钢轨焊接
钢轨折断严重危列车运行安全着列车运行速度提高防止钢轨折断显尤重钢轨焊缝伤损折断占钢轨伤损折断总数例较根年钢轨折断伤损统计资料缝线路钢轨焊缝伤损占疲劳伤损总数60左右缝线路钢轨折断发生焊缝处例达70提高焊缝性减少钢轨折断途径缝线路长钢轨标准定尺长度钢轨(长度25m100m)焊轨工厂焊接成500m长钢轨专长轨车运现场铺设文讨工厂焊接性控制2008年**黄**建设焊轨基焊接工艺设计优化程中开展提高焊缝度目标研究探索付诸实施性控制方面实施项科研课题解决传统工艺中存缺陷先研制钢轨焊接计算机理系统钢轨轨腰焊缝动化磨机床轨底焊缝动化磨机焊接预拱度控制工装弹性辊筒线等设备生产中消减少焊接程中残余应力微细裂纹减少应力集中点提高钢轨工厂焊接接头性1影响钢轨焊接接头性素
焊缝折断集中发生焊带焊接热影响区根量焊缝处钢轨折断原分析造成焊缝处钢轨疲劳折断原焊缝处存应力集中焊缝处裂纹源残余应力影响1)应力集中分析钢轨工厂焊接采闪光接触焊完成加热进行顶锻焊接形成焊瘤钢轨原断面需推瘤刀切推瘤刀刀痕(深度达1mm)形成应力集中点传统工艺中消刀痕采手砂轮手工磨推瘤焊带造成凸凹形成新应力集中点(图1中示123处)传统焊接工艺中考虑两根焊接钢轨高度偏差意选取两根钢轨焊接造成焊带两侧轨底面保持面(图1中示67处)部分焊带处轨底高差较形成应力集中三种应力集中裂纹源快速发展导致钢轨折断2)焊缝处裂纹源残余应力较满足焊接焊缝两侧钢轨顶面作边直度公差求传统工艺采焊接冷校直工艺然焊缝直度达求产生残余应力情况产生裂纹源钢轨化学成分中含碳量较高(065～078)含Mn量达1左右含SiV属高碳钢常温延展性较差二钢轨断面积较抗弯截面模量常温通施加机械外力校直焊接焊缝处局部轨底角轨头部发生塑性拉伸变形出现残余应力情况出现裂纹源三冷校直工序焊缝正火热处理然时效进行
局部冷拉伸塑性变形产生残余应力短时间法消图2残余应力裂纹源应力集中叠加出现时钢轨折断概率较高
2提高焊缝度工艺设计
21科学配轨焊接前选配钢轨断面尺寸减焊缝两侧钢轨断面尺寸偏差消钢轨高差引起应力集中钢轨焊接计算机理系统焊接前焊钢轨编码测量轨高轨头宽度轨底宽度录入数库根60kgm钢轨外形尺寸允许偏差设定配轨标准钢轨轨高差值αmax04mm轨头宽差值βmax04mm轨底宽差值λmax066mm(速度＜160kmh时λmax083mm)选配方法快速分类方法参选配钢轨进行分类分适合选配长轨头部轨尾轨条位置三类分命名类轨二类轨三类轨钢轨高钢轨轨头宽钢轨轨底宽规定值分ABC实测A端钢轨高钢轨轨头宽钢轨轨底宽分A1A2A3超差值分αAA1－AβAA2－BλAA3－CB端钢轨高钢轨轨头宽钢轨轨底宽分B1B2B3超差值分αBB1－AβBB2－BλBB3－C差值允许误差值进行判否合格某钢轨某项宽度否合格式(1)进行判定式中0值指进行选配钢轨123分应着类轨二类轨三类轨分G1G2G3表示计算机反复计算优选出佳配合方案进行焊接保证焊缝两侧钢轨断面尺寸接保证焊缝直度减少焊校直工作量减残余应力二保证钢轨底部高差减应力集中
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钢轨折断严重危列车运行安全着列车运行速度提高防止钢轨折断显尤重钢轨焊缝伤损折断占钢轨伤损折断总数例较根年钢轨折断伤损统计资料缝线路钢轨焊缝伤损占疲劳伤损总数60左右缝线路钢轨折断发生焊缝处例达70提高焊缝性减少钢轨折断途径缝线路长钢轨标准定尺长度钢轨(长度25m100m)焊轨工厂焊接成500m长钢轨专长轨车运现场铺设文讨工厂焊接性控制2008年**黄**建设焊轨基焊接工艺设计优化程中开展提高焊缝度目标研究探索付诸实施性控制方面实施项科研课题解决传统工艺中存缺陷先研制钢轨焊接计算机理系统钢轨轨腰焊缝动化磨机床轨底焊缝动化磨机焊接预拱度控制工装弹性辊筒线等设备生产中消减少焊接程中残余应力微细裂纹减少应力集中点提高钢轨工厂焊接接头性1影响钢轨焊接接头性素
焊缝折断集中发生焊带焊接热影响区根量焊缝处钢轨折断原分析造成焊缝处钢轨疲劳折断原焊缝处存应力集中焊缝处裂纹源残余应力影响1)应力集中分析钢轨工厂焊接采闪光接触焊完成加热进行顶锻焊接形成焊瘤钢轨原断面需推瘤刀切推瘤刀刀痕(深度达1mm)形成应力集中点传统工艺中消刀痕采手砂轮手工磨推瘤焊带造成凸凹形成新应力集中点(图1中示123处)传统焊接工艺中考虑两根焊接钢轨高度偏差意选取两根钢轨焊接造成焊带两侧轨底面保持面(图1中示67处)部分焊带处轨底高差较形成应力集中三种应力集中裂纹源快速发展导致钢轨折断2)焊缝处裂纹源残余应力较满足焊接焊缝两侧钢轨顶面作边直度公差求传统工艺采焊接冷校直工艺然焊缝直度达求产生残余应力情况产生裂纹源钢轨化学成分中含碳量较高(065～078)含Mn量达1左右含SiV属高碳钢常温延展性较差二钢轨断面积较抗弯截面模量常温通施加机械外力校直焊接焊缝处局部轨底角轨头部发生塑性拉伸变形出现残余应力情况出现裂纹源三冷校直工序焊缝正火热处理然时效进行
局部冷拉伸塑性变形产生残余应力短时间法消图2残余应力裂纹源应力集中叠加出现时钢轨折断概率较高
2提高焊缝度工艺设计
21科学配轨焊接前选配钢轨断面尺寸减焊缝两侧钢轨断面尺寸偏差消钢轨高差引起应力集中钢轨焊接计算机理系统焊接前焊钢轨编码测量轨高轨头宽度轨底宽度录入数库根60kgm钢轨外形尺寸允许偏差设定配轨标准钢轨轨高差值αmax04mm轨头宽差值βmax04mm轨底宽差值λmax066mm(速度＜160kmh时λmax083mm)选配方法快速分类方法参选配钢轨进行分类分适合选配长轨头部轨尾轨条位置三类分命名类轨二类轨三类轨钢轨高钢轨轨头宽钢轨轨底宽规定值分ABC实测A端钢轨高钢轨轨头宽钢轨轨底宽分A1A2A3超差值分αAA1－AβAA2－BλAA3－CB端钢轨高钢轨轨头宽钢轨轨底宽分B1B2B3超差值分αBB1－AβBB2－BλBB3－C差值允许误差值进行判否合格某钢轨某项宽度否合格式(1)进行判定式中0值指进行选配钢轨123分应着类轨二类轨三类轨分G1G2G3表示计算机反复计算优选出佳配合方案进行焊接保证焊缝两侧钢轨断面尺寸接保证焊缝直度减少焊校直工作量减残余应力二保证钢轨底部高差减应力集中
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