專利名稱：高錳鋼轍叉或錳鋼軌與普通鋼軌的直接閃光對焊連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵道超長無縫線路的焊接技術(shù)。
本發(fā)明的
背景技術(shù)：
目前，高錳鋼轍叉與鋼軌焊接較為成熟的方法是加介質(zhì)的二次閃光對焊，該方法八十年代初首先由奧地利研制成功，其后法國、烏克蘭等國也先后開發(fā)出了相類似的方法。這種方法優(yōu)點(diǎn)是焊接質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于高錳鋼轍叉與鋼軌的實(shí)際焊接生產(chǎn)中。不足點(diǎn)加介質(zhì)層的二次閃光對焊雖然解決了預(yù)堆邊電弧焊法焊接高錳鋼轍叉與鋼軌時存在的問題，但沒能充分發(fā)揮閃光對焊法的特點(diǎn)，以致焊接工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。
本發(fā)明的設(shè)計(jì)目的克服背景技術(shù)中的不足之處，在滿足高錳鋼焊接轍叉使用要求的前提下，運(yùn)用機(jī)械化、自動化程度高、工藝簡單、成本低的焊接工藝方法來實(shí)現(xiàn)高錳鋼轍叉或與錳鋼鋼軌與普通鋼軌或合金鋼鋼軌的無縫連接，實(shí)現(xiàn)鐵路的超長無縫化，以滿足鐵路安全、高速、重載運(yùn)輸?shù)囊蟆?br> 本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案高速與重載是世界鐵路發(fā)展的兩大趨勢，跨區(qū)間超長無縫線路又是高速、重載鐵路的必備軌道結(jié)構(gòu)，而轍叉與鋼軌的無縫連接是實(shí)現(xiàn)鐵道超長無縫化的關(guān)鍵。轍叉是鐵道線路中受力最大、磨損最為嚴(yán)重的部件。因此，大多數(shù)轍叉均采用耐磨性好，加工硬化能力強(qiáng)的高錳鋼(ZG Mn13)制造。高錳鋼轍叉與普通鋼軌的無縫連接是涉及兩種成分、物理性能和焊接性相差懸殊的異種材料的焊接，高效、低成本的實(shí)現(xiàn)其焊接，正是本發(fā)明的發(fā)明要點(diǎn)所在。其具體方案①本發(fā)明與現(xiàn)有高錳轍叉與鋼軌的預(yù)堆邊電弧焊、加介質(zhì)層的二次閃光對焊法等方法不同，其實(shí)質(zhì)是不加任何介質(zhì)層材料，而是對經(jīng)清理的高錳鋼轍叉和鋼軌直接進(jìn)行閃光對焊，通過選擇最佳焊接工藝規(guī)范參數(shù)和采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，來保證焊接接頭質(zhì)量，以滿足焊接高錳鋼轍叉的使用要求。②高錳鋼轍叉或錳鋼軌與或普通鋼軌或合金鋼軌的焊接工藝方法。其中，高錳鋼的成分為C＝0.9～1.3％，Mn＝11～14％，Si＝0.3～1.0％，S≤0.05％，P≤0.08％，處于鑄造、軋制或鍛造狀態(tài)(須經(jīng)水處理)鋼軌為50kg/m，60kg/m，75kg/m的標(biāo)準(zhǔn)碳素鋼軌和合金鋼軌(也可以是熱處理鋼軌)。③高錳鋼轍叉或錳鋼軌與普通鋼軌的直接閃光對焊連接方法，高錳鋼轍叉或錳鋼軌與普通鋼軌對焊縫不加任何介質(zhì)或填充材料，用閃光對焊法直接焊接后，當(dāng)高錳鋼側(cè)冷卻到850℃-950℃時，立即對其采用快速冷卻工藝，對鋼軌側(cè)采用空冷工藝。高錳鋼轍叉或錳鋼軌與普通鋼軌的焊接是在專用對焊機(jī)上直接焊接，其焊接參數(shù)應(yīng)控制在如下范圍高錳鋼轍叉與鋼軌的伸長度之比為1∶1～1∶1.5，夾緊力為150～350噸，頂鍛力為5～150噸，閃光速度為0.1～3.0mm/s，最大頂鍛速度≥20mm/s。高錳鋼轍叉與鋼軌焊接后，對鋼軌側(cè)進(jìn)行500～1000℃溫度下進(jìn)行3～120分鐘的熱處理中，對高錳鋼側(cè)則采用快速冷卻工藝。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，一是不加任何介質(zhì)層材料，而是對經(jīng)清理的高錳鋼轍叉和鋼軌直接進(jìn)行閃光對焊，通過選擇最佳焊接工藝規(guī)范參數(shù)和采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，來保證焊接接頭質(zhì)量，以滿足焊接高錳鋼轍叉的使用要求的發(fā)明，不僅填補(bǔ)了我國超長無縫線路建設(shè)的空白，而且在國際上處于領(lǐng)先水平，對我國鐵路高速、重載、安全運(yùn)行的建設(shè)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義；二是與國外現(xiàn)已采用的加介質(zhì)層的二次閃光對焊法相比，據(jù)粗略計(jì)算，每焊一組轍叉，本發(fā)明可比加介質(zhì)層的二次閃光對焊法降低成本4～5千元，并且焊接時間僅是加介質(zhì)層二次閃光對焊的一半。


圖1是表示轍叉的4個端部分別焊有標(biāo)準(zhǔn)鋼軌的示意圖。
圖2是圖1中A-A的剖面放大示意圖。
本發(fā)明提出的高錳鋼轍叉(或錳鋼軌)與普通鋼軌的直接閃光對焊法的實(shí)施技術(shù)方案可借助于示意性附圖來說明，其中圖1表示轍叉的4個端部分別焊有標(biāo)準(zhǔn)鋼軌；圖2表示按圖1A-A的剖面放大圖。兩圖中1為轍叉，2為標(biāo)準(zhǔn)鋼軌，3為焊縫。轍叉1為高錳鋼整鑄轍叉構(gòu)件(或錳鋼軌)，為保證焊接質(zhì)量，要求其焊接位置(端部適當(dāng)長度)應(yīng)盡量減少鑄造缺陷，并且還應(yīng)保證端部的盡寸和大小，焊接前還應(yīng)徹底清除油污和鐵銹等。標(biāo)準(zhǔn)鋼軌2為普通碳素鋼軌，也可是合金鋼軌或熱處理鋼軌，鋼軌長度可根據(jù)實(shí)際需要而定。高錳鋼轍叉或錳鋼軌與普通鋼軌的焊接是在專用對焊機(jī)上直接焊接，焊接時不采用任何介質(zhì)層，而是進(jìn)行直接焊接，其焊接參數(shù)應(yīng)控制在如下范圍高錳鋼轍叉與鋼軌的伸長度之比為1∶1～1∶1.5，夾緊力為150～350噸，頂鍛力為5～150噸，閃光速度為0.1～3.0mm/s，最大頂鍛速度≥20mm/s。高錳鋼轍叉(或錳鋼軌)與鋼軌直接閃光對焊后，為減少高錳鋼轍叉焊接熱影響區(qū)因析出碳化物而引起的脆化，當(dāng)高錳鋼冷卻到850℃或900℃或950℃時，對高錳鋼側(cè)立即采取了快速冷卻的工藝措施，而鋼軌側(cè)則進(jìn)行自然空冷處理。另外，為了提高鋼軌焊接熱影響區(qū)的某些性能，對高錳鋼轍叉與鋼軌直接閃光對焊后，對鋼軌側(cè)進(jìn)行500～1000℃溫度下進(jìn)行3～120分鐘的熱處理中，高錳鋼側(cè)則采用快速冷卻工藝。
權(quán)利要求
1.一種高錳鋼轍叉或錳鋼軌與普通鋼軌的直接閃光對焊連接方法，其特征是高錳鋼轍叉或錳鋼軌與普通鋼軌對焊縫不加任何介質(zhì)或填充材料，用閃光對焊法直接焊接后，當(dāng)高錳鋼側(cè)冷卻到850℃-950℃時，立即對其采取快速冷卻工藝，對鋼軌側(cè)采用空冷工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高錳鋼轍叉或錳鋼軌與普通鋼軌的直接閃光對焊連接方法，其特征是高錳鋼轍叉或錳鋼軌與普通鋼軌的焊接是在專用對焊機(jī)上直接焊接，其焊接參數(shù)應(yīng)控制在如下范圍高錳鋼轍叉與鋼軌的伸長度之比為1∶1～1∶1.5，夾緊力為150～350噸，頂鍛力為5～150噸，閃光速度為0.1～3.0mm/s，最大頂鍛速度≥20mm/s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高錳鋼轍叉或錳鋼軌與普通鋼軌的直接閃光對焊連接方法，其特征是高錳鋼轍叉與鋼軌焊接后，對鋼軌側(cè)進(jìn)行500～1000℃溫度下進(jìn)行3～120分鐘的熱處理中，對高錳鋼側(cè)則采取快速冷卻工藝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高錳鋼轍叉或錳鋼軌與普通鋼軌的直接閃光對焊連接方法，其特征是高錳鋼的成分為C＝0.9～1.3％，Mn＝11～14％，Si＝0.3～1.0％，S≤0.05％，P≤0.08％，處于鑄造、軋制或鍛造狀態(tài)(須經(jīng)水處理)鋼軌為50kg/m，60kg/m，75kg/m的標(biāo)準(zhǔn)碳素鋼軌和合金鋼軌或是熱處理鋼軌。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高錳鋼轍叉或錳鋼軌與普通鋼軌的直接閃光對焊連接方法，其特征是高錳鋼整鑄轍叉構(gòu)件或錳鋼軌，要求其焊接位置(端部適當(dāng)長度)應(yīng)盡量減少鑄造缺陷，并且還應(yīng)保證端部的盡寸和大小，焊接前還應(yīng)徹底清除油污和鐵銹等，標(biāo)準(zhǔn)鋼軌為普通碳素鋼軌，也可是合金鋼軌或熱處理鋼軌，鋼軌長度可根據(jù)實(shí)際需要而定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鐵道超長無縫線路的焊接技術(shù),與現(xiàn)有高錳轍叉與鋼軌的預(yù)堆邊電弧焊、加介質(zhì)層的二次閃光對焊法等方法不同,其實(shí)質(zhì)是不加任何介質(zhì)層材料,而是對經(jīng)清理的高錳鋼轍叉和鋼軌直接進(jìn)行閃光對焊,通過選擇最佳焊接工藝規(guī)范參數(shù)和采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?來保證焊接接頭質(zhì)量,以滿足焊接高錳鋼轍叉的使用要求。
文檔編號C21D9/04GK1370652SQ0010397
公開日2002年9月25日 申請日期2000年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月18日
發(fā)明者許鴻吉, 張文忠, 王積昌, 謝明, 焦建強(qiáng), 朱傳華, 沈長耀 申請人:中鐵寶橋股份有限公司, 大連鐵道學(xué)院, 鐵道部專業(yè)設(shè)計(jì)院