高精度無變形自動行車軌道焊接工藝

呂亞彪 楊支海 陳曉忠

【摘?要】云南馳宏鋅鍺股份有限公司會澤冶煉分公司電解車間的主體設備三大機組為進口設備，自動行車是電解生產的主心軸，擔負著陰陽極板的取槽、裝槽，極板轉運等工作，連接著陽極小車、自動剝鋅機等系統，是電解車間自動化生產的關鍵設備，自動行車發生故障，將導致電解車間生產癱瘓。本文著重介紹及攻克自動行車軌道高精度無變形對接焊接新技術新工藝。

【關鍵詞】軌道;焊接工藝;高精度;無變形;預熱;

Abstract：The three main units of the electrolysis workshop of Huize smelting branch of Yunnan Chihong Zinc and Germanium Co.，Ltd.are imported equipment.The automatic driving is the main spindle of electrolysis production.It is responsible for the work of taking，loading and transferring the anode and cathode plates.It connects the anode trolley，automatic zinc stripping machine and other systems.It is the key equipment of the automatic production of the electrolysis workshop.The automatic driving fails，It will lead to the breakdown of production in the electrolysis workshop.This paper mainly introduces and conquers the new technology and new technology of high precision and deformation free butt welding of automatic train track.

Key words：rail;welding;process;oxygen acetylene;preheating;

前言

自動行車為歐洲引進的新產品，設計先進，在鋅電解過程中，能夠實現陰陽極板的自動裝、取，電解槽面溫度的監控，自動稱量測算鋅片重量等功能，在整個生產過程中，行車不需要人工操作，只要在主控室給行車上位運行命令，即可實現全自動操作控制，具有世界領先水平。

1自動行車概況

自動行車擔負著電解車間所有陰陽極板的取槽、裝槽，極板轉運等工作，是電解車間能否實現自動化的關鍵設備，連接著陽極區設備及自動剝鋅機組，若自動行車達不到設計要求，滿足不了自動化生產的要求，電解車間的自動化生產理念、三大機組的全自動控制即可宣告失敗。

自動行車軌道采用焊接連接，不采用傳統的魚尾板連接，因為行車要實現自動控制，傳統的魚尾板連接已很難滿足安裝精度要求，采用焊接連接，雖然技術先進，但難以控制，軌道的安裝質量，包括水平、標高、平行度、軌道接頭的焊接質量等，決定了自動行車是否能夠實現自動化。軌道焊接過程中，若變形量過大，或發生焊接錯位等焊接缺陷，將無法滿足軌道的水平、標高、輪距等精度誤差要求。所以，控制軌道焊接質量是控制行車安裝精度的關鍵因素之一。

2?軌道焊接

2.1?行車軌道尺寸

2.2?行車軌道化學成分

A75軌道鋼碳當量為：

CE=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15=0.71+1/6+（1.024+0.092）/5=1.10

由上述碳當量可知，軌道鋼的焊接性很差，在焊接過程中，必須嚴格控制焊接技術參數，按照焊接工藝要求進行焊接。

2.3?焊接工藝與材料選擇

由于焊接環境、施工現場的條件限制，本工藝選擇手工電弧焊進行軌道的對接焊。

除設備廠家提供的進口軌道焊接焊條外，根據材料的成分和焊接性能，綜合考慮使用性能和經濟價值，國產電焊條可選擇CH E507或J507（GB E5015），J107Cr（GB E10015-G），進行焊接前，電焊條的均須經350～400℃烘焙兩小時，烘焙后置于120℃保溫箱內保溫;焊條須隨用隨領并使用焊條筒領取，CHE507或J507焊條領取4小時內必須用完，J107Cr領取半小時內用完。如焊條筒由電加熱保溫防潮功能，則領用的焊條不受上述時間的限制。焊接過程中不得使用受潮的焊條。

3?接頭準備

3.1 焊接前，軌道必須進行預固定，兩條軌道的跨距誤差控制在13500±3mm內，標高誤差控制在11575±2mm內。

3.2 軌道焊接端面盡量保持平齊，焊前打磨清理干凈焊接區域，須保證無油污、無雜物;

3.3 接頭裝配如圖1接頭裝配簡圖示，接頭下加襯墊，尺寸為20×200×200mm，材質為純銅板，具有良好的散熱性能。襯墊表面須打磨干凈，無污物接頭間隙為19～25mm;裝配時須用直尺檢驗兩段軌道對齊的直線度。采用加墊板的方法，利用反變形法來控制焊接變形，反變形量為20mm/4.8m，即按L/1000 放高度反變形量，軌道對接接頭間隙為22+3mm。

3.4?接頭側面采用如圖2所示的側面固定板，固定板采用純銅板，應具有良好的散熱性能。側面固定板的安裝時間應在I層焊接完畢之后安裝（詳見第5節）。

4?預熱和層間溫度

焊前對接頭部位進行充分的預熱，焊接前用氧乙炔中性火焰對軌道接頭兩端各200mm范圍內進行均勻加熱，預熱溫度300～350°C，預熱恒溫時間15分鐘，焊接層溫度控制在500°C左右。預熱處理溫度和層間溫度根據氣溫可浮動，如氣溫在10℃以上預熱，溫度取下限。

5?焊接

軌道接頭的焊接可分三部分，如圖3所示。焊條施焊時在襯墊外側引弧，用短弧操作。在確保焊縫質量前提下盡量用窄焊道施焊，除打底焊縫外其余每層焊縫厚度為3mm。

軌道腹部焊接（I、II層）：清理底部焊渣，將預加工好的銅襯墊裝好，銅襯墊與軌道間的間隙控制在6～8mm為宜，焊條采用CH E507或J507，引燃電弧連續焊接，靠電弧吹力和運條方法將電焊藥粉推到銅襯墊與軌道間隙中流出，所有焊接應連續施焊，中途無需停下除焊渣。

軌道頭部焊接（I、II層）：頭部焊接時焊條的選用和運條的方法基本與腹部相同，只是要注意的是腹部與頭部過渡之處的焊接質量，一是要盡可能用小直徑焊條，這樣容易控制電弧;另一個注意的是，電弧不要與銅襯墊碰，如銅滲入焊縫中，就會引起裂紋。頭部預留6～8mm左右深度，選用J107Cr焊條焊接，在焊接過程中，每焊一層要去焊渣，用錘擊法均勻敲擊焊縫，盡可能的去除焊渣、減小焊接變形量和焊接內應力。

軌道對接縫焊接結束后，拆除接頭兩側銅襯墊，清理焊縫并進行底部蓋面焊，檢查焊縫外觀質量，若有缺陷應及時補焊。

6?焊后熱處理

6.1軌道施焊完畢后應立即對軌道接縫二側各200mm范圍內進行加熱，焊后熱處理加熱方法可選用以下兩種：

6.1.1?火焰加熱法：采用火焰加熱至350°C，并持續30分鐘，同時用測溫儀測量溫度，然后用石棉布包扎，進行保溫緩冷，以消除焊接應力及熱影響區的硬脆現象。

6.1.2?電熱器加熱法：采用履帶式電加熱器加熱，加熱工藝見下表，所有焊后熱處理過程要求用記錄儀做書面記錄作為檢驗依據。

6.2?軌道焊接后表面處理

焊縫熱處理完畢后，待溫度降到150℃左右時，拆除所有墊襯，將軌道擱平，軌道上表面焊縫用軌道專用打磨機打磨，兩側及襯墊處手工打磨，均須平滑過渡并與軌道外形一致，可用模版或直尺檢驗。

7?結束語

自動行車是電解車間實現自動化生產的關鍵設備，設備的安裝質量的好壞直接決定著電解車間是否能順利生產。

參考文獻：

[1] 保爾沃特設備安裝操作手冊，保爾沃特，2010

[2] 焊接手冊，機械工業出版社，2008.1

[3] 焊接結構學 機械工業出版社 方洪淵 2008.5.1

[4] 特種焊接技術及應用（第5版）》 李亞江、王娟 2018.3

[5] 先進焊接方法與技術 機械工業出版社出版 2010年?諾里斯 譯者 史清宇、陳志翔、王學東

[6] 金屬材料焊接 人力資源和社會保障部教材辦公室 中國勞動社會保障出版社

[7] 實用焊接工藝手冊 化學工業出版社出版 王洪光 2010.4.1

（作者單位：云南馳宏鋅鍺股份有限公司）