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钢轨铝热焊焊接工艺及其质量控制

摘要：近年来，随着铁路现代化建设的快速推进，特别是无缝线路和高速重载运输技术的发展，钢轨焊接技术在铁路建设中发挥着重要作用。在日常生产中，优化及细化钢轨焊接工艺，确保钢轨焊接质量控制，对铁路运输安全及乘客乘车舒适度起着重要作用。

关键词：钢轨铝热焊；焊接工艺；质量控制

通过对钢轨铝热焊接工艺的深入分析，可发现这项工作的意义在于确保轨道列车在运行中的稳定性。当前，随着科技的发展进步，行业对钢轨铝热焊接工艺提出了越来越高的质量要求。随着一些新技术的引入，相关工作的进展使工作效率和相应工作工序质量与过去相比有了不同程度的提高，所以与过去相比，目前的质量控制工作发生了重大变动。

一、钢轨铝热焊焊接工艺

1、轨道的准备。①要全面了解待焊接钢轨类型、重要性和表面状况，重要的是要清楚地认识到，在钢轨两侧使用铝热焊剂更合适，道床断面应足以接受焊接；②轨温计需设置在钢轨背光侧，仪测量轨温，在产生余热前，应在准备焊接钢轨两段1m范围内加热至37°，待焊接钢轨端头与最近轨枕间距不应小于100mm，待焊轨缝下的道碴掏至距离钢轨底至少100mm，以便于安装及拆除砂模底板，并清除多余焊料；③焊缝设置好后，将焊缝两侧15m内扣件上好，若在焊接中钢轨受极端高低温影响而移动，则应在焊接前使用液压钢轨拉伸器固定钢轨。

2、钢轨端头的准备。①检查轨端是否有裂缝损伤，若有则将其切掉并插入不小于12m短轨；②任何用氧乙炔切割轨头必须锯掉至少100mm，钢轨上任何螺栓孔与焊接轨端间距离不得小于100mm，若轨端有大于2mm低塌深度和大于20mm长度，则需在焊接前将其切掉。轨头断面垂直公差应小于1mm，焊缝两侧钢轨高差小于3.2mm，则应对齐轨头，并消除轨底高差，若钢轨有侧磨，焊接前应将轨底与轨腰对齐，并在轨头侧磨处放置密封垫条；③为确保良好的连接面，应打磨掉所有毛刺或飞边，并在距离轨端至少100～150mm范围内通过钢丝刷除尽油漆、铁锈、其他污垢。

3、钢轨端头的对正。钢轨对正前，应调整其大致方向，若有低接头，还应提前调整好，对正钢轨端头，这是铝热焊接工艺中最困难且最关键一步。钢轨对正应检查以下要素：①设置轨缝；②尖点设定；③水平对正；④不等倾斜调整。

4、砂模的准备。安装前，在焊缝处轻轻摩擦钢轨两侧侧砂模，确保与钢轨完全闭合，无间隙。同时，通过磨合使侧砂模底部与钢轨底部齐平，然后将钢轨端部和砂模上砂子清理干净，使侧砂模与钢轨端头完全匹配。

5、预热。正确预热是焊接成功的关键。①正确调整预热支架，支架中心线应与钢轨中心线相匹配，预热枪喷嘴距钢轨轨面高度应为50mm，误差为+3mm或-2mm，喷嘴垂直向下居中；②将预热枪在砂模型腔内定位，确保预热枪喷嘴在砂模中居中并垂直向下。调节氧气和丙烷压力，氧气为0.49MPa，丙烷为0.07MPa；③点火时，先将砂模外预热枪上的丙烷开关打开，点燃火焰，慢慢交替打开氧气及丙烷开关，直至预热枪上丙烷开关完全打开。调节氧气开关，在预热枪喷嘴处形成一个蓝色焰芯约12mm的火焰；④快速将预热枪放在预先定位的预热支架上，并将其在砂模中迅速定位居中，拧紧螺丝，火焰应均匀对称地从砂模两侧冒出。此时，稍微关闭预热枪上的氧气开关，当火焰声音发生变化时，再稍微打开氧气开关，火焰声音恢复正常。在火焰声音变化临界点，当火焰高度在砂模上方约半米时，迅速按下跑表开始计时。将分流塞放在砂模边角处，使其烘干。同时，重新检查氧气与丙烷的压力是否有变动，并不断监测预热情况，以确保火焰直接指向钢轨焊缝，并在两侧均匀加热，检查并保持恒定的气压，经过规定的预热时间后，轨头颜色应发红。

6、焊药的准备。焊药应在预热后30s内点燃，焊剂与坩埚准备应在预热期间同时进行。①坩埚和焊药准备应在清洁干燥地方进行；②目测检查坩埚和坩埚盖是否损坏迹象，清除坩埚内杂质，并确认置熔塞处于正确位置；③检查焊药包是否有损坏或受潮迹象。打开焊药包装后，轻轻旋转倒入一次性坩埚，用手搅拌焊药，以检测是否有结块，并确认焊药混合良好。将焊药顶面做成锥形，插入高温火柴，盖上坩埚盖。预热后，将坩埚放置到位并点燃。

7、浇注。预热后，将分流塞放入砂模顶部中间口中，并轻轻向下推入，迅速将一次性坩埚放在砂模顶部，并将其置于砂模上居中，点燃高温火柴将其插入焊药中，深度约25mm，焊药点燃后，盖上坩埚盖。从砂模流出钢水和灰渣刚刚流完最后一滴时，迅速按下秒表计时。

8、拆模与推瘤。把握拆除砂模时间至关重要。浇注完5min后开始拆模，焊缝两侧封箱泥要清除干净，以防封箱泥和多余砂模进入热焊头。浇注后6.5min开始推瘤，之后，用大锤将钢轨内外大小钢柱敲弯，以免影响后续热打磨。同时，用热凿或角磨机在大钢柱底部刻一凿，冷却后敲掉。如遇恶劣天气，应在焊头上盖上保温罩，保温时间至少为10min，以防焊接处