[發明專利]一種鋼軌線性摩擦焊接方法

在審

• 申請號: 201810744896.2
• 申請日: 2018-07-09
• 公開（公告）號: CN108788443A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 楊樊;譚克順;段利華;譚克勝;譚克利
• 申請（專利權）人: 四川西南交大工程技術有限公司
• 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、焊前準備：將第一鋼軌(1)的焊接端面和第二鋼軌(2)的焊接端面預處理好，使之滿足線性摩擦焊需要；將第一鋼軌(1)裝夾到焊機的線性夾具(3)上，將第二鋼軌(2)裝夾到焊機的頂鍛夾具(4)上，通過機構調整實現第一鋼軌(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)在線性驅動器的作用下作直線往復的線性振動，當達到預定的振幅和頻率后，第二鋼軌(2)在推力作用下向線性夾具(3)靠攏，當第一鋼軌(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，摩擦表面上產生塑性變形和機械挖掘現象，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，發生摩擦粘結與剪切現象；隨著摩擦過程的進行，接觸良好的塑性金屬逐漸擴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、穩定摩擦：當步驟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、線性往復運動和摩擦力的持續作用下,摩擦表面的溫度繼續升高，粘結現象減少，分子作用現象增強；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充，處于動平衡狀態之中，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：當步驟S4中的第一鋼軌(1)和第二鋼軌(2)的軸向縮短量均達到合適的量，焊合區的溫度分布和塑性變形達到合適的程度后,停止線性驅動器并使兩節鋼軌回位對中,并迅速施加頂鍛壓力且維持頂鍛壓力，焊合區金屬通過相互擴散與再結晶形成鋼軌線性摩擦焊焊接接頭。

2.根據權利要求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)的結構相同，第一鋼軌(1)的端面垂直于第一鋼軌(1)自身的延長線。

3.根據權利要求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)和驅動第一鋼軌(1)做直線往復振動的能力。

4.根據權利要求3所述的鋼軌軌道摩擦焊接方法，其特征在于：所述直線往復運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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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中的摩擦粘結與剪切現象是指在高溫塑性狀態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象。

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