CN106956052A - 一种放热焊接修复铁轨的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种放热焊接修复铁轨的方法，属于热焊技术领域。本发明利用微生物油脂对热焊剂改性，在微生物的作用下增加热焊剂表面的疏水性酯基基团，使热焊剂不易受潮，避免了受潮后气体不能及时排出导致气孔增多的缺陷，另外在超声波的作用下可使焊剂钢液受热更加均匀，又改善了受热不均导致焊缝缩孔疏松的问题，最后通过在热焊剂中添加氧化镍，一方面由于铜铁间存在很大的不混溶区，而镍的加入增加了铜在铁中的溶解度，使不混溶区小时，另一方面镍的加入又能加大焊缝的硬度，使焊接后的焊缝更加适应使用要求，具有广阔的应用前景。

Description

一种放热焊接修复铁轨的方法

技术领域

本发明涉及一种放热焊接修复铁轨的方法，属于热焊技术领域。

背景技术

随着国民经济的持续发展，我国大中型城市交通拥堵状况日益加重，修建地铁已成为大中城市缓解城市交通拥堵的最佳选择。地铁供电工程利用钢轨进行回流，由于电流大，均回流电缆根数多，所以采用在钢轨轨腰处焊接均回流铜排来满足接线的需要。均回流铜排和钢轨材质不同，焊接会导致钢轨过烧、裂纹、断轨以及回流不畅导致的烧轨事故。

热焊接作为一种现代化的焊接工艺属于一种简单、高效、高质量的金属连接工艺，它利用的热源是金属化合物化学反应热，使熔融后的金属后在特定的模具中达到符合规格要求的熔焊接头。作为一种高质量的现代焊接工艺现广泛应用于道路、电站、配输电线路、铁路电气化、移动通信基站等工程及精密仪器、计算机机房、电子医疗设备、广播电视设备等施工中工作接地和保护接地；石油及天然气管线和储存罐，各易燃易爆物质仓储防雷接地等。

焊接过程中，热熔熔化的焊剂钢液分别与两侧的钢轨端面和放热焊模具接触，由于不同介质传导热量速度不一样，预热不均匀，如预热孔处的局部轨道面温度偏高，附近钢液受高温凝固减慢，则接头表面可能出现缩孔，而缩孔及疏松等缺陷会引起金属的疲劳核心作用，在往后长期使用中，可能在疲劳核心处逐渐形成疲劳裂纹，导致焊缝提早疲劳断裂引发质量和安全问题。焊接材料运输或仓储过程保管不当受潮，或是作业环境和天气潮湿，导致焊剂和模型受潮，气体不能在作业时从模型中及时排出，使得接头出现气孔。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前地铁供电工程利用钢轨进行回流，在热焊修补铁轨时多采用铜铝热焊剂，形成的焊缝硬度低，只有铁轨的一半，难以满足使用要求，并且热焊过程中会出现缩孔疏松、气孔偏多的缺陷，提供了一种利用微生物油脂改性热焊剂，并在超声辅助的条件下实现热焊修复铁轨的方法。本发明利用微生物油脂对热焊剂改性，在微生物的作用下增加热焊剂表面的疏水性酯基基团，使热焊剂不易受潮，避免了受潮后气体不能及时排出导致气孔增多的缺陷，另外在超声波的作用下可使焊剂钢液受热更加均匀，又改善了受热不均导致焊缝缩孔疏松的问题，最后通过在热焊剂中添加氧化镍，一方面由于铜铁间存在很大的不混溶区，而镍的加入增加了铜在铁中的溶解度，使不混溶区消失，另一方面镍的加入又能加大焊缝的硬度，使焊接后的焊缝更加适应使用要求，具有广阔的应用前景。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）按重量份数计，称取10～20份鸡毛、10～15份猪皮、5～8份面粉和30～40份泔水混合后装入发酵罐中，在温度为30～40℃，空气相对湿度为60～70%的条件下自然发霉10～12天，再将发霉产物放入炒锅中炒制30～40min后放入带有出油口的凹型木槽中，用木桩反复捶打挤压，收集出油口流出的微生物油脂；

（2）按重量份数计，称取8～10份铝粉、60～70份氧化铜、5～10份氧化镍和70～80份上述微生物油脂依次放入球磨罐中研磨1～2h，将研磨后的混合物装入陶瓷罐中，密封罐口在30～40℃下发酵10～12天后取出，用无水乙醇反复冲洗3～5遍后放入烘箱，在105～110℃下干燥1～2h得到自制热焊剂，备用；

（3）在铁轨焊点处以焊点为中心，向两边在钢轨上划两条竖线，控制两条竖线间的宽度为30～35mm，再用角磨机将两条竖线间的区域进行打磨除锈处理，用液化气枪对钢轨焊接点加热至400～500℃后再对石墨模具的内壁和装药孔预热10～15s，预热完成后将模具安装在焊点处；

（4）将步骤（2）备用的自制热焊剂装入模具中，从装药孔向模具中插入一根镁条作为引燃剂，安装完毕后在模具正上方架设一台超声发射器，启动超声发射器发射出频率为400～500kHz的超声波；

（5）待超声发射器启动完成后，用点火枪将镁条引燃剂点燃，引燃模具中的自制热焊剂，通过热焊剂反应放热将铁轨表面与熔解的复合金属表面熔合在一起，待热焊剂随模具自然冷却恢复至室温后，取下模具，用电焊锤将焊点上的残渣敲除，即可完成对铁轨的修复。

本发明的应用方法：首先用从发霉物中提取微生物油脂，再用微生物油脂对热焊剂进行改性，用液化气枪对铁轨和模具进行预热，预热结束后将模具安装在铁轨焊点处，安装结束后添加热焊剂，并在模具上方架设超声发射器，点燃热焊剂在超声波的作用下进行热焊，热焊结束后拆模，并用电焊锤敲除残渣即可。

本发明的有益效果是：

（1）本发明提供的放热焊接修复铁轨的方法无需电源设备，操作方便、高效，成本低廉；

（2）本发明提供的放热焊接修复铁轨的方法不会出现缩孔疏松、气孔偏多的问题；

（3）本发明提供的放热焊接修复铁轨的方法修补后的焊缝硬度高，能够满足使用要求。

具体实施方式

按重量份数计，称取10～20份鸡毛、10～15份猪皮、5～8份面粉和30～40份泔水混合后装入发酵罐中，在温度为30～40℃，空气相对湿度为60～70%的条件下自然发霉10～12天，再将发霉产物放入炒锅中炒制30～40min后放入带有出油口的凹型木槽中，用木桩反复捶打挤压，收集出油口流出的微生物油脂；按重量份数计，称取8～10份铝粉、60～70份氧化铜、5～10份氧化镍和70～80份上述微生物油脂依次放入球磨罐中研磨1～2h，将研磨后的混合物装入陶瓷罐中，密封罐口在30～40℃下发酵10～12天后取出，用无水乙醇反复冲洗3～5遍后放入烘箱，在105～110℃下干燥1～2h得到自制热焊剂，备用；在铁轨焊点处以焊点为中心，向两边在钢轨上划两条竖线，控制两条竖线间的宽度为30～35mm，再用角磨机将两条竖线间的区域进行打磨除锈处理，用液化气枪对钢轨焊接点加热至400～500℃后再对石墨模具的内壁和装药孔预热10～15s，预热完成后将模具安装在焊点处；将备用的自制热焊剂装入模具中，从装药孔向模具中插入一根镁条作为引燃剂，安装完毕后在模具正上方架设一台超声发射器，启动超声发射器发射出频率为400～500kHz的超声波；待超声发射器启动完成后，用点火枪将镁条引燃剂点燃，引燃模具中的自制热焊剂，通过热焊剂反应放热将铁轨表面与熔解的复合金属表面熔合在一起，待热焊剂随模具自然冷却恢复至室温后，取下模具，用电焊锤将焊点上的残渣敲除，即可完成对铁轨的修复。

实例1

按重量份数计，称取10份鸡毛、10份猪皮、5份面粉和30份泔水混合后装入发酵罐中，在温度为30℃，空气相对湿度为60%的条件下自然发霉10天，再将发霉产物放入炒锅中炒制30min后放入带有出油口的凹型木槽中，用木桩反复捶打挤压，收集出油口流出的微生物油脂；按重量份数计，称取8份铝粉、60份氧化铜、5份氧化镍和70份上述微生物油脂依次放入球磨罐中研磨1h，将研磨后的混合物装入陶瓷罐中，密封罐口在30℃下发酵10天后取出，用无水乙醇反复冲洗3遍后放入烘箱，在105℃下干燥1h得到自制热焊剂，备用；在铁轨焊点处以焊点为中心，向两边在钢轨上划两条竖线，控制两条竖线间的宽度为30mm，再用角磨机将两条竖线间的区域进行打磨除锈处理，用液化气枪对钢轨焊接点加热至400℃后再对石墨模具的内壁和装药孔预热10s，预热完成后将模具安装在焊点处；将备用的自制热焊剂装入模具中，从装药孔向模具中插入一根镁条作为引燃剂，安装完毕后在模具正上方架设一台超声发射器，启动超声发射器发射出频率为400kHz的超声波；待超声发射器启动完成后，用点火枪将镁条引燃剂点燃，引燃模具中的自制热焊剂，通过热焊剂反应放热将铁轨表面与熔解的复合金属表面熔合在一起，待热焊剂随模具自然冷却恢复至室温后，取下模具，用电焊锤将焊点上的残渣敲除，即可完成对铁轨的修复。

本发明的应用方法：首先用从发霉物中提取微生物油脂，再用微生物油脂对热焊剂进行改性，用液化气枪对铁轨和模具进行预热，预热结束后将模具安装在铁轨焊点处，安装结束后添加热焊剂，并在模具上方架设超声发射器，点燃热焊剂在超声波的作用下进行热焊，热焊结束后拆模，并用电焊锤敲除残渣即可。

实例2

按重量份数计，称取15份鸡毛、13份猪皮、7份面粉和35份泔水混合后装入发酵罐中，在温度为35℃，空气相对湿度为65%的条件下自然发霉11天，再将发霉产物放入炒锅中炒制35min后放入带有出油口的凹型木槽中，用木桩反复捶打挤压，收集出油口流出的微生物油脂；按重量份数计，称取9份铝粉、65份氧化铜、8份氧化镍和75份上述微生物油脂依次放入球磨罐中研磨1h，将研磨后的混合物装入陶瓷罐中，密封罐口在35℃下发酵11天后取出，用无水乙醇反复冲洗4遍后放入烘箱，在108℃下干燥2h得到自制热焊剂，备用；在铁轨焊点处以焊点为中心，向两边在钢轨上划两条竖线，控制两条竖线间的宽度为33mm，再用角磨机将两条竖线间的区域进行打磨除锈处理，用液化气枪对钢轨焊接点加热至450℃后再对石墨模具的内壁和装药孔预热13s，预热完成后将模具安装在焊点处；将备用的自制热焊剂装入模具中，从装药孔向模具中插入一根镁条作为引燃剂，安装完毕后在模具正上方架设一台超声发射器，启动超声发射器发射出频率为450kHz的超声波；待超声发射器启动完成后，用点火枪将镁条引燃剂点燃，引燃模具中的自制热焊剂，通过热焊剂反应放热将铁轨表面与熔解的复合金属表面熔合在一起，待热焊剂随模具自然冷却恢复至室温后，取下模具，用电焊锤将焊点上的残渣敲除，即可完成对铁轨的修复。

本发明的应用方法：首先用从发霉物中提取微生物油脂，再用微生物油脂对热焊剂进行改性，用液化气枪对铁轨和模具进行预热，预热结束后将模具安装在铁轨焊点处，安装结束后添加热焊剂，并在模具上方架设超声发射器，点燃热焊剂在超声波的作用下进行热焊，热焊结束后拆模，并用电焊锤敲除残渣即可。

实例3

按重量份数计，称取20份鸡毛、15份猪皮、8份面粉和40份泔水混合后装入发酵罐中，在温度为40℃，空气相对湿度为70%的条件下自然发霉12天，再将发霉产物放入炒锅中炒制40min后放入带有出油口的凹型木槽中，用木桩反复捶打挤压，收集出油口流出的微生物油脂；按重量份数计，称取10份铝粉、70份氧化铜、10份氧化镍和80份上述微生物油脂依次放入球磨罐中研磨2h，将研磨后的混合物装入陶瓷罐中，密封罐口在40℃下发酵12天后取出，用无水乙醇反复冲洗5遍后放入烘箱，在110℃下干燥2h得到自制热焊剂，备用；在铁轨焊点处以焊点为中心，向两边在钢轨上划两条竖线，控制两条竖线间的宽度为35mm，再用角磨机将两条竖线间的区域进行打磨除锈处理，用液化气枪对钢轨焊接点加热至500℃后再对石墨模具的内壁和装药孔预热15s，预热完成后将模具安装在焊点处；将备用的自制热焊剂装入模具中，从装药孔向模具中插入一根镁条作为引燃剂，安装完毕后在模具正上方架设一台超声发射器，启动超声发射器发射出频率为500kHz的超声波；待超声发射器启动完成后，用点火枪将镁条引燃剂点燃，引燃模具中的自制热焊剂，通过热焊剂反应放热将铁轨表面与熔解的复合金属表面熔合在一起，待热焊剂随模具自然冷却恢复至室温后，取下模具，用电焊锤将焊点上的残渣敲除，即可完成对铁轨的修复。

本发明的应用方法：首先用从发霉物中提取微生物油脂，再用微生物油脂对热焊剂进行改性，用液化气枪对铁轨和模具进行预热，预热结束后将模具安装在铁轨焊点处，安装结束后添加热焊剂，并在模具上方架设超声发射器，点燃热焊剂在超声波的作用下进行热焊，热焊结束后拆模，并用电焊锤敲除残渣即可。

Claims (1)

1.一种放热焊接修复铁轨的方法，其特征在于具体操作步骤为：

（1）按重量份数计，称取10～20份鸡毛、10～15份猪皮、5～8份面粉和30～40份泔水混合后装入发酵罐中，在温度为30～40℃，空气相对湿度为60～70%的条件下自然发霉10～12天，再将发霉产物放入炒锅中炒制30～40min后放入带有出油口的凹型木槽中，用木桩反复捶打挤压，收集出油口流出的微生物油脂；

（2）按重量份数计，称取8～10份铝粉、60～70份氧化铜、5～10份氧化镍和70～80份上述微生物油脂依次放入球磨罐中研磨1～2h，将研磨后的混合物装入陶瓷罐中，密封罐口在30～40℃下发酵10～12天后取出，用无水乙醇反复冲洗3～5遍后放入烘箱，在105～110℃下干燥1～2h得到自制热焊剂，备用；

（3）在铁轨焊点处以焊点为中心，向两边在钢轨上划两条竖线，控制两条竖线间的宽度为30～35mm，再用角磨机将两条竖线间的区域进行打磨除锈处理，用液化气枪对钢轨焊接点加热至400～500℃后再对石墨模具的内壁和装药孔预热10～15s，预热完成后将模具安装在焊点处；

（4）将步骤（2）备用的自制热焊剂装入模具中，从装药孔向模具中插入一根镁条作为引燃剂，安装完毕后在模具正上方架设一台超声发射器，启动超声发射器发射出频率为400～500kHz的超声波；

（5）待超声发射器启动完成后，用点火枪将镁条引燃剂点燃，引燃模具中的自制热焊剂，通过热焊剂反应放热将铁轨表面与熔解的复合金属表面熔合在一起，待热焊剂随模具自然冷却恢复至室温后，取下模具，用电焊锤将焊点上的残渣敲除，即可完成对铁轨的修复。