CN111014942A - 钢轨铝热焊稳定焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种钢轨铝热焊稳定焊接工艺，包括以下步骤：准备工作，轨端干燥，轨端除锈去污，对轨，砂型安装，预热枪支座安装，封箱，预热过程的控制，坩埚安装，焊剂反应，拆模，推瘤，打磨。本发明实现了整体工艺流程焊接接头及其附近钢轨表面无裂纹、明显压痕、划伤、碰伤、打磨灼伤等伤损。

Description

钢轨铝热焊稳定焊接工艺

技术领域

本发明属于铝热焊技术领域，尤其涉及一种钢轨铝热焊稳定焊接工艺。

背景技术

钢轨铝热焊的浇注和冷却过程与铸造的规律极为类似，所以铝热焊亦称为铸焊。在铝热焊接过程中必须使用铝热焊砂型作为成型铸模，在焊接前必须对待焊接钢轨和铝热焊砂型进行预热。钢轨铝热焊接施工中，钢轨和砂型焊前预热是一个重要工序，钢轨和铝热焊砂型的预热效果不佳，对铝热焊接的质量有重要影响。

现有的封箱安装过程中，轨头处缝隙无法有效进行封箱，从而造成泄漏钢水的焊接事故；拆模后进行推瘤效果不佳，造成轨头硬度过软而容易拉伤轨面或轨头硬度过硬而难以推除焊瘤问题，从而造成钢轨表面损伤。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，而提供钢轨铝热焊稳定焊接工艺，从而实现整体工艺流程焊接接头及其附近钢轨表面无裂纹、明显压痕、划伤、碰伤、打磨灼伤等伤损。为了达到上述目的，本发明技术方案如下：

钢轨铝热焊稳定焊接工艺，包括以下步骤：

1)准备工作，焊缝两侧钢轨开始前，钢轨扣件按规范锁紧；

2)轨端干燥，砂型安装前需用预热枪对焊缝两侧内钢轨进行加热干燥；

3)轨端除锈去污，对焊接钢轨的端面、轨头、轨腰和轨脚进行打磨清污除锈；4)对轨，水平调整：分别检查焊缝两端钢轨轨头顶面、轨头侧面及轨腰是否平直；

5)砂型安装，安装砂型时，浇注孔要对准焊缝中心，并与轨底垂直；

6)预热枪支座安装，预热枪支座应安装在上风方向，调整预热枪管与轨面平行；

7)封箱，首先对轨底、轨头处缝隙用封箱砂塞紧压实，然后整体封箱，用捣实棒将所有缝隙捣紧捣实；

在砂型顶端，两侧模板之间的封箱砂要填满砂型凹槽；将侧模板顶端的边耳，覆盖封箱砂以保护侧模板；

8)预热过程的控制，火焰调节，调节燃气阀门，控制火焰形态，使蓝色的焰芯长度保持在15～20mm范围；

火焰喷出浇注孔，开始预热计时；在浇注孔上方的火焰长度为50cm；预热完成时，轨腰的温度为950～1000℃；

9)坩埚安装，用容器将焊剂反复倾倒三次，混合均匀后倒入坩埚中；

10)焊剂反应，焊剂反应时间为7～15秒；

11)拆模，浇铸完成后1-2min，移去坩埚；浇铸完成后4min-4.5min，拆除侧模板及底板；

12)推瘤，浇注完毕后7.5min去除轨头砂型，7.7min开始推瘤；

13)打磨，焊头冷却至环境温度后，进行精打磨。

具体的，步骤3中，轨头端部边缘需倒角1mm×45°。

具体的，步骤5中，避免砂粒等杂物落入焊缝型腔内。

具体的，步骤7中，封箱后用吹风机或预热枪除去枪头全开氧气在轨缝及浇注孔处吹出焊缝型腔内的渣物。

具体的，步骤9中，高温火柴放置在坩埚内的焊剂上面，预热完成后，立即将坩埚安置在砂型侧模板顶部定位片内，取出坩埚内高温火柴，在红热状态下的砂型浇注孔内将其擦燃，然后快而稳地将高温火柴头2/3长度插入焊剂锥形顶部点燃焊剂，迅速盖上坩埚盖。

具体的，步骤11中，在拆除模板的过程中避免晃动砂型。

与现有技术相比，本发明钢轨铝热焊稳定焊接工艺的有益效果主要体现在：

准备工作中，一定范围内钢轨扣件按规范锁紧，有效避免钢轨移动时造成的拉裂焊缝，而引发高温钢水从砂型中外泄，导致焊接事故的风险；砂型安装浇注孔要对准焊缝中心，并与轨底垂直，以确保焊缝两端钢轨特别是轨底预热均匀；封箱安装有效避免泄漏钢水的焊接事故风险；预热过程的控制，有效避免轨缝两端预热不均匀问题；拆模时间控制，焊缝金属正常结晶后拆模；推瘤时间控制，避免推瘤过早会因轨头硬度过软而容易拉伤轨面和推瘤过迟会因轨头硬度过硬而难以推除焊瘤问题；整体工艺流程焊接接头及其附近钢轨表面无裂纹、明显压痕、划伤、碰伤、打磨灼伤等伤损。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例：

本实施例为钢轨铝热焊稳定焊接工艺，包括以下步骤：

1)准备工作，了解待焊钢轨的轨型和材质，正确选择砂型和焊剂的类型；

从焊缝两侧钢轨开始，每一侧松开2-4组扣件，然后至少将50m范围内的钢轨扣件按规范锁紧；

2)轨端干燥，砂型安装前需用预热枪对焊缝两侧0.5米范围内钢轨进行加热干燥，充分除去钢轨表面水分；

3)轨端除锈去污，在距轨端50mm范围内，用角磨机安装钢丝轮对焊接钢轨的端面、轨头、轨腰和轨脚进行打磨清污除锈，随后用安装了砂轮的角磨机进行打磨，轨底打磨清洁干净；

打磨完成后，轨头端部边缘需倒角1mm×45°；

4)对轨，水平调整：分别检查焊缝两端钢轨轨头顶面、轨头侧面及轨腰是否平直，如有偏差，用夹具进行调节，轨头侧面以行车面为基准进行调整；

尖点调整：将直尺自由放置在轨顶，使其中点与焊缝中点相重合，用夹具对轨端高度进行调节，使直尺的两个端部与轨顶面之间的间隙(即尖点值)为1.8-2.3mm；

5)砂型安装，安装砂型时，浇注孔要对准焊缝中心，并与轨底垂直，以确保焊缝两端钢轨特别是轨底预热均匀；

检测砂型与轨腰部分的贴合，确保贴合紧密没有间隙，防止产生飞边；

安装砂型过程中，勿让砂粒等杂物落入焊缝型腔内。

6)预热枪支座安装，预热枪支座应安装在上风方向，避免逆风安装导致火焰灼伤预热系统；

调整预热枪管与轨面平行；

用多用塞尺设定预热枪高度,预热枪头高度设为30-40mm；

7)封箱，盖上砂模顶部，防止砂粒等杂物落入焊缝型腔内，造成焊接夹杂；

首先对轨底、轨头处缝隙用封箱砂塞紧压实，然后整体封箱，用捣实棒将所有缝隙捣紧捣实；

在砂型顶端，两侧模板之间的封箱砂要填满砂型凹槽，防止浇注时钢水从两砂型之间的侧缝处淌出；

将侧模板顶端的边耳，覆盖封箱砂以保护侧模板；

将灰渣盘安装在侧模板的挂臂上，要挂稳落位，以避免熔渣流入时灰渣盘发生倾斜甚至脱落；

封箱后用吹风机或预热枪除去枪头全开氧气在轨缝及浇注孔处吹出焊缝型腔内的渣物；

8)预热过程的控制，火焰调节：先微开预热枪的氧气阀门，3秒钟后微开燃气阀门，再点火；

调节燃气阀门，控制火焰形态，使蓝色的焰芯长度保持在15～20mm范围；

用预热枪对两个灰渣盘稍作烘烤，去除灰渣盘可能带有的水分；

将预热枪安置在预热枪支座上，调节枪头垂直并在焊缝中的位置呈前后左右置中，火焰喷出浇注孔，开始预热计时；在浇注孔上方的火焰长度为50cm；

预热完成时，轨腰的温度为950～1000℃；

9)坩埚安装，用容器将焊剂反复倾倒三次，混合均匀后倒入坩埚中，使其顶部成锥形，此时可以把高温火柴放置在坩埚内的焊剂上面；

预热完成后，立即将坩埚安置在砂型侧模板顶部定位片内，取出坩埚内高温火柴，在红热状态下的砂型浇注孔内将其擦燃，然后快而稳地将高温火柴头2/3长度插入焊剂锥形顶部点燃焊剂，迅速盖上坩埚盖；

10)焊剂反应，焊剂反应时间为7～15秒，当坩埚底部一出现钢水时，即为钢水落下时间。钢水落下与焊剂反应结束之间的时间间隔为钢水镇静时间，钢水镇静时间为6～18秒；

11)拆模，浇铸完成后1-2min，移去坩埚，将其放在干燥、无易燃物的地方，然后移去灰渣盘，并将灰渣倒入坩埚中；

浇铸完成后4min-4.5min，拆除侧模板及底板；

在拆除模板的过程中避免晃动砂型，不能拉裂砂型，以免影响焊缝金属的正常结晶，甚至导致砂型开裂，钢水流出；

拆除模板后，及时将轨面清理干净，防止推瘤时残渣拉伤轨面；

12)推瘤，浇注完毕后7.5min去除轨头砂型，7.7min开始推瘤，推瘤过早会因轨头硬度过软而容易拉伤轨面；推瘤过迟会因轨头硬度过硬而难以推除焊瘤；

13)打磨，焊头冷却至环境温度后，进行精打磨。

应用本实施例时，准备工作中，一定范围内钢轨扣件按规范锁紧，有效避免钢轨移动时造成的拉裂焊缝，而引发高温钢水从砂型中外泄，导致焊接事故的风险；砂型安装浇注孔要对准焊缝中心，并与轨底垂直，以确保焊缝两端钢轨特别是轨底预热均匀；封箱安装有效避免泄漏钢水的焊接事故风险；预热过程的控制，有效避免轨缝两端预热不均匀问题；拆模时间控制，焊缝金属正常结晶后拆模；推瘤时间控制，避免推瘤过早会因轨头硬度过软而容易拉伤轨面和推瘤过迟会因轨头硬度过硬而难以推除焊瘤问题；整体工艺流程焊接接头及其附近钢轨表面无裂纹、明显压痕、划伤、碰伤、打磨灼伤等伤损。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.钢轨铝热焊稳定焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)准备工作，焊缝两侧钢轨开始前，钢轨扣件按规范锁紧；

2)轨端干燥，砂型安装前需用预热枪对焊缝两侧内钢轨进行加热干燥；

3)轨端除锈去污，对焊接钢轨的端面、轨头、轨腰和轨脚进行打磨清污除锈；

4)对轨，水平调整：分别检查焊缝两端钢轨轨头顶面、轨头侧面及轨腰是否平直；

5)砂型安装，安装砂型时，浇注孔要对准焊缝中心，并与轨底垂直；

6)预热枪支座安装，预热枪支座应安装在上风方向，调整预热枪管与轨面平行；

7)封箱，首先对轨底、轨头处缝隙用封箱砂塞紧压实，然后整体封箱，用捣实棒将所有缝隙捣紧捣实；

在砂型顶端，两侧模板之间的封箱砂要填满砂型凹槽；将侧模板顶端的边耳，覆盖封箱砂以保护侧模板；

8)预热过程的控制，火焰调节，调节燃气阀门，控制火焰形态，使蓝色的焰芯长度保持在15～20mm范围；

火焰喷出浇注孔，开始预热计时；在浇注孔上方的火焰长度为50cm；预热完成时，轨腰的温度为950～1000℃；

9)坩埚安装，用容器将焊剂反复倾倒三次，混合均匀后倒入坩埚中；

10)焊剂反应，焊剂反应时间为7～15秒；

11)拆模，浇铸完成后1-2min，移去坩埚；浇铸完成后4min-4.5min，拆除侧模板及底板；

12)推瘤，浇注完毕后7.5min去除轨头砂型，7.7min开始推瘤；

13)打磨，焊头冷却至环境温度后，进行精打磨。

2.根据权利要求1所述的钢轨铝热焊稳定焊接工艺，其特征在于：步骤3中，轨头端部边缘需倒角1mm×45°。

3.根据权利要求1所述的钢轨铝热焊稳定焊接工艺，其特征在于：步骤5中，避免砂粒等杂物落入焊缝型腔内。

4.根据权利要求1所述的钢轨铝热焊稳定焊接工艺，其特征在于：步骤7中，封箱后用吹风机或预热枪除去枪头全开氧气在轨缝及浇注孔处吹出焊缝型腔内的渣物。

5.根据权利要求1所述的钢轨铝热焊稳定焊接工艺，其特征在于：步骤9中，高温火柴放置在坩埚内的焊剂上面，预热完成后，立即将坩埚安置在砂型侧模板顶部定位片内，取出坩埚内高温火柴，在红热状态下的砂型浇注孔内将其擦燃，然后快而稳地将高温火柴头2/3长度插入焊剂锥形顶部点燃焊剂，迅速盖上坩埚盖。

6.根据权利要求1所述的钢轨铝热焊稳定焊接工艺，其特征在于：步骤11中，在拆除模板的过程中避免晃动砂型。