基于侧磨量的普速铁路钢轨铝热焊接头打磨方案设计

基于调研数据及相关标准和规范,通过焊接试验、理论计算等方法,对普速铁路不同侧磨量铝热焊接头提出一种包括打磨长度及打磨深度的理论计算公式,量化焊后打磨指标。设计一种侧磨钢轨铝热焊接头工作边打磨方案,规范现场打磨作业流程。目的是提高接头与两侧母材一定区间内的平顺性,提升接头和钢轨的服役效果,降低接头出现伤损的概率。当侧磨差异量较大时,建议进行钢轨预打磨,减少现场作业时间。

60N U75V钢轨铝热焊接头断裂失效分析研究

对线路断裂的60N U75V钢轨铝热焊接头进行了失效分析研究,对断口进行了宏观形貌观察、扫描电镜微观分析、显微组织观察,对母材进行了理化性能测试。结果表明:断裂的铝热焊接头为脆性断裂,裂纹起源于钢轨非工作边侧铝热焊缝轨腰和轨底过渡圆弧部位,该处存在夹砂和夹渣缺陷。钢轨母材横向的断裂韧性值高于轨头下颚处沿钢轨纵向的断裂韧性值、钢轨轨头部位的抗拉强度高于轨腰部位、轨头部位尺寸大于轨腰,这些因素造成铝热焊接头从焊缝缺陷处起裂,发展到母材轨头下颚处转为水平纵向扩展,进而引发钢轨断成多节。

钢轨铝热焊接接头超声波探伤异常反射波分析

基于超声波检测钢轨铝热焊接接头,可以通过观察探伤异常反射波的形式,来达到准确判断焊接缺陷位置、缺陷范围的目的,真正实现了无损检测。同时,超声波探伤还具有速度快、效率高的特点,使得该技术得以广泛使用。文章围绕钢轨铝热焊接接头超声波探伤异常发射波展开深度分析,全面介绍伤波形成的原因与伤波分析方法,使之能够更好地应用到钢轨铝热焊接接头缺陷检测工作当中,切实保障钢轨热铝焊接质量。

国内外钢轨铝热焊接技术研究现状和发展

总结了国内外钢轨铝热焊接技术的研究现状和发展状况,重点介绍了钢轨铝热焊接技术的发展历史,焊剂、砂型及铝热焊接工艺的研究现状,并重点说明部分钢轨铝热焊接前沿技术。

铁科院ZTK-Ⅰ型60kg·m^(-1)钢轨铝热焊接材料的研制

根据钢轨铝热焊接原理,研制铁科院ZTK-Ⅰ型60 kg.m-1钢轨铝热焊接材料。焊剂的化学成分以碳、硅、锰元素为主要元素,用其他微量元素调节焊缝金属的强度、硬度、韧性等综合性能;焊剂中铝粉和氧化铁两者的重量占整个焊剂重量的79.3%,能够很好地控制钢水的浇注温度;铝粉粒度为40~80目、氧化铁粉的粒度为30~60目时,铝热反应的速度最快,并在运送过程中不发生分层;添加铝热反应缓释物,减少反应过程中的钢水飞溅。通过数值模拟方法分别模拟铝热钢水在浇注系统中的流场和凝固场,改进浇注系统,优化砂型结构。一次性坩埚内胎由不参于铝热反应的耐火材料制成,并采用阶梯式的自熔塞埋制结构。依据有关标准,对焊接接头的静弯、断口、疲劳、硬度、拉伸和金相组织进行检测,检测结果均符合相关技术条件。现场应用情况表明,焊接接头服役状态良好。此焊接材料已经在国内外推广应用。

75kg/m钢轨铝热焊接头断裂失效研究

2010年下半年75 kg/m PG4淬火轨铝热焊断裂接头部分出现了同一形式的断裂方式。本文通过宏观断口形貌、断口扫描电镜分析、裂纹源及扩展区域金相观察,以及力学性能测定等手段对断裂接头进行失效分析。分析认为,断裂接头的起裂位置是在轨头下颚与焊筋边缘相交处,通过疲劳裂纹扩展,焊接接头经过一段工作周期后发生脆性断裂。断裂原因主要有PG4淬火轨铝热焊接头硬度的不匹配和焊缝与母材熔合处溢流飞边因素的影响。

钢轨铝热焊接头横向断裂分析

通过宏、微观检查,分析了钢轨铝热焊接头断裂失效的原因。结果表明,钢轨铝热焊接头断裂的主要原因是由于铝热反应不充分,在轨腰焊筋表层和次表层产生粗大的含有氧化铝、珠光体和马氏体的夹渣类型焊接缺陷,导致铝热焊头使用初期在夹渣类型缺陷处形成裂纹源进而发生横向断裂。轨腰焊肉处存在的沿晶界分布的马氏体组织,加剧了钢轨的脆性断裂过程。

钢轨铝热焊接头冷裂纹的韧性断裂特征分析

钢轨铝热焊接头的断裂常常是因为铸造缺陷引发脆性断裂,断口一般具有高温断裂的特性或低温脆断特性。本文对两起具有韧性断裂特点的冷裂断口进行了分析,认为冷却过程受到外来拉应力是造成韧性断裂的主要原因。

贝氏体钢轨铝热焊接头缺陷及原因分析

对一种新型的贝氏体钢轨铝热焊接头进行疲劳试验后,在轨头部位熔合区出现大面积的沿晶裂纹。针对裂纹出现的原因进行了扫描电镜、电子探针等分析,分析发现该区域原奥氏体晶粒粗大且会发生奥氏体向高碳马氏体转变,导致不均匀应变,最终在外力作用下,形成沿晶断裂。虽然在熔合区出现了脆性相,但接头的宏观力学性能仍能满足现行铁路标准的要求。特别是在出现了大面积裂纹后,贝氏体钢轨仍能通过疲劳实验,而不出现裂纹扩展断裂。这说明对贝氏体钢轨接头套用珠光体钢轨接头标准不可取,需作适当调整。

铝热焊接新工具研制和应用

野外无电无气条件下,损伤零件的应急快速焊接修理具有十分重要的意义。为此,利用铝热焊接无需电、气以及操作方便的特点,自行设计制作了自蔓延焊锅、自蔓延焊筒、便携式焊轴器和可调式焊轴器4种应急焊修工具,推动了铝热焊接技术的实用化进程。

铝热焊接技术进展

从铝热焊接工艺研究和应用两方面对这一领域进行了介绍。

无缝线路钢轨铝热焊接质量的控制与提高

介绍在跨区间或全区间无缝线路铺设和锁定时 ,采用法国拉伊台克QPCJ铝热焊焊接方式 。

钢轨铝热焊接应注意的要点

介绍了焊接材料质量、预热效果、操作人员水平等因素对钢轨铝热焊接接头质量的影响,以及几何误差不同、轨头宽度不等、寒冷气候等特殊条件下进行铝热焊接应注意的问题。对钢轨铝热焊接接头打磨预留量,以及打磨中出现“鞍形”磨耗、打磨发蓝、烧伤的原因进行分析,并提出解决措施,以提高铝热焊接方法的效率及焊头质量。

重载铁路钢轨铝热焊接头S形断裂失效原因分析

采用扫描电子显微镜、光学显微镜、直读光谱仪、布氏硬度计对重载铁路钢轨铝热焊接头S形断裂件的断口微观形貌、金相组织、化学成分、硬度进行了检验分析。结果表明:铝热焊接头伤损属于起源于轨腰焊筋表面缺陷处的纵向裂纹引起的钢轨S形断裂;轨腰焊筋尖端表面存在大尺寸疏松缺陷是轨腰纵向裂纹产生的主要原因;同时焊缝内部存在缩孔和大量疏松缺陷,降低了焊缝强度,促进了裂纹的快速扩展,最终导致脆性断裂。

钢轨铝热焊接技术在码头工程的应用

铝热焊接技术作为钢轨无缝焊接的一种方式,由于具备准备时间短,焊接质量可靠、操作相简单、效率高等优点,在铁路工程当中具有非常广泛的运用。但是目前阶段在港口码头工程轨道焊接当中铝热焊接技术的运用并不是非常的广泛,本文结合唐山港京唐港区26~#~27~#集装箱泊位码头工程的轨道焊接分析了铝热焊接技术在码头工程中的实际运用,介绍铝热焊接的基本原理,施工工艺的流程和质量控制要点,希望能促进铝热焊接技术在码头工程中的实际运用。

钢轨铝热焊接接头性能的有限元分析

钢轨铝热焊接接头是铁路无缝线路最薄弱的环节,为了研究焊接接头的性能,在钢轨铝热焊接过程数值模拟结果的基础上,采用基于Timoshenko梁的车辆-轨道耦合动力学方法,求解了带有焊接接头短波不平顺的轮轨接触参数,最后,基于Hertz接触理论,建立了轮轨接触弹塑性有限元模型,并对该模型进行了分析。研究结果表明:当轮轨处于纯滚动工况下,最大等效应力和等效塑性应变(PEEQ)均位于轨头表面以下约4.1 mm深度处,裂纹容易从此处萌生;当轮轨处于全滑动接触时,最大等效应力和PEEQ均移动到轨头表面,很可能造成焊接接头表面压溃、剥离甚至断裂;而纯滚动工况下,最大等效应力、PEEQ以及残余变形随着车速的增加而增加,随着接头焊缝中心与较近的轨枕中心的距离的减小而增大,随焊接接头热影响区(HAZ)宽度的增加没有明显变化。

不锈钢包钢复合材料铝热焊接试验研究

针对新型耐腐蚀接地网材料不锈钢包钢复合材料的铝热焊技术,以铝粉、氧化亚铜和氧化铜为基体,添加铜磷合金、硼酐和硅钡钙等合金粉末研制出专用铝热焊粉,并对接头组织形貌、物理和力学性能进行研究。结果表明,研制的新型焊粉可以获得完好的不锈钢包钢接头,接头表面光滑,内部无气孔、夹渣和裂纹等缺欠。焊粉熔体熔点、焊接接头电阻值和强度指标达到进口焊粉水平,优于国内市售焊粉,完全可以满足新型接地装置的工程应用。

降低钢轨铝热焊接头轻伤率研究

针对铝热焊接出现的伤损问题,提出了校正锯轨机底部框架、焊剂单独放置在干燥的房间、整体封箱、预热钢轨颜色要变成亮黄色、从对轨开始至浇铸结晶完成严禁碰撞、扰动钢轨等降低铝热焊接轻伤率的措施,尽而提高线路设备质量。

槽型钢轨闪光焊接头与铝热焊接头的性能试验研究

通过试验对使用闪光焊接及铝热焊接两种方法焊接槽型钢轨焊接接头的静弯性能、疲劳性能、拉伸性能、硬度、金相显微组织等进行了测试与分析。研究结果表明:在轨头受压条件下闪光焊接头的抗压能力高于铝热焊接头;闪光焊接头在较高疲劳荷载下能经历频率5 Hz,2×106次疲劳试验仍不断裂;闪光焊接头的屈服强度及断后伸长率均高于铝热焊;闪光焊接头硬度比铝热焊更接近母材,闪光焊和铝热焊接头的软化区宽度均≤20 mm;两种焊接方法的焊缝和热影响区的显微组织未见异常,闪光焊接头的晶粒组织要细于铝热焊接头组织。闪光焊接头性能优于铝热焊,建议在城市有轨电车的建设项目中应尽可能使用闪光焊焊接槽型钢轨。