[发明专利]一种75kg/m、1380MPa级贝氏体钢轨的闪光焊接工艺

说明书

本发明提供一种75kg/m、1380MPa级贝氏体钢轨的闪光焊接工艺，所述闪光焊包括连续的闪平阶段、预热阶段、烧化阶段和顶煅阶段；各阶段的工艺参数设置为：闪平阶段和预热阶段控制时间参数，两个阶段时间合计70s±5s；所述烧化阶段包括连续的初期烧化阶段和加速烧化阶段，控制位移参数；其中，所述初期烧化阶段包括连续的四步，每步钢轨位移2mm‑2.2mm，所述加速烧化阶段钢轨位移4mm‑4.8mm；所述顶煅阶段控制位移参数，钢轨位移10mm±1mm。应用本发明提供的贝氏体钢轨的闪光焊接工艺参数焊接的接头，能够实现15个以上连续落锤试验合格，接头各项力学性能满足上道铺设要求。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，特别是闪光焊技术领域，具体涉及一种高抗拉强度贝氏体钢轨的闪光焊接工艺。

背景技术

贝氏体钢具有良好的耐磨性和抗剥离性能，从理论上讲，如果用于铁路轨道，可以提高重载铁路钢轨的使用寿命。但是贝氏体钢轨在国内外仅作为无需焊接的道岔部件应用。因为没有解决贝氏体钢轨焊接难题，所以迄今还没有贝氏体钢轨无缝线路投入商业运营。

我国铁路焊接钢轨主要采用闪光焊接方法，在闪光焊机中完成。焊接时，两条对接钢轨做缓慢的相向运动，同时使电流通过两条钢轨的接触表面，两个接触表面上细小的接触点的电阻及其接触表面的电弧产生热量，将对接表面加热，在适当时间后，对接头施加压力，使两个对接表面的整个区域同时牢固结合起来。

由于表面氧化物与其他杂质成为四溅的火花被清除，不致混入焊缝内，闪光焊焊缝的可靠性高。闪光焊一般分为闪平阶段、预热阶段、烧化阶段和顶煅阶段四个连续阶段，其中烧化阶段又可分为前期烧化阶段和加速烧化阶段。闪平阶段，常温钢轨端面刚接通电流而被加热，表面氧化物成为四溅的火花；预热阶段，钢轨端面继续被加热；烧化阶段，钢轨端面由于高温而被烧蚀，固态的钢在端面部分软化，具有一定流动性；顶煅阶段，对已经完全接触的两个端面施加相向的压力，使两个对接表面的整个区域同时牢固结合起来。闪光焊一般借助闪光焊机进行。焊接时，一般一根钢轨被焊机的固定端夹持固定，另一根钢轨被焊机的移动端夹持；焊接过程中，焊机的移动端夹持钢轨可以沿着钢轨长度方向运动，实现钢轨端面闪光加热和顶锻。通常，对闪平阶段、预热阶段和烧化阶段的工艺都仅控制时间。

我国的“高Si-高Mn”和“中Si-高Mn”贝氏体钢轨由于合金含量高，焊接性并不理想，主要表现为以下3方面：①焊接过热区缺陷较多。闪光焊的过热区存在沿奥氏体晶界的成分偏析，不仅显微组织改变，脆性增加，严重的区域甚至出现夹杂物或液化裂纹。②闪光焊接头内部的焊接残余应力高并且分布不均匀。③焊缝的韧性剧烈下降；一般情况下焊缝与母材相比韧性至少下降1倍以上，韧性优势损失相当严重。因此，我国两种贝氏体钢轨闪光焊接头很难达到15个接头连续落锤试验合格的要求。

国内对贝氏体钢轨焊接工艺的研究主要集中在焊后回火热处理工艺。如丁韦等认为完善回火工艺可大幅度降低焊缝水平裂纹的出现(丁韦，等.贝氏体钢轨闪光焊接技术的研究[J].铁道建筑，2019，59(12)：142-146)。当焊接设备一定时，控制焊接缺陷主要依靠优化焊接工艺。但是这方面的报道和披露都很少。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种75kg/m、1380MPa级贝氏体钢轨的闪光焊接工艺。通过本发明的闪光焊接工艺，实现了连续15个接头连续落锤试验成功，使焊接缺陷得到有效控制，焊接接头各项性能满足上道铺设的要求。

为此，本发明采用了如下的技术方案：

一种75kg/m、1380MPa级贝氏体钢轨的闪光焊接工艺，待焊接的两根贝氏体钢轨采用闪光焊机，一根固定，另一根沿着钢轨长度方向运动；所述闪光焊包括连续的闪平阶段、预热阶段、烧化阶段和顶煅阶段；各阶段的工艺参数设置为：

闪平阶段和预热阶段控制时间参数，两个阶段时间合计70s±5s；