钢轨铝热焊焊接工艺及其质量控制

张鑫

摘要：随着经济科技的进一步发展，我国使用闪光焊、铝热焊等方式焊接的钢轨数量不断增加，它对于行车的安全性有很大的影响。在焊接的过程中难免会存在焊接的缺陷，故对焊接工艺进行优化升级是十分必要的。本篇文章将对钢轨铝热焊焊接工艺和其质量控制措施进行思考分析，旨在进一步确保铁路的行车安全。

关键词：钢轨；铝热焊焊接；质量控制

钢轨焊接对于轨道列车在运行过程中的安全性有很大的影响，随着我国科技的进一步发展，社会各界对于钢轨铝热焊焊接工艺有更高的要求。本篇文章将对钢轨铝热焊焊接工艺和其质量控制措施进行思考分析，旨在进一步确保铁路的行车安全。

1 钢轨焊接的方法

钢轨焊接有四种方式，它们分别是闪光焊、气压焊、铝热焊以及窄间隙电弧焊，其中后两种是属于熔化焊类，前两种是属于压力焊。接下来就对钢轨焊接的方法进行思考介绍，主要有以下几个方面：

1.1闪光焊

闪光焊是将待焊的钢轨两个端面局部对正接触，如图1：

它的接触面是凹凸不平的，有着较高的电阻。电源接通后，电阻会产生热量将其钢轨端部迅速加热，其中的凸点会随着温度的上升烧化、蒸发和爆破，最终从接头处喷射出来形成闪光。闪光会持续一段时间，随着温度的上升加上顶锻力，这使得钢轨相接触的液态端面被挤出形成形成焊瘤，没有被挤出的会变形和再结晶最后使得两根钢轨连接成为一个整体形成焊接的接头。

1.2气压焊

钢轨气压焊是可燃气体燃烧加热轨端和附近的金属至半熔化状态，加上顶锻压力可以使其形成焊瘤，没有被挤出的两端面高温金属会发生变形，原子互相扩散，结晶后形成为一个整体。

1.3铝热焊

铝热焊焊接是一个氧化还原反应，这个过程中会释放出大量的热量，如图2：

最后生成的铁熔化成为钢液，密度大的沉在坩埚底部，反应生成的熔渣因为密度小浮在坩埚上面。反应完成后，高温钢液会将坩埚底部的自熔塞熔化从而是钢液可以往下浇铸到型腔中，型腔是和钢轨外形尺寸一样的砂型以及待焊接轨端面组成。钢液和熔化的钢轨会共同组成结晶，冷却后将两段钢轨焊接成为一体。铝热焊接的浇注和冷却过程和铸造的过程是一样的，故它也被叫做铸焊。

2 钢轨铝热焊前期施工的方法

从上文中我们对于钢轨焊接的方法进行思考介绍，这进一步加深我们对其的理解。接下来就对铝热焊前期施工的方法进行思考介绍，主要有以下几个方面：

2.1 焊前准备

工作人员对于焊接设备需要进行检查，确保焊剂、钢轨的型号是匹配的，在现场配轨道并在封锁前锯好所需长度的钢轨，同时需要对焊缝下方的道床进行检查，确保它处于干燥的状态之中。

2.2 轨端初锈、去污

工作人员用手砂轮或者是钢丝刷对这两个轨端进行打磨除锈和去污，棱角处也需要打磨，但是不能够太用力，需要防止轨端出现氧化层。

2.3 对轨

对轨的四个关键要素是轨缝调整，尖点设定、水平对正以及不等倾斜调整这几个方面。

2.4 安装砂模、封箱

安裝砂模是为了防止产生冷隔缺陷，将密封膏涂在底砂模的槽内，将螺栓固定，在固定工作完成后需要将纸板覆盖在砂模口上，用胶泥均匀的涂抹在缝隙中，确保不存在缝隙后可以防止钢水从空隙中流出。

3 钢轨铝热焊焊接工艺的问题及控制措施

上文对于铝热施工的方法进行思考介绍，接下来就对钢轨铝热焊焊接工艺的问题及控制措施进行思考讨论，主要有以下几个方面：

3.1 缩孔和疏松的问题

缩孔和疏松问题是钢轨中较为常见的问题，通过对于该问题进行思考分析可以发现是因为局部的温度过高所导致的，工作人员在工作的过程中没有根据不同的焊接工艺采取合适的措施，这使得铝热焊焊接工艺完成之后，设备的冷却时间没有达到想用的要求。缩孔和疏松的问题主要有两个方面的体现，第一是工作人员对于预热时间没有进行合理的预估或者是预热过程中没有对其预热的压力进行精准的把控；第二是铝热焊焊接工艺的过程中在施工的位置上会出现过热的情况，这是工作人员遇到的一大难题。这主要是需要工作人员在开展实际工作的过程中要提高对于不同施工阶段的冷却时间的控制精度来保障其质量。

3.2夹砂问题

对夹砂问题进行思考分析发现是因为实际砂型的使用。铝热焊焊接的过程中需要使用到相应的砂型，控制好其工作的进度，如果工作人员对工作进度没有做好控制会使得杂质进入到焊剂的内部之中从而出现夹砂的问题。针对该问题，工作人员首先需要先对焊接的工具进行思考分析，他们可以发现实际工艺中的研磨工作为了保证精度都是在钢轨上直接工作的，如果事后没有对砂模和钢轨做好清洁的工作将会导致夹砂问题的出现，故工作人员在工作后必须对其进行清除工作来将其表面的浮砂清除干净。

4 总结

总的来说，整篇文章对钢轨铝热焊焊接工艺及其质量控制进行思考讨论，整个工艺是较为复杂的，工作人员在开展工作的过程中需要根据实际问题对其采取合理的措施，这可以更好的控制钢轨铝热焊焊接的工艺质量从而进一步促进经济的发展。

参考文献

[1]王磊.铝热焊焊接常见的缺陷、成因及其质量控制[J].中小企业管理与科技，2016，（36）：163-164.

[2]任金雷，崔成林.钢轨铝热焊预热控制系统的研究与应用[J].铁道建筑，2018，58（2）：125-128.