分越过珠光体转变而发生马氏体转变;同时Mn偏析将偏析区域马氏体转变的最小冷速分别降低了4℃/s和3℃/s,显著提高了偏析区域的淬透性。解决方法一是从源头上改善钢轨生产工艺,减少元素偏析;二是调整焊后正火工艺,在保证接头硬度的前提下,适当降低接头冷却速率或者提高喷风结束温度后空冷(缓冷)。

LC移相补偿在无线传能系统性能提升中的应用

为提高无线电能传输系统中电能传递的功率和传递的效率,文中对LC谐振式无线传能电路中采用移相控制技术后的能量传输情况做了研究。简单介绍了LC移相补偿的原理,在Simulink平台下仿真了移相控制下发射端和接收端之间的耦合磁场随移相角的变化情况,并通过实验测量了不同移相角下的电压、电流参数。由仿真和实验结果可知当在区间0-π⁄2时,增加移相角度,接收端功率增加;当移相角度为π⁄2时,接收端功率达到最大,在区间π⁄2-π时,增加移相角度,接收端功率减小;当移相角度为π时,接收端功率降为最低。综上可知移相控制在无线传能系统中可以提升其传输功率。

钢轨气压焊接端面微观特征分析

为了研究气压焊接钢轨端面的处理工艺,采用不同的钢轨端面加工方法制备了9种试样,对试样表面进行显微拍照,观察其表面形貌并进行成分分析,分析不同加工工艺处理后的钢轨端面的表面微观特征和氧化物含量。结果表明:锯切和磨削后的试样表面存在氧化物;状态不好的端铣机加工的钢轨端面表面存在氧化铁,且不易被锉削加工消除;磨削砂轮的新旧状态对加工效果无明显差别;锉削加工可有效去除磨削加工表面的氧化物。