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换铺无缝线路闪光对焊与铝热焊

相结合焊接施工工法

第一章前言

无缝线路用焊接长轨条铺设的轨道，因为长轨条没有轨缝而得名。我国铁路焊接长

钢轨工作始于1957年，是引进了电弧焊法焊接长钢轨技术。至1963年电接触焊机相继

研究成功。至20世纪90年代，我国不但有自己的焊接专业技术，还能向国外提供先进

焊机设备。2009年，铝热焊技术首次被我单位应用于大古线换铺无缝线路工程。2011

年我部承建的换铺无缝线路工程首次使用闪光对焊与铝热焊相结合工艺，使得整体工程

在质量、安全、工期得到很好的保证。

第二章工法特点

2.1采用的成套施工机械设备处于国内领先

焊接工艺采用的铝热焊及闪光对焊工艺引进世界上先进的机械设备，铝热焊材料

及其设备全部引进于德国，并且闪光对焊工艺是引进德国必威体育精装版焊轨车，此焊轨车设备

昂贵，精密度高，在西北地带数量极少。

2.2优点鲜明，操作简单

闪光对焊车优点是行走方便，可单独行走，不需轨道车牵引，焊接过程全自动作

业，精密度高；现场施工铝热焊设备简单，易于操作，适合工地流动作业，焊接时间

短等。

2.3加快施工进度，提高质量

换铺无缝线路属于既有线施工作业，每天在业主给定天窗点内施工，传统现场焊

接接头全部采用铝热焊的方法，每个接头焊接时间为30分钟左右，并且只能在换轨

工序完成后进行焊接，在时间少，作业程序限制的前提下，提前一天将长钢轨进行闪

光对焊焊接施工，很好的加快了施工进度。而闪光对焊焊接是把同一种材料焊接在一

起，与铝热焊工艺相比，极大的提高焊缝质量，为以后的维修保养带来了很大便利。

第三章适用范围

闪光对焊适用于长度大于100m钢轨的无缝线路，换铺无缝线路施工时，需提前将长钢

轨卸于线路两侧，且只能在下一个换铺区段内焊接，以保证换轨车换轨时作业效率。铝热焊

适用于无缝线路换铺完成后，合拢口以及剩余接头焊接。两种焊接方法相结合进行施工适用

于50Kg/m，60Kg/m，75Kg/m无缝线路换铺施工。

第四章工艺原理

4.1闪光对焊焊接

闪光对焊焊接时，两个钢轨端面接触，通过端面的接触点导电，由于导电面积的突然减

少，造成电流线弯曲及收缩，从而形成电阻极大的接触电阻，通过接触电阻产生的电阻热加

热钢轨端部，当温度达到一定程度时，钢轨接触面的金属熔化形成液态金属层，通过外加纵

向力挤出液态技术，并使高温金属产生塑性变形，在结合面产生共同晶粒，获得致密的热锻

组织形成对接接头。

4.2铝热焊焊接。

4.2.1钢轨铝热焊的原理

钢轨铝热焊是利用铝和氧化铁在化学反应过程中释放的大量热量熔化金属，使金属之间

形成熔接或堆焊。铝热化学反应是氧化还原反应，主要反应产物为液态铝热钢和氧化铝熔渣，

铁元素被还原成具有高温的铝热钢水，铝被氧化成氧化铝熔渣。铝热焊化学反应的表达式为

3FeO+2AI=3Fe+Al2O3+199.5kCal

Fe2O3+2AI=2Fe+Al2O3+99kCal

3Fe2O3+8AI=9Fe+4Al2O3+773.3kCal

钢轨铝热焊接就是将铝粉、氧化铁和其他合金添加物配制成的铝热焊剂放在特制的反应

坩埚中，用高温火柴点燃引发铝热反应。在反应过程中，放出大量的热熔化合金添加物，与

反应合成的铁形成为钢液，由于其密度大沉于坩埚底部，反应生成的熔渣较轻而浮在上部，

在很短时间内，高温的铝热钢水熔化坩埚底部的自熔塞，浇铸到与钢轨外形尺寸一致的砂型

和局部预热待焊钢轨形成的封闭空腔中，同时铝热钢水本身又作为填充金属，与熔化的钢轨

共同结晶、冷却，将两段钢轨焊成整体。

4.2.2工艺装备

⑴制作砂型设备：烘干箱、磨具等。

⑵制作砂型原料：石英砂、膨润土、水玻璃。

⑶制作砂型成品：砂型、砂芯、排渣砂槽、坩埚等。

⑷热源及预热设备：热源—氧气、丙烷、乙炔。工具—预热具、点火枪、秒表等。

⑸焊接材料：焊剂、高温火柴、封砂箱。

⑹其他：锯轨机、推凸机、砂轮、大锤、平锤等。