钢轨闪光焊接轨头焊缝缺陷分析

通过对钢轨闪光焊接头样品的超声波探伤检查和钢轨接头轨头受拉静弯试验,分析断口微观形貌和疲劳源区能谱、剖面显微组织和剖面形貌及能谱,提出钢轨接头焊缝未焊合缺陷构成疲劳裂纹源、疲劳裂纹扩展产生钢轨接头大面积核伤和钢轨闪光焊接头轨顶面下10～15mm附近容易出现焊缝未焊合缺陷等结论;提出铺设前对新焊接钢轨接头焊缝进行全断面超声波探伤检查、研究开发现场焊接接头热处理中频感应加热方式、优化焊接工艺参数和调整检验规则等建议。     

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。     

重载铁路钢轨焊接接头磨耗特征研究

本文对重载线路钢轨焊接接头与母材相对磨耗进行了测量与分析,测量结果分析表明,热处理钢轨焊接接头相对磨耗明显大于热轧钢轨,且钢轨强度越高,磨耗越严重;铝热焊接头磨耗明显大于闪光焊.影响焊接接头不均匀磨耗的主要因素是接头部位的硬度;对接头磨耗与硬度关系的分析表明,钢轨焊接接头(含软化区)平均硬度与母材接近相等时,接头与母材磨耗量也大致相当,此时,接头热处理区(或焊缝及热影响区)硬度约为母材的1.05倍.建议在重载铁路条件下,对于高强度热处理钢轨的焊接应分情况处理:铝热焊应进一步提高焊缝硬度,闪光焊应进一步优化接头热处理工艺.     

U75V钢轨移动闪光焊焊后热处理工艺研究

钢轨经闪光焊焊接以后,焊缝区域脆性增大,影响到无缝线路的使用性能和寿命,因而需进行焊后热处理。针对U75V钢轨采用连铸技术后与以往模铸生产时性能的差别,对其接头焊后热处理工艺进行了研究,提出了最佳工艺参数:感应加热温度(880±20)℃,加热时间>120 s,喷风压力0.12～0.15MPa,喷风时间150 s。此时接头全断面平均冲击功23.5 J,接头轨面硬度与母材的比值为0.975,轨底侧晶粒度9级,焊接接头的性能得到了全面的提高。     

提高钢轨焊接接头机械性能的措施

钢轨焊接后焊缝及热影响区由于受到焊接高温的影响，造成晶粒粗大，脆性增大，塑性、韧性下降。为了改善焊接头的塑性、韧性，提高焊接头综合机械性能，对接头进行焊后热处理，使焊头性能符合TB／T1632—91《钢轨焊接接头技术条件》要求。PD3钢轨焊接接头经过中频电感应加热正火工艺处理，使焊接接头晶粒细化，组织均匀，从而提高焊头的塑性、韧性，达到TB／T1632—91标准，满足无缝线路的使用要求。     

钢轨闪光焊接头重伤原因分析

针对线路出现的一起钢轨闪光焊接头重伤,采用超声波探伤、扫描电镜、金相分析等方法,分析该接头重伤原因。分析结果表明:在距轨头颚部表面约3 mm处焊缝两侧存在多处不规则微裂纹,其产生原因与推凸过程中温度过低,推凸时受到的表层金属阻力过大有关;热影响区轨头外部晶粒明显粗于轨头心部,接头焊后热处理时轨头心部温度未达到(900±20)℃,焊缝晶粒没有得到进一步细化。     

新型钢轨固定式闪光焊接头焊后热处理设备及监控系统

新型钢轨固定式闪光焊接头焊后热处理设备及配套的监控系统采用了对开式分体加热线圈、激光测距焊缝自动对中技术、自动控制温度偏差技术、质量监控系统等设计,实现了钢轨焊接接头焊后热处理过程的全自动化操作和工艺数据的监控、显示、存储和查询功能,解决了现有焊后热处理设备自动化程度低、钢轨容易磕碰加热线圈、温度测量偏差大、焊后热处理工艺参数不易追溯等问题。新型焊后热处理设备及监控系统的改进为提高焊接接头的质量提供了保障。     

钢轨移动闪光焊接接头软化问题的研究

通过硬度测定、热影响区宏观形貌和微观组织观察,对移动闪光焊接接头软化问题进行了试验研究。研究结果表明,焊接接头软化区与正火热影响区相对应,软化区内的微观组织为粒状珠光体;接头软化是由于正火热处理加热不足所致。同时,提出预防焊接接头软化问题的措施。     

焊轨基地智能化热处理设备的研发

针对焊轨基地既有热处理设备存在的缺点,如定位精度低,结构稳定性差,电源装置综合性能差等,结合焊轨基地钢轨焊接接头焊后热处理设备的需求和长钢轨制造加工特点,提出智能化热处理设备的研发路线。详细介绍智能化热处理设备的机械结构、感应器、中频电源装置和智能化控制系统。智能化热处理设备投入应用后,能实现智能查找焊缝、调整间距和感应器姿态,实现了自动化操作。     

移动式钢轨闪光焊设备及工艺

介绍了钢轨现场焊接所使用的移动式钢轨闪光焊设备以及典型的焊接工艺,并对当前焊接工艺的焊接热输入、移动闪光焊接头质量影响因素、接头热处理和平直度等问题进行了分析。     

60D40钢轨轨头硬化工艺及工装研究

通过对欧洲与日本钢轨的相关标准研究,制定了企业内控标准《道岔钢轨轨头热处理技术条件》(Q/GD009-2010)。设计新型轨头加热感应器、新型通用喷风器,采用正交试验—再次试验—验证试验的方法对60D40钢轨轨头进行了硬化试验。实验结果表明,各项数据均符合标准规定的各质量等级的60D40钢轨技术指标;自主设计的新型轨头加热感应器加热均匀;新型通用轨头冷却喷风器,结构简单,通用性强。     

PD3余热淬火钢轨接触焊焊后热处理研究

淬火钢轨接触焊后存在接头晶粒粗化,塑性、韧性大幅度下降,硬度不均匀等现象,使用中钢轨焊接接头的脆性增大,产生接头低塌并导致马鞍形磨耗和波浪磨耗。为解决上述问题,PD3余热淬火钢轨接触焊后必须对焊接接头进行焊后热处理。焊后热处理采用中频感应加热,加热温度为845℃～920℃,然后喷风冷却接头全断面,喷风压力0 25MPa～0 30MPa,喷风冷却时间120s。结果表明,接头经热处理后的硬度、韧塑性能接近或超过原淬火轨水平,落锤、静弯、实物疲劳性能有较大的提高,满足了无缝线路钢轨的使用要求。     

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。     

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。     

热处理冷却工艺对U78CrV钢轨焊接质量的影响

为分析U78CrV钢轨闪光焊接接头的缺陷成因,设计4组不同的热处理冷却工艺,对每组工艺接头进行超声波探伤、磁粉探伤、显微组织分析、电镜分析、纵断面硬度测试及软化区宽度检验。结果表明:在接头热处理冷却工艺中,冷却速度过快容易导致出现马氏体组织和裂纹缺陷;喷风使接头全断面温度降至200℃以下后,接头遇水不会产生裂纹缺陷。焊轨基地冬季焊接U78CrV钢轨时,应当特别关注接头热处理后可能接触的环境温度。     

重载铁路钢轨闪光焊接头轨底下表面伤损原因分析

针对焊轨基地出现75 kg/m U78CrV热处理钢轨闪光焊接头轨底下表面伤损较多的现象，通过排除法，设计焊轨作业工序排查流程，对不同工序作业前后的焊缝进行探伤，分析伤损出现的具体作业工序，确定伤损在焊接工序作业后产生。进一步分析焊机设备状态和焊接工艺参数，得出造成这些表面伤损的主要因素是推凸刀的形状和推凸余量。针对这些因素优化改进，可以明显降低75 kg/m U78CrV热处理钢轨轨底下表面伤损率。     

重载铁路钢轨的伤损及预防对策研究

通过对重载铁路钢轨伤损的现场调查分析,确定出钢轨伤损的主要类型和规律,在此基础上提出了预防对策措施并进行了试验验证。结果表明:①在半径小于1 200 m的曲线上铺设轨面硬度大于370 HB的含铬热处理钢轨(U77 MnCr和PG4)、采用每天1次固体润滑并设置欠超高,可以减少钢轨的严重侧磨;②热塑性弹性体垫板可以增加轨道弹性,减少轨道动应力和钢轨的疲劳核伤;③在减少所用钢轨表面脱碳层深度和钢中夹杂物的基础上及时进行钢轨打磨,可有效抑制钢轨轨距角剥离掉块伤损的发展;④虽然热轧轨出现的剥离掉块深度较浅,但会在轨面外侧出现严重的深层肥边掉块,影响钢轨的安全使用,因此,重载铁路曲线下股仍应铺设高强度的热处理钢轨;⑤在优化焊接工艺和提高接头内部质量的基础上,对焊接接头采用焊后再淬火,以提高接头轨面的硬度,从而明显减少焊接接头轨面的低塌和焊接接头的伤损。     

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.     

钢轨焊后热处理的研究

钢轨经接触焊焊接以后，焊缝区域脆性增大，全长淬火轨的淬火层消失，将严重影响无缝线路的安全使用性能和使用寿命，为此必须时后热处理，本文对钢轨接触焊焊后热处理，从工艺方案的确定，关键设备的研制，最佳工艺参数的选择和焊接接头热处理后的性能，以及焊后热处理在全国的推广应用情况进行了较为全面的论述，并提出了焊后热处理技术在使用中需要注意的几个问题。     

高强度热处理钢轨闪光焊接头断裂原因分析

国内一重载铁路服役过程中高强度热处理钢轨闪光焊接头发生断裂。采用体视显微镜、光学显微镜和扫描电镜对断口宏微观形貌、金相组织等进行检验,分析接头断裂原因。结果表明:接头断裂是在循环载荷作用下的疲劳断裂,接头轨底脚严重氧化的黑色区域是裂纹源区;由于顶锻量过大,焊接流线升角达到71.5°,在车轮的循环载荷作用下,接头轨底脚沿流线逐渐开裂氧化,并以此为疲劳源向轨底中心区缓慢疲劳扩展,最后导致接头瞬间脆性断裂。