無縫鋼軌的使用明顯降低了輪軌沖擊載荷,提高了輪軌使用壽命。然而,焊接接頭是無縫線路性能最差的部位,焊接接頭在重復(fù)的車輪滾動下會發(fā)生低塌,增加了焊接接頭的不平順,尤其是當(dāng)列車提速和軸重增加時,輪軌沖擊力急劇增大,造成了鋼軌焊接接頭的嚴(yán)重破壞。目前國內(nèi)外對鋼軌焊接接頭沖擊磨損性能的研究較少,鑒于此,本文在自制的沖擊磨損試驗機上,模擬車輪經(jīng)過鋼軌焊接接頭的沖擊作用,研究了閃光焊、鋁熱焊兩種焊接工藝下過共析鋼軌焊縫、熱影響區(qū)軟化部位及母材的沖擊性能,并利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、MVK-H21維氏硬度儀和激光共聚焦顯微鏡等設(shè)備,對比分析了不同沖擊循環(huán)次數(shù)下焊接接頭材料沖擊磨損的演變行為和磨損機理。得到的主要結(jié)論如下:1.開發(fā)的沖擊磨損試驗機最大沖擊力為1000 N,沖擊頻率為0-20 Hz;試驗機系統(tǒng)控制軟件利用Labview平臺開發(fā),試驗參數(shù)調(diào)整方便,試驗數(shù)據(jù)自動存儲,并實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下遠程監(jiān)控和控制,系統(tǒng)自動化程度較高。2.隨著沖擊次數(shù)的增加,鋼軌焊接接頭處材料的沖擊磨損均經(jīng)歷著塑性變形、點蝕破壞和疲勞剝落的過程。沖擊后試樣沖擊坑內(nèi)側(cè)氧元素含量明顯高于外側(cè),沖擊磨損是疲勞磨損和氧化磨損共同作... 

【文章來源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

閃光焊焊接示意圖

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第9頁1-焊劑；2-砂型；3-鋼軌；4-鋼水；5-坩堝；6-坩堝蓋；7-熔渣圖1-4鋁熱焊接示意圖[10]鋁熱焊鋼軌接頭為鑄態(tài)組織，質(zhì)量較差，強度和韌塑性也遠低于母材，因為焊接中由于鋁熱反應(yīng)溫度很高，且在空氣中緩慢冷卻，形成晶粒粗大的奧氏體組織，總體性能下降。常見的鋁熱焊缺陷有夾渣、氣孔、縮孔、疏松、熱裂紋等，其焊接質(zhì)量比閃光焊要差，但其操作相對比較簡單，焊接時間短，成本低，適合現(xiàn)場搶修作業(yè)，并且鋁熱焊接的過程類似鑄造，焊接中不會干擾原有鋼軌的位置，焊后接頭的平順性決定于焊接前的對軌，焊后不需要對鋼軌進行校直，因而鋁熱焊接仍然是很重要的焊接手段。鋁熱焊劑的質(zhì)量直接影響鋁熱焊接接頭的質(zhì)量，因此選擇合適的鋁熱焊劑非常重要，我國于20世紀(jì)50年代開始研究鋁熱焊接技術(shù)，1966年起開始自行研究生產(chǎn)鋁熱焊劑。并在20實際70年代后相繼生產(chǎn)出耐磨鋁熱焊劑和高耐磨鋁熱焊劑。1993年，我國引進Railtech公司生產(chǎn)的鋁熱焊劑，到2003年，我國鋼軌焊接鋁熱焊劑的使用量達到3萬份，2005年突破10萬份。3)氣壓焊氣壓焊又稱加壓焊，鋼軌氣壓焊屬于塑性氣壓焊，焊接前，將待焊接鋼軌端面清潔干凈，并在一定的壓力下移動兩端面至緊密接觸，此時采用加熱器進行氧-乙炔火焰加熱，將鋼軌端面加熱處理至鋼軌進入塑性半熔狀態(tài)，然后施加頂鍛力，在力作用下，端面半熔狀態(tài)的部位發(fā)生金屬原子的擴散和再結(jié)晶，從而將兩鋼軌焊接在一起。氣壓焊的工藝流程如圖1-5所示。

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第10頁圖1-5鋼軌氣壓焊流程圖[10]氣壓焊的焊接時間較短，焊接過程中也不需要大功率電源支持，由于頂鍛力作用，焊后接頭不易形成類似鋁熱焊接頭中的鑄態(tài)組織和氣孔，因而其焊接質(zhì)量相對較好，同時對于不同品種的鋼和不同狀態(tài)下的鋼材的焊接，氣壓焊也可實現(xiàn)，其適用范圍非常廣泛。氣壓焊的缺陷和閃光焊相似，包括未焊合(光斑是未焊合的俗稱)以及部分由過燒和焊后推凸引起的裂紋缺陷，嚴(yán)重的光斑缺陷可能造成鋼軌斷裂。氣壓焊最大的問題是接頭硬度不足，容易導(dǎo)致接頭低塌，現(xiàn)在很少在重載線路中應(yīng)用�？傮w來說，三種焊接工藝中，由于鋁熱焊接后的鋼軌為鑄態(tài)組織，導(dǎo)致其強度和韌塑性顯著降低，因而鋁熱焊接的質(zhì)量最差，閃光焊與氣壓焊焊后接頭強度比較接近，但是由于閃光焊接溫度很高，在焊縫處發(fā)生碳及合金元素的燒損而形成硬度較低的脫碳層，使得其強度有所降低。因此理論上來說，氣壓焊接頭強度要好于閃光焊，但是由于閃光焊工藝較為成熟，且焊接過程中工藝參數(shù)方便控制，因而閃光焊是目前使用最廣泛、焊接性能最穩(wěn)定的焊接方法。

【參考文獻】：
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本文編號：3423566