[發明專利]一種鋼軌軌道摩擦焊接方法

在審

• 申請號: 201810745485.5
• 申請日: 2018-07-09
• 公開（公告）號: CN108568591A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 譚克利;戴虹;譚克勝;段利華;楊樊
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 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

本發明公開了一種鋼軌軌道摩擦焊接方法，第一步、焊前準備：將待焊兩節鋼軌的端面按照軌道摩擦焊需要進行預處理，并對中，組成軌道摩擦副；第二步、初始摩擦：第二鋼軌做平動，第一鋼軌向軌道夾具靠攏；第一鋼軌的摩擦面和第二鋼軌的摩擦面接觸后形成摩擦表面，摩擦表面產生塑性變形和機械挖掘現象，摩擦表面加熱功率逐漸增加；第三步、摩擦過渡：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面的封閉；第四步、穩定摩擦：高溫塑性變形層的金屬在軌道運動和摩擦力作用下，從摩擦表面擠出形成飛邊，鋼軌在軸向上縮短；第五步、頂鍛焊接：第一鋼軌和第二鋼軌回位對中,并迅速施加頂鍛壓力，焊合區金屬形成鋼軌軌道摩擦焊焊接接頭。

技術領域

本發明屬于鐵路鋼軌焊接技術領域，具體涉及一種鋼軌軌道摩擦焊接方法。

背景技術

隨著我國高鐵技術在國內外的大量推廣和運用，以及在各種極端氣侯條件下的高鐵網絡建設，對承載高速列車運行的無縫線路鋼軌提出了更高的要求，實現無縫線路最關鍵、最重要的環節就是鋼軌焊接，其所使用的焊接方法對鋼軌焊接的安全可靠、節能環保(環境污染)、質量和效率等諸多方面起決定性的作用。

現有的鋼軌焊接方法有閃光焊、氣壓焊、鋁熱焊以及電弧焊。鋼軌電弧焊方法具有勞動強度大、效率低、強弧光、環境污染嚴重、焊接工藝和技術要求非常嚴格等特點。鋼軌鋁熱焊接頭為鑄態組織具有強度低、質量欠穩定，斷軌率高，綜合性能差等特點。鋼軌氣壓焊方法則具有對接頭斷面的處理要求十分嚴格，受諸多人為和環境因素影響，接頭質量波動較大，不易控制。它屬于外部加熱方式，熱效率低，焊接時間約6分鐘，焊縫及熱影響區較寬約100mm。鋼軌閃光焊在焊接過程中伴隨焊縫金屬熔化再結晶，易產生熔化和凝固過程相關缺陷，在鋼軌燒化過程中產生火花飛濺，并且伴隨金屬蒸汽和有毒氣體的排放，焊接時間約3分鐘。鋼軌閃光焊和氣壓焊，每個接頭都會消耗鋼軌約40mm，接頭強度能達到母材的90％。

發明內容

本發明的目的是解決上述問題，提供一種操作使用方便，接頭質量穩定，焊接生產率高且綠色環保的鋼軌軌道摩擦焊接方法。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種鋼軌軌道摩擦焊接方法，包括以下步驟：

S1、焊前準備：將待焊兩節鋼軌的端面按照軌道摩擦焊需要進行預處理；將第一鋼軌裝夾到頂鍛夾具上，將第二鋼軌裝夾到軌道夾具上，通過機構調整實現兩節待焊鋼軌對中，組成軌道摩擦副；

S2、初始摩擦：軌道夾具中的第二鋼軌在軌道運動驅動器的作用下做平動，頂鍛夾具中的第一鋼軌在推力作用下向軌道夾具靠攏；第一鋼軌的摩擦面和第二鋼軌的摩擦面接觸后形成摩擦表面，摩擦表面產生塑性變形和機械挖掘現象，摩擦表面加熱功率逐漸增加；

S3、摩擦過渡：在步驟S2中的第二鋼軌的平動和摩擦表面中摩擦力的作用下，摩擦加熱功率顯著增大，摩擦表面中金屬的溫度上升，發生摩擦粘結與剪切現象，并彼此相互過渡；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面的封閉；

S4、穩定摩擦：當高溫塑性金屬封閉了整個摩擦面，氧化物被全部擠出以后,在軌道運動和摩擦力的持續作用下,摩擦表面的溫度升高，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軌道運動和摩擦力作用下，從摩擦表面擠出形成飛邊，同時，又被界面附近的高溫金屬不斷補充，始終處于動平衡狀態之中，鋼軌在軸向上縮短；

S5、頂鍛焊接：鋼軌軸向縮短達到合適的量，焊合區的溫度分布或塑性變形達到合適的程度后,停止軌道運動驅動器并使第一鋼軌和第二鋼軌回位對中,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軌道摩擦焊焊接接頭。

優選地，所述步驟S1中的第一鋼軌和第二鋼軌的結構相同，第一鋼軌的端面垂直于第一鋼軌自身的延長線。

優選地，所述步驟S1中軌道夾具能夠夾持第二鋼軌并使第二鋼軌沿預定軌跡作平動。