60kg/mU75V+U75VG钢轨移动闪光焊接及热处理工艺

摘要

本发明公开了一种60kg/m U75V+U75VG钢轨移动闪光焊接及热处理工艺，特别是一种涉及钢轨焊接技术领域的60kg/m U75V+U75VG钢轨移动闪光焊接及热处理工艺。本发明的60kg/m U75V+U75VG钢轨移动闪光焊接及热处理工艺，包括闪平阶段、脉动阶段、加速烧化阶段、顶锻阶段和保压阶段，焊接过程中焊接的总热输入量为8.2MJ～8.7MJ，焊接的总持续时间为111s～121s，焊接顶锻量为16.0mm～16.6mm。采用本发明的方法能够成功将60kg/mU75V+U75VG钢轨进行移动闪光焊接，钢轨接头的内部缺陷少，焊接质量稳定，可以通过疲劳试验、拉伸试验以及静弯试验的等各项力学性能试验；并且钢轨接头能够连续通过15支闪光焊接头落锤检验，具有较好的稳定性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种60kg/m U75V+U75VG钢轨移动闪光焊接及热处理工艺，特别是一种涉及钢轨焊接技术领域的60kg/m U75V+U75VG钢轨移动闪光焊接及热处理工艺。

背景技术

随着各国对铁路重载要求的日益严格，铁路轴重不断提高，要求钢轨具有更强的耐磨性，也就是更高的硬度要求。在现有技术中60kg/m U75V+U75VG钢轨焊接主要包括闪平阶段、脉动阶段、加速烧化阶段、顶锻阶段和保压阶段，由于60kg/m U75V+U75VG钢轨焊接过程中各个因素相互影响，因此如何选取焊接控制的参数，如何选择并协调各个参数的控制范围是60kg/m U75V+U75VG钢轨的关键问题使。在现有技术中生产厂按TB/T3276～2011《高速铁路用钢轨》标准生产的60kg/m U75VG高速铁路百米钢轨，在生产过程中因短尺、轧疤、夹杂物或平直度控制不满足TB/T3276～2011高速钢轨标准。并且现有技术中焊接U75V+U75VG钢轨焊接时因轨底灰斑尺寸超标等原因导致接头落锤检验总是不合。

发明内容

本发明提供了一种可以有效避免钢轨接头的内部缺陷少，显著提高焊接质量稳定性的60kg/m U75V+U75VG钢轨移动闪光焊接及热处理工艺。

本发明的60kg/m U75V+U75VG钢轨移动闪光焊接及热处理工艺，包括闪平阶段、脉动阶段、加速烧化阶段、顶锻阶段和保压阶段，焊接过程中焊接的总热输入量为8.2MJ～8.7MJ，焊接的总持续时间为111s～121s，焊接顶锻量为16.0mm～16.6mm。

进一步的是，闪平阶段的焊接热输入量为1.5MJ～1.8MJ，持续时间为19s～20s；脉动阶段的焊接热输入量为5.8MJ～6.2MJ，钢轨消耗量为6.0mm～8.5mm，持续时间为64s～66s；加速烧化阶段的焊接热输入量为0MJ～0.3MJ，钢轨消耗量为7.5mm～8.8mm，持续时间为19s～21s；顶锻阶段的焊接热输入量为0MJ～0.1MJ，钢轨消耗量为16.5mm～16.8mm，带电顶锻时间0.4s～0.5s；保压顶锻阶段的持续时间为10s～14s。

进一步的是，保压顶锻阶段的保压压力为26t～28t。

进一步的是，焊接完成后对钢轨焊接接头进行热处理。

进一步的是，热处理时将接头温度自然冷却到300℃后，采用中频电源全断面加热闪光焊接头至轨头焊缝踏面峰温达到900℃～920℃，然后采用喷风装置加速风冷闪光焊接头踏面加热区域，喷风口距离踏面40mm～45mm，喷风风压0.2MPa～0.25MPa，终冷温度≥430℃。

本发明的有益效果是：本申请的方法通过控制焊接热总输入量，闪平、脉动、加速烧化、顶锻四个阶段的焊接热输入量和每个阶段的持续时间，来改善钢轨焊接的质量。采用本发明的方法，能够成功实现60kg/m U75V+U75VG钢轨移动闪光焊接，钢轨接头的内部缺陷少，焊接质量稳定，可以通过疲劳试验、拉伸试验以及静弯试验的测试满足要求；钢轨接头能够连续通过15支闪光焊接头落锤检验，具有较好的稳定性。

附图说明

图1是本申请U75V+U75VG钢轨移动闪光焊焊接曲线图。

图2是本申请U75V+U75VG钢轨闪光焊接头焊后热处理轨腰低倍样图。

图3是本申请U75V+U75VG钢轨轨顶面硬度曲线图

图4是本申请U75V+U75VG钢轨纵断面硬度曲线图。

图5是本申请U75V+U75VG钢轨闪光焊接头第一次静弯力曲线图。

图6是本申请本申请U75V+U75VG钢轨闪光焊接头第二次静弯力曲线图。

具体实施方式

本申请的60kg/m U75V+U75VG钢轨移动闪光焊接及热处理工艺，包括闪平阶段、脉动阶段、加速烧化阶段、顶锻阶段和保压阶段，焊接过程中焊接的总热输入量为8.2MJ～8.7MJ，焊接的总持续时间为111s～121s，焊接顶锻量为16.0mm～16.6mm。本申请的方法通过控制和协调焊接热总输入量，总持续时间，焊接顶锻来改善钢轨焊接的质量，如图3、图4、图5、图6所示，采用本发明的方法能够成功将60kg/m U75V+U75VG钢轨进行移动闪光焊接，钢轨接头的内部缺陷少，焊接质量稳定，可以通过疲劳试验、拉伸试验以及静弯试验的等各项力学性能试验；并且钢轨接头能够连续通过15支闪光焊接头落锤检验，具有较好的稳定性。

为了进一步提高焊接质量，本申请还对各个阶段的参数进行选择性控制与协调，闪平阶段的焊接热输入量为1.5MJ～1.8MJ，持续时间为19s～20s；脉动阶段的焊接热输入量为5.8MJ～6.2MJ，钢轨消耗量为6.0mm～8.5mm，持续时间为64s～66s；加速烧化阶段的焊接热输入量为0MJ～0.3MJ，钢轨消耗量为7.5mm～8.8mm，持续时间为19s～21s；顶锻阶段的焊接热输入量为0MJ～0.1MJ，钢轨消耗量为16.5mm～16.8mm，带电顶锻时间0.4s～0.5s；保压顶锻阶段的持续时间为10s～14s。本申请的方法通过控制，闪平、脉动、加速烧化、顶锻四个阶段的焊接热输入量和每个阶段的持续时间使钢轨焊接的得到进一步的改善。

保压顶锻阶段的保压压力为26t～28t。对保压顶锻阶段的保压压力进行控制，使其位于26t～28t的范围内，可以进一步提高焊接质量的稳定性

焊接完成后对钢轨焊接接头进行热处理。对焊接接头进行热处理，可以避免钢轨出现高淬硬性的马氏体组织。

热处理时将接头温度自然冷却到300℃后，采用中频电源全断面加热闪光焊接头至轨头焊缝踏面峰温达到900℃～920℃，然后采用喷风装置加速风冷闪光焊接头踏面加热区域，喷风口距离踏面40mm～45mm，喷风风压0.2MPa～0.25MPa，终冷温度≥430℃。如图2所示、按照前述方法进行热处理可以增加焊接区母材硬度，增加焊接部分的冲击韧性，并短软化区宽度从而提高钢轨焊接接头的质量。

按照本申请进行的U75V+U75VG钢轨移动闪光焊焊接曲线图如图1所示。

实施例：以下为采用本申请的方法60kg/m U75V+U75VG钢轨移动闪光焊接及热处理的实施例。

实施例1：

U75V+U75VG钢轨采用移动钢轨闪光焊机焊接时，闪平第一阶段的焊接热输入1.7MJ，钢轨消耗量0.4mm，持续时间19.9s。脉动第二阶段的焊接热输入6.0MJ，钢轨消耗量3.8mm，持续时间63.9s。加速烧化第三阶段焊接热输入0.4MJ，钢轨消耗量7.4mm，持续时间17.1s。顶锻第四阶段的焊接热输入0.10MJ，顶锻量16.2mm，带电顶锻时间0.4s，持续时间8.8s。保压第五阶段的保压压力27.9T，持续时间13.2s。控制焊接总热输入量8.2MJ、钢轨消耗总量27.8mm和总焊接持续时间113s，达到控制焊接质量的目的。

当顶锻和推凸完成后的接头温度自然冷却到300℃后，采用中频电源全断面加热闪光焊接头至轨头焊缝踏面峰温900℃，加热时间145s，红外测温仪自动采集踏面温度到温后的信号并立即自动关闭加热电源。然后采用喷风装置加速风冷闪光焊接头踏面加热区域，喷风口距离踏面40mm，喷风风压0.20MPa，喷风时间137s，当焊缝踏面温度风冷降至430℃时，自动关闭风冷装置，接头进行自然冷却至室温。

实施例2：

U75V+U75VG钢轨采用移动钢轨闪光焊机焊接时，闪平第一阶段的焊接热输入1.6MJ，钢轨消耗量1.5mm，持续时间19.9s。脉动第二阶段的焊接热输入6.2MJ，钢轨消耗量6.2mm，持续时间64s。加速烧化第三阶段焊接热输入0.3MJ，钢轨消耗量8.0mm，持续时间17.1s。顶锻第四阶段的焊接热输入0.10MJ，顶锻量16.4mm，带电顶锻时间0.4s，持续时间6.8s。保压第五阶段的保压压力27.9T，持续时间13.2s。控制焊接总热输入量8.2MJ、钢轨消耗总量32.1mm和总焊接持续时间113s，达到控制焊接质量的目的。

当顶锻和推凸完成后的接头温度自然冷却到300℃后，采用中频电源全断面加热闪光焊接头至轨头焊缝踏面峰温900℃，加热时间160s，红外测温仪自动采集踏面温度到温后的信号并立即自动关闭加热电源。然后采用喷风装置加速风冷闪光焊接头踏面加热区域，喷风口距离踏面40mm，喷风风压0.20MPa，喷风时间137s，当焊缝踏面温度风冷降至430℃时，自动关闭风冷装置，接头进行自然冷却至室温。

实施例3：

U75V+U75VG钢轨采用移动钢轨闪光焊机焊接时，闪平第一阶段的焊接热输入1.6MJ，钢轨消耗量0.6mm，持续时间19.9s。脉动第二阶段的焊接热输入6.0MJ，钢轨消耗量6.8mm，持续时间63.9s。加速烧化第三阶段焊接热输入0.3MJ，钢轨消耗量7.6mm，持续时间16.3s。顶锻第四阶段的焊接热输入0.10MJ，顶锻量16.4mm，带电顶锻时间0.4s，持续时间7.4s。保压第五阶段的保压压力27.0T，持续时间13.2s。控制焊接总热输入量8.1MJ、钢轨消耗总量31.4mm和总焊接持续时间113s，达到控制焊接质量的目的。

当顶锻和推凸完成后的接头温度自然冷却到300℃后，采用中频电源全断面加热闪光焊接头至轨头焊缝踏面峰温920℃，加热时间156s，红外测温仪自动采集踏面温度到温后的信号并立即自动关闭加热电源。然后采用喷风装置加速风冷闪光焊接头踏面加热区域，喷风口距离踏面45mm，喷风风压0.25MPa，喷风时间125s，当焊缝踏面温度风冷降至430℃时，自动关闭风冷装置，接头进行自然冷却至室温。

实施例4：

U75V+U75VG钢轨采用移动钢轨闪光焊机焊接时，闪平第一阶段的焊接热输入1.6MJ，钢轨消耗量0.4mm，持续时间19.9s。脉动第二阶段的焊接热输入6.1MJ，钢轨消耗量2.7mm，持续时间64s。加速烧化第三阶段焊接热输入0.7MJ，钢轨消耗量6.8mm，持续时间19.2s。顶锻第四阶段的焊接热输入0.10MJ，顶锻量16.1mm，带电顶锻时间0.4s，持续时间9.3s。保压第五阶段的保压压力28.1T，持续时间13.2s。控制焊接总热输入量8.5MJ、钢轨消耗总量26mm和总焊接持续时间116s，达到控制焊接质量的目的。

当顶锻和推凸完成后的接头温度自然冷却到300℃后，采用中频电源全断面加热闪光焊接头至轨头焊缝踏面峰温920℃，加热时间156s，红外测温仪自动采集踏面温度到温后的信号并立即自动关闭加热电源。然后采用喷风装置加速风冷闪光焊接头踏面加热区域，喷风口距离踏面45mm，喷风风压0.25MPa，喷风时间128s，当焊缝踏面温度风冷降至430℃时，自动关闭风冷装置，接头进行自然冷却至室温。