CN116984701A - 一种U71Mn热处理钢轨气压焊焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种U71Mn热处理钢轨气压焊焊接方法，气压焊接过程主要包括加热、顶锻压力、顶锻量及保压强度等。钢轨焊接后需进行正火处理，正火主要工序包括：加热温度、冷却时间、终冷温度等工艺参数的控制。本发明的目的是提供一种U71Mn热处理钢轨气压焊焊接方法，解决了钢轨气压焊接工艺中参数控制难度大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及冶金、钢轨焊接技术领域，尤其涉及一种U71Mn热处理钢轨气压焊焊接方法。
背景技术
钢轨气压焊，主要是利用乙炔气体和氧气反应产生热量进行钢轨的焊接，当钢轨加热到即将熔融状态时，在预施的压力作用下，将两股钢轨挤压在一起，从而把钢轨焊接起来。这种方法一般适用于室外工地，由于受外界环境的干扰，焊接优点是气压焊一次性投资少，焊接时间短，焊接质量性对较好，接头是致密的锻造组织，主要用于现场联合接头焊接。U71Mn热处理钢轨主要用于客货混运线路，其抗拉强度Rm≥1080MPa，踏面硬度≥320HBW，U71Mn钢轨Mn含量较高，给其焊接性能带来一定的焊接难度。因此急需一种用于焊接U71Mn热处理钢轨气压焊接的技术方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种U71Mn热处理钢轨气压焊焊接方法，解决钢轨气压焊接工艺中参数控制难度大的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种U71Mn热处理钢轨气压焊焊接方法，步骤主要包括：
焊接接头加热温度1200-1300℃，其中93SLM乙炔气体控制量86SLM-93SLM、91SLM氧气控制量84SLM-91SLM进行加热，加热时间250s-310s；焊接过程中的拉轨压力不大于10MPa，顶锻压力16MPa-25MPa，顶锻量22mm-35mm，保压压力8MPa-12MPa；钢轨焊接后随即进行风冷强制冷却，待钢轨表面组织珠光体组织全部转变完成，再对钢轨加热进行正火处理；
正火处理控制接头焊缝及热影响区的组织进行晶粒度控制，将焊缝区表面已经完成组织转变的钢轨，从新奥氏体化加热温度在900℃-950℃，采用压缩空气风冷强制冷却，待钢轨表面强制冷却到一定的温度后松开钢轨焊接接头两端的夹持力；对焊接后的钢轨进行矫直、打磨及探伤处理，即完成钢轨的焊接操作。
进一步的，所述U71Mn热处理钢轨化学成分以质量百分比计为：C0.65-0.76％，Si0.15-0.58％，Mn 0.7-1.20％，余量为Fe和不可避免的杂质元素，其中P≤0.03％，S≤0.025％。
进一步的，强制冷却，冷却风嘴摆动幅度25mm-35mm，控制冷却风压量0.35±0.05MPa，强制冷却时间230s，待钢轨表面冷却到焊缝表面组织转变完成后，温度450-500℃之间进行从新加热，对钢轨进行正火处理。
进一步的，正火处理时加热气体乙炔流量74SLM、氧气流量68SLM，加热时长190s，正火加热初始摆动幅度5mm-8mm，正火加热到150s时摆幅25mm-30mm，保证加热段加热温度及质量，防止加热过烧。
进一步的，钢轨温度达到880℃-930℃，以风压0.35±0.05MPa进行强制风冷，冷却时间230s，风嘴实际摆动10-20mm，冷却到钢轨表面温度300℃以下松开钢轨两端夹持。
进一步的，整个焊接过程接头处于保压压力10MPa。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
通过本发明的U71Mn热处理钢轨气压焊焊接方法焊接的钢轨焊接接头各项性能满足TB/T1632.1-2005钢轨焊接第1部分：通用技术条件，及TB/T1632.4-2005钢轨焊接第4部分：气压焊接要求。
具体实施方式
实施例1
一种U71Mn热处理钢轨气压焊焊接方法，本实例中U71Mn热处理钢轨气压焊接主要工艺为：对钢轨待焊断面表面用角磨机和锉刀进行除锈处理和去毛刺，端部表面除锈宽度60-80mm，表面除锈需打磨出金属光泽。采用端铣机对待焊钢轨两端面进行铣削，处理后钢轨端面斜度偏差、合缝后间隙及加工后的断面粗糙度满足标准要求。钢轨断面处理后的焊接端面应立即进行焊接，防止打磨出金属光泽的表面受到油污等二次污染，将钢轨进行吊装夹持，焊接前对钢轨端部断面用四氯化碳进一步进行清洗。钢轨焊接前首先进行对中，钢轨气压焊接采用恒位移控制工艺，保证钢轨焊接后的平直度及焊缝焊接质量，钢轨在加热过程中预先施加初始保压压力10MPa，同时通过焊机控制系统保证钢轨焊接过程中顶锻前纵向位移保持不变，顶锻前钢轨焊接接头的热应力变化随温度的变化而自由变化，钢轨在93SLM乙炔控制量，相对于焊接过程中热输入值，应该减小乙炔的控制量，减压后压力0.15MPa，相应的91SLM氧气控制量，相对于焊接过程中热输入值，应该减小氧气的控制量，减压后压力0.3-0.35MPa进行加热，钢轨加热时间270s，加热时为了保证待焊断面加热的均匀性和防止过热，喷嘴要进行往复的摆动，摆幅量在4mm-6mm，焊接加热温度1200-1300℃之后，调节加热气体流量控制温度在此区间进行保温，钢轨保温时间210s。焊接过程中的拉轨压力0.6MPa-1.5MPa，顶锻量20mm，钢轨顶锻力16MPa。当施加焊接顶锻力后，随即关闭气体停止加热，焊接后对焊缝进行强制冷却，冷却风嘴摆动幅度25mm-35mm，控制冷却风压量0.35±0.05MPa，冷却时间强度冷却230s，待钢轨表面冷却到焊缝表面组织转变完成后，温度450-500℃之间进行从新加热，对钢轨进行正火处理，此时加热气体乙炔流量74SLM、氧气流量68SLM，加热时长190s，正火加热初始摆动幅度5mm-8mm，正火加热到150s时摆幅25mm-30mm，保证加热段加热温度及质量，防止加热过烧。钢轨温度达到880℃-930℃，以风压0.35±0.05MPa进行强制风冷，冷却时间230s，风嘴实际摆动10-20mm，冷却到钢轨表面温度300℃以下松开钢轨两端夹持，整个焊接过程接头处于保压压力10MPa。钢轨焊接后进行必要的打磨，打磨轮廓应尽量保持原钢轨轨头廓形，轨腰以下部位焊瘤必须全部打磨赶紧，其余部分焊瘤与母材圆滑过度，钢轨轨腰焊缝余高范围满足焊接标准，通过钢轨焊接后推瘤力进行控制，推瘤力范围18-26MPa。
其中钢轨焊接接头各项性能满足TB/T1632.1-2005钢轨焊接第1部分：通用技术条件，及TB/T1632.4-2005钢轨焊接第4部分：气压焊接要求。落锤情况见表1所示(锤重1t，高度3.1m)。
表1U76CrRE热处理钢轨连续落锤情况
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种U71Mn热处理钢轨气压焊焊接方法，其特征在于，步骤主要包括：
焊接接头加热温度1200-1300℃，其中93SLM乙炔气体控制量86SLM-93SLM、91SLM氧气控制量84SLM-91SLM进行加热，加热时间250s-310s；焊接过程中的拉轨压力不大于10MPa，顶锻压力16MPa-25MPa，顶锻量22mm-35mm，保压压力8MPa-12MPa；钢轨焊接后随即进行风冷强制冷却，待钢轨表面组织珠光体组织全部转变完成，再对钢轨加热进行正火处理；
正火处理控制接头焊缝及热影响区的组织进行晶粒度控制，将焊缝区表面已经完成组织转变的钢轨，从新奥氏体化加热温度在900℃-950℃，采用压缩空气风冷强制冷却，待钢轨表面强制冷却到一定温度后松开钢轨焊接接头两端的夹持力；对焊接后的钢轨进行矫直、打磨及探伤处理，即完成钢轨的焊接操作。
2.根据权利要求1所述的U71Mn热处理钢轨气压焊焊接方法，其特征在于，所述U71Mn热处理钢轨化学成分以质量百分比计为：C 0.65-0.76％，Si0.15-0.58％，Mn 0.7-1.20％，余量为Fe和不可避免的杂质元素，其中P≤0.03％，S≤0.025％。
3.根据权利要求1所述的U71Mn热处理钢轨气压焊焊接方法，其特征在于，采用强制冷却，冷却风嘴摆动幅度25mm-35mm，控制冷却风压量0.35±0.05MPa，冷却时间230s，待钢轨表面冷却到焊缝表面组织转变完成后，温度450-500℃之间进行从新加热，对钢轨进行正火处理。
4.根据权利要求1或3所述的U71Mn热处理钢轨气压焊焊接方法，其特征在于，正火处理时加热气体乙炔流量74SLM、氧气流量68SLM，加热时长190s，正火加热初始摆动幅度5mm-8mm，正火加热到150s时摆幅25mm-30mm，保证加热段加热温度及质量，防止加热过烧。
5.根据权利要求1所述的U71Mn热处理钢轨气压焊焊接方法，其特征在于，钢轨温度达到880℃-930℃，以风压0.35±0.05MPa进行强制风冷，冷却时间230s，风嘴实际摆动10-20mm，冷却到钢轨表面温度300℃以下松开钢轨两端夹持。
6.根据权利要求1所述的U71Mn热处理钢轨气压焊焊接方法，其特征在于，整个焊接过程接头处于保压压力10MPa。
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