高锰钢辙叉与高碳钢轨闪光对焊工艺参数的研究

高锰钢辙叉和钢轨分别属于高锰钢和高碳钢，由于这2种材料本身的焊接性较差，而且焊接工艺要求相反，将高锰钢和高碳钢直接进行焊接，无论从工艺上，还是焊接材料的选择上，都具有较大的难度。为此，采用闪光对焊的方法，通过调整预热次数、预热电流、最终闪光速度、顶锻力、顶锻速度，观察焊接接头的微观金相组织和宏观性能，探索规范参数与金属本身物理性能的关系。结果表明：只要选择合适的工艺参数，最终能得到优良的高锰钢与高碳钢闪光对接接头。     

高锰钢辙叉与钢轨的焊接

本文介绍了高锰钢辙叉和钢轨间加入中间过渡材料进行的闪光接触焊。焊接后的高锰钢热影响区奥氏体组织未有析出晶界碳化物 ,钢轨热影响区没有马氏体组织产生。焊接接头具有良好的焊接性能。该技术已应用在高锰钢焊接辙叉上。     

辙叉与钢轨间采用奥氏体钢过渡的闪光焊工艺和设备

道岔相关技术是高速铁路关键技术之一。为提高铁路辙叉的使用寿命,采取了将辙叉和与之连接的钢轨焊连在一起的形式,取代了接头原有的螺栓连接。乌克兰国家科学院巴顿电焊研究所开展了相关研究,研发出了辙叉与钢轨焊接的连续闪光对焊设备,同时,开发了高锰钢辙叉心与普通钢轨之间插入奥氏体钢过渡段的脉动闪光焊接工艺,焊接接头不需要采取后续热处理即可达到相关要求。     

槽形轨井字形组合道岔的设计

应三亚市有轨电车线路所需研制了槽形轨井字形组合道岔。根据线路设置与行车条件,确定了槽形轨井字形组合道岔的平面布置形式。首先采用有限元方法对比73C1钢轨和105C1钢轨的受力和横向位移进行钢轨选型;然后将既有辙叉结构形式优化为钢轨焊接式辙叉;最后选取仿形断面钢轨,采用熔化极活性气体保护焊工艺焊接后进行了钢轨静弯强度试验。结果表明：无论是受力,还是横向位移,105C1钢轨均优于73C1钢轨,且105C1钢轨重心稳定,开槽位置较自由,焊接性能更好;与既有辙叉相比,采用钢轨焊接式辙叉,焊接接头数量减少1/2,降低了加工成本和开裂风险;采用熔化极活性气体保护焊工艺焊接后钢轨轨头和轨底的静弯强度满足规范要求,且焊接单个接头用时短。槽形轨井字形组合道岔已于2019年在三亚有轨电车示范线上应用,上道4年来线路运营状态良好。     

重载铁路75 kg/m钢轨12号单开道岔铸锻式高锰钢组合辙叉研制

设计速度160 km/h及以下铁路道岔大多采用固定型辙叉，固定型辙叉分为高锰钢辙叉、合金钢组合辙叉2大类。辙叉用高锰钢按成型工艺划分为铸造和锻造2种方式：铸造高锰钢可能存在缩孔、缩松、夹杂物等缺陷，辙叉使用寿命相对较短；锻造高锰钢通过锻压工艺弥合了缩松、缩孔等缺陷，其组织致密，能更好地发挥高锰钢材料韧性强的优良特性，辙叉使用寿命远超铸造高锰钢。锻造高锰钢辙叉使用效果良好，但造价过高，为了兼顾使用寿命与成本，从结构设计、焊接工艺等方面开展研究，以铸造高锰钢辙叉为基体，在心轨小断面上焊接锻造高锰钢材料，通过铸造和锻造的有机结合延长辙叉寿命，为相关应用提供参考。     

激光焊接技术在不锈钢车体材料焊接中的试验研究

对城轨车辆不锈钢车体材料EN 1.4318和00Cr17Ni7的母材及其激光焊接接头的力学性能和疲劳性能进行试验研究,试验结果表明采用光纤激光焊接制备的焊接接头常规力学性能优于MIG焊焊接接头,疲劳性能接近母材,并且随着搭接焊缝的长度增加,焊接接头表现出的单位长度剪切强度越高。     

不同钢种钢轨焊接接头的力学性能研究

论述选用4种不同钢种、不同强度级别的钢轨,以及焊接方案和试验安排。对4种不同钢种钢轨焊接的闪光焊接头,按照铁道行业标准要求,采用通用焊接工艺参数对不同钢种钢轨组合的钢轨进行焊接,开展静弯、疲劳、拉伸、冲击、硬度、显微组织和晶粒度检验。检验结果表明,焊接接头全部符合铁道行业标准要求,技术上可行,有利于提高全路钢轨的使用水平。     

钢轨移动闪光焊感应热处理装置及工艺研究

采用中频IGBT电源,结合钢轨特殊断面热处理要求,设计可开合式双匝单股仿型感应线圈对现场移动闪光焊焊接接头进行热处理,感应加热线圈采用水冷,各附件温升合理。本套感应加热装置体积小,结构紧凑,可装置于四轴移动闪光焊机机头,装配出移动闪光焊机与焊后热处理一体机。本一体机可实现钢轨一次夹持完成焊接、焊后热处理两道工序,不仅有效减少现行设备体积,提高钢轨焊接工作效率,而且可实现钢轨全断面均匀加热,轨头和轨脚温差小于50℃。对焊后热处理接头进行试验结果表明,经该套中频感应正火处理装置热处理后的焊缝硬度和金相显微组织与母材匹配良好,有效细化钢轨焊接接头金相显微组织,提高了钢轨焊接接头的冲击吸收功。经热处理后的焊接接头力学性能指标符合标准要求。     

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.     

高温电加热处理对贝氏体钢与U75V钢闪光对焊接头组织与性能的影响

通过静弯、拉伸、冲击、金相和硬度试验,对高温电加热处理前后贝氏体钢辙叉与U75V钢轨闪光对焊接头的组织和性能进行了研究。研究结果表明:高温电加热处理对焊接接头组织和硬度均匀化有良好的作用,且经过热处理后焊接接头的拉伸和冲击性能均得到一定程度改善,满足标准要求,特别是冲击性能得到了显著提高。     

铁路锻焊辙叉综合技术的应用

锻焊辙叉是将锻造的叉心和心轨、翼轨焊接成为一整体 ,使之能够传递无缝线路温度力 ,应用微合金冶金、油压机锻造、钢轨全断面焊接 ,钢轨对边焊接 ,翼轨轨面抬高 ,钢轨调质和机加工等综合技术 ,开拓了新一代的辙叉结构 ,其使用寿命长 ,可代替传统的高锰钢辙叉。     

钢轨电渣焊接方法及工艺研究

分析总结钢轨电渣焊接应用情况、技术特点、基本工艺参数及焊接难点。制定和完善钢轨电渣焊接技术方案,并进行焊接试验和接头取样力学性能分析。研究结果表明:采用双管熔化极电渣焊和仿钢轨截面的水冷铜模具,并通过摆动保证轨底两侧熔宽,导致轨腰轨头无弧过程非常稳定,可稳定实现钢轨全断面一次成型焊接;钢轨电渣焊接头冲击功和拉伸性能都能达到TB/T 1632—2014《钢轨焊接接头技术条件》中闪光焊接头的冲击性能要求,但是略低于闪光焊接头,明显高于铝热焊接头;接头焊缝中心硬度略偏高,焊缝中心组织粗大;在两侧热影响区有2 mm左右的软化区。     

大秦线75 kg/m钢轨12号高锰钢固定辙叉受力分析

结合大秦重载线路75 kg/m钢轨12号高锰钢辙叉应用技术,运用ANSYS有限元程序对既有辙叉、中铁山桥改进型辙叉、中铁宝桥改进型辙叉的受力性能进行了较详细的分析和对比,探讨了大秦线高锰钢辙叉结构破坏的主要原因和改进措施。     

有轨电车用60R2钢轨6号合金钢拼装辙叉的研制

有轨电车道岔的辙叉普遍采用整体焊接式合金钢辙叉,制造难度大,生产效率低;为此开发了一种新型有轨电车用60R2钢轨6号合金钢拼装辙叉,能够有效降低制造难度和提升生产效率,并能实现与整体焊接式合金钢辙叉的互换。介绍了该拼装辙叉的结构设计,阐述了合金钢心轨、焊接翼轨、叉心组件等部件的结构,分析了拼装辙叉螺栓强度抵抗钢轨温度力的能力;并针对该拼装辙叉的结构特点,开发了NM400翼轨大矢度弯折、60R2钢轨与NM400翼轨焊接等新的制造工艺技术。     

地铁电缆与钢轨快速铜热焊接方法的分析研究

目前国内普遍采用快速铜热焊接方法,用于地铁供电系统回流线电缆和信号系统轨连线电缆与钢轨的焊接。此种方法造成的钢轨重伤在北京地铁中占有很大比例。经采用A国和B国焊药进行焊接,通过对焊接接头的宏观、显微组织观察,以及显微硬度和疲劳试验等多项分析研究,探讨了该类型焊接接头产生裂纹使钢轨重伤的原因,指出了该方法的不足之处。     

重载铁路60kg·m~(-1)贝氏体钢轨试验及应用

为开发适应重载铁路发展和应用的高强高韧高耐磨钢轨,在对60 kg·m~(-1)贝氏体钢轨进行试制的基础上,利用蔡司倒置式光学显微镜、透射电镜及静态液压万能试验机,对钢轨母材和焊接接头的组织性能进行检验,并对钢轨和道岔辙叉翼轨、尖轨进行试铺,系统分析强韧和耐磨性能。结果表明:60 kg·m~(-1)贝氏体钢轨的母材组织均匀,基体为无碳化物贝氏体,存在少量稳定残余奥氏体和M/A组织,硬度较高,耐磨性良好,具有良好的强韧性匹配;焊接接头组织均匀,性能良好;铺设在重载线路曲线段的贝氏体钢轨服役时间达48个月、通过总重近6亿吨时,其使用寿命比珠光体钢轨提高1倍以上,道岔辙叉翼轨和尖轨的使用寿命比U75V钢轨提高3～4倍,且均未出现重伤问题,贝氏体钢轨还具有较强的抗剥离掉块能力。     

B+级铸钢焊条电弧焊焊接工艺

通过选用不同的焊接热输入,进行了B+级(ZG25MnCrNi)铸钢的焊条电弧焊焊接工艺试验,测试了不同线能量条件下焊接接头的力学性能和硬度分布,观察了接头的显微组织。结果表明,焊接热输入对焊接接头的性能和组织影响较大,采用中等热输入获得的焊接接头综合性能较佳。     

采用通用焊接工艺参数焊接不同钢种钢轨的试验研究

选用3种不同钢种、不同强度级别的钢轨,提出焊接和试验方案;通过落锤试验和断口分析,研究焊接接头的综合性能和缺陷,分析采用通用焊接工艺参数焊接不同钢种钢轨可行性及其工艺特点。采用通用焊接工艺参数焊接不同钢种、不同强度级别的钢轨时,建议按照《不同钢种钢轨焊接暂行技术要求》执行。     

槽型钢轨移动式闪光焊接工艺与施工组织研究

现代有轨电车轨道采用60R2槽型钢轨,该钢轨属于特殊断面重轨,60R2槽型钢轨焊接一直是现代有轨电车无缝线路施工的技术难点。本文通过对60R2槽型钢轨闪光焊接原理分析,焊接工艺调试并结合闪光焊接接头各项力学性能检验,最终确定了适合60R2槽型钢轨闪光焊接的施工工艺;同时结合现场施工组织,总结了相应的现场移动闪光焊接工艺特点、施工组织流程及各工序质量控制关键。经检测,槽型钢轨移动式闪光焊接接头达到了焊接标准的各项要求,焊接质量良好。     

辙叉用贝氏体钢的研究进展

辙叉是铁路轨道结构的关键部件之一,在使用过程中受到巨大的交变冲击载荷和接触应力作用,易产生疲劳裂纹,导致剥离掉块等伤损。传统的高锰钢辙叉存在内部铸造缺陷,焊接性差,平均使用寿命约7 000万～8 000万t,不能满足我国铁路高速化、重载化的发展要求。贝氏体钢具有良好的强韧性、耐磨性和抗接触疲劳性,是制造辙叉的理想材料之一。文章系统地总结了国内外辙叉用贝氏体钢的研究现状和发展趋势。英国铁路辙叉以提高冲击韧性为主;美国境内铁路以重载为主,因此着重提高钢轨的强度和硬度,要求其具有高耐磨性;日本的贝氏体钢轨含C量约0. 20%～0. 55%;我国自20世纪90年代开始研究贝氏体钢辙叉,目前贝氏体钢辙叉的平均寿命已突破1亿t。