[发明专利]一种钢轨线性摩擦焊接方法

摘要

本发明公开了一种钢轨线性摩擦焊接方法，包括以下步骤：第一步、焊前准备：将第一钢轨的焊接端面和第二钢轨的焊接端面预处理并对中，组成线性摩擦副；第二步、初始摩擦：第一钢轨作线性振动，第二钢轨向第一钢轨靠拢，钢轨接触后，形成摩擦表面和焊合区，摩擦表面上产生塑性变形和机械挖掘现象，摩擦表面上的摩擦加热功率增加；第三步、摩擦过渡：摩擦表面金属的温度上升，发生摩擦粘结与剪切现象；塑性金属扩大对摩擦表面的封闭；第四步、稳定摩擦：摩擦表面挤出形成飞边，第一钢轨和第二钢轨均在轴向上有会有明显的缩短；第五步、顶锻焊接：停止线性驱动器并使两节钢轨回位对中,并迅速施加顶锻压力，焊合区金属形成钢轨线性摩擦焊焊接接头。

主权项

1.一种钢轨线性摩擦焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、焊前准备：将第一钢轨(1)的焊接端面和第二钢轨(2)的焊接端面预处理好，使之满足线性摩擦焊需要；将第一钢轨(1)装夹到焊机的线性夹具(3)上，将第二钢轨(2)装夹到焊机的顶锻夹具(4)上，通过机构调整实现第一钢轨(1)和第二钢轨(2)对中，并组成线性摩擦副；S2、初始摩擦：第一钢轨(1)在线性驱动器的作用下作直线往复的线性振动，当达到预定的振幅和频率后，第二钢轨(2)在推力作用下向线性夹具(3)靠拢，当第一钢轨(1)的焊接端面与第二钢轨(2)的焊接端面接触后，第一钢轨(1)的焊接端面与第二钢轨(2)的焊接端面形成摩擦表面和焊合区，摩擦表面上产生塑性变形和机械挖掘现象，摩擦表面上的摩擦加热功率缓缓增加；S3、摩擦过渡：在步骤S2中线性振动和摩擦力的继续作用下，摩擦加热功率显著增大，摩擦表面金属的温度上升，发生摩擦粘结与剪切现象；随着摩擦过程的进行，接触良好的塑性金属逐渐扩大对摩擦表面的封闭，但是钢轨在轴向上没有明显的缩短；S4、稳定摩擦：当步骤S3中的高温塑性金属封闭了整个摩擦面，氧化物被全部挤出以后,在高频、线性往复运动和摩擦力的持续作用下,摩擦表面的温度继续升高，粘结现象减少，分子作用现象增强；高温塑性变形层的金属在线性振动和摩擦力作用下，从摩擦表面挤出形成飞边，同时被界面附近的高温金属不断补充，处于动平衡状态之中，第一钢轨(1)和第二钢轨(2)均在轴向上有会有明显的缩短；S5、顶锻焊接：当步骤S4中的第一钢轨(1)和第二钢轨(2)的轴向缩短量均达到合适的量，焊合区的温度分布和塑性变形达到合适的程度后,停止线性驱动器并使两节钢轨回位对中,并迅速施加顶锻压力且维持顶锻压力，焊合区金属通过相互扩散与再结晶形成钢轨线性摩擦焊焊接接头。