一种减小高强珠光体钢轨接头软化区宽度的方法技术

本发明专利技术公开了一种减小高强珠光体钢轨接头软化区宽度的方法，该方法包括：钢轨接头在焊接时包括预闪光、闪光、加速烧化、顶锻及锻造五个阶段，预闪光阶段和闪光阶段通过闪光爆破整理钢轨待焊接面，加速烧化阶段控制加速烧化电压和闪光加速速度，顶锻阶段控制顶锻量，锻造阶段控制钢轨消耗量和锻造时间以减小软化区宽度；按重量百分比计，高强珠光体钢轨包括0.72％～0.86％的碳、0.10％～1.00％的硅的、0.60％～1.30％的锰、不超过0.020％的磷和硫，不超过0.3％的铬，以及不超过0.01％的钒。本发明专利技术通过控制焊接过程的各项参数有效减小了高强珠光体钢轨接头软化区宽度，优化了重载钢轨焊接接头性能，采用该方法焊接的重载铁路用高强珠光体钢轨接头软化区宽度处于5mm～10mm的较好水平。较好水平。较好水平。

【技术实现步骤摘要】
一种减小高强珠光体钢轨接头软化区宽度的方法


[0001]本专利技术涉及钢轨焊接
，尤其涉及一种减小高强珠光体钢轨接头软化区宽度的方法。

技术介绍

[0002]大量研究表明，钢轨焊接接头伤损在国内外重载线路伤损总数中占有很大的比重，是铁路线路关注的焦点。在钢轨焊接接头的上道服役过程中，钢轨接头的结合强度决定了钢轨接头是否容易发生疲劳或脆性断裂，钢轨接头的纵断面硬度决定了接头不同微区的平顺性。
[0003]钢轨闪光焊接头软化区是指焊接接头硬度明显低于母材的区域，及钢轨接头硬度出现软化现象。与接头再奥氏体化区域硬度低于母材不同，加热过程中软化区的金属未发生奥氏体转变，其温度区间通常处于金属热处理学上的退火区间，故软化区有时被称为退火区。因钢轨材质退火后通常为颗粒状的珠光体组织，故软化区又被称为球化退火区。一般情况下，接头软化区的拉伸、冲击性能较差，是钢轨接头的薄弱环节。因钢轨焊接主要是对钢轨端部进行局部加热，加热部位与未加热的母材间总会存在过渡区，该过渡区中硬度较低的区域就是软化区。软化区是钢轨焊接接头中一直存在的区域，无法彻底消除。相同焊接及焊后处理方法的条件下，不同化学成分及供货状态的钢轨接头的软化区不相同，澳标AS标准中规定了不同材质钢轨的软化区宽度从20mm到40mm不等。通常情况下，软化区越窄约有利于接头的服役性能。因此，减小钢轨接头的软化区宽度是提高接头质量的有利途径。
[0004]然而，与普通线路或高速铁路线路相比，重载铁路线路的主要特点为轴重大。目前研究表明，轴重是对钢轨上道服役表现影响最大的因素，钢轨母材及接头的磨耗、滚动接触疲劳伤损、冲击动载以及脆性断裂等伤损均随着轴重的增大而严重。为提升重载线路钢轨最需要的磨耗性能，重载钢轨的强度和硬度均较高。钢轨的强度和硬度越高，钢轨的焊接性能越差，而焊接接头是铁路线路上的薄弱环节，对重载钢轨焊接接头性能的优化仍然是现有技术中心的研究重点。
[0005]因此，现有技术中存在对减小高强珠光体钢轨接头软化区的方法改进的需求。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提出一种减小高强珠光体钢轨接头软化区宽度的方法，通过控制焊接过程的各项参数有效减小软化区宽度，远超标准规定的技术指标要求。
[0007]基于上述目的，本专利技术实施例的提供了一种减小高强珠光体钢轨接头软化区宽度的方法，该方法包括以下步骤：
[0008]钢轨接头在焊接时包括预闪光、闪光、加速烧化、顶锻及锻造五个阶段，预闪光阶段和闪光阶段通过闪光爆破整理钢轨待焊接面，加速烧化阶段控制加速烧化电压和闪光加速速度，顶锻阶段控制顶锻量，锻造阶段控制钢轨消耗量和锻造时间以减小软化区宽度；
[0009]按重量百分比计，高强珠光体钢轨包括0.72％～0.86％的碳、0.10％～1.00％的硅的、0.60％～1.30％的锰、不超过0.020％的磷、不超过0.020％的硫，不超过0.3％的铬，以及不超过0.01％的钒。
[0010]在一些实施方式中，预闪光阶段的高压时间为45s～65s，高电压为370V～440V，预闪光距离为2mm～10mm，闪光速度为0.1mm/s～0.6mm/s。
[0011]在一些实施方式中，闪光阶段的低压时间为80s～140s，低电压为320V～390V，闪光速度为0.1mm/s～0.6mm/s。
[0012]在一些实施方式中，加速烧化阶段的加速烧化电压为380V～450V，闪光加速速度为0.5mm/s～2.0mm/s。
[0013]在一些实施方式中，顶锻阶段的顶锻量为5.0mm～18.0mm。
[0014]在一些实施方式中，锻造阶段的钢轨消耗量为2.0mm～4.0mm，锻造时间为1.5s～3.0s。
[0015]在一些实施方式中，钢轨接头采用移动闪光焊接。
[0016]本专利技术另一方面还提供了一种使用上述方法处理的高强珠光体钢轨接头，该高强珠光体钢轨接头软化区宽度为5mm～10mm。
[0017]本专利技术至少具有以下有益技术效果：
[0018]本专利技术的方法通过将焊接过程分为预闪光、闪光、加速烧化、顶锻及锻造5个主要阶段，通过控制焊接过程的各项参数有效减小了高强珠光体钢轨接头软化区宽度，优化了重载钢轨焊接接头性能，采用该方法焊接的重载铁路用高强珠光体钢轨接头软化区宽度处于5mm～10mm的较好水平，且熔合线两侧软化区宽度相当，其最大值与最小值间的差值为1mm～4mm，远超标准规定的技术指标要求，接头其余性能也均满足标准要求。
附图说明
[0019]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实施例。
[0020]图1为本专利技术提供的高强珠光体钢轨闪光焊接头软化区实施例的示意图。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术实施例进一步详细说明。
[0022]需要说明的是，本专利技术实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本专利技术实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
[0023]本专利技术针对重载铁路用高强珠光体钢轨连续闪光焊接头软化区宽度过宽无法满足标准要求的问题，提供一种减小高强珠光体钢轨接头软化区宽度的方法，如图1所示为本专利技术提供的钢轨闪光焊接头软化区示意图，本专利技术的方法包括以下步骤：
[0024]钢轨接头在焊接时包括预闪光、闪光、加速烧化、顶锻及锻造五个阶段，预闪光阶
段和闪光阶段通过闪光爆破整理钢轨待焊接面，加速烧化阶段控制加速烧化电压和闪光加速速度，顶锻阶段控制顶锻量，锻造阶段控制钢轨消耗量和锻造时间以减小软化区宽度；
[0025]按重量百分比计，高强珠光体钢轨包括0.72％～0.86％的碳、0.10％～1.00％的硅的、0.60％～1.30％的锰、不超过0.020％的磷和硫，不超过0.3％的铬，以及不超过0.01％的钒。
[0026]进一步地，钢轨的最小抗拉强度为1080MPa，轨头最小硬度为310HB。
[0027]上述的连续闪光焊接，闪光过程主要通过预闪光、闪光、加速烧化实现，闪光过程平稳连续无中断。为达到减小高强珠光体钢轨接头软化区宽度的目的，需严格控制焊接过程各阶段的热量输入、热传导时间以及高温钢轨消耗量。
[0028]上述的预闪光阶段的主要作用是通过闪光爆破使得钢轨待焊截面平整清洁，为后续的闪光提供相对均匀平整的有利条件和基础热量。为达到控制热量、热传导时间以及高温钢轨消耗量的目的，主要需要控制该阶段高压时间、高电压、预闪光距离为和闪光速度。在一些实施例中，预闪光阶段的高压时间为45s～65s，高电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减小高强珠光体钢轨接头软化区宽度的方法，其特征在于，所述钢轨接头在焊接时包括预闪光、闪光、加速烧化、顶锻及锻造五个阶段，所述预闪光阶段和所述闪光阶段通过闪光爆破整理所述钢轨待焊接面，所述加速烧化阶段控制加速烧化电压和闪光加速速度，所述顶锻阶段控制顶锻量，所述锻造阶段控制钢轨消耗量和锻造时间以减小所述软化区宽度；按重量百分比计，高强珠光体钢轨包括0.72％～0.86％的碳、0.10％～1.00％的硅的、0.60％～1.30％的锰、不超过0.020％的磷、不超过0.020％的硫、不超过0.3％的铬、以及不超过0.01％的钒。2.根据权利要求1所述的减小高强珠光体钢轨接头软化区宽度的方法，其特征在于，所述预闪光阶段的高压时间为45s～65s，高电压为370V～440V，预闪光距离为2mm～10mm，闪光速度为0.1mm/s～0.6mm/s。3.根据权利要求1所述的减小高强珠光体钢轨接头软化区宽度的方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆鑫，李大东，徐飞翔，董雪娇，
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：