60kg/mR260热轧钢轨移动闪光焊接的方法与流程

本发明涉及钢轨焊接技术领域，尤其是一种60kg/mr260热轧钢轨移动闪光焊接的方法。

背景技术

钢轨闪光焊接头是由焊接区及毗邻的钢轨母材构成，焊接区又划分为焊缝和焊接热影响区(haz)。按照钢轨母材上各点距焊缝的距离，又可将热影响区大致分为三个区域：粗晶区、细晶区及不完全重结晶区。粗晶区也称过热区，该区域温度一般在1200℃左右，紧邻半熔化区。在钢轨温度超过1100℃时，晶粒会严重粗大，并且停留时间越长，加热区就越宽，晶粒粗化也越严重。在随后的冷却过程中很容易形成魏氏组织。粗晶脆化是此区域的特征，是焊接接头中最薄弱的环节。细晶区即为相变重结晶区，又称正火区。此区域温度范围约在ac3～1000℃，细晶区钢轨金属的铁素体和珠光体全部转变成为奥氏体，冷却后金属晶粒均匀而细小。不完全重结晶区又称部分相变区，此区域温度范围在ac1～ac3，此区域特点是晶粒大小不一，组织不均匀。由于焊接本身具有加热温度高、加热速度快、高温停留时间短、局部加热温度分布不均匀和在自然条件下连续冷却的特点，就必然使的接头组织，尤其是热影响区的组织转变有着与钢轨轧制不同的规律和特点，并在焊缝周边形成具有不同形态的组织(甚至形成贝氏体、马氏体等有害组织)，进而使其机械性能产生较大的差异，热影响区越宽，差异就越明显。在现有国内外钢轨闪光焊接标准或技术规范中，均对钢轨热影响区的宽度做了明确规定，热影响区越窄，越有利于降低有害组织出现的几率，母材与焊接区的过度越平顺。

目前，国内外均采用轨腰夹持的方式进行钢轨夹紧和导电，并采用脉动闪光焊工艺焊接，所焊接的60kg/mr260热轧钢轨接头的热影响区总宽度不均匀，接头轨腰处经常出现“鼓肚”现象，热影响区的总宽度过大，且热影响区的宽度最大值与最小值差值较大，严重影响钢轨的机械性能。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可对热影响区宽度进行有效控制、减小钢轨结构内部缺陷、提高焊接质量的60kg/mr260热轧钢轨移动闪光焊接的方法。

本发明所述的60kg/mr260热轧钢轨移动闪光焊接的方法，包括闪光、闪平、加速烧化、顶锻和保压五个阶段；焊接过程中焊接的总热输入量为3.0～4.8mj，焊接的总持续时间为110～135s，焊接的顶锻量为12.4～16.7mm。

进一步的是：闪平阶段的焊接热输入量为1.8～2.0mj，钢轨烧化位移量为0.7～1.2mm，持续时间为19～20s；闪光阶段的焊接热输入量为1.0～1.5mj，钢轨烧化位移量为9.0～11.0mm，持续时间为50～60s；加速烧化阶段的焊接热输入量为0.5～0.6mj，钢轨烧化位移量为13.0～14.0mm，持续时间为32～34s；顶锻阶段的焊接热输入量为0.2mj，钢轨烧化位移量为15.0～16.0mm，持续时间为2～7s，带电顶锻时间为0.6～1.0s；保压阶段的持续时间为12～13s。

进一步的是：保压阶段的保压压力为28～37t。

本发明的有益效果是：本发明通过控制移动闪光焊接过程中的总焊接热输入量、总焊接时间和顶锻量，以及控制闪光、闪平、加速烧化、顶锻和保压五个阶段各自的焊接热输入量和持续时间，来改善钢轨的焊接质量；通过本发明可成功将60kg/mr260热轧钢轨进行移动闪光焊接，将整个60kg/mr260热轧钢轨移动闪光焊接接头的热影响区总宽度控制在32mm以内，且总宽度的最大值和最小值之差不超过8.2mm，钢轨接头的内部缺陷少、焊接质量稳定。

附图说明

图1为实施例1的钢轨焊接接头热处理后的纵断面低倍样；

图2为实施例2的钢轨焊接接头热处理后的纵断面低倍样；

图3为实施例3的钢轨焊接接头热处理后的纵断面低倍样；

图4为实施例4的钢轨焊接接头热处理后的纵断面低倍样；

图5为实施例5的钢轨焊接接头热处理后的纵断面低倍样；

图6为对比例1的钢轨焊接接头热处理后的纵断面低倍样；

图7为对比例2的钢轨焊接接头热处理后的纵断面低倍样；

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图以及实施例对本发明进行进一步的说明。

本发明所述的60kg/mr260热轧钢轨移动闪光焊接的方法，包括闪光、闪平、加速烧化、顶锻和保压五个阶段；焊接过程中焊接的总热输入量为3.0～4.8mj，焊接的总持续时间为110～135s，焊接的顶锻量为12.4～16.7mm。本发明通过控制移动闪光焊接过程中的总焊机热输入量、总焊接时间和顶锻量来改善60kg/mr260热轧钢轨的焊接质量，以达到控制接头热影响区宽度和接头质量的目的，从而减少钢轨接头内部缺陷，最终提高焊接质量。

本发明还对各个阶段的工艺参数进行了进一步的细化协调，主要体现在：闪平阶段的焊接热输入量为1.8～2.0mj，钢轨烧化位移量为0.7～1.2mm，持续时间为19～20s；闪光阶段的焊接热输入量为1.0～1.5mj，钢轨烧化位移量为9.0～11.0mm，持续时间为50～60s；加速烧化阶段的焊接热输入量为0.5～0.6mj，钢轨烧化位移量为13.0～14.0mm，持续时间为32～34s；顶锻阶段的焊接热输入量为0.2mj，钢轨烧化位移量为15.0～16.0mm，持续时间为2～7s，带电顶锻时间为0.6～1.0s；保压阶段的持续时间为12～13s。

在保压阶段对保压压力进行调节，保证保压压力位于28～37t的范围内，以进一步提高焊接的质量和保证焊接的稳定性。

实施例1

60kg/mr260热轧钢轨在采用移动钢轨闪光焊机的焊接时，第一阶段闪平的焊接热输入量为1.9mj，烧化位移量为0.7mm，持续时间在19.9s。第二阶段闪光的焊接热输入量为1.1mj，位移量在10.3mm，持续时间52.3s。第三阶段加速烧化的焊接热输入量为0.6mj，位移量为13.4mm，持续时间32.9s。第四阶段顶锻的焊接热输入量为0.2mj，位移量为15.6mm，带电顶锻时间为0.6s，持续时间为3.7s。第五阶段保压的压力在30.3t，持续时间为12.9s。焊接过程总热输入量为3.9mj、位移量40.0mm和总焊接持续时间控为118s的方法，达到控制接头热影响区宽度及接头质量的目的。具体数据列于表1中。

表1

如图1所示为实施例1的钢轨焊接接头热处理后的纵断面低倍样。经测量，采用本专利发明的钢轨闪光焊接方法焊接的60kg/mr260热轧钢轨接头踏面的热影响区总宽度为28.83mm，中和轴处的热影响区总宽度为28.08mm，轨底处的热影响区纵断度为25.07mm，热影响区总宽度的最大值与最小值差为7.71mm。

实施例2

60kg/mr260热轧钢轨在采用移动钢轨闪光焊机的焊接时，第一阶段闪平的焊接热输入量为1.9mj，烧化位移量为0.7mm，持续时间在19.8s。第二阶段闪光的焊接热输入量为1.1mj，位移量在10.4mm，持续时间53.6s。第三阶段加速烧化的焊接热输入量为0.6mj，位移量为13.5mm，持续时间32.8s。第四阶段顶锻的焊接热输入量为0.2mj，位移量为15.7mm，带电顶锻时间为0.9s，持续时间为2.3s。第五阶段保压的压力在30.4t，持续时间为13.0s。焊接过程总热输入量为3.8mj、位移量为40.6mm和总焊接持续时间控为119s的方法，达到控制接头热影响区宽度及接头质量的目的。具体数据列于表2中。

表2

如图2所示为实施例2的钢轨焊接接头热处理后的纵断面低倍样。经测量，采用本专利发明的钢轨闪光焊接方法焊接的60kg/mr260热轧钢轨接头踏面的热影响区总宽度为29.83mm，中和轴处的热影响区总宽度为28.93mm，轨底处的热影响区纵断度为28.22mm，热影响区总宽度的最大值与最小值差为7.82mm。

实施例3

60kg/mr260热轧钢轨在采用移动钢轨闪光焊机的焊接时，第一阶段闪平的焊接热输入量为1.9mj，烧化位移量为0.7mm，持续时间在19.9s。第二阶段闪光的焊接热输入量为1.5mj，位移量在10.0mm，持续时间59.6s。第三阶段加速烧化的焊接热输入量为0.6mj，位移量为13.2mm，持续时间32.5s。第四阶段顶锻的焊接热输入量为0.2mj，位移量为15.8mm，带电顶锻时间为1.0s，持续时间为2.3s。第五阶段保压的压力在29.5t，持续时间为12.9s。焊接过程总热输入量为4.2mj、位移量为39.7mm和总焊接持续时间控为124s的方法，达到控制接头热影响区宽度及接头质量的目的。具体数据列于表3中。

表3

如图3所示为实施例3的钢轨焊接接头热处理后的纵断面低倍样。经测量，采用本专利发明的钢轨闪光焊接方法焊接的60kg/mr260热轧钢轨接头踏面的热影响区总宽度为29.69mm，中和轴处的热影响区总宽度为31.09mm，轨底处的热影响区纵断度为27.36mm，热影响区总宽度的最大值与最小值差为8.02mm。

实施例4

60kg/mr260热轧钢轨在采用移动钢轨闪光焊机的焊接时，第一阶段闪平的焊接热输入量为1.9mj，烧化位移量为0.9mm，持续时间在19.8s。第二阶段闪光的焊接热输入量为1.5mj，位移量在9.9mm，持续时间58.6s。第三阶段加速烧化的焊接热输入量为0.5mj，位移量为13.2mm，持续时间32.9s。第四阶段顶锻的焊接热输入量为0.2mj，位移量为16.0mm，带电顶锻时间为0.9s，持续时间为6.1s。第五阶段保压的压力在28.7t，持续时间为12.9s。焊接过程总热输入量为4.1mj、位移量为40.0mm和总焊接持续时间控为124s的方法，达到控制接头热影响区宽度及接头质量的目的。具体数据列于表4中。

表4

如图4所示为实施例4的钢轨焊接接头热处理后的纵断面低倍样。经测量，采用本专利发明的钢轨闪光焊接方法焊接的60kg/mr260热轧钢轨接头踏面的热影响区总宽度为31.29mm，中和轴处的热影响区总宽度为29.82mm，轨底处的热影响区纵断度为27.42mm，热影响区总宽度的最大值与最小值差为7.82mm。

实施例5

60kg/mr260热轧钢轨在采用移动钢轨闪光焊机的焊接时，第一阶段闪平的焊接热输入量为1.9mj，烧化位移量为1.2mm，持续时间在19.9s。第二阶段闪光的焊接热输入量为1.3mj，位移量在10.6mm，持续时间55.9s。第三阶段加速烧化的焊接热输入量为0.6mj，位移量为13.3mm，持续时间33.2s。第四阶段顶锻的焊接热输入量为0.2mj，位移量为15.7mm，带电顶锻时间为1.0s，持续时间为3.0s。第五阶段保压的压力在29.6t，持续时间为12.8s。焊接过程总热输入量为4.0mj、位移量为40.8mm和总焊接持续时间控为121s的方法，达到控制接头热影响区宽度及接头质量的目的。具体数据列于表5中。

表5

如图5所示为实施例5的钢轨焊接接头热处理后的纵断面低倍样。经测量，采用本专利发明的钢轨闪光焊接方法焊接的60kg/mr260热轧钢轨接头踏面的热影响区总宽度为28.62mm，中和轴处的热影响区总宽度为28.60mm，轨底处的热影响区纵断度为24.99mm，热影响区总宽度的最大值与最小值差为6.4mm。

对比例1

60kg/mr260热轧钢轨在采用移动钢轨闪光焊机的焊接时，第一阶段闪平的焊接热输入量为1.7mj，烧化位移量为0.7mm，持续时间在24.0s。第二阶段闪光的焊接热输入量为6.2mj，位移量在9.9mm，持续时间58.5s。第三阶段加速烧化的焊接热输入量为0.4mj，位移量为11.6mm，持续时间22.4。第四阶段顶锻的焊接热输入量为0.3mj，位移量为17.4mm，带电顶锻时间为1.1s，持续时间为6.7s。第五阶段保压的压力在28.3t，持续时间为12.0s。焊接过程总热输入量为8.5mj、位移量为39.6mm和总焊接持续时间控为117s的方法，达到控制接头热影响区宽度及接头质量的目的。具体数据列于表6中。

表6

如图6所示为对比例1的钢轨焊接接头热处理后的纵断面低倍样。经测量，未采用本专利发明的钢轨闪光焊接方法焊接的60kg/mr260热轧钢轨接头踏面的热影响区总宽度为30.62mm，中和轴处的热影响区总宽度为41.33mm，轨底处的热影响区纵断度为30.43mm，热影响区总宽度的最大值与最小值差为13.57mm。

对比例2

60kg/mr260热轧钢轨在采用移动钢轨闪光焊机的焊接时，第一阶段闪平的焊接热输入量为1.7mj，烧化位移量为1.7mm，持续时间在23.8。第二阶段闪光的焊接热输入量为6.4mj，位移量在12.2mm，持续时间61.9s。第三阶段加速烧化的焊接热输入量为0.4mj，位移量为11.6mm，持续时间22.2。第四阶段顶锻的焊接热输入量为0.3mj，位移量为14.9mm，带电顶锻时间为1.1s，持续时间为7.5s。第五阶段保压的压力在27.1t，持续时间为11.7s。焊接过程总热输入量为8.7mj、位移量为40.4m和总焊接持续时间控为119s的方法，达到控制接头热影响区宽度及接头质量的目的。具体数据列于表7中。

表7

如图7所示为对比例2的钢轨焊接接头热处理后的纵断面低倍样。经测量，未采用本专利发明的钢轨闪光焊接方法焊接的60kg/mr260热轧钢轨接头踏面的热影响区总宽度为33.40mm，中和轴处的热影响区总宽度为41.80mm，轨底处的热影响区纵断度为32.80mm，热影响区总宽度的最大值与最小值差为12.39mm。

从实施例1-5对照对比例1和对比例2可看出，采用本申请所述的60kg/mr260热轧钢轨移动闪光焊接的方法所制得的钢轨焊接接头热处理后的热影响区总宽度都控制在32mm以内，且总宽度的最大值和最小值之差都未超过8.2mm，而未采用本申请所述方法的对比例1和对比例2中，钢轨焊接接头热处理后的热影响区总宽度远高于32mm，且总宽度的最大值和最小值之差都大于12mm，远超过本申请所控制的8.2mm的差值。从图1-5对照图6和图7可看出，图1-5中所示的热影响区宽度远小于图6和图7所示的热影响区，且图1-5中所示热影响区的上下宽度较为平均，不存在明显凸出的地方，证明其热影响区宽度的大小差值不大，而图6和图7所示的热影响区上下宽度分布不均匀，从图中可看出明显的凸出部分，证明其热影响区宽度的大小差值较大。