专利名称：增大焊接承载能力运行左右平稳的无缝钢轨焊接结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属轨道列车无缝钢轨焊接的技术领域，具体说是将现有垂直于钢轨轴 向的直焊接面改为斜交于钢轨的斜焊接面，并将铝热焊工艺有效的用于无缝钢轨的焊接。
背景技术：
现有的无缝钢轨焊接的闪光焊、气压焊、电弧焊和铝热焊技术中，铝热焊具有设备 工艺简单，焊接效率高，成本低的优点，而且在厂焊和在线焊均可实施，但因传统钢轨无缝 焊接的焊接面与钢轨轴向垂直，在列车经过焊缝时会产生上下颠簸和左右震动，且直焊接 面所处的是纯拉和纯剪应力，纯拉和纯剪属危险应力状态，而铝热焊又属铸态组织，铸态组 织的强度和韧性都低，因此，将铝热焊用于钢轨直焊缝的无缝焊接，在重载高速列车的长期 运行中存在断裂隐患，甚至造成脱轨事故，致使铝热焊已处于被淘汰的局面，这是无缝钢轨 焊接技术中亟待解决的问题。本发明者的专利申请案(申请号为200910206270. 7)，提出了如图7的与Y轴平 行，与X轴斜交a角的单斜焊接面8，消除了车轮踏面9通过焊缝时的上下颠簸，但是不 能消除车轮轮缘通过轨头侧面焊缝时的左右震动，既能消除车轮轮缘通过斜缝时的左右震 动，又能将铝热焊有效的用于无缝钢轨的焊接，是亟待解决的问题之一。
发明内容本实用新型为解决上述存在的问题，提出一种既能有效地应用铝热焊工艺，又能 增加焊接面的承载能力，而且能消除车轮轮缘通过轨头侧面焊缝时左右震动的单斜焊接面 新结构。本实用新型由钢轨和焊缝构成，其中钢轨7的焊缝5呈单斜面，单斜面平行于钢轨 7的X轴、与钢轨7的Y轴成0角，0角为45°或60°，单斜面以焊接工艺连接，焊接工艺 为铝热焊；钢轨7为两条平行的钢轨，其上的焊缝5错位排列，错位长度大于一节车厢的长度。钢轨7的单斜面焊缝5的几何和力学符号说明如下a.垂直于钢轨轴向的直焊接面的面积为&，车轮踏面垂直作用于&的应力为纯剪 应力t 0y, T 0y = Fy/A0 ；车轮轮缘横向作用于Aq的应力为纯剪应力t 0x, X 0x = Fx/A0 ；车轮 沿钢轨轴向作用于AQ的应力为纯正拉应力oQz，Tqz = Fz/Aq。b.平行于X轴与Y轴成0角的单斜焊接面为Ae，由内到外沿x向作用于斜焊接 面八0的剪应力为t 0X;由上到下沿0方向作用于单斜焊接面的剪应力为f0y ；当列车运行 处于单斜焊接面的后方时，由后到前沿轴向作用于々0的拉应力为f0z。c.与Y轴成0角的单斜焊接面Ae比垂直于钢轨轴向的直焊接面的面积增加 AA0。d.列车运行处于单斜焊接面后方时，沿X向作用于单斜焊接面Ae的纯剪应力T 0X 比作用于直焊接面&的纯剪应力T(lx减少A T 0x。[0011]e.列车运行处于单斜焊接面后方时，由上到下沿Y向作用于单斜焊接面Aβ的纯 剪应力tβ比由上到下沿y向作用于直焊接面Aβ的纯剪应力tβy减少Δ t β。f.列车运行处于单斜焊接面的后方时，作用于单斜焊接面Aβ沿z轴的纯正拉应 力σ β比作用于直焊接面A0沿z轴的纯正拉应力σ Qz减少Δ σ β ；以上b 中所述的
权利要求1.一种增大焊接面承载能力运行左右平稳的无缝钢轨焊接结构，由钢轨和焊缝构成， 其特征在于钢轨(7)的焊缝(5)呈单斜面，单斜面平行于钢轨(7)的X轴、与钢轨(7)的Y 轴成β角，β角为45°或60°，单斜面以焊接工艺连接。
2.按权利要求1所述的增大焊接面承载能力运行左右平稳的无缝钢轨焊接结构，其特 征在于所述的钢轨(7)为两条平行的钢轨，其上的焊缝(5)错位排列，错位长度大于一节车 厢的长度。
3.按权利要求1所述的增大焊接面承载能力运行左右平稳的无缝钢轨焊接结构，其特 征在于所述的焊接工艺为铝热焊。
专利摘要增大焊接承载能力运行左右平稳的无缝钢轨焊接结构属轨道列车无缝钢轨焊接技术领域，本实用新型由钢轨和焊缝构成，其中钢轨的焊缝呈单斜面，单斜面平行于钢轨的X轴、与钢轨的Y轴成β角，β角为45°或60°，单斜面以焊接工艺连接，焊接工艺为铝热焊；钢轨为两条平行的钢轨，其上的焊缝错位排列，错位长度大于一节车厢的长度；采用本实用新型可消除车轮轮缘通过轨头侧面焊缝时的左右震动，可增加钢轨对轮对的承载能力可提高焊接无缝钢轨的平顺性和稳定性，且能将现有铝热焊工艺用于无缝钢轨的焊接，提高焊接效率，简化焊接工艺，节省焊接成本，且可在线焊接；本实用新型特别适用于重载列车和高速动车组的无缝长钢轨，以及城市轨道列车的无缝钢轨。
文档编号E01B11/52GK201778254SQ20102028865
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月8日 优先权日2010年8月8日
发明者宋玉泉, 管晓芳, 陶毅, 骆武伟 申请人:宋玉泉