U71Mn与U75V钢轨焊接可行性及可靠性研究.docxVIP

U71Mn与U75V钢轨焊接可行性及可靠性研究目 录1不同材质钢轨焊接相关标准31.1地方标准31.2行业标准31.3应用及研究情况32不同材质钢轨性能分析42.1化学成分42.2物理性质52.3机械性能52.4结论53钢轨气压焊63.1焊接原理63.2焊接工艺63.3材质对焊接工艺的影响73.4材质对焊接质量的影响73.5可行性及可靠性分析74钢轨铝热焊84.1焊接原理84.2焊接工艺84.3材质对焊接工艺的影响84.4材质对焊缝质量的影响104.5可行性及可靠性分析105钢轨闪光焊105.1焊接原理105.2焊接工艺115.2.1预热闪光焊115.2.2连续闪光焊125.2.3脉动闪光焊135.3材质对焊接工艺的影响145.4材质对焊缝质量的影响155.5可行性及可靠性分析166结论及建议177参考文献17不同材质钢轨焊接相关标准地方标准《DB 11 995-2013 城市轨道交通工程设计规范》中有如下规定：“轨道结构部件及工程材料应符合国家或行业的相关要求，全线轨道产品宜统一”。此条标准属于建议性标准，表明无特殊情况尽量采用同种钢轨焊接。行业标准《TB/T 1632.2-2005 钢轨焊接》是铁道行业标准，主要分为四个部分：通用技术条件、闪光焊接、铝热焊接、气压焊接。其中闪光焊接、铝热焊接、气压焊接中关于不同牌号钢轨焊接接头质量要求有如下规定：“不同牌号钢轨之间的焊接，焊接接头的质量要求按照强度级别较低的钢轨执行”；铝热焊接中关于不同牌号钢轨焊接焊剂选择有如下规定：“供应商应在手册中详细列明所需设备及消耗性材料，以及详细的操作方法，还应包括下列内容：…不同牌号、型号的钢轨所对应的焊剂...”；由上述标准描述可知，铁路中对于异种钢轨焊接主要在焊剂选择（铝热焊）和接头质量要求两个方面有明确的规定，对于焊接工艺无明确规定。地铁规范中对异种钢轨焊接无明确规定。应用及研究情况气压焊：不同材质钢轨气压焊接在实际生产中没有具体的应用。铝热焊：施密特钢轨技术（昆山）有限公司的铝热焊说明书中有不同材质钢轨铝热焊接焊剂选择的相关规定。武汉铁路局探伤管理组的《铝热焊焊缝探伤工艺》中有不同材质钢轨铝热焊接焊剂选择的相关规定。闪光焊：1、不同材质如钢轨和高锰钢辙叉焊接有相关应用。钢轨与高锰钢辙叉在线膨胀系数和导热性能上有很大差别不能直接焊接，《高锰钢辙叉和高碳钢钢轨的焊接》一文中提出目前采用“过渡块”，一般是一种用铌或钛稳定化处理的低碳奥氏体钢，先将其制成钢轨形状的过渡层，与钢轨进行闪光焊，再将带有过渡层的钢轨与高锰钢辙叉焊接。2、《贝氏体合金钢轨与PD3钢轨闪光焊接工艺研究》中对贝氏体合金钢轨与PD3钢轨焊接进行了试验，采用预热闪光焊接工艺，通过优化试验，确定了主要焊接参数进行了闪光焊接并正火处理。焊后对焊缝进行了质量检测，符合标准的规定值。研究表明贝氏体合金钢轨与PD3钢轨可以进行闪光焊接，只要选取合适的焊接参数和热处理参数，就能得到满足标准的焊缝。3、铁道科学研究院金化所现场焊接人员反馈在实际生产中存在不同材质钢轨采用闪光焊接，U71Mn和U75V钢轨可以进行闪光焊接，经过前期的参数调整和工艺试验后进行焊接，接头可以满足标准要求。总体来说，不同材质钢轨焊接在铁路中有应用并有相关规范，在地铁中并无应用的相关资料。不同材质钢轨性能分析地铁中常用的钢轨材质有U75V和U71Mn两种，这两种材质的钢轨在化学成分、物理性质、机械性能上有很大的不同。化学成分U75V钢轨和U71Mn钢轨两者化学成分不同，各元素含量见表1-1。表1-1 U75V钢轨和U71Mn钢轨化学成分由上表数据可知，与U71Mn钢轨相比，U75V钢轨的含碳量有一定程度增加，Si和V的含量明显提高，Mn的含量有所降低。由于含碳量略有增加，U75V钢轨的抗拉强度、耐磨性及硬度有所提高，其塑性和韧性有所降低。Si易与氧化合，故能去除钢中气泡，使钢质密实细致。由于Si含量的提高，U75V钢轨的耐磨性有显著提高。但是Si也降低了U75V钢轨的焊接性能。焊接时易产生低熔点硅酸盐，增加了熔渣和融合金属的流动性，可能引起严重喷溅现象，影响焊缝质量。同时，Si含量的提高降低了钢轨热传导性能，焊接时需要强化加热。V的含量增加可有效提高钢轨的抗拉和疲劳强度，以及耐磨和耐腐蚀的性能。V在钢中以碳化物的形态存在，起着细化钢的组织和晶粒，降低钢的过热敏感性等作用。物理性质钢轨在加热或冷却的过程中，内部组织发生转变的温度称为临界温度（临界点）。临界点表示钢在焊接加热时珠光体转变为奥氏体的终了温度，临界点表示钢在焊接加热时铁素体转变为奥氏体的终了温度。临界点表示钢在焊接后冷却过程中由奥氏体开始析出铁素体的温度。临界点表示焊接后冷却过程中奥氏体转变为珠光体的温度。不同材质的钢轨，其临界温度是不同的，U71Mn的和分别