重載線鋼軌焊接接頭磨損研究.pdf

1、重載鐵路通過(guò)擴(kuò)能改造和技術(shù)創(chuàng)新，運(yùn)輸能力得到快速提升，隨著重載鐵路軸重、單列最大載重和運(yùn)量的不斷增加，鋼軌及其焊接接頭磨損日益嚴(yán)重。然而近幾年的國(guó)內(nèi)外研究主要集中在重載鐵路鋼軌壓潰剝離和曲線段側(cè)磨領(lǐng)域，很少系統(tǒng)的研究作為軌道薄弱環(huán)節(jié)的焊接接頭的磨損方式、機(jī)理和失效形式等。本文主要研究重載鋼軌焊接接頭區(qū)域相對(duì)于相鄰母材的不均衡磨損方式和機(jī)理，以期達(dá)到通過(guò)控制接頭狀態(tài)以減少焊接接頭區(qū)域的不均衡磨耗，延長(zhǎng)鋼軌焊接接頭的服役壽命。
　　研

2、究工作基于近幾年重載線鋼軌焊接接頭的磨損情況，研究不同焊接方法的各種鋼軌接頭對(duì)應(yīng)的磨損機(jī)制原理，以及相對(duì)應(yīng)的磨損失效形式。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)、考察和后期的取樣試驗(yàn)，得到大量的統(tǒng)計(jì)和積累數(shù)據(jù)后，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確合理的數(shù)據(jù)分析，得到一些結(jié)論性內(nèi)容。
　　重載線服役鋼軌焊接接頭磨損周期一般分為三個(gè)階段:接頭磨合期、焊縫及熱影響區(qū)的加速磨耗期和接頭區(qū)域穩(wěn)定磨損期;三個(gè)階段的時(shí)間長(zhǎng)短不同，接頭磨合初期較為穩(wěn)定，一般為2-4個(gè)月，而焊縫及熱影響區(qū)的加速磨

3、耗期所受接頭本身性能及服役條件的影響，差別較大，然后進(jìn)入接頭穩(wěn)定磨損期，直至接頭下道退役。分析了5種類型的起始平直度焊接接頭磨損情況，其中平接頭的磨耗狀況最好，具有磨速小磨耗低的特點(diǎn)，而凸接頭和凹接頭的狀況較差。
　　焊接接頭服役過(guò)程中的磨耗狀態(tài)與軌頂踏面硬度分布密切相關(guān)，焊接接頭在焊縫及熱影響區(qū)的軟化區(qū)相對(duì)其他位置磨耗較為嚴(yán)重，磨耗的嚴(yán)重性與硬度差異的程度相關(guān)。鋼軌焊接接頭軌頂面硬度分布與磨耗的關(guān)系的規(guī)律:閃光焊和鋁熱焊接頭區(qū)域

4、相對(duì)磨耗都隨著接頭/母材硬度(Hj/Hb)比值的增加而減小，接頭與母材硬度比為0.98左右時(shí)，接頭與母材的相對(duì)磨耗量最小，此時(shí)，焊縫硬度接近母材的1.06-1.07倍。接頭軟化區(qū)相對(duì)磨耗量隨軟化區(qū)寬度增大而增大，閃光焊接頭軟化區(qū)寬度小于13mm時(shí)磨耗速率處于0.06mm/month以下，接頭軟化區(qū)磨耗壓潰程度大大降低，鋁熱焊接頭軟化區(qū)寬度小于16mm時(shí)磨耗速率處于0.08mm/month以下，接頭軟化區(qū)磨耗壓潰程度大大降低。閃光焊接頭與

5、鋁熱焊接頭研究結(jié)果相當(dāng)接近，說(shuō)明不論哪種焊接方法，接頭區(qū)域相對(duì)磨耗量與接頭區(qū)域踏面硬度密切相關(guān)，規(guī)律相似。
　　焊接接頭踏面表面裂紋分布狀態(tài):閃光焊熔合線區(qū)域裂紋較集中，往鋼軌內(nèi)部擴(kuò)展，裂紋擴(kuò)展深度和擴(kuò)展長(zhǎng)度都大于母材處。鋁熱焊焊縫區(qū)域和軟化區(qū)裂紋分布密度比母材處小，但是裂紋擴(kuò)展深度和擴(kuò)展長(zhǎng)度都大于母材處，往鋼軌內(nèi)部擴(kuò)展更快，且存在比較明顯的撕裂現(xiàn)象。與閃光焊接頭相比，鋁熱焊接頭區(qū)域的表面裂紋密度相差不大，但擴(kuò)展深度較大，擴(kuò)展較快