钢轨闪光焊接头热处理工艺及性能优化探讨.docVIP

精品论文 参考文献 钢轨闪光焊接头热处理工艺及性能优化探讨 中铁二十局集团第四工程有限公司 山东青岛 266061 摘要：钢轨闪光焊接是一项技术含量高、难度大的钢轨连接及无缝线路的专有工艺。本文为了充分发挥钢轨焊接接头的作用，通过试验对热处理加热感应器的形状以及功率等多种因素进行分析得知感应器的形状能够在一定程度对工艺进行优化。同时还提出了在单频加热条件下合理的感应器形状、以及最优的加热工艺参数。 关键词：钢轨；闪光焊；热处理工艺；性能优化；探讨 闪光焊作为国内外焊接钢轨接头的主要方法在现代的应用中比较广泛。对于焊接缺陷的控制能够在一定程度上保障钢轨闪光焊接头的质量。通过对钢轨闪光焊接头的缺陷特点、探伤工艺以及产生机理等进行研究能够减少焊接的缺陷。过去对于钢轨闪光焊接缺陷的研究主要集中在其断口灰斑方面。[1]钢轨闪光焊接头的断口主要是通过落锤来进行试验检查而灰斑的出现会导致钢轨接头在使用过程中容易出现折断的现象。 一、钢轨闪光焊接头热处理效果现状分析 （一）工装设备以及工艺参数 在对钢轨闪光进行焊接时，容易受热处理设备性能参数的影响，由于频率搭配的选择性不够，因而只能采用双频热处理，也就是线对其进行低频加热进而再转为中频加热。[2]在选择低频与高频调试搭配时也是具有一定的限制的。不管是低频加热还是中频加热其调整都需要在一定的范围中进行。 （二）未正透现象 在用落锤方式对焊接接头进行检验时会发现断口处出现未正透现象，之所以会出现未正透现象是因为该处的温度不够。通过对其样品送检得知其微观上有个三角区，致使轨头与轨脚的晶粒度不合格，从宏观上看热处理加热影响区没能完全覆盖焊接热影响区。 二、对热处理工装以及工艺的优化进行分析 （一）优化目标分析 主要是通过对热加温度进行控制尤其是对轨脚温度进行控制来对温度场进行优化。目标要求是：轨脚的温度不能低于八百三十摄氏度；轨头的踏面与轨底脚的温差不高于六十摄氏度。 （二）工装优化分析 在对钢轨焊接接头进行加热时不同的部位会有不同的特点：集中体现在以下几个方面： 1、如果轨头的截面尺寸较大，很容易使温度停留在表面，致使轨头心部与表面的温度很难相同。[3] 2、如果轨脚的边缘处，与空气对流太过强烈，甚至达到磁化温度以后，升温将变慢。 3、轨腰下部的三角区升温较快，散热相对较慢，往往是整个断面温度最高的部位，如果温度太高，就很容易导致晶粒变大。所以保持接头每个部位加热温度的均匀性非常重要。 （三）工艺参数试验分析 优化加热线圈的尺寸只能对接头力学性能进行部分的改善，不可能完全对其性能进行完善。所以比较关键的改进措施就是对热处理工艺的参数进行优化。对于工艺参数的试验主要进行了以下两个方面的试验探析： 1、将热处理由双频加热改为单频加热。 2、对热处理的加热参数进行细化和微调，比如温度参数以及频率参数等。 通过这两个试验得知，当轨头顶面温度分别设置为九百二十摄氏度，九百摄氏度或者八百八十摄氏度。一旦轨头顶面加热温度符合设置值后，加热过程将会立即停止。并且对轨脚边缘的最高温加热温度进行测量得知：轨头与轨脚的温差比较大；在进行单频热处理加热工艺时，轨头与轨脚的温度差大体上不会大于双频加热工艺，从而确定了单频加热方式并且对相关的系数也进行了确定。 （四）电气参数优化分析 对加热温度进行初步确定之后，如果对其加热温度进一步的提高会在一定程度上导致轨头与轨脚的温差更大。所以，可以从电源功率以及加热固有的频率入手，对系统的参数进行精心的细化。[4]通过相关的试验以及数据显示功率为100kw，频率为1800Hz，轨头温度为八百八十摄氏度，轨脚为八百三十五摄氏度，轨头与轨脚的温度差为四十五摄氏度时参数是最为理想的并且与之前设定的优化目标匹配。 （五）焊后热处理工艺参数的选择分析 焊接接头整体韧性的提高以及硬度的匹配程度直接与焊后热处理加热温度的选择有关。因而在进行选择时要综合考虑。 1、首先要最大限度的对焊接接头的韧性进行改善，充分发挥正火的作用。 2、要考虑是否对强度产生影响，在一定条件下，加热温度越低其冲击韧性就越好，另外，如果加热温度低，空冷后接头的强度也就会越低。 3、要考虑温度的分布问题。在接头的焊后热处理中尽量选择较低的正火温度以便使得接头具有良好的