湖南高速铁路职业技术学院
摘要：移动闪光接触焊主要用于铁路线路现场的焊接工作，焊头打磨主要采用小型打磨机械进行打磨，其焊头平直度后期打磨质量控制难度大，焊头初始平直度主要的影响因素是钢轨对位引起的，只有严格控制钢轨对位，才能保证焊接出比较好的外观质量的焊接接头。
关键词：钢轨焊接；焊头平直度；钢轨对位
钢轨焊接分为闪光接触焊、气压焊、铝热焊等焊接方式，其中闪光接触焊是目前引用最广泛的一种焊接方式，小型气压焊已经淘汰，铝热焊主要用于道岔焊接及断轨处理，闪光接触焊用于正线焊接，也简称闪光焊或者接触焊。闪光焊又可以分为移动闪光焊和固定闪光焊，固定闪光焊主要用于500m长轨条（最常见）的焊接，在焊轨厂完成，使用固定闪光焊机，焊接也称为厂焊。500m长轨条在运输到工地现场后，需要在工地焊接成单元轨节以及形成全区间、跨区间无缝线路，工地使用移动闪光焊机进行焊接，焊接也称为工地焊或者现场焊。
1.移动闪光接触焊的焊接工艺
目前我国常用的移动闪光焊机为K922焊机，该焊机稳定性好，焊接质量可靠。钢轨焊接过程是由多个工序组成的，如果某一个工序出现问题都会对钢轨焊头的质量产生影响。
移动闪光焊机焊接工艺流程示意图
2.移动闪光接触焊钢轨对位与钢轨焊头平直度控制的影响
钢轨焊头质量可以分为内部焊接伤损和外观质量两个部分，内部伤损（未焊合、夹渣等）主要有钢轨探伤工作完成，外观质量主要由焊头平直度和推瘤伤损（推瘤推亏、刮伤等），
钢轨焊头平直度是影响列车安全、平稳、高速运行的重要条件，钢轨焊头平直度的验收标准是非常精密而且严格的，钢轨焊头平直度主要由1m直尺来检查完成。
钢轨焊头平直度与钢轨焊机对位有非常大的联系，因为焊机对位过程中直接影响钢轨对位情况，如果钢轨对位出现状况，很容易出现高焊头或者低焊头，在后期矫正中很难矫正完成。如果焊头矫正后焊头高于1mm或者低于0.5mm的应该锯掉重焊（因为规范中规定母材打磨量不应超过0.5mm），那么势必带来巨大的经济损失和工期影响。所以，在现场中认真研究焊机对位，是非常必要的一件事。
常见的焊机对位过程为：焊前检查焊机，应确认焊机状态正常，电压正常，油位、油温正常，焊机无报警。以每小时3-5公里的速度推进移动焊轨机初定位，载有移动焊机的轨道车第一个轮对距焊接位置2.8m左右，对位完成后应迅速装好止轮器，保证车辆不会发生溜车现象。对位之后应放下液压支腿，顶升起焊轨作业车。在接头对接过程中，应注意必须以轨顶面和工作面为基准，轨顶面和工作面错位偏差不应大于0.2mm，轨底边缘错位偏差不应大于1mm。考虑到温度影响及焊接后列车通过的影响，在焊接前设置1—2mm的上拱量。
一般焊机在对位过程中是将钢轨焊头焊接处用垫块垫起200mm左右，垫起一定高度的原因主要是由于方便焊机电极能够顺利夹住钢轨轨腰，垫起的钢轨要逐渐顺坡到一定距离，那么顺坡的良好程度直接影响到预留的上拱度。预留上拱度的主要原因是钢轨在加热焊接过程中会出现一定的下沉量，预留上拱度就是防止下沉出现低焊头。预留上拱度过大，会出现高焊头，预留上拱度过小，会出现低焊头。
焊机对位过程中的对位顺坡，还会影响到钢轨顶面、工作边以及轨底三角区边缘的错位情况，直接影响到后期钢轨焊接外观质量。基地钢轨焊接的对位平台、粗磨平台、调直设备、精磨数控平台都比较成熟、先进，因为整个过程不需要进行对位顺坡，没有轨道限制，焊接质量较好，小的初始不平顺可以通过很多大型机械（电磁正火设备、四向调直机、精磨设备）矫正与打磨来有效保证焊头外观质量。但现场焊接接头的大型数控矫正、打磨设备应用比较少，钢轨对位有需要顺坡，如果钢轨对位引起的钢轨焊头初始不平顺过大，后期矫正与打磨很难解决钢轨焊头平直度。
3.移动闪光接触焊焊接对位的主要问题与相关策略
通过上述分析，移动闪光焊焊接对位的主要问题有以下几个方面：
焊机对位过程中钢轨垫起及顺坡设置问题
钢轨焊机对位过程中，钢轨垫高主要采用垫块或者齿条式起道机等进行将钢轨抬起，一般情况下焊轨机下面采用垫块垫高，焊机前面钢轨用齿条式起道机抬高，垫块常见的有铁质垫块、木质垫块等，这种设计比较简单、取材容易等优点，但是这种垫高方式稳定性差、精度低。
在焊机对位方面的思考：A.尽量使用铁质垫块，禁止使用木质垫块，对垫块高度进行编号处理，一般精确到mm，例如垫块高度为135mm，那么垫块编号为h135，对垫块进行编号的好处，在于很容易区分垫块高度，在使用过程中可以迅速找到相关垫块；B.尽量减少齿条式起道机作为最后固定钢轨的垫高工具，因为齿条式起道机承重面较小，钢轨倾斜，很容易造成焊头扭曲、错位等情况，应该对焊机前面钢轨也采用固定架模式，如可以采用铝热焊固定架；C.在每条线焊接前，应该根据每条线的轨枕以及道床等情况和焊机设备的安放位置情况等，理论设计与现场试验调制，确定合理的钢轨垫块类型和高度，以及相应的调整方式等，为后续大面积焊接做出相关试验数据与技术交底；D.要认真对待每一次对位情况，因为对位直接决定了焊头平直度后期的打磨情况。
钢轨预留上拱度的设置问题
确定合理的上拱度，对焊接后钢轨焊头平直度有直接的影响。预留上拱度的值与钢轨的类型、加热的温度、垫高的方式等都有直接的影响。我们常见的作业指导书中都是1-2mm，对于后期只有0-0.2mm精度的显得不够精确，随意性比较大，导致后期打磨的难度增加。
钢轨预留上拱度的思考：A.在作业前应该对相关现场进行分析、现场试验等方式确定合理的预留上拱度，应该要精度达到0.2mm左右，每0.2mm做一个档期（如1.2mm，1.4mm）；B.在钢轨对轨过程中，因为焊机原因，不要量测预留上拱度时，必须通过理论分析、现场试验确定相关参数，严格控制垫块垫高距离与高度，在焊接完成冷却后必须进行复核量测，如果出现高焊头（焊头高于0.7mm）或者低焊头要认真分析，在后续焊接中要认真调整相关参数。
钢轨错位的控制
钢轨错位主要原因有钢轨断面本身的制造、存储、运输、铺设等过程中造成的钢轨断面误差、钢轨扭曲和钢轨对位过程中导致钢轨倾斜、扭曲等。
钢轨错位的控制思考：A.要严格检查钢轨每个焊头钢轨断面误差，超过规定值的要进行锯掉，重新打磨新的断面。B.在钢轨对位过程中一定要按照要求检查错位情况，尤其对钢轨轨底角的检查，很多时候只注重工作边与轨顶面的检查，而忽略钢轨轨底角的检查，这是非常错误的，轨底角的错位更能直接反映钢轨倾斜以及扭曲情况。
4.结论
钢轨焊头平直度的控制，包含焊接过程和打磨过程的控制，焊接过程直接决定焊头的成型，对后期打磨起到至关重要的作用，焊接过程中要严格控制钢轨对位，才能保证后期钢轨打磨的效果。在现场中，因为天窗点或者工期要求等，很多时候精力放在小型机械打磨上，而对钢轨对位的控制不够严格，理论与试验数据缺乏等情况，导致后期打磨量以及打磨难度增加，这是值得我们警惕的。
参考文献
[1] 吕保华.无缝线路移动闪光焊焊接接头质量控制探讨[J].工程技术.2013（5）：105-107.
[2] 朱轩志.高速铁路钢轨闪光焊接头外观质量的控制与提升[J].甘肃科技.2014（8）：113-116.
[3] 高文会.钢轨闪光焊接头平直度控制技术[J].铁道建筑.2010（9）：103 －107.
论文作者:金能龙,张庆海
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/3/2
标签：钢轨论文; 垫块论文; 平直论文; 焊机论文; 闪光论文; 过程中论文; 后期论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;