YHG-1200TH型焊軌車更換晶閘管后焊接U75VG鋼軌型檢工藝

孔德魯

（中國鐵路濟南局集團有限公司，山東 濟南 250001）

引言

隨著我國鐵路大提速和高速重載鐵路及客運專線建設的迅猛發展，現場施工中對于鋼軌焊縫焊接要求日益提高。過去大多采用在烏克蘭巴頓研究所生產的K922型移動接觸閃光焊機進行現場閃光焊接設備，其設備焊接鋼軌頂鍛完成后無焊縫保壓程序，無法克服鋼軌熱脹冷縮對鋼軌焊接質量的影響。YHG-1200TH型焊軌車增加了焊接后保壓功能，很好地保證了鋼軌焊接接頭穩定性，不僅保證了現場鋼軌焊縫的焊接質量，同時達到了廠焊鋼軌的水平，提高了現場施工焊接質量穩定性，更好地滿足了鐵路現代化建設對焊縫質量的高要求。

1 試驗設備和材料

采用更換晶閘管YHG-1200TH型移動閃光焊機、GZH-70 型鋼軌現場焊后熱處理成套設備。主要技術參數：（1）進線電壓：三相380 V；（2）標稱功率：75 kVA；（3）中頻電壓：600 V；（4）中頻頻率：1 000～2 500 Hz。試驗材料選用邯鄲U75VG高速鋼軌，主要化學成份見表1。

表1 U75VG高速鋼軌主要化學成份/%

2 試驗原因

YHG-1200TH型移動閃光焊機在焊接邯鄲U75VG高速軌生產檢驗時，焊機空載試驗出現焊接電流395 V。發現異常后分析原因確認晶閘管被擊穿，應及時成套更換晶閘管及匹配電路板。更換后原焊接參數焊頭落錘出現不合格情況，斷口存在冷斷口、灰斑、過燒缺陷，焊頭落錘統計見表2。

表2 焊接接頭落錘試驗數據

3 試驗方案及依據標準

根據邯鄲U75VG高速鋼軌物理性能、化學成分的特點和YHG-1200TH型焊機參數調整特點，按照以往焊接經驗，微調一組參數焊接后進行落錘檢驗。通過焊接斷口來檢查接頭質量，逐步調整焊接參數，以達到試驗目的。依據《鋼軌焊接》（TB/T1632—2005），落錘高度3.1 m，兩次落錘試驗焊接接頭不斷，灰斑面積控制在單個灰斑面積≤10 mm2，灰斑總面積≤20 mm2，滿足這些條件，落錘試驗合格。試驗結果必須現場檢測落錘質量。

4 焊接調試中主要影響因素及控制方法

4.1 焊頭的冷脆斷口

質量良好的焊頭斷口撕裂好，質量穩定。冷脆斷口的主要表現為在焊接中出現比較多的端口平齊，沒有或者較少焊接缺陷。通過平齊冷斷口對比撕裂斷口，發現斷裂趨勢的主要原因是平齊冷斷口。YHG-1200TH焊機更換晶閘管后，原焊接參數焊接邯鄲U75VG中加熱不足，需在原參數的基礎上進行調節，加大鋼軌的熱量。

調整方法：在適當調節反饋電流的情況下，調節第一階段和第二階段速度以提高加熱效果。（1）第一階段是預閃階段。為了獲得合適的溫度場和溫度梯度，減少局部的長時間短路，進一步加快鋼軌的前進和后退速度。反饋電流適當減小時，由于局部短路時間短，短路的分布點多，因此，加熱較為均勻，能夠把溫度的提升速度加快。（2）第二階段是穩定閃光階段。主要是通過短路時通過電流析出熱量加熱鋼軌接頭，這當中并不形成連續的閃光。隨著鋼軌溫度逐步升高，鋼軌端面的溫度越來越容易發生閃光。如果大量形成閃光，端面熱態金屬就會被大量燒掉，從而降低焊接接頭的實際加熱效率。鋼軌端面溫度逐漸升高，前進和后退速度必須隨溫度變化而變化。

為了克服此階段因鋼軌的前進、后退速度過大而產生連續的閃光問題，對部分參數調整后再次進行焊接試驗。每5個試驗接頭為1組，共進行3組焊接接頭的落錘試驗，試驗結果表明已基本消除冷斷口性缺陷。

4.2 焊頭斷口過燒

試焊過程中，焊頭過燒的主要表現為斷口處存在深遷入焊頭內部的暗灰色缺陷。這種缺陷可能發生在參數調整的各個階段，其調整方向是通過合適的參數達到減小焊接過燒缺陷。過燒主要出現在軌地腳上部和下部，雖然過燒試驗接頭在試驗中出現的概率比較小，但這種缺陷是一種疏松的組織，相當于在缺陷部位開了一個缺口，有這種缺陷的焊頭不能通過檢驗。產生原因：（1）焊頭加熱過程中，尤其是在加速燒化階段產生的熱量過多，在頂鍛階段不能夠頂出。（2）頂鍛量偏小。

處理方法是適當減小熱量，同時在此基礎上適當加大頂鍛量。單純減小熱量可能會引起熱量不足，單純加大頂鍛量可能會引起焊接接頭的強度不足，因此，減小熱量時一定要加大頂鍛量。通過分析，解決過燒可行性手段是適當減小加速燒化階段的燒化量和適當加大頂鍛量，然后以5個試驗接頭為1組，共進行2組試驗，此項改進取得了理想的效果。

4.3 焊頭斷口灰斑

焊頭斷裂主要原因：焊接中產生的灰斑?；野咧饕憩F：落錘斷口處存在焊接缺陷。灰斑特性：灰斑集中出現在軌底和三角區部位，形狀不規則，有長圓形和長條形，在焊接接頭斷口上，灰斑典型的顏色是淺灰色和深灰色，表面較周圍基體平坦，顏色越暗，韌窩組織越多，屬于硅酸鹽夾雜型灰斑，灰斑顏色發亮則屬于枝晶露頭型灰斑，灰斑是有害物質聚集在大的、深的電擊坑中。

從閃光焊接本質上來說，消除灰斑型缺陷十分困難，所以采用調整參數方法，把灰斑影響降到最低。在新參數的基礎上進行調節，通過合適的參數達到減小焊接缺陷。閃光焊的本質是液態金屬過熱后的爆破，如果爆破劇烈，出現電擊坑則較大較深，隨后該處即不參與后續閃光過程。而坑內元素容易應生成硅鋁酸鹽，如果火坑比較深，硅錳鋁在頂鍛時不易排擠出而殘留在坑內，從而生成硅酸鹽夾雜型灰斑。

（1）加熱階段。焊接質量與閃光穩定性密切相關，而閃光穩定性主要由二次空載電壓和反饋靈敏度確定。在這個階段，二次空載電壓越高燒化就會越劇烈，產生大爆破的概率就相應增加。（2）加速燒化階段。焊機動架的速度對焊接質量有比較大的影響，速度過快會產激烈連續的閃光，形成比較深的火口。同時，試驗中通過在保證頂端前端口不被氧化情況下，減少加速燒化階段送件速度可減少灰斑形成概率。減小電擊坑和減小氧化概率是減小灰斑的可行性手段。該組試驗進行3組，每組焊接5個試驗頭，基本上得到了比較滿意的效果。

YHG-1200TH焊機更換晶閘管后，通過試驗得到了良好焊頭，確定焊接邯鄲U75VG參數，通過了型檢試驗。

5 結語

（1）YHG-1200TH型焊軌車晶閘管更換會引起工藝參數變化。（2）焊接過程熱量不足，可以通過調節燒化量和燒化速度進行調節。（3）焊頭過燒焊接缺陷，可以通過調節加速燒化階段的燒化量，適當增加頂鍛量解決。（4）焊頭過燒焊接缺陷，可以通過調節燒化電壓，控制加速閃光階段送進速度能取得比較理想效果。