[发明专利]槽型钢轨闪光焊接头焊后热处理方法

说明书

本发明涉及槽型钢轨闪光焊接头焊后热处理方法，属于铁路钢轨焊接技术领域。本发明解决的技术问题是槽型钢轨闪光焊接头经空冷冲击韧性低、焊后热处理后轨头纵断面硬度偏低。本发明的技术方案是将槽型钢轨焊接接头进行第一次冷却至200℃以下，然后将接头加热至850～920℃停止加热，随后进行第二次冷却，当冷却至430～520℃时停止第二次冷却，随即进行第三次冷却至10～30℃。经本发明焊后热处理的槽型轨焊接接头的轨头纵断面硬度在钢轨母材平均硬度的90％以上，接头软化区宽度在20mm以内，同时接头无马氏体、贝氏体等异常组织，经本发明焊后热处理的槽型钢轨全断面焊缝冲击功Aku≥15J。

技术领域

本发明属于铁路钢轨焊接技术领域，具体涉及槽型钢轨闪光焊接头焊后热处理方法。

背景技术

现代有轨电车以其节能、环保、较小的投资(造价仅1亿元/公里，是地铁的四分之一)、适中的载客量(每小时运力达到7000人，超过公交车)、较好的乘坐舒适性、较少的后期维护费用，在国外经过20多年的发展，已经有150多个城市的成熟应用业绩。有轨电车在解决城市核心区换乘、市郊接驳、以及景区旅游观光等方面发挥了重要作用，代表着未来的发展方向。在马路中部铺设无缝槽型轨线路，形成有轨电车与汽车共用是国际上目前最为通用的做法。槽型轨焊接是铺设有轨电车线路的关键环节，为确保焊接质量，需要采用可靠的焊接方法。与普通钢轨相比，槽型轨的轨头上有一个不对称的槽，形状复杂，属异型轨种，焊接及热处理过程中，各部分温度不均，焊接及热处理控制难度大。目前国内外槽型轨焊接方法有电弧焊、铝热焊和闪光焊。电弧焊效率低，工人的劳动强度大，焊接过程容易受到环境变化和人为操作因素影响，接头外观不理想，焊接质量不稳定。铝热焊质量较低，大量使用无法保证线路质量，闪光焊与铝热焊比较，断轨率低10倍以上，电弧焊比铝热焊稍强，但断轨率也大大高于闪光焊，因此槽型轨的焊接首选闪光焊。槽型轨采用闪光焊，线路铺设的周期可以大大缩短。槽型轨闪光焊接头焊后如果不正火，接头冲击韧性低(冲击韧性Aku＜6.5J)，不能满足标准要求，正火工艺不当，接头硬度和接头软化区宽度不能满足CECS 429：2016《城市轨道用槽型轨闪光焊接质量检验标准》。

槽型轨截面形状及各部位名称见图1所示，与普通钢轨相比轨头上有一个不对称的槽，形状复杂，属异型轨种，焊接后热处理过程中，各部分温度不均，热处理控制难度大。热处理工艺不当，易导致轨头焊缝及热影响区硬度和接头软化区宽度不能满足CECS 429：2016《城市轨道用槽型轨闪光焊接质量检验标准》。软化后的钢轨接头在线路服役过程中，易优先在轨头纵断面形成“鞍型”磨耗，增加了轮轨冲击，影响钢轨使用寿命，甚至危及行车安全。此外，上述标准还规定，对于槽型钢轨，焊接区域的平均硬度不得低于钢轨母材平均硬度的90％，软化区宽度控制在20mm以内，且焊缝和热影响区的微观组织中不应有马氏体或贝氏体等有害组织。

专利文献CN104862466A公开了一种过共析钢轨焊接接头焊后热处理的方法，该发明中当过共析钢轨闪光焊或气压焊接头采用中频或氧乙炔火焰快速加热焊缝区域至900-920℃的峰值温度后，对加热区进行喷风快速冷却。接头焊缝喷风冷却区域轨头纵断面硬度达到母材的90％-105％，软化区宽度小于20mm。然而该钢轨热处理工艺方法主要针对过共析钢二次渗碳体的控制，槽型钢轨与以上发明中提及的过共析钢轨有着完全不同的显微组织，其在断裂韧性、耐磨性和疲劳性能上也有明显差异，故对其在焊后热处理方面有着不同的工艺要求。目前还未见未见槽型钢轨焊接接头焊后热处理方法相关文献

综上所述，亟需一种将槽型钢轨焊接接头的轨头纵断面硬度控制在合理范围内的热处理方法，保证钢轨接头的服役性能及城市有轨电车运行安全。

发明内容

本发明解决的技术问题是槽型钢轨闪光焊接头经空冷冲击韧性低、焊后热处理后轨头纵断面硬度偏低。