CN109079302A - 60kg/m R260热轧钢轨移动闪光焊接的方法 - Google Patents

60kg/m R260热轧钢轨移动闪光焊接的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及60kg/m R260热轧钢轨移动闪光焊接的方法，属于钢轨焊接技术领域。本发明所要解决的是采用现有焊接工艺焊接的60kg/m R260热轧钢轨接头静弯性能不佳的问题，其技术方案是提供了60kg/m R260热轧钢轨移动闪光焊接的方法，所述方法包括闪平、闪光、加速烧化、顶锻和保压五个阶段，焊接的总热输入量为6.5～9.3MJ，焊接的总持续时间为108.4～131.8s，焊接顶锻量为12.4～18.6mm。采用本发明方法可以成功将60kg/m R260热轧钢轨进行移动闪光焊接，并且焊接质量稳定，钢轨接头的静弯性能较现有焊接方法得到了大幅提升，内部缺陷少，具有较好的推广应用前景。

Description

60kg/m R260热轧钢轨移动闪光焊接的方法
技术领域
本发明涉及60kg/m R260热轧钢轨移动闪光焊接的方法，属于钢轨焊接技术领域。
背景技术
国内外现有的钢轨焊接接头检验标准中，静弯试验是所有标准都有规定的钢轨接头整体性能检验方法。针对不同轨型的钢轨接头，各国标准分别对最低载荷和最小挠度做了不同规定，其中，俄罗斯STO RZD 1.08.002:2009标准的质量要求最高，要求接头最低荷载和挠度分别不小于2100kN和30mm(65kg/m钢轨，轨头受压)，折算成60kg/m钢轨轨头受压时的最低载荷为1907kN和30mm；EN 14587-2:2009标准要求其次，60kg/m钢轨轨头受压时的最低载荷为1600kN和20mm；美国AWS D15.2.D4:2013标准与中国TB/T 1632.2-2014相近，60kg/m钢轨轨头受压时的最低载荷分别为1433kN和1450kN，最小挠度为25mm。其中，TB/T1632未对挠度值进行规定。从静弯试验的条件看，试样的支距都是1m，英国、德国和欧洲对压头和支座圆弧半径的要求较低，允许的范围较大，分别为30～70mm、50mm和25～250mm。我国的压头圆弧半径规定为300mm，但对支座圆弧半径无要求。关于加载速率，英国和欧洲标准对此有要求，我国TB/T1632-没有要求。根据国内外静弯标准不难发现，钢轨接头静弯性能是现有焊接技术中衡量钢轨接头质量必不可少和有效的方法，有必要针对钢轨接头静弯性能开展相关研究。
目前，采用连续闪光焊工艺焊接的60kg/m R260热轧钢轨接头在进行静弯试验时，常出现静弯载荷值在达到规定力值前钢轨就发生断裂，或者即使载荷值达到规定力值，但挠度值不超过20mm的现象。
发明内容
本发明的目的在于提供60kg/m R260热轧钢轨移动闪光焊接的方法，以解决采用现有焊接工艺焊接的60kg/m R260热轧钢轨接头静弯性能不佳的问题。
本发明提供了60kg/m R260热轧钢轨移动闪光焊接的方法，所述方法包括闪平、闪光、加速烧化、顶锻和保压五个阶段，焊接的总热输入量为6.5～9.3MJ，焊接的总持续时间为108.4～131.8s，焊接顶锻量为12.4～18.6mm。
进一步地，焊接的总热输入量为7.9～8.7MJ；焊接的总持续时间为109～120s；焊接顶锻量为13.9～17.3mm。
进一步地，所述闪光阶段的焊接热输入量为5.6～6.3MJ，加速烧化阶段的持续时间为22.3～22.6s。
进一步地，所述闪平阶段的焊接热输入量为1.4～1.7MJ；位移量为0.6～3.8mm；持续时间为19.8～23.9s。
进一步地，所述闪光阶段的位移量为6.6～13.1mm；持续时间为53.8～61.8s。
进一步地，所述加速烧化阶段的焊接热输入量为0.3～0.4MJ；位移量为11.3～11.8mm。
进一步地，所述顶锻阶段的焊接热输入量为0.2～0.3MJ；带电顶锻时间为0.7～1.1s；持续时间为2.7～9.3s。
进一步地，所述保压阶段的压力为26.8～28.6t；持续时间为11.7～12.3s。
本发明提供了采用所述移动闪光焊接的方法焊接得到的钢轨。
本发明提供了60kg/m R260热轧钢轨移动闪光焊接的方法，该方法可以成功将60kg/m R260热轧钢轨进行移动闪光焊接，并且焊接质量稳定。在轨头受压、支距为1m、压头圆弧半径为70mm以及加载速率为40kN/s～120kN/s的试验条件下，钢轨接头断裂前的载荷超过1700kN，最大挠度值超过30mm，静弯性能较现有焊接方法得到了大幅提升，同时钢轨接头的内部缺陷少，具有较好的推广应用前景。
附图说明
图1为实施例1中钢轨接头静弯载荷随挠度变化曲线图；
图2为实施例2中钢轨接头静弯载荷随挠度变化曲线图；
图3为实施例3中钢轨接头静弯载荷随挠度变化曲线图；
图4为实施例4中钢轨接头静弯载荷随挠度变化曲线图；
图5为实施例5中钢轨接头静弯载荷随挠度变化曲线图；
图6为实施例6中钢轨接头静弯载荷随挠度变化曲线图；
图7为实施例7中钢轨接头静弯载荷随挠度变化曲线图；
图8为实施例8中钢轨接头静弯载荷随挠度变化曲线图；
图9为对比例1中钢轨接头静弯载荷随挠度变化曲线图；
图10为对比例2中钢轨接头静弯载荷随挠度变化曲线图。
具体实施方式
本发明具体实施方式中使用的原料、设备均为已知产品，通过购买市售产品获得。
本发明提供了60kg/m R260热轧钢轨移动闪光焊接的方法，所述方法包括闪平、闪光、加速烧化、顶锻和保压五个阶段，焊接的总热输入量为6.5～9.3MJ，焊接的总持续时间为108.4～131.8s，焊接顶锻量为12.4～18.6mm。
发明人经过反复试验发现，通过严格控制移动闪光焊接过程中的焊接总热输入量(尤其是闪光阶段的热输入量)、焊接总时间(尤其是加速烧化阶段的持续时间)以及顶锻量，可以成功将60kg/m R260热轧钢轨进行移动闪光焊接，并且焊接质量稳定。在轨头受压、支距为1m、压头圆弧半径为70mm以及加载速率为40kN/s～120kN/s的试验条件下，钢轨接头断裂前的载荷超过1700kN，最大挠度值超过30mm，静弯性能较现有焊接方法得到了大幅提升，同时钢轨接头的内部缺陷少。
实施例1采用本发明方法焊接60kg/m R260热轧钢轨
60kg/m R260热轧钢轨在采用移动钢轨闪光焊机的焊接时，第一阶段闪平的焊接热输入量为1.7MJ，烧化位移量为1.2mm，持续时间在23.8s。第二阶段闪光的焊接热输入量为6.3MJ，位移量在11.6mm，持续时间61.8s。第三阶段加速烧化的焊接热输入量为0.4MJ，位移量为11.7mm，持续时间22.5s。第四阶段顶锻的焊接热输入量为0.3MJ，位移量为15.7mm，带电顶锻时间为1.1s，持续时间为2.7s。第五阶段保压的压力在26.8t，持续时间为11.8s。焊接过程总热输入量为8.7MJ、总焊接持续时间为120s。具体参数列于下表中：
表1焊接参数
采用JW-300静弯试验机按EN14587-2：2009标准开展静弯试验，试验机加载压头R＝70mm，支距1000mm，加载速率40kN/s～120kN/s，设定加载载荷2200kN，轨头向下受压。采用本发明的钢轨闪光焊接方法焊接的60kg/m R260热轧钢轨接头断裂时的载荷为1735kN，最大挠度值为30.1mm(见图1)。
实施例2采用本发明方法焊接60kg/m R260热轧钢轨
60kg/m R260热轧钢轨在采用移动钢轨闪光焊机的焊接时，第一阶段闪平的焊接热输入量为1.7MJ，烧化位移量为2.1mm，持续时间在23.9s。第二阶段闪光的焊接热输入量为5.5MJ，位移量在12.7mm，持续时间53.8s。第三阶段加速烧化的焊接热输入量为0.4MJ，位移量为11.7mm，持续时间22.5s。第四阶段顶锻的焊接热输入量为0.3MJ，位移量为13.9mm，带电顶锻时间为1.1s，持续时间为9.3s。第五阶段保压的压力在26.9t，持续时间为11.7s。焊接过程总热输入量为7.9MJ、总焊接持续时间为112s。具体参数列于下表中：
表2焊接参数
采用JW-300静弯试验机按EN14587-2：2009标准开展静弯试验，试验机加载压头R＝70mm，支距1000mm，加载速率40kN/s～120kN/s，设定加载载荷2200kN，轨头向下受压。采用本发明的钢轨闪光焊接方法焊接的60kg/m R260热轧钢轨接头断裂时的载荷为1971kN，最大挠度值为48.2mm(见图2)。
实施例3采用本发明方法焊接60kg/m R260热轧钢轨
60kg/m R260热轧钢轨在采用移动钢轨闪光焊机的焊接时，第一阶段闪平的焊接热输入量为1.6MJ，烧化位移量为1.7mm，持续时间在23.9s。第二阶段闪光的焊接热输入量为5.8MJ，位移量在12.9mm，持续时间55.5s。第三阶段加速烧化的焊接热输入量为0.4MJ，位移量为11.3mm，持续时间22.5s。第四阶段顶锻的焊接热输入量为0.3MJ，位移量为17.3mm，带电顶锻时间为1.1s，持续时间为3.0s。第五阶段保压的压力在28.6t，持续时间为12.0s。焊接过程总热输入量为8.1MJ、总焊接持续时间为114s。具体参数列于下表中：
表3焊接参数
采用JW-300静弯试验机按EN14587-2：2009标准开展静弯试验，试验机加载压头R＝70mm，支距1000mm，加载速率40kN/s～120kN/s，设定加载载荷2200kN，轨头向下受压。采用本发明的钢轨闪光焊接方法焊接的60kg/m R260热轧钢轨接头在载荷达到2052kN时未断裂，最大挠度值为63.6mm(见图3)。
实施例4采用本发明方法焊接60kg/m R260热轧钢轨
60kg/m R260热轧钢轨在采用移动钢轨闪光焊机的焊接时，第一阶段闪平的焊接热输入量为1.6MJ，烧化位移量为3.8mm，持续时间在23.8s。第二阶段闪光的焊接热输入量为5.8MJ，位移量在13.1mm，持续时间56.6s。第三阶段加速烧化的焊接热输入量为0.4MJ，位移量为11.8mm，持续时间22.5s。第四阶段顶锻的焊接热输入量为0.3MJ，位移量为15.6mm，带电顶锻时间为1.0s，持续时间为4.2s。第五阶段保压的压力在27.8t，持续时间为11.9s。焊接过程总热输入量为8.0MJ、总焊接持续时间为114s。具体参数列于下表中：
表4焊接参数
采用JW-300静弯试验机按EN14587-2：2009标准开展静弯试验，试验机加载压头R＝70mm，支距1000mm，加载速率40kN/s～120kN/s，设定加载载荷2200kN，轨头向下受压。采用本发明的钢轨闪光焊接方法焊接的60kg/m R260热轧钢轨接头在载荷达到2008kN时未断裂，最大挠度值为55.0mm(见图4)。
实施例5采用本发明方法焊接60kg/m R260热轧钢轨
60kg/m R260热轧钢轨在采用移动钢轨闪光焊机的焊接时，第一阶段闪平的焊接热输入量为1.6MJ，烧化位移量为1.8mm，持续时间在23.8s。第二阶段闪光的焊接热输入量为5.6MJ，位移量在12.3mm，持续时间55.3s。第三阶段加速烧化的焊接热输入量为0.3MJ，位移量为11.8mm，持续时间22.3s。第四阶段顶锻的焊接热输入量为0.3MJ，位移量为13.9mm，带电顶锻时间为1.1s，持续时间为7.5s。第五阶段保压的压力在27.2t，持续时间为11.7s。焊接过程总热输入量为7.9MJ、总焊接持续时间为113s。具体参数列于下表中：
表5焊接参数
采用JW-300静弯试验机按EN14587-2：2009标准开展静弯试验，试验机加载压头R＝70mm，支距1000mm，加载速率40kN/s～120kN/s，设定加载载荷2200kN，轨头向下受压。采用本发明的钢轨闪光焊接方法焊接的60kg/m R260热轧钢轨接头断裂时的载荷为1735kN，最大挠度值为31.7mm(见图5)。
实施例6采用本发明方法焊接60kg/m R260热轧钢轨
60kg/m R260热轧钢轨在采用移动钢轨闪光焊机的焊接时，第一阶段闪平的焊接热输入量为1.4MJ，烧化位移量为1.0mm，持续时间在19.8s。第二阶段闪光的焊接热输入量为6.1MJ，位移量在6.6mm，持续时间55.9s。第三阶段加速烧化的焊接热输入量为0.4MJ，位移量为11.6mm，持续时间22.3s。第四阶段顶锻的焊接热输入量为0.3MJ，位移量为15.4mm，带电顶锻时间为1.1s，持续时间为2.5s。第五阶段保压的压力在27.5t，持续时间为11.9s。焊接过程总热输入量为8.3MJ、总焊接持续时间为109s。具体参数列于下表中：
表6焊接参数
采用JW-300静弯试验机按EN14587-2：2009标准开展静弯试验，试验机加载压头R＝70mm，支距1000mm，加载速率40kN/s～120kN/s，设定加载载荷2200kN，轨头向下受压。采用本发明的钢轨闪光焊接方法焊接的60kg/m R260热轧钢轨接头断裂时的载荷为1778kN，最大挠度值为35.0mm(见图6)。
实施例7采用本发明方法焊接60kg/m R260热轧钢轨
60kg/m R260热轧钢轨在采用移动钢轨闪光焊机的焊接时，第一阶段闪平的焊接热输入量为1.5MJ，烧化位移量为0.6mm，持续时间在19.8s。第二阶段闪光的焊接热输入量为5.9MJ，位移量在7.4mm，持续时间55.9s。第三阶段加速烧化的焊接热输入量为0.4MJ，位移量为11.7mm，持续时间22.6s。第四阶段顶锻的焊接热输入量为0.2MJ，位移量为15.5mm，带电顶锻时间为0.7s，持续时间为2.7s。第五阶段保压的压力在27.9t，持续时间为12.3s。焊接过程总热输入量为8.0MJ、总焊接持续时间为110s。具体参数列于下表中：
表7焊接参数
采用JW-300静弯试验机按EN14587-2：2009标准开展静弯试验，试验机加载压头R＝70mm，支距1000mm，加载速率40kN/s～120kN/s，设定加载载荷2200kN，轨头向下受压。采用本发明的钢轨闪光焊接方法焊接的60kg/m R260热轧钢轨接头在载荷达到1900kN时未断裂，最大挠度值为46.1mm(见图7)。
实施例8采用本发明方法焊接60kg/m R260热轧钢轨
60kg/m R260热轧钢轨在采用移动钢轨闪光焊机的焊接时，第一阶段闪平的焊接热输入量为1.5MJ，烧化位移量为1.1mm，持续时间在19.9s。第二阶段闪光的焊接热输入量为6.0MJ，位移量在7.6mm，持续时间56.0s。第三阶段加速烧化的焊接热输入量为0.4MJ，位移量为11.5mm，持续时间22.3s。第四阶段顶锻的焊接热输入量为0.2MJ，位移量为15.4mm，带电顶锻时间为0.7s，持续时间为3.9s。第五阶段保压的压力在27.6t，持续时间为12.2s。焊接过程总热输入量为8.1MJ、总焊接持续时间为110s。具体参数列于下表中：
表8焊接参数
采用JW-300静弯试验机按EN14587-2：2009标准开展静弯试验，试验机加载压头R＝70mm，支距1000mm，加载速率40kN/s～120kN/s，设定加载载荷2200kN，轨头向下受压。采用本发明的钢轨闪光焊接方法焊接的60kg/m R260热轧钢轨接头在力值达到1828kN时未断裂，最大挠度值为35.2mm(见图8)。
对比例1
60kg/m R260热轧钢轨在采用移动钢轨闪光焊机的焊接时，第一阶段闪平的焊接热输入量为1.9MJ，烧化位移量为0.6mm，持续时间在20.0s。第二阶段闪光的焊接热输入量为1.2MJ，位移量在10.2mm，持续时间56.2s。第三阶段加速烧化的焊接热输入量为0.6MJ，位移量为13.5mm，持续时间33.0。第四阶段顶锻的焊接热输入量为0.2MJ，位移量为15.7mm，带电顶锻时间为0.9s，持续时间为9.4s。第五阶段保压的压力在29.3t，持续时间为12.9s。焊接过程总热输入量为4.0MJ、总焊接持续时间为122s。具体参数列于下表中：
表9焊接参数
采用JW-300静弯试验机按EN14587-2：2009标准开展静弯试验，试验机加载压头R＝70mm，支距1000mm，加载速率40kN/s～120kN/s，设定加载载荷2200kN，轨头向下受压。经焊接的60kg/m R260热轧钢轨接头断裂时的载荷为1460kN，最大挠度值为19.6mm(见图9)。
对比例2
60kg/m R260热轧钢轨在采用移动钢轨闪光焊机的焊接时，第一阶段闪平的焊接热输入量为1.9MJ，烧化位移量为1.1mm，持续时间在19.8。第二阶段闪光的焊接热输入量为1.1MJ，位移量在10.6mm，持续时间53.8s。第三阶段加速烧化的焊接热输入量为0.5MJ，位移量为13.3mm，持续时间32.5。第四阶段顶锻的焊接热输入量为0.2MJ，位移量为14.4mm，带电顶锻时间为0.9s，持续时间为2.6s。第五阶段保压的压力在28.1t，持续时间为12.8s。焊接过程总热输入量为3.8MJ、总焊接持续时间为119s。具体参数列于下表中：
表10焊接参数
采用JW-300静弯试验机按EN14587-2：2009标准开展静弯试验，试验机加载压头R＝70mm，支距1000mm，加载速率40kN/s～120kN/s，设定加载载荷2200kN，轨头向下受压。经焊接的60kg/m R260热轧钢轨接头断裂时的载荷为1455kN，最大挠度值为16.1mm(见图10)。
可见，对比例1、2由于焊接总热输入量降低，经焊接后钢轨的载荷及最大挠度值显著下降，接头静弯质量不如实施例1～8。

Claims (9)

1.60kg/m R260热轧钢轨移动闪光焊接的方法，所述方法包括闪平、闪光、加速烧化、顶锻和保压五个阶段，其特征是：焊接的总热输入量为6.5～9.3MJ，焊接的总持续时间为108.4～131.8s，焊接顶锻量为12.4～18.6mm。
2.如权利要求1所述移动闪光焊接的方法，其特征是：焊接的总热输入量为7.9～8.7MJ；焊接的总持续时间为109～120s；焊接顶锻量为13.9～17.3mm。
3.如权利要求1或2所述移动闪光焊接的方法，其特征是：所述闪光阶段的焊接热输入量为5.6～6.3MJ，加速烧化阶段的持续时间为22.3～22.6s。
4.如权利要求1～3任意一项所述移动闪光焊接的方法，其特征是：所述闪平阶段的焊接热输入量为1.4～1.7MJ；位移量为0.6～3.8mm；持续时间为19.8～23.9s。
5.如权利要求1～3任意一项所述移动闪光焊接的方法，其特征是：所述闪光阶段的位移量为6.6～13.1mm；持续时间为53.8～61.8s。
6.如权利要求1～3任意一项所述移动闪光焊接的方法，其特征是：所述加速烧化阶段的焊接热输入量为0.3～0.4MJ；位移量为11.3～11.8mm。
7.如权利要求1～3任意一项所述移动闪光焊接的方法，其特征是：所述顶锻阶段的焊接热输入量为0.2～0.3MJ；带电顶锻时间为0.7～1.1s；持续时间为2.7～9.3s。
8.如权利要求1～3任意一项所述移动闪光焊接的方法，其特征是：所述保压阶段的压力为26.8～28.6t；持续时间为11.7～12.3s。
9.采用权利要求1～8任意一项所述移动闪光焊接的方法焊接得到的钢轨。
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