低预热温度的自保护药芯焊丝在线修复钢轨技术

摘要

本发明公开了一种低预热温度的自保护药芯焊丝在线修复钢轨技术，在无保护气体及低预热温度条件下进行伤损钢轨的修复，焊丝直径：1.2-2.0mm，电流I＝160-280A，电压U＝20-28V，焊接速度V＝3-8mm/s；所述自保护药芯焊丝熔敷金属的成分范围：C：0.08～0.13，Si≤0.40，Mn：0.80～1.10，Cr：0.80～1.20，Ni：2.00～2.80，Mo：0.40～0.60，Al：0.90～1.80，Re≤0.5。采用本发明技术对高碳钢轨等淬硬性强的钢材进行堆焊修复时预热温度可降至150℃。且具有设备简便，作业效率高，焊接接头力学性能优异，适合既有线路利用行车间隙和天窗时间进行伤损钢轨在线修复。

说明书

技术领域

本发明属于焊接工程，尤其是应用于伤损钢轨在线修复的野外便携焊接设备制造领域。

背景技术

从1997年到2007年，我国完成了铁路的六次大提速。按照我国铁路中长期发展规划和国家对“十二五”规划的指示，预计到2012年，中国的铁路线路将达到12万公里，其中高速铁路线路达到2.0万公里。我国铁路既有线最高运行时速已达250km，京津城际列车运行速度已达到350km/h，刚刚开通的武广线高速铁路最高试验速度已达到394.2km/h。

随着铁路运输的高速、重载化，钢轨的伤损日趋严重。其中相当一部分伤损是钢轨在正常运行中产生的，如钢轨局部的磨耗，机车轮空转打滑所产生的踏面擦伤、轨端淬火层的剥落等。列车通过时巨大的冲击载荷也易促使损伤部位裂纹的发展和形成轨头横向疲劳裂纹。这类伤损一般都可以进行焊补修复，以改善线路状况，延长钢轨使用期限，节约大量的保养费用。据相关统计，钢轨的在线焊补与维护所需费用与更换新轨相比将降低90％以上，钢轨自保护药芯焊丝焊补具有高效，质量稳定，环保等突出特点。

我国于20世纪90年代后期，采用高锰钢焊条不预热焊补钢轨，这种工艺作业效率低，焊补层使用寿命短，其主要原因是：①高锰钢焊条焊缝组织是奥氏体，钢轨的组织是珠光体，在熔合线附近属于异质界面，热物理性能相差太大，组织不均匀，热裂纹率高；②Mn钢焊条适于冷焊，而钢轨淬硬倾向大，焊前需要预热。否则热影响区容易出现冷裂纹。

2002年，西南交通大学焊接研究所选用TY320珠光体类焊条进行钢轨焊补，采用这种技术焊补钢轨，焊缝与母材匹配较好，接头性能优异，使用寿命长，但是采用TY320焊条焊补钢轨，要求预热温度在350℃以上，焊后缓冷，成本较高，现场施工难度大，焊条电弧堆焊效率低，人为因素对焊接接头性能的影响较大，安全可靠性难以保证。

为了提高和保证钢轨焊补的质量，进一步提高焊补效率，节约保养费用，迫切要求研究具有作业方便、生产效率高、质量稳定，高效而且适合野外作业的新型焊接材料及技术。

发明内容

鉴于现有技术的如上缺点，本发明的目的是研制一种低预热温度条件下的自保护药芯焊丝在线钢轨修复技术，使之能克服现有技术的如上缺点。本发明的目的是通过如下的手段实现的。

为实现上述目标，本发明采用的技术方案为：

一种低预热温度的自保护药芯焊丝在线修复钢轨技术，在无保护气体及低预热温度条件下进行伤损钢轨的修复，焊丝直径：1.2-2.0mm，电流I＝160-280A，电压U＝20-28V，焊接速度V＝3-8mm/s；所述自保护药芯焊丝熔敷金属的成分范围：C：0.08～0.13，Si≤0.40，Mn：0.80～1.10，Cr：0.80～1.20，Ni：2.00～2.80，Mo：0.40～0.60，Al：0.90～1.80，Re≤0.5。

焊接材料采用自保护药芯焊丝，它是把作为造渣、造气和起脱氧、脱氮作用的药粉放入钢带之内，焊接时药粉在电弧的高温作用下变成气体和熔渣，起到渣-气联合保护作用，不用另加气体保护，现场适应性强，施工装备简便，该焊丝采用碱性渣系且以Cr-Ni-Mo-Re合金过渡，熔敷金属的组织为铁素体类组织，与钢轨母材组织匹配良好。本发明的技术具有预热温度低，焊接设备简便，作业效率高，焊接接头力学性能优异，适合既有线路利用行车间隙和天窗时间进行伤损钢轨在线修复。

采用本发明技术对高碳钢轨等淬硬性强的钢材进行堆焊修复时预热温度可降至150℃。且具有设备简便，作业效率高，焊接接头力学性能优异，适合既有线路利用行车间隙和天窗时间进行伤损钢轨在线修复。

具体实施方式：

在上述技术条件下，本发明的目的均能予以实现，以以下实施例中参数实施最为有效。

实施例1

钢轨伤损处经过打磨清理干净，露出新鲜面后，在钢轨待焊补部位预热到150℃。焊丝直径：1.6mm，电流I＝220A，电压U＝24V，焊接速度V＝4mm/s，焊接道温控制在250℃左右。

焊缝金属典型化学成分：C：0.12，Si：0.38，Mn：1.12，Cr：1.02，Ni：2.25，Mo：0.486，Al：1.51Re：微量。