[发明专利]一种短路预热的闪光焊接方法

说明书

本发明公开了一种短路预热的闪光焊接方法，包括前期闪平阶段、短路预热阶段、烧化闪光阶段、顶锻阶段和保压后热阶段；其中，所述短路预热阶段为在钢轨两端连续多次的施加短路电流，利用电阻热将钢轨加热，在钢轨纵向形成温度梯度。本发明所公开的短路预热的闪光焊接方法，可以有效的确保特定廓形的轨头硬化高强度热处理珠光体碳素钢轨闪光焊接头的显微组织、宏观低倍、纵断面硬度以及静弯性能全面满足多国钢轨焊接标准技术要求。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种短路预热的闪光焊接方法。

背景技术

钢轨闪光对焊是通过导电电极等夹紧装置将两侧钢轨夹紧，通电后使钢轨端面接触，导通电流在接触点处产生电阻热，使得接触点迅速熔化，形成闪光并伴随强烈的飞溅，经过一定的闪光留量后施加一定的顶锻力，从而使钢轨在高温下重新结晶成形的一种焊接方法。

钢轨闪光焊接头属于整个线路的薄弱环节，其质量的好坏可直接影响铁路的安全性，而钢轨闪光焊接头中的焊接缺陷直接影响接头的焊接质量。目前的研究表明，由焊接工艺引起的钢轨闪光焊接头缺陷主要有灰斑、未焊合、过烧、过热等。大量的试验统计及研究结果表明，“灰斑”是钢轨闪光对焊中的主要固有缺陷，是钢轨落锤和静弯试验不合格的最主要因素。

在所有的国内外文献中，“灰斑”(“dark spot”、“flat spot”、“matt spot”或“marco flat”)缺陷被描述成“表面无金属光泽，与周围的金属基体相比成暗灰色，内部含有非金属夹杂氧化物”。国内外主流观点认为，由于闪光焊接的烧化闪光阶段较大的过梁爆破形成火口，在金属蒸气对接头的保护不充分的条件下，火口中的硅、锰、铝等元素与空气中的[O]或氧化铁结合形成硅铝酸盐的非金属夹杂氧化物，硅铝酸盐熔点高且生成后呈固态，流动性差，易固结在融化面上。如果火口比较深，硅铝酸盐在顶锻时不易排挤出而残留在坑内，从而生成硅酸盐夹杂型灰斑。

目前，国内外主要都是通过调整钢轨闪光焊接工艺参数中烧化闪光阶段末期的烧化速度、烧化量以及顶锻力来控制灰斑缺陷的形成。但到目前为止，灰斑缺陷仍然是影响钢轨闪光焊接头服役性能的最主要焊接工艺因素，若能够消除闪光焊接头中的灰斑缺陷，闪光焊接头的落锤、静弯及服役性能将会得到有力的提升。

基于此，现有技术仍然有待改进。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种短路预热的闪光焊接方法，能够有效降低接头中灰斑缺陷的尺寸和数量，提升钢轨闪光焊接质量。

本发明的实施例公开了一种短路预热的闪光焊接方法，包括前期闪平阶段、短路预热阶段、烧化闪光阶段、顶锻阶段和保压后热阶段；其中，所述短路预热阶段为在钢轨两端连续多次的施加短路电流，利用电阻热将钢轨加热，在钢轨纵向形成温度梯度。

进一步地，所述短路预热阶段中：预热循环次数为7～12次，每次加热的时间为4.5s～5.1s，每次施加的压力为100.0kN～240.0kN，电压的相位控制参数为450‰～510‰，每次分开以进行热传导的时间为1.0s～1.6s。

进一步地，所述前期闪平阶段采用1～2个分阶段进行分段控制，对于每个分阶段：位移极限为5.0mm～6.0mm，电压的相位控制参数为800‰～850‰，闪光电流为10.0kA～11.0kA，最大闪光速度为3.0mm/s～6.0mm/s。

进一步地，所述烧化闪光阶段采用3～5个分阶段进行分段控制，对于每个分阶段：位移极限为8.0mm～19.0mm，电压的相位控制参数为750‰～900‰，闪光电流为9.0kA～244.1kA，最大闪光速度为0.5mm/s～2.7mm/s。

进一步地，所述顶锻阶段包括先后进行的第一顶锻阶段和第二顶锻阶段，其中

在所述第一顶锻阶段：顶锻时间极限为0.2s～0.5s，顶锻位移极限为20.0mm～25.0mm，电压的相位控制参数为260‰～275‰；