CN117655493A - 一种u75v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U75V热处理钢轨气压焊焊接方法，钢轨气压焊主要工序包括：对接头进行加热，温度范围1210‑1330℃，加热时间250‑310s；焊接过程中的拉轨压力不大于10MPa，顶锻压力18‑28MPa，顶锻量20‑38mm，保压压力10‑14MPa；冷却，待钢轨表面组织珠光体组织全部转变完成进行正火处理；将焊缝区表面已经完成组织转变的钢轨，从新加热到900‑950℃的奥氏体化温度，保温处理，冷却，待钢轨表面强制冷却400‑500℃时，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。本发明的目的是解决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U75V热处理钢轨气压焊焊接方法。
背景技术
U75V热处理钢轨广泛的应用于货运线及客货混运线路，是铁路运输的主流产品，钢轨年需求量约60万吨以上。钢轨线路焊接量占钢轨焊接的比重较大，采用气压焊接方法技术成熟，但在气压焊接中也从在一些问题。气压焊是一种线路钢轨单元焊接的主流方法，其焊接设备简单成本较低，焊接质量性能稳定，接头组织为致密的锻造组织。U75V热处理钢轨主要用于货运线及客货混运线路，其抗拉拉强度Rm≥1180MPa，踏面硬度≥340HB，U75V热处理钢轨在U71Mn钢轨的基础上添加一定量的V元素，其为焊接性能带来一定的焊接难度。
发明内容
本发明的目的是提供一种U75V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U75V热处理钢轨气压焊焊接方法，钢轨气压焊主要工序包括：对接头进行加热，温度范围1210-1330℃，其中93LMS乙炔气体控制量90SLM-95SLM、91SLM氧气控制量88-93SLM控制，加热时间250-310s；焊接过程中的拉轨压力不大于10MPa，顶锻压力18-28MPa，顶锻量20-38mm，保压压力10-14MPa。钢轨焊接后随即进行压缩空气强制冷却，待钢轨表面组织珠光体组织全部转变完成，随即进行正火处理；
保证钢轨焊后焊缝、热影响区组织力学性能满足焊接标准，需进行正火处理控制接头焊缝及热影响区的晶粒度，将焊缝区表面已经完成组织转变的钢轨，从新加热到900-950℃的奥氏体化温度，减小气体输入量进行保温处理，随后采用压缩空气风冷强制冷却，待钢轨表面强制冷却400-500℃时，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，U75V热处理钢轨化学成分以质量百分比计为：C 0.71-0.80％，S i0.50-0.80％，Mn 0.75-1.05％，V 0.04-0.12％，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，钢轨温度达到900-950℃后，以风压0.40±0.05MPa进行强制风冷，保证冷却时间250s，风嘴实际摆动15-25mm，冷却到表面温度400-500℃时时松开钢轨两端夹持，整个焊接过程接头处于保压压力10MPa。
进一步的，加热温度1250-1300℃之后，调节加热气体流量控制温度在此区间进行保温，钢轨保温时间不低于220s。
进一步的，焊接过程中的拉轨压力0.5-1.8MPa，顶锻量25mm，顶锻力18MPa。
进一步的，钢轨轨腰焊缝余高通过钢轨焊接后推瘤力进行控制，推瘤力范围20-30MPa。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
钢轨加热、焊接及焊接后的热处理过程，工艺控制窗口较宽，方便现场操作，焊接后钢轨接头质量稳定，特别是钢轨接头落锤检验通过率高。
具体实施方式
本实例中U75V热处理钢轨气压焊接工艺为，焊前处理：对钢轨待焊断面表面用角磨机和锉刀进行除锈处理，需在钢轨表面打磨出金属光泽，除锈打磨距离60-80mm，利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。对断面棱角进行去毛刺处理，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的二次污染。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，对钢轨进行对轨操作。钢轨焊接前准备工作完成，进行钢轨焊接前加热过程，加热过程中预先施加初始保压压力，加热过程中保证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上升而自由变化，加热过程中在93SLM乙炔控制量下，与焊接过程中热输入值相比，适当的减小乙炔的控制量，减压后压力0.12MPa，相应的91SLM氧气控制量，相对于焊接过程中热输入值，减压后压力0.25-0.30MPa进行加热，钢轨加热时间290s，加热过程中加热喷嘴要保持一定的摆动幅度，摆幅量在5-10mm，使加热钢轨待焊断面受热更为均匀和同时防止加热过热，加热温度1250-1300℃之后，调节加热气体流量控制温度在此区间进行保温，钢轨保温时间不低于220s。焊接过程中的拉轨压力0.5-1.8MPa，顶锻量25mm，顶锻力18MPa。当施加焊接顶锻力后，随即关闭气体停止加热，焊接后随即对焊缝进行强制压缩空气冷却，冷却过程中风嘴摆动幅度20-40mm，冷却风压不超过0.55MPa，具体风压根据焊缝硬度与母材的硬度比值适当进行控制，同时防止冷却过程产生异常组织。强制冷却时间240s，待钢轨表面冷却到450℃以下时，对钢轨焊缝进行正火处理，此时加热气体乙炔流量、氧气流量按照加热焊接时的70-80％控制，正火加热时长210s，正火加热初始摆动幅度5-10mm，正火加热后段170s时摆幅增大到30-35mm，保证正火加热宽度，焊缝、热影响区均能得到正火处理，细化焊接接头组织的晶粒度。钢轨温度达到900-950℃，以风压0.40±0.05MPa进行强制风冷，保证冷却时间250s，风嘴实际摆动15-25mm，冷却到表面温度400-500℃以下时松开钢轨两端夹持，整个焊接过程接头处于保压压力10MPa。钢轨轨腰焊缝余高通过钢轨焊接后推瘤力进行控制，推瘤力范围20-30MPa。
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)。
实施例1到10采用相同工艺，钢轨接头加热温度1270±20℃，加热时间290s，焊接过程中的拉轨压力0.5-1.8MPa，顶锻量25mm，顶锻力18MPa，保压压力10-14MPa。焊接后随即对焊缝进行强制压缩空气冷却，冷却过程中风嘴摆动幅度20-40mm，冷却风压0.5±0.05MPa，冷却时间240s，待焊缝温度达到450℃以下时，从新加热到930℃±20℃进行保温处理，总加热时间及保温时间210s，随后采用0.40±0.05MPa的压缩空气强制冷却，保证冷却时间250s，待钢轨表面强制冷却400-500℃时，松开钢轨焊接接头两端的夹持力完成钢轨接头焊接。
表1U75V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U75V热处理钢轨气压焊焊接方法，其特征在于，钢轨气压焊主要工序包括：对接头进行加热，温度范围1210-1330℃，其中93LMS乙炔气体控制量90SLM-95SLM、91SLM氧气控制量88-93SLM控制，加热时间250-310s；焊接过程中的拉轨压力不大于10MPa，顶锻压力18-28MPa，顶锻量20-38mm，保压压力10-14MPa；钢轨焊接后随即进行压缩空气强制冷却，待钢轨表面组织珠光体组织全部转变完成，随即进行正火处理；
保证钢轨焊后焊缝、热影响区组织力学性能满足焊接标准，需进行正火处理控制接头焊缝及热影响区的晶粒度，将焊缝区表面已经完成组织转变的钢轨，从新加热到900-950℃的奥氏体化温度，减小气体输入量进行保温处理，随后采用压缩空气风冷强制冷却，待钢轨表面强制冷却400-500℃时，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U75V热处理钢轨气压焊焊接方法，其特征在于，U75V热处理钢轨化学成分以质量百分比计为：C 0.71-0.80％，Si 0.50-0.80％，Mn 0.75-1.05％，V0.04-0.12％，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U75V热处理钢轨气压焊焊接方法，其特征在于，钢轨温度达到900-950℃后，以风压0.40±0.05MPa进行强制风冷，保证冷却时间250s，风嘴实际摆动15-25mm，冷却到表面温度400-500℃时松开钢轨两端夹持，整个焊接过程接头处于保压压力10MPa。
4.根据权利要求1所述的U75V热处理钢轨气压焊焊接方法，其特征在于，加热温度1250-1300℃之后，调节加热气体流量控制温度在此区间进行保温，钢轨保温时间不低于220s。
5.根据权利要求1所述的U75V热处理钢轨气压焊焊接方法，其特征在于，焊接过程中的拉轨压力0.5-1.8MPa，顶锻量25mm，顶锻力18MPa。
6.根据权利要求1所述的U75V热处理钢轨气压焊焊接方法，其特征在于，钢轨轨腰焊缝余高通过钢轨焊接后推瘤力进行控制，推瘤力范围20-30MPa。
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