閃光接觸焊焊頭粗磨控制技術(shù)研究

摘 要：鋼軌閃光焊焊頭粗磨后焊頭平直度與鋼軌焊接對(duì)軌、鋼軌正火、粗磨工藝及過程都有著很大的關(guān)系，要嚴(yán)格控制焊接及粗磨工藝，通過控制鋼軌焊接對(duì)位情況、預(yù)留上拱度、正火變形量、熱打磨預(yù)留值等多種措施，保證焊接質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

關(guān)鍵詞：閃光焊焊頭;鋼軌粗打磨;焊頭平直度

鋼軌的焊接方式分為閃光接觸焊、鋁熱焊、氣壓焊。閃光接觸焊是無縫線路最常用的焊接方式，焊頭質(zhì)量直接影響列車安全、平穩(wěn)、舒適的運(yùn)行。焊頭質(zhì)量分為外觀質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量，外觀質(zhì)量只要鋼軌打磨進(jìn)行，閃光接觸焊焊頭打磨分為粗磨和精磨。閃光焊粗磨質(zhì)量的控制是否良好直接影響到精磨質(zhì)量[1]。

1 閃光焊接對(duì)軌過程對(duì)焊頭粗磨的影響

鋼軌焊接完成后，要對(duì)鋼軌焊接接頭（簡(jiǎn)稱焊頭）進(jìn)行外觀打磨，使得焊頭的平直度和鋼軌廓形能夠達(dá)到驗(yàn)收規(guī)定。焊頭打磨平直度質(zhì)量與鋼軌焊接時(shí)對(duì)軌技術(shù)有重要的關(guān)系，對(duì)軌質(zhì)量不好，會(huì)出現(xiàn)高焊頭（≥0.7 mm）或者出現(xiàn)低焊頭（≤0 mm）。高焊頭或低焊頭都很難靠粗磨進(jìn)行矯正。閃光焊對(duì)軌要準(zhǔn)確預(yù)留上拱度值，一般取值為1 mm～2 mm，預(yù)留上拱度時(shí)要將鋼軌設(shè)置為三角形，頂點(diǎn)為焊頭中心，拱度頂點(diǎn)位置不能偏離，導(dǎo)致焊頭出現(xiàn)錯(cuò)位或扭曲不平順。

2 閃光焊粗磨過程控制

2.1 粗磨前的外觀檢查

（1）觀察焊頭焊后表面有無裂紋，推瘤過程中有無出現(xiàn)推傷母材現(xiàn)象。（2）推瘤后余量要進(jìn)行檢查，一般焊頭頂面及工作邊1 mm左右，軌腰部分不應(yīng)大于2 mm，軌底及軌底三角區(qū)部分控制在1 mm左右。（3）要嚴(yán)格控制鋼軌對(duì)位時(shí)的錯(cuò)邊量，在未經(jīng)打磨處理的情況下檢查接頭錯(cuò)邊量，焊頭頂面≤0.2 mm，焊頭工作邊≤0.2 mm，軌底部分≤2 mm，接頭錯(cuò)邊量超標(biāo)的接頭不應(yīng)使用打磨方法糾正，應(yīng)切掉重新焊接。檢查接頭錯(cuò)邊，使用1 m凹槽尺和塞尺檢查或者波磨尺進(jìn)行檢查，在焊縫中心線兩側(cè)各15 mm的位置測(cè)量并計(jì)算接頭錯(cuò)邊量。（4）使用1 m凹槽尺和塞尺檢查或者波磨尺進(jìn)行檢查，如果焊頭焊筋旁出現(xiàn)1 mm以上高焊頭或者低于0.5 mm以下低焊頭時(shí)，應(yīng)該鋸掉重焊。

2.2 正火過程對(duì)焊頭平直度的影響

鋼軌正火需要將鋼軌加熱到850℃～920℃，所以鋼軌在加熱及冷卻過程中，由于重力作用和鋼軌內(nèi)部應(yīng)力的作用，鋼軌會(huì)出現(xiàn)下沉變形的現(xiàn)象。

要根據(jù)焊接后焊頭平直度狀態(tài)，利用正火過程進(jìn)行熱矯正。對(duì)于高于0.7 mm高焊頭時(shí)（預(yù)留上拱度太大導(dǎo)致），應(yīng)該將鋼軌允許一定向下的撓度（根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)得知），在鋼軌正火中由于重力作用下的撓度，鋼軌頂面平直度會(huì)產(chǎn)生一定向下形變，起到矯正作用。對(duì)于低焊頭來說，一般需要用墊塊一定向上的撓度，在正火中鋼軌會(huì)向上發(fā)生形變，從而消滅低焊頭。正常情況下，為了防止因鋼軌正火導(dǎo)致低焊頭，在鋼軌正火時(shí)嚴(yán)禁將鋼軌焊頭出現(xiàn)向下的撓曲變形，應(yīng)該盡量墊平鋼軌。利用正火進(jìn)行矯正鋼軌焊頭平直度需要不斷的摸索經(jīng)驗(yàn)，特別是撓度的控制，墊塊一般以mm為單位進(jìn)行，不能直接采用起道器頂焊頭或者軌距擋板等材料墊高鋼軌，嚴(yán)禁正火中出現(xiàn)大的撓曲變形，導(dǎo)致焊頭損壞。正火時(shí)，嚴(yán)禁在鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力的情況下進(jìn)行，會(huì)導(dǎo)致焊頭整個(gè)拉細(xì)的變形，靠粗磨無法完成焊頭矯正，如果焊頭出現(xiàn)拉細(xì)，只能鋸掉重焊。

2.3 粗磨時(shí)的溫度和平直度控制

粗磨時(shí)用仿形打磨機(jī)打磨軌頭部分，用手持砂輪機(jī)進(jìn)行軌腰、軌底打磨，軌腰打磨時(shí)只將焊筋打磨圓順，減少毛刺，盡量光滑圓順，減少應(yīng)力集中，滿足探傷要求，軌底及三角區(qū)打磨時(shí)，應(yīng)該預(yù)留0.1 mm左右，不應(yīng)該對(duì)母材進(jìn)行過多打磨，更不應(yīng)該打虧焊筋。粗磨開始時(shí)，鋼軌內(nèi)部溫度確保降在300℃以下，如果在鋼軌溫度高于常溫下打磨，要注意根據(jù)軌溫不同，鋼軌熱脹冷縮產(chǎn)生的鋼軌變形。比如60 kg/m鋼軌高176 mm，如果軌溫從300℃降低到20℃，則鋼軌會(huì)出現(xiàn)垂向的變形量為0.011 8 mm/m·℃×0.176 m×（20～300）℃=-0.56 mm的變形量。如果熱打磨時(shí)，考慮鋼軌是從頂面與底面兩個(gè)方向進(jìn)行熱脹冷縮的，應(yīng)該最少選擇預(yù)留變形量的一半加0.1 mm的預(yù)留量，所以最少要預(yù)留0.3 mm+0.1 mm=0.4 mm。熱打磨預(yù)留量值簡(jiǎn)單計(jì)算如下表1。

選擇焊頭熱打磨時(shí)，打磨速度會(huì)比較快，可以提高粗磨效率，但軌頂、軌底打磨可以采用熱打磨，熱打磨時(shí)應(yīng)該按照表1計(jì)算量，預(yù)留好變形量。軌底三角區(qū)熱打磨時(shí)，應(yīng)該預(yù)留0.1 mm～0.2 mm的預(yù)留量，盡量光滑圓順。熱打磨后，在焊頭常溫下要再次檢查鋼軌焊頭平直度，保證焊頭粗磨質(zhì)量，對(duì)鋼軌軌腰、軌底三角區(qū)和軌底部分應(yīng)該在粗磨時(shí)就打磨成形，在精磨時(shí)一般不再次進(jìn)行打磨。

3 粗磨的注意事項(xiàng)

（1）粗磨后鋼軌頂面及鋼軌工作邊表面應(yīng)圓順、光滑，鋼軌廓形應(yīng)該與母材保持一致，打磨過程中要邊打磨邊測(cè)量，保證鋼軌不被打虧，廓形與基本良好，最終保證精磨質(zhì)量。（2）打磨時(shí)注意進(jìn)刀力度，要防止砂輪在鋼軌上劇烈跳動(dòng)、沖擊鋼軌;要控制進(jìn)刀力度，防止鋼軌表面出現(xiàn)打磨灼傷發(fā)藍(lán)，在鋼軌表面產(chǎn)生馬氏體。為防止打磨灼傷發(fā)藍(lán)，可以選用硬度較低的砂輪，采用數(shù)控仿形精磨機(jī)進(jìn)行粗磨作業(yè)，保障線路安全[2]。（3）粗磨后應(yīng)要觀察是否有裂紋，如果有裂紋需要鋸掉重焊。粗磨后嚴(yán)禁出現(xiàn)將焊筋超磨現(xiàn)象，要充分留夠精磨余量;要控制粗磨長(zhǎng)度，嚴(yán)禁出現(xiàn)將母材打虧情況。（4）如果推瘤余量超標(biāo)或者推瘤傷到母材，應(yīng)調(diào)整或更換推瘤刀具[3]。（5）粗磨過程中，閃光接觸焊的焊頭軌底及軌底三角區(qū)的打磨技術(shù)要求比較高，需要一次打磨到位。軌底打磨時(shí)因無法直接觀察打磨情況，主要借助打磨反光鏡檢查，打磨過程中要嚴(yán)格執(zhí)行打磨寬度，不宜打磨過寬、也不宜只打磨焊筋，沒有順坡。要及時(shí)測(cè)量，防止打虧。

4 結(jié)語

閃光焊鋼軌必須認(rèn)真進(jìn)行鋼軌對(duì)位，控制鋼軌對(duì)位后的預(yù)留上拱度和鋼軌錯(cuò)邊、扭曲情況。鋼軌要合理控制鋼軌在正火過程中的狀態(tài)，保證鋼軌焊頭在正火過程中不出現(xiàn)有害的形變，對(duì)于高、低焊頭在正火過程中及時(shí)調(diào)整矯正，保證粗磨質(zhì)量。鋼軌粗磨時(shí)，如果采用熱打磨形式，要預(yù)留好冷卻變形量，常溫后應(yīng)該對(duì)焊頭再次進(jìn)行量測(cè)，對(duì)打磨不完善地方可以進(jìn)行再次打磨修整，特別是對(duì)軌腰、軌底在粗磨時(shí)要打磨完成，精磨時(shí)不再進(jìn)行打磨。

參考文獻(xiàn)：

[1]金能龍，陳超.無砟軌道現(xiàn)場(chǎng)閃光接觸焊鋼軌焊頭平直度的控制[J].2016（8）：163-164.

[2]賈春，戴虹，汪鵬舉，等.鋼軌現(xiàn)場(chǎng)焊打磨工藝對(duì)接頭質(zhì)量的影響[J].電焊機(jī)，2016（8）：76-79.

[3]孫立本.論移動(dòng)閃光焊軌機(jī)現(xiàn)場(chǎng)施工工藝對(duì)焊接質(zhì)量的影響[J].安徽建筑，2016（3）：95-97+121.