一种中碳低合金钢轨闪光焊接方法技术

公开了一种中碳低合金钢轨闪光焊接方法，包含：将闪光焊设定为包括闪平阶段、预热阶段、烧化阶段、顶锻阶段及加热保压阶段。在闪平阶段，将时间控制在16～23s，电流控制在200～350A。将预热阶段划分为三个子阶段，第一子阶段的时间控制在16～22s，电流控制在280～450A，第二子阶段的时间控制在16～23s，电流控制在180～430A，第三子阶段的时间控制在16～22s，电流控制在160～410A。在烧化阶段、顶锻阶段及加热保压阶段，将位移作为控制对应阶段结束的参数来实施烧化、顶锻及保压操作。该方法可以保证焊接接头对于钢轨母材力学性能的良好继承，所获得的钢轨焊接接头具有良好的服役性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种中碳低合金钢轨闪光焊接方法


[0001]本专利技术属于钢轨焊接
，特别涉及一种中碳低合金钢轨闪光焊接方法。

技术介绍

[0002]随着货车平均轴重的逐年增加，轨道状态的恶化与部件伤损问题日益突出，为此工务部门对轨道结构采取了相应的加强与维修措施。目前，重载线路采用了焊接无缝钢轨，能够有效提高线路的稳定性。现阶段，钢轨无缝化已成为必然趋势。作为钢轨无缝化环节中的一道重要工序，钢轨焊接质量直接关系到铁路线路服役寿命，甚至行车安全。钢轨服役过程中，受焊接质量及线路实际运营条件复杂性的影响，焊接长轨条的断裂大多发生在焊接接头上，因而焊接接头成为了无缝线路的薄弱环节。
[0003]针对高原、高寒地区超长下坡路段的钢轨踏面容易出现擦伤马氏体组织导致断轨风险的问题，研发出了中碳低合金钢轨。因钢轨碳含量处于中限，合金含量较低的特殊成分设计，这种中碳低合金钢轨在超长下坡路段不易出现轮轨接触擦伤的马氏体白层淬硬组织。然而，这种中碳低合金钢轨受焊接热循环作用后，焊缝区域的淬硬层容易消失并出现一较宽的低硬度区，导致焊缝及热影响区的硬度会明显低于钢轨母材。
[0004]因此，本领域亟需研发一种中碳低合金钢轨的焊接方法，以使焊缝区域的性能能够满足规定的要求。

技术实现思路

[0005]为了解决现有的技术问题中的至少一项，本专利技术提出了一种中碳低合金钢轨闪光焊接方法。本专利技术的方法针对钢轨的成分优化闪光焊的工艺参数，可以有效缓减焊接接头微观组织中异常缺陷，保证焊接接头对于高强韧性钢轨母材力学性能的良好继承。由该焊接方法获得的钢轨焊接接头具有良好的服役性能。
[0006]依据本专利技术，提供一种中碳低合金钢轨闪光焊接方法，该方法包括以下步骤：
[0007]将闪光焊设定为包括闪平阶段、预热阶段、烧化阶段、顶锻阶段及加热保压阶段；
[0008]在闪平阶段，将时间控制在16～23s的范围内，将电流控制在200～350A的范围内，当达到限定的时间时，进入预热阶段；
[0009]将预热阶段划分为三个子阶段，其中第一子阶段的时间控制在16～22s的范围内，电流控制在280～450A的范围内，第二子阶段的时间控制在16～23s的范围内，电流控制在180～430A的范围内，第三子阶段的时间控制在16～22s的范围内，电流控制在160～410A的范围内，当达到三个子阶段所限定的时间后，进入烧化阶段；
[0010]在烧化阶段和顶锻阶段，将位移作为控制对应阶段结束的参数来实施烧化、顶锻操作。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，所述中碳低合金钢轨焊接接头的母材包括按重量百分比计的如下组成成分：C：0.50％～0.70％，Si：0.30％～0.60％，Mn：0.50％～0.80％，Cr+Ni+Cu+V：0.30％～1.0％，P、S≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，在闪平阶段将位移控制在5～11mm的范围内。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，预热阶段的每个子阶段都包括至少一个脉冲循环，每个脉冲循环都包括接触短路加热
‑
分开热传导
‑
接触短路加热的循环操作。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，第一子阶段的位移控制在4～10mm，第二子阶段的位移控制在4～8mm，第三子阶段的位移控制在4～9mm。
[0015]根据本专利技术的一个实施例，在烧化阶段将位移控制在10～16mm，在顶锻阶段将位移控制在8～14mm。
[0016]根据本专利技术的一个实施例，第一子阶段的电压控制在380～450V，第二子阶段的电压控制在300～360V，第三子阶段的电压控制在300～350V。
[0017]根据本专利技术的一个实施例，焊接总时间控制在110～135s。
[0018]根据本专利技术的一个实施例，焊接顶锻量控制在11.2～16.5mm，钢轨消耗量控制在25.6～31.9mm。
[0019]根据本专利技术的一个实施例，短路阻抗控制在108.3～145.3μΩ。
[0020]根据本专利技术的一个实施例，其中焊缝左右两侧预定长度区域是焊缝左右各40mm的区域。
[0021]由于采用以上技术方案，本专利技术与现有技术相比具有下列有益效果中的至少一项：
[0022](1)本专利技术的方法针对钢轨的成分优化闪光焊的工艺参数，使钢轨焊接接头的热输入更加均匀，可以有效缓减焊接接头微观组织中的异常缺陷，保证焊接接头对于钢轨母材力学性能的良好继承；
[0023](2)本专利技术的方法通过综合控制闪平阶段和预热阶段的时间和电流，使得钢轨端面各处组织状态基本相同，轨端各处加热深度相近，实现了焊接接头的硬度与母材硬度的良好匹配，从而保证焊接接头的力学性能。
附图说明
[0024]图1为根据实施例1的方法的中碳低合金钢轨焊接接头焊接工艺曲线；
[0025]图2为根据实施例1的方法的中碳低合金钢轨焊接接头的金相显微照片；
[0026]图3为根据实施例2的方法的中碳低合金钢轨焊接接头焊接工艺曲线；
[0027]图4为根据实施例2的方法的中碳低合金钢轨焊接接头的金相显微照片；
[0028]图5为根据对比例1的方法的中碳低合金钢轨焊接接头焊接工艺曲线；
[0029]图6为根据对比例1的方法的中碳低合金钢轨焊接接头的金相显微照片；
[0030]图7为根据对比例1的方法的中碳低合金钢轨焊接接头的金相显微照片。
具体实施方式
[0031]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。
[0032]闪光焊接是无缝钢轨常用的焊接方式，其基本原理是将两个焊件相对放置装配成对接接头，接通电源并使其端面逐渐接近达到局部接触，利用电阻热加热这些触点，产生闪
光，使端面的这些金属触接点加热熔化，直至端部在一定深度范围内达到预定温度时，迅速施加顶锻力，依靠焊接区金属本身的高温塑性金属的大变形和电阻热，使两个分离表面的金属原子之间接近到晶格距离，形成金属键，在结合面上产生足够量的共同晶粒而得到永久接头。
[0033]钢轨闪光焊接过程一般分为前期闪平、中期预热、末期烧化、顶煅和保压5个阶段。各个阶段又可以根据实际需要划分成若干小的阶段。在各个阶段需要对电压、电流、时间、位移、速度等参数进行综合控制。因此，想要获得良好的焊接接头质量，需要综合考虑的因素较多，难度较大。
[0034]中碳低合金钢轨是针对高原、高寒地区超长下坡路段的钢轨踏面容易出现擦伤马氏体组织导致断轨风险的问题而研发的。因钢轨碳含量处于中限，合金含量较低的特殊成分设计，这种中碳低合金钢轨在超长下坡路段不易出现轮轨接触擦伤的马氏体白层淬硬组织。与这种新型钢轨的闪光焊接相关的工艺较少，当使用已有的焊接高碳钢轨的闪光焊接工艺焊接这种中碳低合金钢轨时，由于其碳含量较低，受焊接热循本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中碳低合金钢轨闪光焊接方法，其特征在于，包含以下步骤：将闪光焊设定为包括闪平阶段、预热阶段、烧化阶段、顶锻阶段及加热保压阶段；在闪平阶段，将时间控制在16～23s的范围内，将电流控制在200～350A的范围内，当达到限定的时间时，进入预热阶段；将预热阶段划分为三个子阶段，其中第一子阶段的时间控制在16～22s的范围内，电流控制在280～450A的范围内，第二子阶段的时间控制在16～23s的范围内，电流控制在180～430A的范围内，第三子阶段的时间控制在16～22s的范围内，电流控制在160～410A的范围内，当达到三个子阶段所限定的时间后，进入烧化阶段；在烧化阶段及顶锻阶段，将位移作为控制对应阶段结束的参数来实施烧化及顶锻操作。2.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焊接接头的母材包括按重量百分比计的如下组成成分：C：0.50％～0.70％，Si：0.30％～0.60％，Mn：0.50％～0.80％，Cr+Ni+Cu+V：0.30％～1.0％，P、S≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐飞翔，李大东，邓健，陆鑫，
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：