提升中碳低合金钢轨闪光焊接头质量的方法技术

本发明专利技术公开了一种提升中碳低合金钢轨闪光焊接头质量的方法，包含对钢轨依次执行预闪光、闪光、加速烧化、顶锻和锻造，其中锻造阶段钢轨消耗量为2.0mm～4.0mm，锻造时间为2.0s～3.0s，平均速度为0.8mm/s～2.0mm/s，锻造压力为50T～80T。该方法通过在闪光焊接后增加锻造阶段，获得塑性、韧性好的优质中碳低合金钢轨焊接接头。焊接接头。焊接接头。

【技术实现步骤摘要】
提升中碳低合金钢轨闪光焊接头质量的方法


[0001]本专利技术属于焊接
，特别涉及到一种提升中碳低合金钢轨闪光焊接头质量的方法。

技术介绍

[0002]珠光体钢轨碳含量通常为0.70％～0.84％，热轧轨强度范围在880～1080MPa，硬度260～350HBW；热处理钢轨强度1080～1280MPa，硬度320～400HB，主要代表钢轨牌号为U71Mn、U75V、U78CrV。这一类钢轨主要用于国内高速铁路、客货混运和重载线路，这类钢轨含碳量高，合金元素含量较高，强度、硬度高，耐磨性好，接头焊后必须进行正火，才能保证接头质量。针对高原、高寒地区，全年温差和昼夜温度大等特殊的自然条件，对钢轨冲击韧性提出了更高要求。目前，对于高原、高寒地区，全年温差和昼夜温差大，线路工况复杂的铁路线，还没有一种钢轨能够完全满足其服役要求。因此，高原、高寒地区超长下坡路段铺设的钢轨踏面容易出现擦伤马氏体组织导致断轨风险，严重影响服役安全。
[0003]因此，铁路工程领域亟需一种提高中碳低合金钢轨闪光焊接头质量的工艺方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术公开了一种提升中碳低合金钢轨闪光焊接头质量的方法，通过在闪光焊接后增加锻造阶段，获得塑性、韧性好的优质中碳低合金钢轨焊接接头。
[0005]为了解决上述技术问题中的至少一项，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]根据本专利技术，提供一种提升中碳低合金钢轨闪光焊接头质量的方法，包含对钢轨依次执行预闪光、闪光、加速烧化、顶锻和锻造，其中锻造阶段钢轨消耗量为2.0mm～4.0mm，锻造时间为2.0s～3.0s，平均速度为0.60mm/s～2.0mm/s，锻造压力为50T～80T。
[0007]根据本专利技术的一个实施例，锻造阶段钢轨消耗量为2.0mm～4.0mm，锻造时间为2.0s～3.0s，平均速度为0.8mm/s～2.0mm/s，锻造压力为50T～80T。
[0008]根据本专利技术的一个实施例，中碳低合金钢轨包含质量分数如下的各组分：C：0.50％～0.63％，Si：0.30％～0.60％，Mn：0.55％～0.80％，Cr+Ni+V：0.30％～0.9％，P、S≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0009]根据本专利技术的一个实施例，预闪光阶段中：设定时间为15s～30s、电压为370V～400V、设定电流1为180A～220A、电流2为270A～400A、电流3为350A～450A、预闪光位移为3mm～7mm、前进速度1mm/s～1.5mm/s，后退速度为0.5mm/s～1.2mm/s。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，闪光阶段中：闪光子阶段1：设定时间为10s～25s、电压为330V～360V、设定电流1为200A～280A、电流2为350A～500A、电流3为450A～550A、预闪光位移为6mm～12mm、前进速度1.2mm/s～1.7mm/s，后退速度为0.5mm/s～1.2mm/s；闪光子阶段2：设定时间为10s～25s、电压为300V～340V、设定电流1为220A～250A、电流2为310A～460A、电流3为400A～530A、预闪光位移为6mm～10mm、前进速度1.5mm/s～2.5mm/s，后退速度为0.5mm/s～1.2mm/s；闪光子阶段3：设定时间为5s～15s、电压为300V～330V、设定电流1
为230A～300A、电流2为300A～450A、电流3为380A～520A、预闪光位移为3mm～6mm、前进速度1.3mm/s～2.3mm/s，后退速度为0.5mm/s～1.5mm/s；闪光子阶段4：设定时间为5s～15s、电压为320V～360V、设定电流1为150A～300A、电流2为300A～400A、电流3为350A～500A、预闪光位移为3mm～5mm、前进速度0.6mm/s～1.3mm/s，后退速度为0.3mm/s～1.0mm/s。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，加速烧化阶段中：加速烧化子阶段1：设定时间为3s～8s、电压为350V～380V、设定电流1为150A～300A、电流2为350A～500A、电流3为450A～550A、预闪光位移为5mm～10mm、前进速度0.6mm/s～1.3mm/s，后退速度为0.3mm/s～0.8mm/s；加速烧化子阶段2：设定的时间为1s～5s、电压为360V～400V、设定电流1为200A～300A、电流2为350A～500A、电流3为450A～550A、预闪光位移为5mm～10mm、前进速度0.6mm/s～1.3mm/s，后退速度为0.1mm/s～0.4mm/s。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，顶锻阶段中：设定带电顶锻时间为0.1s～2.0s，顶锻量为12mm～15.0mm。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，锻造阶段后，闪光焊接头置于空气中自然冷却至室温。
[0014]通过采用上述技术方案，本专利技术相比于现有技术具有如下优点中的至少一项：
[0015]1.本专利技术的方法增加了锻造阶段，使待焊钢轨端面上金属原子在锻造力作用下相互渗透扩散，形成金属原子间的连接，并在压力作用下完成结晶，接头形成锻造组织，大大提高接头质量；
[0016]2.采用本专利技术的技术方案，无需焊后热处理，即使在焊态下，也能通过落锤检验及静弯试验，有效简化焊接工艺，降低焊接成本。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为依据本专利技术的提升中碳低合金钢轨闪光焊接头质量的方法的流程图。
具体实施方式
[0019]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0020]我国钢轨闪光焊接头质量评价的主要指标包括落锤试验及静弯试验，落锤试验是钢轨焊接型检过程中最难通过的项目。60kg/m钢轨闪光焊接头落锤试验，锤头质量为1000kg，落锤高度为3.1m，2次不断，或落锤高度为5.2m，1次不断为合格。75kg/m钢轨闪光焊接头落锤试验，锤头质量为1000kg，落锤高度为3.8m，2次不断，或落锤高度为6.4m，1次不断为合格。钢轨闪光焊接头加热温度超过钢轨熔点，焊接热输入、顶锻量及末期烧化速度匹配不当，接头容易产生过烧，灰斑等缺陷，接头通过落锤型检十分困难，为通过落锤型检，通常需进行大量的工艺优化，仅试验接头数量高达150
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500个接头，耗费大量的人力、物力。
[0021]闪光焊接头静弯试验能反映钢轨闪光焊接头质量，我国标准要求是60kg/m，轨头
受压，破断载荷不小于1450kN；75kg/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升中碳低合金钢轨闪光焊接头质量的方法，其特征在于，包含对钢轨依次执行预闪光、闪光、加速烧化、顶锻和锻造，其中所述锻造阶段钢轨消耗量为2.0mm～4.0mm，锻造时间为2.0s～3.0s，平均速度为0.80mm/s～2.0mm/s，锻造压力为50T～80T。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锻造阶段钢轨消耗量为2.0mm～4.0mm，锻造时间为2.0s～3.0s，平均速度为0.80mm/s～2.0mm/s，锻造压力为TT50T～80T。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中碳低合金钢轨包含质量分数如下的各组分：C：0.50％～0.63％，Si：0.30％～0.60％，Mn：0.55％～0.80％，Cr+Ni+V：0.30％～0.9％，P、S≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预闪光阶段中：设定时间为15s～30s、电压为370V～400V、设定电流1为180A～220A、电流2为270A～400A、电流3为350A～450A、预闪光位移为3mm～7mm、前进速度1mm/s～1.5mm/s，后退速度为0.5mm/s～1.2mm/s。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述闪光阶段中：闪光子阶段1：设定时间为10s～25s、电压为330V～360V、设定电流1为200A～280A、电流2为350A～500A、电流3为450A～550A、预闪光位移为6mm～12mm、前进速度1.2mm/s～1.7mm/s，后退速度为0.5mm/s～1.2mm/s；闪光子阶段2：设定时间为10s～25s、电压为300V～340V、设定电流1为220A～250A、电流2为310A～460A、电流3为4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王若愚，李大东，陆鑫，邓健，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：