CN103785924A

CN103785924A - 一种高锰钢铸钢辙叉及钢轨堆焊修复方法

Info

Publication number: CN103785924A
Application number: CN201410028400.3A
Authority: CN
Inventors: 刘宏; 牟淑坤; 张飞虎; 章军; 陈延清; 齐建; 郭占山; 董现春; 鞠建斌; 张熹; 张楠
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Corp
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2014-05-14

Abstract

一种高锰钢铸钢辙叉及钢轨堆焊修复方法，属于焊接技术领域。具体步骤包括：对高锰钢铸钢辙叉及钢轨伤损部位进行质量判定；对高锰钢铸钢辙叉及钢轨伤损部位焊修面进行焊前加工；对高锰钢铸钢辙叉及钢轨伤损部位进行过堆焊修复；对焊补修复后的高锰钢铸钢辙叉及钢轨打磨成型，进行质检。优点在于，高锰钢铸钢辙叉及钢轨堆焊修复前无需预热，焊后无需进行热处理，实施焊补工艺简单，成本低、效率高、劳动强度小，焊修后质量好，性能稳定可靠。

Description

一种高锰钢铸钢辙叉及钢轨堆焊修复方法

技术领域

本发明属于焊接技术领域，特别涉及一种高锰钢铸钢辙叉及钢轨堆焊修复方法。尤其是采用锰铬镍药芯焊丝对高锰钢铸钢辙叉及钢轨进行焊补的自保护焊修复方法。

背景技术

道岔是铁道线路的重要组成部分，由高锰钢整铸而成的辙叉，又是道岔的关键部件，由于其存在有害空间，在火车车轮的碾压和冲击力作用下，极易产生磨损，当辙叉磨损到一定限度后，对行车安全非常不利，必须及时更换和修复。以往铁路铸钢辙叉普遍采用的是焊条电弧焊堆焊修复工艺，对工人技术素质要求高，而且焊接工艺复杂，修复过程中需动用吊装、运输设备及大量人工，劳动工时长、强度大，推广应用难度大。

近年来，药芯焊丝在我国发展迅速，与焊条手工电弧焊相比，药芯焊丝电弧焊的主要特点有：1)电流密度大，效率高，其熔敷效率是手工电弧焊高1～3倍以上；2）引弧容易，电弧稳定，焊接工艺性好；3）节约焊材、降低成本。药芯焊丝与手工焊条相比，不仅减少了大量焊条残端，节约了焊材，而且由于药芯焊丝电弧焊的熔敷效率高，从而大大地减少了焊接时间，节约了电能。4）药芯焊丝电弧焊是一种高效、优质的焊接方法，焊接效率高，工人劳动强度小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高锰钢铸钢辙叉及钢轨堆焊修复方法。解决了焊条电弧焊堆焊修复工艺复杂，效率低的问题。

本发明具体工艺步骤如下：

1、对高锰钢铸钢辙叉及钢轨伤损部位进行质量判定。

1）有部位出现断裂的高锰钢铸钢辙叉及钢轨不焊补。

2）判断高锰钢铸钢辙叉及钢轨损伤程度：

高锰钢铸钢辙叉及钢轨出现表面磨耗、裂纹、掉块和压溃等缺陷时，打磨后不影响行车，利用行车间隙时间进行在线焊补；高锰钢铸钢辙叉及钢轨出现较大缺陷，影响行车，焊补在线下进行；高锰钢铸钢辙叉及钢轨同一部位焊补不应超过三次。

2、对高锰钢铸钢辙叉及钢轨伤损部位焊修面进行焊前加工。

1）对伤损部位进行油污、泥垢及铁锈的清理：

对高锰钢铸钢辙叉及钢轨伤损部位，进行油污、泥垢及铁锈的清理，认真检查出磨损、剥离掉块等伤损的类型和部位，并记录在焊补工艺卡上。

对高锰钢铸钢辙叉及钢轨表面存在少量缺陷或是磨耗的，用砂轮机将硬化层打磨掉，打磨深度不少于0.3mm，到露出金属光泽后，待施焊；

对高锰钢铸钢辙叉及钢轨存在裂纹、压溃、磨损和剥离掉块等伤损时，用手持式砂轮机将硬化层打磨掉，打磨后，用磁粉探伤仪等对打磨面进行检查，发现裂纹时，继续清理、打磨，直到待焊面无裂纹等缺陷后，才能待施焊。打磨时表面不应出现发蓝现象。

2）对高锰钢铸钢辙叉及钢轨表面裂纹进行开槽：

高锰钢铸钢辙叉及钢轨表面裂纹深度超过20mm时，开U型或V型坡口，一次焊补的裂纹长度不大于70mm，坡口长度超过裂纹端部5mm～10mm；裂纹总长度超过70mm时，焊补作业要分段进行，一次开坡口的宽度不超过宽度的1/2；对裂纹开槽时，槽的端部应向裂纹端部外延伸5mm～10mm，槽深以挖完以上缺陷为止。

3）对高锰钢铸钢辙叉及钢轨裂纹开槽、清除压溃和清理剥离掉块的起层时，用碳弧气刨工艺进行；对碳弧气刨槽和碳弧气刨区，用角磨机或砂轮机打磨出金属光泽，槽口和交口处留有30°～60°坡口倒角。

3、对高锰钢铸钢辙叉及钢轨伤损部位进行过堆焊修复。

1）焊补修复在线下进行时，将高锰钢铸钢辙叉及钢轨两端刚性固定，防止焊补引起变形。

2）用砂轮机将高锰钢铸钢辙叉及钢轨底部裙边上，准备搭铁处的铁锈除去，将电焊电源的地线搭接在已除锈的翼轨轨底上。

3）焊接采用直拉短道焊，焊道宽度7～10mm，焊道相互搭接宽度为焊道宽度的1/3～1/2。息弧时填满弧坑，引弧和息弧避开辙叉轨顶边缘及母材与焊道交界处，焊完一道焊缝后，马上浇水冷却焊缝部位，测试表面温度低于50℃，用刷子将水和焊渣刷净，再进行下一道焊缝的堆焊。在每道焊后用小锤敲打，减少应力，并对收弧区和周围飞溅进行打磨，保证焊接质量。

堆焊过程中，采用从磨损较深的部位开始，药芯焊丝走向先纵向将辙叉轮缘槽焊好，再纵向或横向焊接中间部分。辙叉心轨和翼轨均需堆焊时，遵循先焊翼轨后焊心轨交替施焊原则。心轨和翼轨焊道排列都先焊中间，后分别焊两侧，交替进行。

具体工艺参数：

所用药芯焊丝为锰铬镍焊丝，焊丝直径为1.4mm，焊接电流为180～250A，焊接电压为18～24V，焊道宽度为10～16mm，焊道重叠量为1/3～1/2的焊道宽度。

所述锰铬镍药芯焊丝的化学成分及重量百分比为：C：≤0.5%，Si：≤0.6%，Mn：10%～18%，Cr：10%～20%，Ni：≤2%，Mo：≤2%，S：≤0.02%，P：≤0.02%，其余为铁和总量小于5%的杂质。

4、对焊补修复后的高锰钢铸钢辙叉及钢轨打磨成型，进行质检。

1）焊补区域不能有裂纹、夹渣、气孔和咬边等缺陷，否则，要清除重新补焊。

2）施焊结束后，对心轨和翼轨断面轮廓进行补磨，补磨时要轨顶面和侧面都平顺；用1m钢直尺检查时，焊补打磨处顶面凸起或凹下处小于0.3mm，施焊过的轨头部内作用面允许凹下0.2mm，不允许凸出。

本发明的优点在于：

1、高锰钢铸钢辙叉及钢轨堆焊修复前无需预热，焊后无需进行热处理，实施焊补工艺简单。

2、工艺方法容易掌握，对焊补操作人员要求低，具备基本焊接操作水平，经过简单培训即可进行焊补操作。

3、经过用户使用证明，该工艺方法成本低、效率高、劳动强度小，焊修后质量好，性能稳定可靠。

具体实施方式

对某一在线使用中的表面出现磨耗、裂纹、掉块和压溃等缺陷的高锰钢铸钢辙叉计划进行焊补修复。

1、首先要对其伤损部位进行了质量判定：

1）该高锰钢铸钢辙叉任何部位未出现断裂情况。

2）确认该高锰钢铸钢辙叉及钢轨损伤程度：

该高锰钢铸钢辙叉出现表面的磨耗、裂纹、掉块和压溃等缺陷，打磨后不影响行车，可以利用行车间隙时间进行在线焊补，需焊补部位未曾修复过。

2、对该高锰钢铸钢辙叉伤损部位焊修面进行焊前加工：

1）对该高锰钢铸钢辙叉伤损部位，进行油污、泥垢及铁锈的清理，认真检查出磨损、剥离掉块等伤损的类型和部位，并记录在焊补工艺卡上。

2）对该高锰钢铸钢辙叉表面存在少量缺陷或磨耗，用手持式砂轮机将硬化层打磨掉，打磨深度1mm，并露出金属光泽。打磨时表面未出现发蓝现象。

3）对该高锰钢铸钢辙叉存在的裂纹、压溃、磨损和剥离掉块等伤损时，用手持式砂轮机将硬化层打磨掉，打磨后，用磁粉探伤仪对打磨面进行检查，未发现裂纹。打磨时表面未出现发蓝现象。

3、对该高锰钢铸钢辙叉伤损部位进行药芯焊丝自保护焊补修复：

1）焊补修复时，用砂轮机将该高锰钢铸钢辙叉底部裙边上，准备搭铁处的铁锈除去，将电焊电源的地线搭接在已除锈的翼轨轨底上。

2）焊接采用直拉短道焊，焊道宽度8mm，焊道相互搭接宽度为焊道宽度的1/2。息弧时填满弧坑，引弧和息弧避开辙叉轨顶边缘及母材与焊道交界处，焊完一道焊缝后，马上浇水冷却焊缝部位，测试表面温度40℃后，用刷子将水和焊渣刷净，再进行下一道焊缝的堆焊。在每道焊后用小锤敲打，减少应力，并对收弧区和周围飞溅进行打磨，保证焊接质量。

3）堆焊过程中，采用从磨损较深的部位开始，药芯焊丝焊接走向先用纵向将辙叉轮缘槽焊好，再用横向焊接中间部分。辙叉心轨和翼轨均需堆焊时，遵循先焊翼轨后焊心轨交替施焊原则。心轨和翼轨焊道排列都先焊中间，后分别焊两侧，交替进行。

焊丝类别为锰铬镍，焊丝直径为1.4mm，焊接电流为220A，焊接电压为23V，焊道宽度为15mm，焊道重叠量为1/2的焊道宽度。

4、对高锰钢铸钢辙叉及钢轨进行焊补修复后打磨成型，质检合格：

1)焊补区域不存在裂纹、夹渣、气孔和咬边等缺陷。

2)施焊结束，对心轨和翼轨断面轮廓进行补磨，轨顶面和侧面平顺；用1m钢直尺检查，焊补打磨处顶面凸起凹下均小于0.3mm，施焊过的轨头部内作用面凹下0.1mm。

将修复的铸钢辙叉进行上道实际运用验证，各项指标均达到铸钢辙叉及钢轨的使用要求。

修复焊补用锰铬镍药芯焊丝熔敷金属检测结果为：抗拉强度900MPa、屈服强度450MPa、延伸率30%、冲击吸收功（0℃）95J、硬度（HRC）44，均达到铸钢辙叉及钢轨的使用要求。

Claims

1.一种高锰钢铸钢辙叉及钢轨堆焊修复方法，其特征在于：步骤及参数如下：

1）对高锰钢铸钢辙叉及钢轨伤损部位进行质量判定；

有部位出现断裂的高锰钢铸钢辙叉及钢轨不焊补；

判断高锰钢铸钢辙叉及钢轨损伤程度：

高锰钢铸钢辙叉及钢轨出现表面磨耗、裂纹、掉块和压溃缺陷时，打磨后不影响行车，利用行车间隙时间进行在线焊补；高锰钢铸钢辙叉及钢轨出现较大缺陷，影响行车，焊补在线下进行；高锰钢铸钢辙叉及钢轨同一部位焊补不应超过三次；

2）对高锰钢铸钢辙叉及钢轨伤损部位焊修面进行焊前加工；

a、对伤损部位进行油污、泥垢及铁锈的清理：

对高锰钢铸钢辙叉及钢轨伤损部位，进行油污、泥垢及铁锈的清理，认真检查出磨损、剥离掉块伤损的类型和部位，并记录在焊补工艺卡上；

对高锰钢铸钢辙叉及钢轨存在裂纹、压溃、磨损和剥离掉块伤损时，用手持式砂轮机将硬化层打磨掉，打磨后，用磁粉探伤仪等对打磨面进行检查，发现裂纹时，继续清理、打磨，直到待焊面无裂纹等缺陷后，才能待施焊；打磨时表面不出现发蓝现象；

b、对高锰钢铸钢辙叉及钢轨表面裂纹进行开槽：

高锰钢铸钢辙叉及钢轨表面裂纹深度超过20mm时，开U型或V型坡口，一次焊补的裂纹长度不大于70mm，坡口长度超过裂纹端部5mm～10mm；裂纹总长度超过70mm时，焊补作业要分段进行，一次开坡口的宽度不超过宽度的1/2；对裂纹开槽时，槽的端部应向裂纹端部外延伸5mm～10mm，槽深以挖完以上缺陷为止；

c、对高锰钢铸钢辙叉及钢轨裂纹开槽、清除压溃和清理剥离掉块的起层时，用碳弧气刨工艺进行；对碳弧气刨槽和碳弧气刨区，用角磨机或砂轮机打磨出金属光泽，槽口和交口处留有30°～60°坡口倒角；

3）对高锰钢铸钢辙叉及钢轨伤损部位进行过堆焊修复；

a、焊补修复在线下进行时，将高锰钢铸钢辙叉及钢轨两端刚性固定，防止焊补引起变形；

b、用砂轮机将高锰钢铸钢辙叉及钢轨底部裙边上，准备搭铁处的铁锈除去，将电焊电源的地线搭接在已除锈的翼轨轨底上；

c、焊接采用直拉短道焊，焊道宽度7～10mm，焊道相互搭接宽度为焊道宽度的1/3～1/2；息弧时填满弧坑，引弧和息弧避开辙叉轨顶边缘及母材与焊道交界处，焊完一道焊缝后，浇水冷却焊缝部位，测试表面温度低于50℃，用刷子将水和焊渣刷净，再进行下一道焊缝的堆焊；在每道焊后用小锤敲打，减少应力，并对收弧区和周围飞溅进行打磨，保证焊接质量；

4）对焊补修复后的高锰钢铸钢辙叉及钢轨打磨成型，进行质检；

a、焊补区域不能有裂纹、夹渣、气孔和咬边缺陷，否则，要清除重新补焊；

b、施焊结束后，对心轨和翼轨断面轮廓进行补磨，补磨时要轨顶面和侧面都平顺；用1m钢直尺检查时，焊补打磨处顶面凸起或凹下处小于0.3mm，施焊过的轨头部内作用面允许凹下0.2mm，不允许凸出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，堆焊过程中，从磨损较深的部位开始，药芯焊丝走向先纵向将辙叉轮缘槽焊好，再纵向或横向焊接中间部分；辙叉心轨和翼轨均需堆焊时，遵循先焊翼轨后焊心轨交替施焊原则；心轨和翼轨焊道排列都先焊中间，后分别焊两侧，交替进行。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所用药芯焊丝为锰铬镍焊丝，焊丝直径为1.4mm，焊接电流为180～250A，焊接电压为18～24V，焊道宽度为10～16mm，焊道重叠量为1/3～1/2的焊道宽度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述药芯焊丝的化学成分及重量百分比为：C：≤0.5%，Si：≤0.6%，Mn：10%～18%，Cr：10%～20%，Ni：≤2%，Mo：≤2%，S：≤0.02%，P：≤0.02%，其余为铁和总量小于5%的杂质。