铝热焊用一次性坩埚的研制

分析一次性坩埚所选的原沙、树脂砂和粘结剂等原料的参数。研究树脂砂的强度、发气量、表面稳定性、耐热性等性能,保证树脂砂的适用性。使用成型的树脂自硬砂一次性坩埚进行焊接,焊接接头的硬度平均为288HB,力学性能主要参数Rm为790MPa,静弯平均为1500kN。根据TB/T1632 91要求对焊接接头的硬度、力学性能、静弯强度进行试验。分析焊接接头夹杂物情况和焊缝金相组织形貌,并与使用镁质坩埚的情况进行对比。试验结果显示,研制的一次性坩埚可以满足铝热焊接使用。     

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。