摘要：钢轨焊接技术是实现无缝线路铺设的技术关键。目前用于钢轨焊接的方法主要有闪光焊、气压焊和铝热焊等三种。近年来，在城市轨道交通建设中，推广采用一次性铺设无缝线路工艺接触焊，而钢轨铝热焊接方法主要用于道岔焊接、线路维修。钢轨铝热焊接就是用铝和铁的氧化物进行氧化还原反应，从而将两根钢轨焊接起来的铸造工艺。
关键词：普速铁路钢轨铝热焊接；质量控制管理；
近年来，随着铁路现代化建设的突飞猛进，特别是无缝线路以及高速重载运输技术的发展，钢轨焊接技术在我国铁路建设中正扮演着越来越重要的角色，在日常生产中，优化和细化钢轨焊接工艺，抓好钢轨焊接质量控制，对铁路运输安全和旅客乘车舒适程度有着至关重要的作用。
一、铝热焊的原理
铝热焊又称铸焊法，是将铝粉、氧化铁粉、铁钉屑及铁合金等按一定比例配合起来，组成铝热焊剂，用高温火柴点燃后，发生激烈的化学反应和冶金反应，使其瞬间温度达到1200 ～ 1300℃，并得到钢水和氧化铝，经一段时间镇静后，钢水下沉，氧化铝以熔渣的形态浮于熔化金属上面，然后把钢水注入套在对接钢轨上、预热好的砂模铸型内，与预热温度达900 ℃以上的钢轨端部融合，高温钢水将铸型内的两节钢轨端部熔化，冷却后，两节钢轨形成一体。
二、普速铁路钢轨铝热焊接质量控制管理
1.配轨工作是保证焊接质量的基本前提。（1）单根插入长度不超过25 m 的钢轨时，应根据确定新焊焊缝位置，先按焊缝标记锯断1 处，根据确定的待焊钢轨长度，再锯除另一端。待焊钢轨长度=两新焊焊缝间距离-50 mm。（2）同一地点的左右股同时插入钢轨焊接时，新焊焊缝接头应采用相对式，并采用“十字交叉法”进行锯轨，即提高工作效率，又可保证配轨准确。先根据施工前确定的待焊钢轨长度确定各焊缝位置，先将焊缝1 和焊缝4 处钢轨锯断，再用方尺准确确定焊缝2 和焊缝3 的位置，然后再同时进行锯断（3）单根插入长度超过50 m 的长钢轨时，焊接钢轨长度大于50 m 时，应先进行线下焊接，将普通25 m 长度的钢轨连接成长钢轨。线下焊接时，应先根据确定的新焊焊缝位置，以一端焊缝为基准，用线下待焊钢轨长度逐个测量确定线上新焊焊缝位置，如发现新焊焊缝不在两轨枕之间，应将线下钢轨尺寸进行调查，以保证新焊焊缝在两轨枕之间。焊接方法优点长轨拨入简单，配轨长度准确。缺点是现场焊接3 个焊缝，增加了焊接时间。
2.钢轨对正工作是保证焊接质量的基础工作。钢轨对正工作包括钢轨端头准备、钢轨端头对正、砂模准备、预热等过程。此处只阐述影响焊接质量的几个关键性问题。按标准确定好焊缝位置后，要使用钢丝刷、打磨砂轮等工具，清除钢轨轨端、钢轨表面、钢轨侧面及轨底面不少于100～150 mm 范围内的铁锈、油脂等杂物。如铁锈及油脂等杂物清理不干净，会造成焊缝夹杂、气孔等缺陷。钢轨端头对正是铝热焊接工艺中最难也是最关键一步，如果出现问题将造成永久性病害。因此，该操作过程除应严格按照“轨缝调整、尖点设定、水平对正、倾斜调整”的轨端对正顺序及标准来对正外，在实际作业过程中，还要解决好曲线上钢轨横向对正困难、钢轨轨端抬头、钢轨扭曲等问题，我段经过现场焊接实践，制作了几套稳固钢轨调节器，如轨端抬头垂直调节器、钢轨横向调节器、钢轨扭曲调节器，解决了对正难的问题。其具体做法如下：（1）轨端抬头垂直调节器：将垂直调节支架连杆螺母拧在距轨端第三根轨枕立螺栓上，旋转丝杆调整高低，将抬头的轨端压下，直至调节到所需位置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（2）钢轨横向调节器：将横向调节支架分别套在轨端后第二根轨枕内、外的立螺栓上，旋转丝杆，达到推动轨底向内或向外横向移动目的。（3）钢轨扭曲调节器：钢轨发生扭曲时，先将轨端后10~12根轨枕立螺栓松开，再将倾斜调节支架根据调整方向，设置在距轨端第8~9 根轨枕空内，旋转扳杆，将倾斜钢轨调正。以上各调节器在调节时，会相互干扰，要不断的互相调节、配合，直至把钢轨两端的尖点、水平、倾斜完全调整好，然后再在轨端两侧第一根轨枕与轨底间塞入木楔子，将钢轨完全固定。
3.封箱浇铸工作是保证焊接质量的关键工作。封箱工作包括安装（固定）砂模、封箱、浇铸前准备工作等。（1）先将砂模在钢轨上轻轻摩擦，减少钢轨与砂模之间的缝隙，使其结合紧密。（2）将砂模底板放入底托盘内并按要求涂抹密封膏，将装有底砂模的底板伸入轨底，保持与轨缝居中位置，轻紧固定螺栓，轻轻敲击底模板底部，使其受力均匀，保证底模板与轨底密贴无缝，上紧固定螺栓。（3）再次用焊工直尺重新检查钢轨的对正情况，发现问题立即进行处理。（4）将侧模安装在侧模夹板中并安装在钢轨侧面，保证轨缝处于居中位置，使用固定夹具将砂模固定好，并用干净的纸板将砂模口盖上，防止杂物掉入砂模内部。安装侧模时，应将带有废渣流出口的侧模安装在钢轨低侧（曲线上股应安装在里口，曲线下股应安装有外口）。安装固定夹具时，不要用力过度造成砂模裂纹或破碎。（5）涂抹封箱泥。此环节看似简单，但它却是保证焊接工作顺利完成最关键的环节，必须要严格认真的对待。首先，第一层封箱泥要均匀地涂抹在钢轨与砂模、砂模与砂模之间各个缝隙中，然后再涂抹第二层封箱泥，2 层封箱泥要渗和、抹实；其次，封箱泥要涂抹适量，不可涂抹过量或涂抹太少，过量则影响烘干，并且会带来湿气，太少则会干裂，造成钢水泄漏。（6）在砂模废渣流出口及夹具螺纹处抹上少量封箱泥，防止铁水溢出损坏工具。（7）废渣盘内装入干砂或干土。做两个堵漏棒，以备堵漏。（根据现场实践，在木棒的一端裹上封箱泥作成的堵漏棒，堵漏时封箱泥易脱落。如在木棒的一端套上1 个半截塑料瓶或矿泉水瓶，在装上封箱泥，这样就会不易脱落）（8）预热及浇铸工作。将预热器调置成蓝色焰心，置于砂模中心，此时火焰应从砂模两侧冒出，并且均匀对称（注意不要将预热器放偏，以免造成两轨端预热不均匀）。根据焊接钢轨轨型设定预热时间，在规定时间结束后，撤走预热器，此时钢轨中间及轨头应颜色发红（如加热不均匀或局部颜色发暗应适当延长加热时间，但要注意加热不要过度，过度则影响焊接质量。）。将分流塞放入砂模顶部入口内，将坩埚放置在砂模中央，点燃引信，插入焊剂中，盖上坩埚盖，手持堵漏棒，以防钢水泄漏。当最后一滴钢水流出时，开始按下秒表计时。
4.焊接后处理是保证焊接质量的重要工作。浇铸结束5 min 后，将坩埚及废渣盘拿走，拆掉砂模夹具、侧模板、底模板，6.5 min 以后开始推瘤。切记推瘤不可过早，如果没有达到时间、温度的要求而进行推瘤，焊缝处就会产生许多细碎的裂纹，而形成裂纹源。热打磨时轨面要留1mm 左右的余量（以免焊头冷却后出现凹陷现象），钢轨头部两侧与轨面过度的圆弧处要打磨至与钢轨平齐，钢轨内外侧打磨与钢轨平齐；冷打磨，钢轨表面要打磨平顺。用直尺测量，钢轨表面凸出公差为0.25mm，凹陷公差为0mm。如果说焊缝内部质量的好坏主要决定于焊剂质量及特定的技术标准，那么焊缝的外观的质量如何却在操作人员手中掌握。因此，只有按各项打磨技术标准进行打磨，才是保证焊缝外观质量的根本保证。
结束语：钢轨在极其复杂的受力条件下工作，钢轨状态直接影响行车安全和平稳，因此，铁路要求钢轨具有良好的焊接性能，以满证，所以为满足中长期路网建设的需要，铁路建设者需要不断探索总结，控制并提高钢轨的焊接质量。
参考文献：
[1]赵国堂.高速铁路无碴轨道结构[M].北京：中国铁道出版社，2016.44-45.
[2]李向国.高速铁路技术[M].北京：中国铁道出版社，2017.85-86.
论文作者:白志雄
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/17
标签：钢轨论文; 封箱论文; 轨枕论文; 钢水论文; 调节器论文; 质量论文; 长度论文; 《基层建设》2019年第26期论文;