CN106334863B - 一种对75kg/m过共析钢轨与珠光体钢轨进行移动闪光焊接的方法和钢轨 - Google Patents

一种对75kg/m过共析钢轨与珠光体钢轨进行移动闪光焊接的方法和钢轨 Download PDF

Info

Publication number
CN106334863B
CN106334863B CN201610909605.1A CN201610909605A CN106334863B CN 106334863 B CN106334863 B CN 106334863B CN 201610909605 A CN201610909605 A CN 201610909605A CN 106334863 B CN106334863 B CN 106334863B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rail
welding
duration
displacement
upset
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610909605.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106334863A (zh
Inventor
李大东
王若愚
白威
邓健
陆鑫
徐飞翔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Advanced Metal Materials Industry Technology Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Chengdu Advanced Metal Materials Industry Technology Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Advanced Metal Materials Industry Technology Research Institute Co Ltd filed Critical Chengdu Advanced Metal Materials Industry Technology Research Institute Co Ltd
Priority to CN201610909605.1A priority Critical patent/CN106334863B/zh
Publication of CN106334863A publication Critical patent/CN106334863A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106334863B publication Critical patent/CN106334863B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/04—Flash butt welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/24—Electric supply or control circuits therefor
    • B23K11/25—Monitoring devices
    • B23K11/252—Monitoring devices using digital means
    • B23K11/253—Monitoring devices using digital means the measured parameter being a displacement or a position
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • B23K31/125—Weld quality monitoring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/26—Railway- or like rails
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)

Abstract

本发明涉及钢轨焊接领域，公开了一种对75kg/m过共析钢轨与珠光体钢轨进行移动闪光焊接的方法以及由该方法焊接得到的钢轨，该方法包括闪平、脉动、加速烧化、顶锻和保压，其特征在于，控制移动闪光焊接过程中焊接的总热输入量为10‑13MJ，焊接的总持续时间为143‑162s，焊接顶锻量为15.5‑18.5mm。采用本发明的方法，能够将75kg/m过共析钢轨与珠光体钢轨进行移动闪光焊接，异种钢轨接头的内部缺陷少，焊接质量稳定；异种钢轨的接头能够连续通过15支闪光焊接头落锤检验，具有较好的稳定性。

Description

一种对75kg/m过共析钢轨与珠光体钢轨进行移动闪光焊接的 方法和钢轨
技术领域
本发明涉及钢轨焊接领域，具体地，涉及一种对75kg/m过共析钢轨与珠光体钢轨进行移动闪光焊接的方法以及由该方法焊接得到的钢轨。
背景技术
过共析钢轨是近些年开发出来的新钢轨品种，过共析钢轨的含碳量一般在0.90-1.0重量％的范围内，其显微组织为沿晶二次渗碳体+珠光体的混合组织，为目前世界上最高强度(1350MPa)和硬度(400HB-420HB)的顶级钢轨。珠光体钢轨的组织为珠光体，具有代表性的珠光体钢轨为PG4热处理钢轨。PG4热处理钢轨(又名U78CrV，简称PG4钢轨)碳含量在0.72-0.82重量％的范围内，显微组织为珠光体组织，强度与过共析钢轨相当，硬度略低20HB。这两种钢轨的组织差异性较大，为两种不同类型的高强热处理钢轨。过共析钢轨和PG4热处理钢轨均主要应用于重载铁路耐磨钢轨。目前国内外的铁路均通过钢厂生产的25m或100m定尺钢轨采用基地闪光焊连接250m或500m的长轨条，长轨条运输到线路后采用移动闪光焊、气压焊或铝热焊工艺技术形成无缝线路，提高线路平顺性和舒适性，降低轮轨冲击，延长轮轨使用寿命。在线采用移动闪光焊接大断面的75kg/m珠光体PG4热处理钢轨难度极大，如果进一步要与显微组织不同的高碳、高强度和高硬度过共析钢轨焊接，难度更大。
目前还没有关于过共析钢轨与PG4热处理钢轨的移动闪光焊接的报道和文献记载。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种特别适用于对75kg/m过共析钢轨与珠光体钢轨进行移动闪光焊接的方法以及由该方法焊接得到的钢轨。
由于过共析钢轨和珠光体钢轨两者的显微组织不同，过共析钢轨的合金含量比珠光体钢轨少，800-1100℃时的高温强度较珠光体钢轨低，焊接加热和顶锻的过程中两种钢轨加热区的变形不同，过共析钢轨侧加热区的变形较大。本发明的发明人发现，严格控制移动闪光焊接过程中的焊接热输入量和焊接的时间，以及最终阶段的顶锻量，可以成功将75kg/m过共析钢轨与珠光体钢轨进行移动闪光焊接，并且该异种钢轨焊接接头能够连续通过15支闪光焊接头落锤检验，具有较好的稳定性。
因此，本发明提供了一种对75kg/m过共析钢轨与珠光体钢轨进行移动闪光焊接的方法，该方法包括闪平、脉动、加速烧化、顶锻和保压，其中，控制移动闪光焊接过程中焊接的总热输入量为10-13MJ，焊接的总持续时间为143-162s，焊接顶锻量为15.5-18.5mm。
本发明还提供了由上述方法焊接得到的钢轨。
采用本发明的技术方案，可以成功焊接异种钢轨，特别是能够将75kg/m过共析钢轨与珠光体钢轨进行移动闪光焊接，异种钢轨接头的内部缺陷少，焊接质量稳定，可以通过疲劳试验、拉伸和冲击试验以及静弯试验的测试满足要求；异种钢轨的接头能够连续通过15支闪光焊接头落锤检验，具有较好的稳定性。通过将过共析钢轨和珠光体钢轨焊接在一起，保留了两种钢轨的高强度、高硬度和良好的耐磨性的优点，可以根据铁路路线的情况对长钢轨进行装车和铺设，例如根据铁路路线直线、曲线不同地段根据需要铺设不同钢种；焊接接头的稳定性好，可以提高钢轨的使用水平，提高铁路无缝线路的整体水平。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是实施例1中钢轨焊接接头的焊后热处理曲线；
图2是实施例1中钢轨焊接接头空冷后的轨腰低倍样；
图3是实施例1中钢轨焊接接头焊后热处理后最终的轨腰低倍样；
图4是实施例1中钢轨焊接接头空冷后的踏面下5.0mm处纵断面硬度分布图；
图5是实施例1中钢轨焊接接头焊后热处理后踏面下5.0mm处纵断面硬度分布图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种对75kg/m过共析钢轨与珠光体钢轨进行移动闪光焊接的方法，该方法包括闪平、脉动、加速烧化、顶锻和保压，其中，控制移动闪光焊接过程中焊接的总热输入量为10-13MJ，焊接的总持续时间为143-162s，焊接顶锻量为15.5-18.5mm。
尽管只要将焊接的总热输入量、持续时间和焊接顶锻量控制在上述范围内即可实现本发明的目的，但是为了达到更好的焊接效果，优选地，所述焊接的总热输入量为11-12MJ，所述移动焊接的总持续时间为149-156s，所述焊接顶锻量为16.5-17.5mm。焊接顶锻量是指顶锻阶段的位移量。
在本发明中，移动闪光焊接过程中每个阶段(包括闪平、脉动、加速烧化、顶锻和保压)焊接热输入量、位移量和持续时间都可以在较大范围内变动，只要将焊接的总热输入量、持续时间和焊接顶锻量控制在本发明提供的范围内即可。其中，焊接的总热输入量为各个阶段热输入量之和，焊接的总持续时间为各个阶段持续时间之和，钢轨烧化位移量为各个阶段的位移量之和。
在本发明中，闪平阶段的焊接热输入量可以为2.2-2.9MJ，优选为2.5-2.7MJ；位移量可以为1.8-2.6mm，优选为2-2.5mm；持续时间为28-32s，优选为29-30s。
在本发明中，脉动阶段的焊接热输入量可以为7.7-9.3MJ，优选为8.1-8.6MJ；位移量可以为9.5-11mm，优选为10-10.5mm；持续时间为78-83s，优选为80-82s。
在本发明中，加速烧化阶段的焊接热输入量可以为0.1-0.7MJ，优选为0.3-0.5MJ；位移量可以为9-13mm，优选为10-12mm；持续时间为24-28s，优选为25-27s。
在本发明中，顶锻阶段的焊接热输入量不超过0.2MJ，优选不超过0.1MJ，更优选为0.01-0.1MJ；位移量可以为15.5-18.5mm，优选为16.5-17.5mm；带电顶锻时间为0.3-0.6s，优选为0.4-0.5s。
在本发明中，保压阶段的保压压力为26-32t，优选为28-30t；持续时间为13-18s，优选为15-16s。“t”指的是“吨”。
根据本发明一种优选的实施方式，闪平阶段的焊接热输入量为2.5-2.7MJ，位移量为2-2.5mm，持续时间为29-30s；脉动阶段的焊接热输入量为8.1-8.6MJ，位移量为10-10.5mm，持续时间为80-82s；加速烧化阶段的焊接热输入量为0.3-0.5MJ，位移量为10-12mm，持续时间为25-27s；顶锻阶段的焊接热输入量不超过0.1MJ，位移量为16.5-17.5mm，带电顶锻时间为0.4-0.5s；保压阶段的保压压力为28-30t，持续时间为15-16s。
在本发明中，可以采用移动钢轨闪光焊机进行所述移动闪光焊接，通过设置移动钢轨闪光焊机可以控制各个阶段的焊接热输入量、位移量和持续时间。
在本发明中，所述珠光体钢轨可以为PG4热处理钢轨；优选地，所述75kg/m过共析钢轨为PG5过共析钢轨。
另外需要说明的是，本发明中进行焊接的珠光体钢轨和过共析钢轨均为75kg/m的规格。
本发明还提供了上述方法得到的焊接的钢轨。
对本发明提供的异种钢轨移动闪光焊接方法得到的钢轨焊接接头还可以进行热处理，所述热处理的方法优选包括：将焊接得到的待冷却的钢轨焊接接头进行第一冷却至400℃以下，将第一冷却后的钢轨焊接接头加热至860-930℃，然后进行第二冷却至钢轨焊接接头的踏面温度为410-450℃；其中，所述钢轨焊接接头为75kg/m过共析钢轨与珠光体钢轨焊接接头。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，所述“钢轨焊接接头”是指经焊接后得到的包含焊缝和/或正火热影响区在内长度约为100-120毫米的区域，该区域的中心线为两支焊接在一起的钢轨的焊缝处。在本发明中，所述“室温”是指0-45℃的温度范围。
在本发明中，所述钢轨焊接接头的焊后热处理优选在顶锻和推凸完成之后进行。焊接得到的待冷却的钢轨焊接接头的起始温度通常可以为1050-1200℃，即第一冷却的起始温度可以为1050-1200℃。
在本发明中，所述第一冷却的方式可以为自然冷却，所述自然冷却可以在室温下进行。
优选情况下，将焊接得到的待冷却的钢轨焊接接头进行第一冷却至280-360℃，更优选为290-330℃；进一步优选地，将第一冷却后的钢轨焊接接头加热至860-930℃，然后进行第二冷却至钢轨焊接接头的踏面温度为430-450℃。第二冷却的过程结束的温度为第二冷却的终冷温度。
优选情况下，在本发明所述的钢轨焊接接头的焊后热处理的方法中，所述将第一冷却后的钢轨焊接接头加热至870-925℃，进一步优选加热至880-920℃。
在本发明所述的钢轨焊接接头的焊后热处理的方法中，所述将焊接接头加热至860-930℃的方法可以有多种，本发明优选采用中频感应像形电加热器和/或氧-乙炔火焰像形加热器将钢轨焊接接头加热至860-930℃。
优选情况下，在本发明所述的钢轨焊接接头的焊后热处理的方法中，将钢轨焊接接头加热至860-930℃的方式为全断面加热的方式。在本发明中，所述采用全断面的方式进行加热是指对包含焊缝在内的长度约为100-120mm范围内的钢轨焊接接头整个截面进行加热的方式。
优选情况下，本发明采用红外测温地采集踏面的温度信号，当检测到踏面温度达到目标温度的信号后，自动关闭加热电源开关。所述踏面指的是车轮与钢轨的接触部分。
优选情况下，在本发明所述的钢轨焊接接头的焊后热处理的方法中，所述第二冷却的过程可以在前一阶段的加热结束之后立即进行，也可以在加热过程结束之后自然冷却一段时间再进行，但是要保证第二冷却过程的起始温度不低于830℃。
优选情况下，所述第二冷却的方式为风冷。所述风冷包括采用喷风装置对钢轨焊接接头的踏面加热区域进行冷却，喷风口至踏面的距离可以为20-70mm，优选为30-50mm，喷风的风压可以为0.15-0.5MPa，优选为0.18-0.25MPa。
优选情况下，第二冷却结束后，将钢轨焊接接头进一步自然冷却至室温。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例中，所述过共析钢轨为PG5过共析钢轨，珠光体钢轨为PG4热处理钢轨；PG5过共析钢轨和PG4热处理钢轨均为攀钢集团的产品；室温表示25℃；移动钢轨闪光焊机型号YHG-1200TH，功率240kVA，顶锻力1200kN。焊接接头的落锤检验、硬度、疲劳试验、拉伸试验和静弯试验按照TB/T 1632.1-2014、TB/T 1632.2-2014以及AS1085.20-2012标准进行检测。
实施例1
该实施例用于说明本发明提供的移动钢轨移动闪光焊接的方法和钢轨
将75kg/m的PG5过共析钢轨和PG4热处理钢轨采用移动钢轨闪光焊机进行焊接，闪平阶段的焊接热输入量为2.5MJ，位移量为2.1mm，持续时间为29s；脉动阶段的焊接热输入量为8.4MJ，位移量为10.2mm，持续时间为81.2s；加速烧化阶段的焊接热输入量为0.4MJ，位移量为11.6mm，持续时间为26.1s；顶锻阶段的焊接热输入量为0.1MJ，位移量为16.9mm，带电顶锻时间为0.4s；保压阶段的保压压力为28.6t，持续时间为15.5s。焊接的总热输入量为11.4MJ，持续时间为152.2s，钢轨烧化位移量为40.8mm，焊接顶锻量为16.9mm。焊接结果为合格。具体数据列于表1中。
在顶锻和推凸完成后，将上述焊接得到的钢轨焊接接头进行焊后热处理。首先钢轨焊接接头由1100℃自然冷却(第一冷却)至300℃，采用中频电源全断面加热焊接接头至轨头焊缝踏面峰温为900℃，红外测温仪自动采集踏面温度到温后的信号并立即自动关闭加热电源开关。然后在850℃开始对踏面喷风风冷(第二冷却)，采用喷风装置加速风冷加热到温后的焊接接头踏面加热区域，喷风口距离踏面40mm，喷风风压0.22MPa。采用红外测温仪自动采集和监控踏面温度，当焊缝踏面温度风冷降至终冷温度为430℃时，自动关闭风冷装置，避免过共析钢轨出现高淬硬性的马氏体组织，随后焊接接头进行自然冷却至室温。
图1是本实施例中的钢轨焊接接头的焊后热处理曲线，该曲线由红外测温仪得到。
图2是本实施例中钢轨焊接接头空冷后的轨腰低倍样，图3是本实施例中钢轨焊接接头焊后热处理后最终的轨腰低倍样，图2和图3是样本宏观相机拍摄得到的图像，以焊缝的中心为基准，其中，左侧为PG4热处理钢轨，右侧为PG5过共析钢轨。
图4是本实施例中钢轨焊接接头空冷后的踏面下5.0mm处纵断面硬度分布图。图5是本实施例中钢轨焊接接头焊后热处理后踏面下5.0mm处纵断面硬度分布图。硬度分布图采用布维硬度计(山东莱州市试验机总厂，型号HBV-30A)以2mm为间隔进行测试，得到的数据使用EXCLE作图。
从图4中可以看出，PG4侧软化区宽度为16mm，PG5侧软化区宽度为28mm，满足AS1085.20-2012标准中软化区宽度小于30mm的要求。
从图5中可以看出，焊接接头质量稳定，接头踏面下5mm处的纵向硬度达到90％以上的PG5过共析钢轨和PG4热处理钢轨母材性能，PG4侧软化区宽度为20mm，PG5侧软化区宽度为25mm，满足AS1085.20-2012标准中软化区宽度小于30mm的要求。
本实施例得到的焊接后的钢轨可以达到TB/T1632.2标准要求的连续15支移动闪光焊接头通过落锤检验的最终目的。其中，第1锤不断挠度为8.2mm，第2锤不断挠度为15.0mm。
钢轨焊接接头的疲劳试验、拉伸和冲击试验、静弯试验的结果分别列于表2、表3和表4中。
表1
实施例2
该实施例用于说明本发明提供的移动钢轨移动闪光焊接的方法和钢轨
将75kg/m的PG5过共析钢轨和PG4热处理钢轨采用移动钢轨闪光焊机进行焊接，闪平阶段的焊接热输入量为2.6MJ，位移量为2mm，持续时间为29s；脉动阶段的焊接热输入量为8.1MJ，位移量为10mm，持续时间为80s；加速烧化阶段的焊接热输入量为0.3MJ，位移量为12mm，持续时间为27s；顶锻阶段的焊接热输入量为0.08MJ，位移量为17.5mm，带电顶锻时间为0.45s；保压阶段的保压压力为30t，持续时间为15s。焊接的总热输入量为11.08MJ，持续时间为151.45s，钢轨烧化位移量为41.5mm，焊接顶锻量为17.5mm。短路阻抗为113.515μΩ。焊接结果为合格。
在顶锻和推凸完成后，将上述焊接得到的钢轨焊接接头进行焊后热处理。首先钢轨焊接接头由1080℃自然冷却(第一冷却)至290℃，采用中频电源全断面加热焊接接头至轨头焊缝踏面峰温为890℃，红外测温仪自动采集踏面温度到温后的信号并立即自动关闭加热电源开关。然后在840℃开始对踏面喷风风冷(第二冷却)，采用喷风装置加速风冷加热到温后的焊接接头踏面加热区域，喷风口距离踏面30mm，喷风风压0.18MPa。采用红外测温仪自动采集和监控踏面温度，当焊缝踏面温度风冷降至终冷温度为450℃时，自动关闭风冷装置，避免过共析钢轨出现高淬硬性的马氏体组织，随后焊接接头进行自然冷却至室温。
本实施例得到的钢轨焊接接头质量稳定，接头踏面下5mm处的纵向硬度达到90％以上的PG5过共析钢轨和PG4热处理钢轨母材性能，软化区宽度均控制在20mm以内。焊接后的钢轨可以达到TB/T1632.2标准要求的连续15支移动闪光焊接头通过落锤检验的最终目的。
钢轨焊接接头的疲劳试验、拉伸和冲击试验、静弯试验的结果分别列于表2、表3和表4中。
实施例3
该实施例用于说明本发明提供的移动钢轨移动闪光焊接的方法和钢轨
将75kg/m的PG5过共析钢轨和PG4热处理钢轨采用移动钢轨闪光焊机进行焊接，闪平阶段的焊接热输入量为2.7MJ，位移量为2.5mm，持续时间为30s；脉动阶段的焊接热输入量为8.6MJ，位移量为10.5mm，持续时间为82s；加速烧化阶段的焊接热输入量为0.5MJ，位移量为10mm，持续时间为25s；顶锻阶段的焊接热输入量为0.07MJ，位移量为16.5mm，带电顶锻时间为0.5s；保压阶段的保压压力为28t，持续时间为16s。焊接的总热输入量为11.87MJ，持续时间为153.5s，钢轨烧化位移量为39.5mm，焊接顶锻量为16.5mm。短路阻抗为111.8491μΩ。焊接结果为合格。
在顶锻和推凸完成后，将上述焊接得到的钢轨焊接接头进行焊后热处理。首先钢轨焊接接头由1150℃自然冷却(第一冷却)至330℃，采用中频电源全断面加热焊接接头至轨头焊缝踏面峰温为880℃，红外测温仪自动采集踏面温度到温后的信号并立即自动关闭加热电源开关。然后在830℃开始对踏面喷风风冷(第二冷却)，采用喷风装置加速风冷加热到温后的焊接接头踏面加热区域，喷风口距离踏面50mm，喷风风压0.25MPa。采用红外测温仪自动采集和监控踏面温度，当焊缝踏面温度风冷降至终冷温度为440℃时，自动关闭风冷装置，避免过共析钢轨出现高淬硬性的马氏体组织，随后焊接接头进行自然冷却至室温。
本实施例得到的钢轨焊接接头质量稳定，接头踏面下5mm处的纵向硬度达到90％以上的PG5过共析钢轨和PG4热处理钢轨母材性能，软化区宽度均控制在20mm以内。焊接后的钢轨可以达到TB/T1632.2标准要求的连续15支移动闪光焊接头通过落锤检验的最终目的。
钢轨焊接接头的疲劳试验、拉伸和冲击试验、静弯试验的结果分别列于表2、表3和表4中。
实施例4
该实施例用于说明本发明提供的移动钢轨移动闪光焊接的方法和钢轨
将75kg/m的PG5过共析钢轨和PG4热处理钢轨采用移动钢轨闪光焊机进行焊接，闪平阶段的焊接热输入量为2.4MJ，位移量为2.6mm，持续时间为28s；脉动阶段的焊接热输入量为8.8MJ，位移量为9.8mm，持续时间为83s；加速烧化阶段的焊接热输入量为0.55MJ，位移量为9.5mm，持续时间为24.5s；顶锻阶段的焊接热输入量为0.05MJ，位移量为16mm，带电顶锻时间为0.35s；保压阶段的保压压力为31t，持续时间为17s。焊接的总热输入量为11.8MJ，持续时间为152.85s，钢轨烧化位移量为37.9mm，焊接顶锻量为16mm。短路阻抗为112.4885μΩ。焊接结果为合格。
在顶锻和推凸完成后，将上述焊接得到的钢轨焊接接头进行焊后热处理。首先钢轨焊接接头由1120℃自然冷却(第一冷却)至280℃，采用中频电源全断面加热焊接接头至轨头焊缝踏面峰温为910℃，红外测温仪自动采集踏面温度到温后的信号并立即自动关闭加热电源开关。然后在860℃开始对踏面喷风风冷(第二冷却)，采用喷风装置加速风冷加热到温后的焊接接头踏面加热区域，喷风口距离踏面55mm，喷风风压为0.3MPa。采用红外测温仪自动采集和监控踏面温度，当焊缝踏面温度风冷降至终冷温度为425℃时，自动关闭风冷装置，避免过共析钢轨出现高淬硬性的马氏体组织，随后焊接接头进行自然冷却至室温。
本实施例得到的钢轨焊接接头质量稳定，接头踏面下5mm处的纵向硬度达到90％以上的PG5过共析钢轨和PG4热处理钢轨母材性能，软化区宽度均控制在20mm以内。焊接后的钢轨可以达到TB/T1632.2标准要求的连续15支移动闪光焊接头通过落锤检验的最终目的。
钢轨焊接接头的疲劳试验、拉伸和冲击试验、静弯试验的结果分别列于表2、表3和表4中。
实施例5
该实施例用于说明本发明提供的移动钢轨移动闪光焊接的方法和钢轨
将75kg/m的PG5过共析钢轨和PG4热处理钢轨采用移动钢轨闪光焊机进行焊接，闪平阶段的焊接热输入量为2.8MJ，位移量为1.8mm，持续时间为31s；脉动阶段的焊接热输入量为8MJ，位移量为10.8mm，持续时间为79s；加速烧化阶段的焊接热输入量为0.25MJ，位移量为12.5mm，持续时间为27.5s；顶锻阶段的焊接热输入量为0.06MJ，位移量为18mm，带电顶锻时间为0.55s；保压阶段的保压压力为27.5t，持续时间为14s。焊接的总热输入量为11.11MJ，持续时间为152.05s，钢轨烧化位移量为43.1mm，焊接顶锻量为18mm。短路阻抗为110.9004μΩ。焊接结果为合格。
在顶锻和推凸完成后，将上述焊接得到的钢轨焊接接头进行焊后热处理。首先钢轨焊接接头由1110℃自然冷却(第一冷却)至340℃，采用中频电源全断面加热焊接接头至轨头焊缝踏面峰温为870℃，红外测温仪自动采集踏面温度到温后的信号并立即自动关闭加热电源开关。然后在865℃开始对踏面喷风风冷(第二冷却)，采用喷风装置加速风冷加热到温后的焊接接头踏面加热区域，喷风口距离踏面25mm，喷风风压0.15MPa。采用红外测温仪自动采集和监控踏面温度，当焊缝踏面温度风冷降至终冷温度为420℃时，自动关闭风冷装置，避免过共析钢轨出现高淬硬性的马氏体组织，随后焊接接头进行自然冷却至室温。
本实施例得到的钢轨焊接接头质量稳定，接头踏面下5mm处的纵向硬度达到90％以上的PG5过共析钢轨和PG4热处理钢轨母材性能，软化区宽度均控制在20mm以内。焊接后的钢轨可以达到TB/T1632.2标准要求的连续15支移动闪光焊接头通过落锤检验的最终目的。钢轨焊接接头的疲劳试验、拉伸和冲击试验、静弯试验的结果分别列于表2、表3和表4中。
表2
参数 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
第1锤不断挠度(mm) 8.2 7.5 7.9 7.2 7.0
第2锤不断挠度(mm) 15.0 14.8 15.5 14.9 14.8
疲劳次数(万次) ＞201.2 ＞201.1 ＞202.1 ＞200.9 ＞201
表3
参数 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
Rp0.2(MPa) 731 676 750 690 735
Rm(MPa) 1039 1043 1150 1080 1050
A(％) 8.4 12.6 7.5 9.0 8.5
Z(％) 43.1 37 36.0 37.0 37.5
AKU(J) 14.36 15 15.5 14.5 16.0
注：Rp0.2表示非比例延伸率为0.2％时的应力，Rm表示拉伸强度，A表示断后伸长率，Z表示断面收缩率，AKU表示冲击吸收功。根据TB/T1632.2标准的规定的方法进行测定，以上参数值均为平均值。Rm≥980MPa，A≥6.0％，AKU≥6.5J即为合格。
表4
注：静弯试验同时参考文献AS1085.20-2012，轨底最小应力900MPa，即F≥1850kN不断为合格；断裂最小挠度75kg/m铁轨最小值为13.3mm，即满足要求。另外，在TB/T1632.2-2014中，75kg/m铁轨轨头受压F≥1850kN不断为合格。对于断口有无缺陷，如果在试验过程中未断，则人为开口后压断以进行断口的观察。
对比例1
该对比例用于说明参比的移动钢轨移动闪光焊接的方法和钢轨
将75kg/m的PG5过共析钢轨和PG4热处理钢轨采用移动钢轨闪光焊机进行焊接，闪平阶段的焊接热输入量为3MJ，位移量为2.8mm，持续时间为35s；脉动阶段的焊接热输入量为9.4MJ，位移量为10.2mm，持续时间为81.2s；加速烧化阶段的焊接热输入量为0.8MJ，位移量为11.6mm，持续时间为28s；顶锻阶段的焊接热输入量为0.3MJ，位移量为19mm，带电顶锻时间为1s；保压阶段的保压压力为28.6t，持续时间为20s。焊接的总热输入量为13.5MJ，持续时间为165.2s，钢轨烧化位移量为43.6mm，焊接顶锻量为19mm。
在顶锻和推凸完成后，将上述焊接得到的钢轨焊接接头进行焊后热处理。首先钢轨焊接接头由1080℃自然冷却(第一冷却)至290℃，采用中频电源全断面加热焊接接头至轨头焊缝踏面峰温为890℃，红外测温仪自动采集踏面温度到温后的信号并立即自动关闭加热电源开关。然后在840℃开始对踏面喷风风冷(第二冷却)，采用喷风装置加速风冷加热到温后的焊接接头踏面加热区域，喷风口距离踏面30mm，喷风风压0.18MPa。采用红外测温仪自动采集和监控踏面温度，当焊缝踏面温度风冷降至终冷温度为390℃时，自动关闭风冷装置，随后焊接接头进行自然冷却至室温。
焊接后的钢轨没有通过TB/T1632.2标准要求的连续15支移动闪光焊接头的落锤检验，第4次落锤时断裂。
从实施例的结果可以看出，采用本发明的技术方案，能够成功将75kg/m过共析钢轨与珠光体钢轨进行移动闪光焊接，异种钢轨接头的内部缺陷少，焊接质量稳定，可以通过疲劳试验、拉伸和冲击试验以及静弯试验的测试满足要求；异种钢轨的接头能够连续通过15支闪光焊接头落锤检验，具有较好的稳定性。而未采用本发明技术方案的对比例1，焊接后的钢轨无法通过落锤检验，不满足要求。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (6)

1.一种对75kg/m过共析钢轨与珠光体钢轨进行移动闪光焊接的方法，该方法包括闪平、脉动、加速烧化、顶锻和保压，其特征在于，控制移动闪光焊接过程中焊接的总热输入量为10-13MJ，焊接的总持续时间为143-162s，焊接顶锻量为15.5-18.5mm；
其中，闪平阶段的焊接热输入量为2.2-2.9MJ，位移量为1.8-2.6mm，持续时间为28-32s；
脉动阶段的焊接热输入量为7.7-9.3MJ，位移量为9.5-11mm，持续时间为78-83s；
加速烧化阶段的焊接热输入量为0.1-0.7MJ，位移量为9-13mm，持续时间为24-28s；
顶锻阶段的焊接热输入量不超过0.2MJ，位移量为15.5-18.5mm，带电顶锻时间为0.3-0.6s；
保压阶段的保压压力为26-32t，持续时间为13-18s。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述焊接的总热输入量为11-12MJ，所述焊接的总持续时间为149-156s，所述焊接顶锻量为16.5-17.5mm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，
闪平阶段的焊接热输入量为2.5-2.7MJ，位移量为2-2.5mm，持续时间为29-30s；
脉动阶段的焊接热输入量为8.1-8.6MJ，位移量为10-10.5mm，持续时间为80-82s；
加速烧化阶段的焊接热输入量为0.3-0.5MJ，位移量为10-12mm，持续时间为25-27s；
顶锻阶段的焊接热输入量不超过0.1MJ，位移量为16.5-17.5mm，带电顶锻时间为0.4-0.5s；
保压阶段的保压压力为28-30t，持续时间为15-16s。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述珠光体钢轨为PG4热处理钢轨。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述75kg/m过共析钢轨为PG5过共析钢轨。
6.由权利要求1-5中任意一项所述的方法焊接得到的钢轨。
CN201610909605.1A 2016-10-19 2016-10-19 一种对75kg/m过共析钢轨与珠光体钢轨进行移动闪光焊接的方法和钢轨 Active CN106334863B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610909605.1A CN106334863B (zh) 2016-10-19 2016-10-19 一种对75kg/m过共析钢轨与珠光体钢轨进行移动闪光焊接的方法和钢轨

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610909605.1A CN106334863B (zh) 2016-10-19 2016-10-19 一种对75kg/m过共析钢轨与珠光体钢轨进行移动闪光焊接的方法和钢轨

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106334863A CN106334863A (zh) 2017-01-18
CN106334863B true CN106334863B (zh) 2018-09-04

Family

ID=57840106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610909605.1A Active CN106334863B (zh) 2016-10-19 2016-10-19 一种对75kg/m过共析钢轨与珠光体钢轨进行移动闪光焊接的方法和钢轨

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106334863B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107520529B (zh) * 2017-08-31 2019-10-11 攀钢集团研究院有限公司 136re+ss热处理钢轨移动闪光焊接的方法
CN107552936B (zh) * 2017-09-07 2019-09-17 攀钢集团研究院有限公司 60kg/m U75V+U75VG钢轨移动闪光焊接工艺
CN108890106B (zh) * 2018-07-26 2020-10-30 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 60kg/m R260热轧钢轨移动闪光焊接的方法
CN109079302B (zh) * 2018-08-29 2020-10-27 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 60kg/mR260热轧钢轨移动闪光焊接的方法
JP6822612B1 (ja) * 2019-02-19 2021-01-27 Ｊｆｅスチール株式会社 レールの製造方法
CN110102864B (zh) * 2019-04-28 2021-06-01 铁科（北京）轨道装备技术有限公司 一种合金钢与槽型钢轨的焊接工艺
CN113414480B (zh) * 2021-07-23 2022-10-11 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 消除75kg/m过共析钢轨移动闪光焊接头过烧缺陷的方法
CN113618193B (zh) * 2021-08-17 2023-06-30 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 75kg/m过共析钢轨与共析钢轨气压焊接方法及焊接件
CN114012227A (zh) * 2021-11-24 2022-02-08 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种钢轨的焊接方法
CN115488482B (zh) * 2022-11-03 2023-12-22 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 减小高强珠光体钢轨闪光焊接头热影响区宽度的方法
CN115488483B (zh) * 2022-11-03 2024-04-09 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种提升钢轨闪光对焊接头的结合强度的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5884684A (ja) * 1981-08-13 1983-05-20 ハ−・ア−・シユラツタ−・アクチエンゲゼルシヤフト 連続軌道を形成するための溶接方法及び溶接装置
CN1275463A (zh) * 2000-07-21 2000-12-06 燕山大学 高锰钢辙叉与碳钢钢轨加介质闪光焊接方法
CN1370652A (zh) * 2000-03-18 2002-09-25 中铁宝桥股份有限公司 高锰钢辙叉或锰钢轨与普通钢轨的直接闪光对焊连接方法
JP2012101280A (ja) * 2010-10-14 2012-05-31 Nippon Steel Corp レール鋼のフラッシュバット溶接方法
CN102635042A (zh) * 2012-04-12 2012-08-15 中铁十一局集团第三工程有限公司 一种现场移动闪光焊接无缝钢轨的方法
CN105382391A (zh) * 2015-12-14 2016-03-09 中国铁道科学研究院金属及化学研究所 一种钢轨焊接方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6886470B2 (en) * 2000-08-18 2005-05-03 Holland Corporation Rail welderhead shear apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5884684A (ja) * 1981-08-13 1983-05-20 ハ−・ア−・シユラツタ−・アクチエンゲゼルシヤフト 連続軌道を形成するための溶接方法及び溶接装置
CN1370652A (zh) * 2000-03-18 2002-09-25 中铁宝桥股份有限公司 高锰钢辙叉或锰钢轨与普通钢轨的直接闪光对焊连接方法
CN1275463A (zh) * 2000-07-21 2000-12-06 燕山大学 高锰钢辙叉与碳钢钢轨加介质闪光焊接方法
JP2012101280A (ja) * 2010-10-14 2012-05-31 Nippon Steel Corp レール鋼のフラッシュバット溶接方法
CN102635042A (zh) * 2012-04-12 2012-08-15 中铁十一局集团第三工程有限公司 一种现场移动闪光焊接无缝钢轨的方法
CN105382391A (zh) * 2015-12-14 2016-03-09 中国铁道科学研究院金属及化学研究所 一种钢轨焊接方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
移动式钢轨闪光焊设备及工艺;丁韦 等;《铁道建筑》;20100228(第2期);第106-108页 *
移动焊轨车作业质量控制;晁俊才;《设备管理与维修》;20140731(第7期);第4-5页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106334863A (zh) 2017-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106544933B (zh) 一种对钢轨焊接接头进行焊后热处理的方法
CN106334863B (zh) 一种对75kg/m过共析钢轨与珠光体钢轨进行移动闪光焊接的方法和钢轨
CN107520529B (zh) 136re+ss热处理钢轨移动闪光焊接的方法
CN104862466B (zh) 过共析钢轨焊接接头焊后热处理的方法
CN103898310B (zh) 一种贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法
CN107552936B (zh) 60kg/m U75V+U75VG钢轨移动闪光焊接工艺
CN107385188A (zh) 贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法
CN107502730A (zh) 136re+ss热处理钢轨焊接接头的焊后热处理方法
Jiang et al. Microstructure and mechanical properties of the TIG welded joints of fusion CLAM steel
CN108823394A (zh) 钢轨焊后热处理方法
CN105014189B (zh) 抗拉强度1000MPa级高锰无磁钢的焊条电弧焊方法
CN110016544A (zh) 用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法
CN109355482A (zh) 亚共析钢轨的焊后热处理方法
JP2016055337A (ja) 溶接方法及び溶接構造物
CN109055708A (zh) 一种共析钢轨与过共析钢轨焊接接头热处理方法
CN110331275A (zh) 贝氏体钢轨焊后热处理方法
Pryakhin et al. Understanding the structure and properties of the heat affected zone in welds and model specimens of high-strength low-alloy steels after simulated heat cycles
CN113621881B (zh) 一种提高中碳钢钢轨焊接接头低温韧性的方法
CN110438326A (zh) 亚共析钢轨焊后热处理方法
AU2021215140B2 (en) POST-WELD HEAT TREATMENT METHOD FOR 1,300MPa-LEVEL LOW-ALLOY HEAT TREATED STEEL RAIL
CN110042218A (zh) 用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法
Saini et al. Characterization of P92 Steel weldments in as-welded and PWHT conditions
Cerjak et al. The effect of welding on the properties of advanced 9–12% Cr steels
Zhang et al. Optimization of double-pulse process in resistance spot welding of hot stamped steel sheet
CN113458568B (zh) 一种中碳钢钢轨的野外焊接方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20180720

Address after: 610306 Chengdu City, Chengdu, Sichuan, China (Sichuan) free trade test zone, Chengdu City, Qingbaijiang District, xiangdao Boulevard, Chengxiang Town, No. 1509 (room 13, A District, railway port mansion), room 1319

Applicant after: Chengdu advanced metal material industry technology Research Institute Co., Ltd.

Address before: 617000 Taoyuan street, East District, Panzhihua, Sichuan Province, No. 90

Applicant before: Pangang Group Panzhihua Iron & Steel Research Institute Co., Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 610306 Chengdu City, Chengdu, Sichuan, China (Sichuan) free trade test zone, Chengdu City, Qingbaijiang District, xiangdao Boulevard, Chengxiang Town, No. 1509 (room 13, A District, railway port mansion), room 1319

Patentee after: Chengdu advanced metal material industry technology Research Institute Co.,Ltd.

Address before: 610306 Chengdu City, Chengdu, Sichuan, China (Sichuan) free trade test zone, Chengdu City, Qingbaijiang District, xiangdao Boulevard, Chengxiang Town, No. 1509 (room 13, A District, railway port mansion), room 1319

Patentee before: CHENGDU ADVANCED METAL MATERIAL INDUSTRIAL TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd.