無縫線路鋼軌焊接工藝及檢測設備

無縫線路鋼軌焊接工藝

隨著無縫線路的發展，焊接接頭良好的綜合力學性能是保證其質量的重要因素。常見的鋼軌有走行軌和護軌兩種，其材料也分為 U71Mn 及 NM400 等不同種類。為了降低生產成本，節約整體資源，并且滿足鋼軌不同部分的不同使用需求，就會產生一些異種鋼鋼軌對接的實際問題。而鋼軌焊接的常見方法，例如鋁熱焊、電弧焊、氣壓焊、閃光對焊等，大多是熱輸入較大，熱影響區較寬，母材熔化量較大的焊接方式。這些焊接方式大多不適合異種鋼之間的焊接，而焊劑帶約束電弧的超窄間隙焊接方法具有線能量低、熱輸入少、母材熔化量低及熱影響區窄等優勢，且焊接厚度厚，非常適合解決異種鋼鋼軌的焊接問題。本課題是將 NM400材料與 Q235 材料的異種鋼槽形護軌，用焊劑帶約束電弧的超窄間隙焊接方法進行焊接，開發了一系列適用于 OTC 機器人平臺焊接鋼軌的焊槍及輔助裝備，通過焊接工藝試驗得到了焊縫成型良好的焊接接頭，對實驗中角變形的分析獲得了合適的鋼軌超窄間隙焊前坡口預留尺寸，在此基礎上得到了適用于鋼軌焊接的工藝規范。具體成果如下：

（1）設計了滿足異形截面的鋼軌對接所要用到的超窄間隙焊接裝備，主要包括輔助焊縫成型的強制成型塊及其夾具、特制的超窄間隙焊槍、反變形底座、焊劑帶放置工具。

（2）接著利用前面所設計制造的實驗設備、裝置和焊劑帶，預置合適的反變形角度在 OTC 機器人平臺上進行異種鋼鋼軌對接的超窄間隙焊接工藝試驗，并得到異種鋼鋼軌對接合適的焊接工藝參數規范以及本實驗對應的反變形變化規律。

（3）對異種鋼鋼軌焊接接頭組織進行組織分析及硬度測試，焊縫區由鐵素體及珠光體構成，硬度不低于母材；熱影響區由細小珠光體構成，硬度超過鋼軌母材。

鋼軌焊接常用焊接方法

為了滿足無縫鋼軌的焊接，現階段鋼軌焊接的基本方法主要有四種：電弧焊、閃光焊、鋁熱焊以及氣壓焊。無縫線路的鋪設從鋼軌鑄造出廠到最后鎖定，“三次焊接”是目前最常使用的方案。一開始在焊軌廠，將由指定鋼廠生產的 25m、50m、100m 等標準的固定尺寸的鋼軌，用固定式閃光對焊機焊接成現場鋪設所需的較長鋼軌（廠房內為第一次焊接）；然后將一次焊接后的較長鋼軌運送到鋪設路段，用移動式閃光對焊機或移動氣壓焊的方式，把一次焊接后的較長鋼軌進一步在現場焊接成標準長度的單元（現場的第一次焊接，整體的第二次焊接）；現場超長鐵軌單元焊接完成后，用電弧焊或鋁熱焊的方式，最后完成無縫線路的鎖定焊接（現場的第二次焊接，整體的第三次焊接）。這樣，整體鋼軌之間不留縫隙的無縫線路就完成了。

無縫線路鋼軌焊縫超聲波探傷儀

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