移動式鋼軌閃光焊及鋼軌焊接施工工藝

1、<p>　　移動式鋼軌閃光焊及鋼軌焊接施工工藝</p><p>　　摘要:隨著鐵路提速和軌道交通建設的快速進行，鋼軌焊接技術(shù)也從鋁熱焊、氣壓焊，發(fā)展成為移動式鋼軌閃光接觸焊。本文主要介紹了國際國內(nèi)出現(xiàn)過的移動式鋼軌閃光接觸焊設備及其應用，闡述了鋼軌閃光焊的基本原理以及鋼軌焊接施工的工藝流程，最后分析了鋼軌焊接施工中存在的問題，提出鋼軌焊接施工設備以及鋼軌閃光焊接設備發(fā)展的方向。 </p>

2、<p>　　關(guān)鍵詞：移動式鋼軌閃光接觸焊應用原理鋼軌焊接施工 </p><p>　　中圖分類號：TU991.05 文獻標識碼：A文章編號： </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　高速客運和城市軌道交通是近年國內(nèi)鐵路發(fā)展的兩大趨勢。為了滿足乘客乘坐的舒適性，要求軌道具有高平順性和高穩(wěn)定行。鐵路鋪設過程中通常將

3、廠制標準長度鋼軌焊接成滿足無縫線路設計的長軌條，以提高線路平順性和穩(wěn)定性。由此催生了鋼軌焊接設備及技術(shù)的發(fā)展，目前在高鐵和城市軌道交通的建設中已基本實現(xiàn)無縫線路施工現(xiàn)場焊接。鋁熱焊和氣壓焊已被自動化程度更高、焊接質(zhì)量更穩(wěn)定的移動閃光焊代替。 </p><p>　　1移動式閃光接觸焊設備及應用 </p><p>　　鋼軌移動閃光焊設備主要特點是自帶發(fā)電機組，并且設備的外形尺寸必須滿足公路后鐵

4、路運輸?shù)囊?。其大致可分為兩類?、帶走行機構(gòu)；2、不帶走行機構(gòu)。 </p><p><b>　　1.1帶走行機構(gòu) </b></p><p>　　1.1.1鐵路自行式 </p><p>　　鐵路自行式鋼軌移動閃光焊設備因其行駛速度較高，在國鐵、高鐵的建設和運營維護中使用比較方便、工作效率高，不會阻礙線上正常行車。1973年奧地利普拉賽-陶依爾公

5、司制造了第一輛移動閃光焊軌車（如圖1），經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國于2006年研制生產(chǎn)了第一輛型號為YHG-05的閃光焊軌車。 </p><p><b>　　圖1 </b></p><p>　　該車具有以下顯著的優(yōu)點： </p><p>　　本車能完成鋼軌焊接的全過程，系統(tǒng)集成度高； </p><p>　　設置有液壓支腿和鋼

6、軌對正裝置、作業(yè)效率高，焊接質(zhì)量有保證； </p><p>　　能自力雙向高速運行，不需要另外配置牽引車； </p><p>　　設有低速走行功能，也用于焊接作業(yè)時的車輛對位； </p><p>　　作業(yè)機構(gòu)設置在整車中部，并利用拉軌對正裝置協(xié)同作業(yè)，大大提高作業(yè)效率； </p><p>　　設有雙臂起重機底座調(diào)平裝置，可方便地進行曲線焊軌作

7、業(yè)； </p><p>　　不焊軌時，可以作為移動電站，為工程施工，事故搶險等提供三相交流電源。 </p><p>　　但是由于其尺寸限制，該設備只能用于限界要求不高的國鐵、高鐵，在城市軌道交通中鮮有使用。其最大的缺點就是只能通過鐵路運輸，公路運輸或轉(zhuǎn)移比較困難。 </p><p>　　1.1.2公鐵兩用自行式 </p><p>　　早在上世

8、紀70十年帶美國霍蘭公司就制造了能在公路和鐵路上行駛的移動式閃光焊軌車（如圖2）。在鐵路行駛時重27669kg，公路上行駛時不包括焊機和鐵路車輪重22680kg。每天8小時可焊接155磅（約70kg）重鋼軌接頭60～80個，單個接頭的焊接時間約為2～3分鐘。美國鐵路1972年開始使用這種焊機到1975年已經(jīng)焊接了10萬個鋼軌接頭。這種焊軌車在國內(nèi)少有使用[1]。 </p><p><b>　　圖2 &l

9、t;/b></p><p>　　1.2不帶走行機構(gòu) </p><p>　　集裝箱式鋼軌閃光焊設備是典型的不帶走行機構(gòu)的移動式鋼軌閃光焊設備，較早應用于歐洲和美國。 </p><p>　　集裝箱式鋼軌閃光焊是將發(fā)電機、焊機、吊裝系統(tǒng)、冷卻站等設備集中安裝在一個或兩個集裝箱內(nèi)。焊機主要采用烏克蘭巴頓焊接研究所K900/K922或國內(nèi)較常用LR1200閃光焊機。集裝

10、箱式鋼軌閃光焊較自行式閃光焊成本更低，重量更輕，運輸也更為方便。設備應用也更為靈活，可以應用于固定式工廠化焊接生產(chǎn)，也可以應用于現(xiàn)場線上焊接。 </p><p>　　其缺點就是應用于現(xiàn)場線上作業(yè)時，需要配備牽引作業(yè)車，并且作業(yè)車輛需加裝液壓支腿才能使用（如圖3）。目前集裝箱式鋼軌閃光焊配套牽引車的焊軌作業(yè)方式在軌道施工單位中使用較為普遍。通常情況是用軌道車和平板車作為集裝箱式鋼軌閃光焊作業(yè)時的牽引運輸工具。中鐵某

11、施工單位近年來大膽創(chuàng)新，利用二手通用載重貨車的地盤改裝成橡膠輪驅(qū)動的公鐵兩用車來取代傳統(tǒng)的牽引運輸工具。其優(yōu)點：1）降低焊軌作業(yè)時在牽引運輸工具上投入的成本；2)牽引車輛操作上較軌道車簡便；3）轉(zhuǎn)場運輸方式更靈活，可以利用平交道口實現(xiàn)短距離轉(zhuǎn)場，也可以借助其他的公路運輸工具長距離轉(zhuǎn)場；4）設備閑置時可以轉(zhuǎn)為場地路面存放，而無需占用線路存放。 </p><p><b>　　圖3 </b><

12、;/p><p>　　2閃光焊的原理及鋼軌焊接施工工藝 </p><p>　　2.1閃光焊的原理 </p><p>　　閃光焊是將焊件裝備成對接頭，通電使其端面逐漸移近達到局部接觸，利用電阻熱加熱這些接觸點（產(chǎn)生閃光），使端面全部熔化，直到端部一定深度范圍內(nèi)達到預定溫度是，迅速施加頂鍛力完成焊接的方法。 </p><p>　　閃光焊的工藝分為連續(xù)閃

13、光焊從焊接開始，鋼軌端面一直進行連續(xù)不斷的閃光，依靠連續(xù)閃光對剛軌進行加熱，直到頂鍛。其特點是焊接電流小，接觸電阻較大，焊接變壓器的負載較小，但是焊接接頭的加熱效率較低，加熱范圍較窄，需要焊接時間較長，不適合焊接高強度鋼軌。而脈動閃光焊有效熱輸入大，有利于降低落錘斷口灰斑，強度較高的U75v鋼軌。但是脈動閃光焊參數(shù)量大，焊接時短路總時間較長，焊接電流大，焊接變壓器負載很大。通常為確保不發(fā)生長時間短路或快速燒化，要對焊接參數(shù)分多段進行獨立

14、調(diào)節(jié)，因此脈動閃光焊接技術(shù)相對較復雜。但是U75v鋼軌使用較普遍，所以無縫線路施工的時候也已普遍使用脈動閃光焊。有對比實驗表明用連續(xù)閃光焊和脈動閃光焊各焊一批U75v鋼軌接頭，在隨后的落錘試驗中用脈動閃光焊的鋼軌接頭的合格率明顯高于連續(xù)閃光焊。 </p><p>　　2.2鋼軌焊接施工工藝 </p><p>　　早期鋼軌閃光焊同其他工件材料的閃光焊都是固定在工廠內(nèi)使用。這種使用方法有兩個優(yōu)

15、點：1）焊接工作不受天氣影響；2）便于對生產(chǎn)各環(huán)節(jié)控制，質(zhì)量穩(wěn)定。缺點：1）增加焊軌場建設費用；2）增加長鋼軌的轉(zhuǎn)場運輸及現(xiàn)場更換短軌的費用；3）增加聯(lián)合接頭現(xiàn)場焊接的施工投入。 </p><p>　　因此隨著移動閃光焊設備技術(shù)的發(fā)展，和焊軌操作人員素質(zhì)的提高，軌道線路施工單位越來越愿意接受鋼軌接頭現(xiàn)場閃光焊的方法。現(xiàn)場鋼軌閃光焊工藝流程如下圖所示： </p><p><b>　

16、　3結(jié)束語 </b></p><p>　　近年來移動鋼軌閃光焊在國內(nèi)的發(fā)展迅速，施工單位在施工應用中也做了很多有意義的探索和嘗試。不論是應用于高鐵客專還是城市軌道交通，都形成了適合自身特點的鋼軌閃光焊接方法。雖然移動式鋼軌閃光焊接設備大大提高了鋼軌接頭的焊接效率，但是正火、打磨的自動化程度不高，需要投入大量的時間和勞動力，影響無縫線路施工效率的進一步提高。 </p><p>　

17、　對于整個無縫線路的施工，焊軌只是其中一個環(huán)節(jié)，要提高無縫線路的施工質(zhì)量和效率，就要將提高正火和打磨自動化程度、提高焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性、提高焊機使用的簡便性等問題定位為無縫線路施工裝備未來發(fā)展的方向。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]美國的移動式焊軌機. </p><p>　　[2]段紅兵，楊林勇，肖緒