[發(fā)明專利]一種鋼軌線性摩擦焊接方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810744896.2
• 申請日: 2018-07-09
• 公開（公告）號: CN108788443A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊樊;譚克順;段利華;譚克勝;譚克利
• 申請（專利權(quán)）人: 四川西南交大工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/24
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

1.一種鋼軌線性摩擦焊接方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、焊前準(zhǔn)備：將第一鋼軌(1)的焊接端面和第二鋼軌(2)的焊接端面預(yù)處理好，使之滿足線性摩擦焊需要；將第一鋼軌(1)裝夾到焊機(jī)的線性夾具(3)上，將第二鋼軌(2)裝夾到焊機(jī)的頂鍛夾具(4)上，通過機(jī)構(gòu)調(diào)整實(shí)現(xiàn)第一鋼軌(1)和第二鋼軌(2)對中，并組成線性摩擦副；

S2、初始摩擦：第一鋼軌(1)在線性驅(qū)動器的作用下作直線往復(fù)的線性振動，當(dāng)達(dá)到預(yù)定的振幅和頻率后，第二鋼軌(2)在推力作用下向線性夾具(3)靠攏，當(dāng)?shù)谝讳撥?1)的焊接端面與第二鋼軌(2)的焊接端面接觸后，第一鋼軌(1)的焊接端面與第二鋼軌(2)的焊接端面形成摩擦表面和焊合區(qū)，摩擦表面上產(chǎn)生塑性變形和機(jī)械挖掘現(xiàn)象，摩擦表面上的摩擦加熱功率緩緩增加；

S3、摩擦過渡：在步驟S2中線性振動和摩擦力的繼續(xù)作用下，摩擦加熱功率顯著增大，摩擦表面金屬的溫度上升，發(fā)生摩擦粘結(jié)與剪切現(xiàn)象；隨著摩擦過程的進(jìn)行，接觸良好的塑性金屬逐漸擴(kuò)大對摩擦表面的封閉，但是鋼軌在軸向上沒有明顯的縮短；

S4、穩(wěn)定摩擦：當(dāng)步驟S3中的高溫塑性金屬封閉了整個摩擦面，氧化物被全部擠出以后,在高頻、線性往復(fù)運(yùn)動和摩擦力的持續(xù)作用下,摩擦表面的溫度繼續(xù)升高，粘結(jié)現(xiàn)象減少，分子作用現(xiàn)象增強(qiáng)；高溫塑性變形層的金屬在線性振動和摩擦力作用下，從摩擦表面擠出形成飛邊，同時被界面附近的高溫金屬不斷補(bǔ)充，處于動平衡狀態(tài)之中，第一鋼軌(1)和第二鋼軌(2)均在軸向上有會有明顯的縮短；

S5、頂鍛焊接：當(dāng)步驟S4中的第一鋼軌(1)和第二鋼軌(2)的軸向縮短量均達(dá)到合適的量，焊合區(qū)的溫度分布和塑性變形達(dá)到合適的程度后,停止線性驅(qū)動器并使兩節(jié)鋼軌回位對中,并迅速施加頂鍛壓力且維持頂鍛壓力，焊合區(qū)金屬通過相互擴(kuò)散與再結(jié)晶形成鋼軌線性摩擦焊焊接接頭。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼軌線性摩擦焊接方法，其特征在于：所述步驟S1中的第一鋼軌(1)和第二鋼軌(2)的結(jié)構(gòu)相同，第一鋼軌(1)的端面垂直于第一鋼軌(1)自身的延長線。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼軌線性摩擦焊接方法，其特征在于：所述線性夾具(3)能夠夾持第一鋼軌(1)和驅(qū)動第一鋼軌(1)做直線往復(fù)振動的能力。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼軌軌道摩擦焊接方法，其特征在于：所述直線往復(fù)運(yùn)動中的直線既可以是水平直線，也可是豎直直線，還可以是一定角度的斜向直線。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼軌線性摩擦焊接方法，其特征在于：所述頂鍛夾具(4)能夠夾持第二鋼軌(2)和提供摩擦壓力和頂鍛壓力。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼軌線性摩擦焊接方法，其特征在于：所述步驟S2中第一鋼軌(1)的焊接端面和第二鋼軌(2)的焊接端面均存在凸凹不平、氧化膜、鐵銹等。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼軌線性摩擦焊接方法，其特征在于：所述步驟S3中的摩擦粘結(jié)與剪切現(xiàn)象是指在高溫塑性狀態(tài)的局部金屬表面互相焊合后，又被線性剪切力剪斷，并彼此相互過渡的現(xiàn)象。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鋼軌線性摩擦焊接方法，其特征在于：所述摩擦粘結(jié)與剪切現(xiàn)象中第一鋼軌(1)和第二鋼軌(2)在軸向上沒有明顯的縮短。