閃光接觸焊焊頭粗磨控制技術研究

摘 要：鋼軌閃光焊焊頭粗磨后焊頭平直度與鋼軌焊接對軌、鋼軌正火、粗磨工藝及過程都有著很大的關系，要嚴格控制焊接及粗磨工藝，通過控制鋼軌焊接對位情況、預留上拱度、正火變形量、熱打磨預留值等多種措施，保證焊接質量達標。

關鍵詞：閃光焊焊頭;鋼軌粗打磨;焊頭平直度

鋼軌的焊接方式分為閃光接觸焊、鋁熱焊、氣壓焊。閃光接觸焊是無縫線路最常用的焊接方式，焊頭質量直接影響列車安全、平穩、舒適的運行。焊頭質量分為外觀質量和內部質量，外觀質量只要鋼軌打磨進行，閃光接觸焊焊頭打磨分為粗磨和精磨。閃光焊粗磨質量的控制是否良好直接影響到精磨質量[1]。

1 閃光焊接對軌過程對焊頭粗磨的影響

鋼軌焊接完成后，要對鋼軌焊接接頭（簡稱焊頭）進行外觀打磨，使得焊頭的平直度和鋼軌廓形能夠達到驗收規定。焊頭打磨平直度質量與鋼軌焊接時對軌技術有重要的關系，對軌質量不好，會出現高焊頭（≥0.7 mm）或者出現低焊頭（≤0 mm）。高焊頭或低焊頭都很難靠粗磨進行矯正。閃光焊對軌要準確預留上拱度值，一般取值為1 mm～2 mm，預留上拱度時要將鋼軌設置為三角形，頂點為焊頭中心，拱度頂點位置不能偏離，導致焊頭出現錯位或扭曲不平順。

2 閃光焊粗磨過程控制

2.1 粗磨前的外觀檢查

（1）觀察焊頭焊后表面有無裂紋，推瘤過程中有無出現推傷母材現象。（2）推瘤后余量要進行檢查，一般焊頭頂面及工作邊1 mm左右，軌腰部分不應大于2 mm，軌底及軌底三角區部分控制在1 mm左右。（3）要嚴格控制鋼軌對位時的錯邊量，在未經打磨處理的情況下檢查接頭錯邊量，焊頭頂面≤0.2 mm，焊頭工作邊≤0.2 mm，軌底部分≤2 mm，接頭錯邊量超標的接頭不應使用打磨方法糾正，應切掉重新焊接。檢查接頭錯邊，使用1 m凹槽尺和塞尺檢查或者波磨尺進行檢查，在焊縫中心線兩側各15 mm的位置測量并計算接頭錯邊量。（4）使用1 m凹槽尺和塞尺檢查或者波磨尺進行檢查，如果焊頭焊筋旁出現1 mm以上高焊頭或者低于0.5 mm以下低焊頭時，應該鋸掉重焊。

2.2 正火過程對焊頭平直度的影響

鋼軌正火需要將鋼軌加熱到850℃～920℃，所以鋼軌在加熱及冷卻過程中，由于重力作用和鋼軌內部應力的作用，鋼軌會出現下沉變形的現象。

要根據焊接后焊頭平直度狀態，利用正火過程進行熱矯正。對于高于0.7 mm高焊頭時（預留上拱度太大導致），應該將鋼軌允許一定向下的撓度（根據實際試驗得知），在鋼軌正火中由于重力作用下的撓度，鋼軌頂面平直度會產生一定向下形變，起到矯正作用。對于低焊頭來說，一般需要用墊塊一定向上的撓度，在正火中鋼軌會向上發生形變，從而消滅低焊頭。正常情況下，為了防止因鋼軌正火導致低焊頭，在鋼軌正火時嚴禁將鋼軌焊頭出現向下的撓曲變形，應該盡量墊平鋼軌。利用正火進行矯正鋼軌焊頭平直度需要不斷的摸索經驗，特別是撓度的控制，墊塊一般以mm為單位進行，不能直接采用起道器頂焊頭或者軌距擋板等材料墊高鋼軌，嚴禁正火中出現大的撓曲變形，導致焊頭損壞。正火時，嚴禁在鋼軌內部產生拉應力的情況下進行，會導致焊頭整個拉細的變形，靠粗磨無法完成焊頭矯正，如果焊頭出現拉細，只能鋸掉重焊。

2.3 粗磨時的溫度和平直度控制

粗磨時用仿形打磨機打磨軌頭部分，用手持砂輪機進行軌腰、軌底打磨，軌腰打磨時只將焊筋打磨圓順，減少毛刺，盡量光滑圓順，減少應力集中，滿足探傷要求，軌底及三角區打磨時，應該預留0.1 mm左右，不應該對母材進行過多打磨，更不應該打虧焊筋。粗磨開始時，鋼軌內部溫度確保降在300℃以下，如果在鋼軌溫度高于常溫下打磨，要注意根據軌溫不同，鋼軌熱脹冷縮產生的鋼軌變形。比如60 kg/m鋼軌高176 mm，如果軌溫從300℃降低到20℃，則鋼軌會出現垂向的變形量為0.011 8 mm/m·℃×0.176 m×（20～300）℃=-0.56 mm的變形量。如果熱打磨時，考慮鋼軌是從頂面與底面兩個方向進行熱脹冷縮的，應該最少選擇預留變形量的一半加0.1 mm的預留量，所以最少要預留0.3 mm+0.1 mm=0.4 mm。熱打磨預留量值簡單計算如下表1。

選擇焊頭熱打磨時，打磨速度會比較快，可以提高粗磨效率，但軌頂、軌底打磨可以采用熱打磨，熱打磨時應該按照表1計算量，預留好變形量。軌底三角區熱打磨時，應該預留0.1 mm～0.2 mm的預留量，盡量光滑圓順。熱打磨后，在焊頭常溫下要再次檢查鋼軌焊頭平直度，保證焊頭粗磨質量，對鋼軌軌腰、軌底三角區和軌底部分應該在粗磨時就打磨成形，在精磨時一般不再次進行打磨。

3 粗磨的注意事項

（1）粗磨后鋼軌頂面及鋼軌工作邊表面應圓順、光滑，鋼軌廓形應該與母材保持一致，打磨過程中要邊打磨邊測量，保證鋼軌不被打虧，廓形與基本良好，最終保證精磨質量。（2）打磨時注意進刀力度，要防止砂輪在鋼軌上劇烈跳動、沖擊鋼軌;要控制進刀力度，防止鋼軌表面出現打磨灼傷發藍，在鋼軌表面產生馬氏體。為防止打磨灼傷發藍，可以選用硬度較低的砂輪，采用數控仿形精磨機進行粗磨作業，保障線路安全[2]。（3）粗磨后應要觀察是否有裂紋，如果有裂紋需要鋸掉重焊。粗磨后嚴禁出現將焊筋超磨現象，要充分留夠精磨余量;要控制粗磨長度，嚴禁出現將母材打虧情況。（4）如果推瘤余量超標或者推瘤傷到母材，應調整或更換推瘤刀具[3]。（5）粗磨過程中，閃光接觸焊的焊頭軌底及軌底三角區的打磨技術要求比較高，需要一次打磨到位。軌底打磨時因無法直接觀察打磨情況，主要借助打磨反光鏡檢查，打磨過程中要嚴格執行打磨寬度，不宜打磨過寬、也不宜只打磨焊筋，沒有順坡。要及時測量，防止打虧。

4 結語

閃光焊鋼軌必須認真進行鋼軌對位，控制鋼軌對位后的預留上拱度和鋼軌錯邊、扭曲情況。鋼軌要合理控制鋼軌在正火過程中的狀態，保證鋼軌焊頭在正火過程中不出現有害的形變，對于高、低焊頭在正火過程中及時調整矯正，保證粗磨質量。鋼軌粗磨時，如果采用熱打磨形式，要預留好冷卻變形量，常溫后應該對焊頭再次進行量測，對打磨不完善地方可以進行再次打磨修整，特別是對軌腰、軌底在粗磨時要打磨完成，精磨時不再進行打磨。

參考文獻：

[1]金能龍，陳超.無砟軌道現場閃光接觸焊鋼軌焊頭平直度的控制[J].2016（8）：163-164.

[2]賈春，戴虹，汪鵬舉，等.鋼軌現場焊打磨工藝對接頭質量的影響[J].電焊機，2016（8）：76-79.

[3]孫立本.論移動閃光焊軌機現場施工工藝對焊接質量的影響[J].安徽建筑，2016（3）：95-97+121.