铝热焊焊接常见的缺陷、成因及其质量控制 点击:645 | 回复:0



gzxuefu

    
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发表于:2017-02-15 14:56:55
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0 引言

随着社会经济的飞速发展,我国铁路事业发展极为迅速。铁路运输作为重要的交通运输方式,得到人们的高度重视。在铁路事业不断发展的过程中,人们对线路铺设的要求越来越高。而钢轨焊接工艺是确保线路高质量的重要手段,因此应当给予高度的重视。目前,我国应用于铁路轨道线路的钢轨焊接工艺主要有三种,即铝热焊工艺、气压焊工艺和手工电弧焊工艺。在这三种钢轨焊接工艺中,铝热焊工艺应用效果最为突出,并在铁路线路钢轨焊接中得到广泛的应用。但是,铝热焊工艺在焊接过程中仍然存在一些缺陷,进而给钢轨焊接工作造成困扰。

因此,铁路相关工作人员必须对铝热焊焊接过程存在的缺陷进行有效分析,并探究铝热焊质量控制的措施,从而提高铁路线路焊接水平,为我国铁路事业的进一步发展奠定基础。

1 铝热焊焊接工艺概述

1.1 铝热焊工艺原理分析

铝热焊工艺主要利用氧化铁、铝粉、铁粉及合金按相应的比例进行混合配成焊剂,接着将焊剂进行升温加热,由于铝在高温的条件下很容易和氧气发生反应,这就使得铝与氧化铁发生氧化还原反应,氧化铁中的铁单质被还原出来,在反应的同时还会放出大量的热,进而得到高温的金属填充液体和反应产物三氧化二铁固体,即钢水和熔渣。最后,将钢水注入相应的模具中,将铁轨熔化,这样等到冷却之后,就可以完成将钢轨焊接在一起。

1.2 铝热焊工艺的优点

相比于其他钢轨焊接工艺,铝热焊工艺具有较多的优点,其优点主要包括以下几点:第一,铝热焊焊接工艺的操作较为简单,很容易掌握;第二,铝热焊焊接工艺完成钢轨焊接后,轨道接头相对较为平顺,焊接效果极好;第三,该工艺所用到的设备相比于其他焊接工艺较为简易,不需要复杂的辅助设备进行辅助焊接;第四,铝热焊焊接效率高,所需时间较短,从开始焊接到完成焊接只需要1h;第五,铝热焊工艺所用到的人员较少,一般只需要7人就可以完成相应的铁路轨道焊接,节省了大量劳动力。


2 铝热焊工艺存在的缺陷及原因分析

2.1 夹渣现象的出现

铝热焊焊接过程中存在很多缺陷,其中较为普遍的就是夹渣现象。夹渣现象是在铝热焊过程中有熔渣混入钢水中,使得钢水冷却凝固后,熔渣出现在铁轨表面。而造成这一现象的原因主要有以下几点:第一,铝热焊接过程中,在钢水为注入模具前,没有将模具进行很好的密封,使得一些杂质进入到模具中,进而导致钢水冷却后出现夹渣现象;第二,铝热焊接过程中铝热反应时间不充足,使得熔渣还没有完全反应出来,在这样的情况下把钢水注入模具中,就会使得模具内的体系继续反应放出熔渣,使得后续出现夹渣现象;第三,铝热焊接时,由于轨道断面没有得到很好的清洁,使得存在较多的杂质,这也会导致出现夹渣现象。

2.2 气孔现象的出现

气孔现象的出现也是铝热焊焊接过程中较为常见的缺陷。气孔出现在铝热焊焊接过程中钢水冷却凝固阶段,钢水冷却产生和放出气体使得形成气孔。气孔产生原因主要包含以下几点:第一,铝热焊焊剂配比出现问题,由于各种成分的用量不当,使得出现气孔;第二,铝热焊过程中所使用的焊接受潮或者掺杂油类等物质,使得焊剂内部发生变化,进而导致气孔的出现;第三,铝热焊过程中预热温度过低,使得钢水冷却过程中的气体无法排除,进而出现气孔现象。

2.3 热裂现象的出现

除了以上两个缺陷外,铝热焊接过程还存在一个更为严重的缺陷,即热裂现象的出现。热裂现象出现在焊接钢水冷却凝固阶段,在钢水凝固点以下时,轨道强度较小,使得受到外力超过了此温度下钢的强度极限,因此发生断裂的现象,由于在温度较高时出现的断裂,故而被叫作热裂。造成铝热焊出现热裂现象的主要原因有以下几点:第一,铝热焊接过程中钢轨被移动,使得受到的力超出了此时轨道的强度,进而发生断裂;第二,钢水冷却凝固过程中,在没有冷却完全的情况下,焊头受到力的作用,进而出现断裂的情况。


3 铝热焊焊接过程中质量控制策略

3.1 焊接前的控制

第一,铝热焊焊接过程中所用焊剂必须按相应的标准进行配比,并且对其进行有效保存,防止焊剂受潮;第二,在焊接前,要将焊接所用到的预热枪和丙烷气瓶连接好,并且将气瓶放在焊接场地以外的安全场所,防止焊接引发气瓶爆炸事故;第三,在铝热焊接作业前,需要对焊接场地进行检查,对可能存在的安全事故隐患进行排查,例如检查附近是否有易燃易爆物品,从而防止焊接过程出现火灾、爆炸等意外事故。

3.2 焊接过程的控制

3.2.1 钢轨端头的处理

钢轨端头的处理必须使用锯轨机进行切割,不可以使用氧割的方法进行端头切割,原因是防止钢轨端头出现氧化层,进而给钢轨焊接造成困扰。在钢轨端头切割完成后,接下来要将端头对正,这一部分是钢轨端头处理工作中最难的一步,也是最为关键的一部分,为了使钢轨端头对正,需要在端头对接过程中,按照水平、纵向、扭转三步进行操作,尽量减少对接过程出现缝隙,以保证轨道端头对正无误。

3.2.2 砂模安装控制

铝热焊过程中砂模的安装对于焊接质量控制十分重要,一旦模具出现问题,必然导致后续凝固阶段出现问题,从而给钢轨焊接工作造成困扰。因此,必须重视铝热焊中砂模的安装,首先将两个侧砂模在焊接处进行磨合处理,消除砂模与轨道之间的缝隙;其次,在砂模安装过程中,要避免模具组件受损、受潮,从而确保焊接质量不会出现问题;最后,在砂模安装完毕后,要将模具进行密封保存,防止杂质进去模具中,从而导致出现夹渣的现象。 

3.2.3 预热阶段的控制

预热阶段是铝热焊接工艺中的核心部分,也是确保焊接质量的关键部分。在铝热焊接预热阶段,需要做到以下几点:第一,预热枪在安装时必须居中对称,以确保轨道受热均匀;第二,预热阶段经常遇到设备气温低或压力不足的情况,这时需要延长预热时间,以保证预热效果的良好,从而保证焊接质量不出现问题;第三,在对轨道端头进行预热处理时,要随时观察端头的颜色变化,当端头颜色变为红色时,要立即停止预热,标准预热时间仅可作为参考。

3.2.4 浇注阶段的控制

在轨道预热完成后,接下来进行浇注处理。浇注过程需要做到以下几点:第一,对焊剂进行加热时,点燃焊剂所需要的高温火柴插入焊料深度要适中,不可太深或太浅,以保证反应速度的正常;第二,在熔体浇注至模具中时,要准备好堵漏棒,一旦钢水出现泄漏,要用堵漏棒堵住,防止钢水流出,影响焊接质量。在此需要注意,一旦钢水从中泄漏出来,不可立即处理,要第一时间离开焊接现场,以确保自身的人身安全。

3.2.5 推瘤和打磨中的控制

第一,推瘤不要过早,一旦过早很可能会导致热拉伤,进而出现热裂,影响焊接质量;第二,轨道端面打磨时要适度,不可过度打磨,以免影响焊接质量。另外,在打磨过程中要清除轨腰、轨底及拐角处所有的夹皮,以免出现应力集中的现象。


4 结束语

综上所述,铁路钢轨焊接是提高线路要求的关键所在,而铝热焊接是钢轨焊接中重要的工艺手段,被广泛应用到轨道焊接工作中。目前,铝热焊接工艺仍然存在一些缺陷,阻碍了钢轨焊接工作的进行,因此相关人员必须对铝热焊接工艺中常见的缺陷的原因进行分析,从而探究出质量控制策略,提高钢轨焊接水平,从而促进我国铁路事业的进一步发展。


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