闪光接触焊焊头粗磨控制技术研究

摘 要：钢轨闪光焊焊头粗磨后焊头平直度与钢轨焊接对轨、钢轨正火、粗磨工艺及过程都有着很大的关系，要严格控制焊接及粗磨工艺，通过控制钢轨焊接对位情况、预留上拱度、正火变形量、热打磨预留值等多种措施，保证焊接质量达标。

关键词：闪光焊焊头;钢轨粗打磨;焊头平直度

钢轨的焊接方式分为闪光接触焊、铝热焊、气压焊。闪光接触焊是无缝线路最常用的焊接方式，焊头质量直接影响列车安全、平稳、舒适的运行。焊头质量分为外观质量和内部质量，外观质量只要钢轨打磨进行，闪光接触焊焊头打磨分为粗磨和精磨。闪光焊粗磨质量的控制是否良好直接影响到精磨质量[1]。

1 闪光焊接对轨过程对焊头粗磨的影响

钢轨焊接完成后，要对钢轨焊接接头（简称焊头）进行外观打磨，使得焊头的平直度和钢轨廓形能够达到验收规定。焊头打磨平直度质量与钢轨焊接时对轨技术有重要的关系，对轨质量不好，会出现高焊头（≥0.7 mm）或者出现低焊头（≤0 mm）。高焊头或低焊头都很难靠粗磨进行矫正。闪光焊对轨要准确预留上拱度值，一般取值为1 mm～2 mm，预留上拱度时要将钢轨设置为三角形，顶点为焊头中心，拱度顶点位置不能偏离，导致焊头出现错位或扭曲不平顺。

2 闪光焊粗磨过程控制

2.1 粗磨前的外观检查

（1）观察焊头焊后表面有无裂纹，推瘤过程中有无出现推伤母材现象。（2）推瘤后余量要进行检查，一般焊头顶面及工作边1 mm左右，轨腰部分不应大于2 mm，轨底及轨底三角区部分控制在1 mm左右。（3）要严格控制钢轨对位时的错边量，在未经打磨处理的情况下检查接头错边量，焊头顶面≤0.2 mm，焊头工作边≤0.2 mm，轨底部分≤2 mm，接头错边量超标的接头不应使用打磨方法纠正，应切掉重新焊接。检查接头错边，使用1 m凹槽尺和塞尺检查或者波磨尺进行检查，在焊缝中心线两侧各15 mm的位置测量并计算接头错边量。（4）使用1 m凹槽尺和塞尺检查或者波磨尺进行检查，如果焊头焊筋旁出现1 mm以上高焊头或者低于0.5 mm以下低焊头时，应该锯掉重焊。

2.2 正火过程对焊头平直度的影响

钢轨正火需要将钢轨加热到850℃～920℃，所以钢轨在加热及冷却过程中，由于重力作用和钢轨内部应力的作用，钢轨会出现下沉变形的现象。

要根据焊接后焊头平直度状态，利用正火过程进行热矫正。对于高于0.7 mm高焊头时（预留上拱度太大导致），应该将钢轨允许一定向下的挠度（根据实际试验得知），在钢轨正火中由于重力作用下的挠度，钢轨顶面平直度会产生一定向下形变，起到矫正作用。对于低焊头来说，一般需要用垫块一定向上的挠度，在正火中钢轨会向上发生形变，从而消灭低焊头。正常情况下，为了防止因钢轨正火导致低焊头，在钢轨正火时严禁将钢轨焊头出现向下的挠曲变形，应该尽量垫平钢轨。利用正火进行矫正钢轨焊头平直度需要不断的摸索经验，特别是挠度的控制，垫块一般以mm为单位进行，不能直接采用起道器顶焊头或者轨距挡板等材料垫高钢轨，严禁正火中出现大的挠曲变形，导致焊头损坏。正火时，严禁在钢轨内部产生拉应力的情况下进行，会导致焊头整个拉细的变形，靠粗磨无法完成焊头矫正，如果焊头出现拉细，只能锯掉重焊。

2.3 粗磨时的温度和平直度控制

粗磨时用仿形打磨机打磨轨头部分，用手持砂轮机进行轨腰、轨底打磨，轨腰打磨时只将焊筋打磨圆顺，减少毛刺，尽量光滑圆顺，减少应力集中，满足探伤要求，轨底及三角区打磨时，应该预留0.1 mm左右，不应该对母材进行过多打磨，更不应该打亏焊筋。粗磨开始时，钢轨内部温度确保降在300℃以下，如果在钢轨温度高于常温下打磨，要注意根据轨温不同，钢轨热胀冷缩产生的钢轨变形。比如60 kg/m钢轨高176 mm，如果轨温从300℃降低到20℃，则钢轨会出现垂向的变形量为0.011 8 mm/m·℃×0.176 m×（20～300）℃=-0.56 mm的变形量。如果热打磨时，考虑钢轨是从顶面与底面两个方向进行热胀冷缩的，应该最少选择预留变形量的一半加0.1 mm的预留量，所以最少要预留0.3 mm+0.1 mm=0.4 mm。热打磨预留量值简单计算如下表1。

选择焊头热打磨时，打磨速度会比较快，可以提高粗磨效率，但轨顶、轨底打磨可以采用热打磨，热打磨时应该按照表1计算量，预留好变形量。轨底三角区热打磨时，应该预留0.1 mm～0.2 mm的预留量，尽量光滑圆顺。热打磨后，在焊头常温下要再次检查钢轨焊头平直度，保证焊头粗磨质量，对钢轨轨腰、轨底三角区和轨底部分应该在粗磨时就打磨成形，在精磨时一般不再次进行打磨。

3 粗磨的注意事项

（1）粗磨后钢轨顶面及钢轨工作边表面应圆顺、光滑，钢轨廓形应该与母材保持一致，打磨过程中要边打磨边测量，保证钢轨不被打亏，廓形与基本良好，最终保证精磨质量。（2）打磨时注意进刀力度，要防止砂轮在钢轨上剧烈跳动、冲击钢轨;要控制进刀力度，防止钢轨表面出现打磨灼伤发蓝，在钢轨表面产生马氏体。为防止打磨灼伤发蓝，可以选用硬度较低的砂轮，采用数控仿形精磨机进行粗磨作业，保障线路安全[2]。（3）粗磨后应要观察是否有裂纹，如果有裂纹需要锯掉重焊。粗磨后严禁出现将焊筋超磨现象，要充分留够精磨余量;要控制粗磨长度，严禁出现将母材打亏情况。（4）如果推瘤余量超标或者推瘤伤到母材，应调整或更换推瘤刀具[3]。（5）粗磨过程中，闪光接触焊的焊头轨底及轨底三角区的打磨技术要求比较高，需要一次打磨到位。轨底打磨时因无法直接观察打磨情况，主要借助打磨反光镜检查，打磨过程中要严格执行打磨宽度，不宜打磨过宽、也不宜只打磨焊筋，没有顺坡。要及时测量，防止打亏。

4 结语

闪光焊钢轨必须认真进行钢轨对位，控制钢轨对位后的预留上拱度和钢轨错边、扭曲情况。钢轨要合理控制钢轨在正火过程中的状态，保证钢轨焊头在正火过程中不出现有害的形变，对于高、低焊头在正火过程中及时调整矫正，保证粗磨质量。钢轨粗磨时，如果采用热打磨形式，要预留好冷却变形量，常温后应该对焊头再次进行量测，对打磨不完善地方可以进行再次打磨修整，特别是对轨腰、轨底在粗磨时要打磨完成，精磨時不再进行打磨。

参考文献：

[1]金能龙，陈超.无砟轨道现场闪光接触焊钢轨焊头平直度的控制[J].2016（8）：163-164.

[2]贾春，戴虹，汪鹏举，等.钢轨现场焊打磨工艺对接头质量的影响[J].电焊机，2016（8）：76-79.

[3]孙立本.论移动闪光焊轨机现场施工工艺对焊接质量的影响[J].安徽建筑，2016（3）：95-97+121.