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摘要：当前,钢轨焊接方法主要有铝热焊接、气压焊接和闪光焊接这3种方法。在以上焊接方法中,焊接效果最好的是闪光焊接,其焊接成品率高、效率高,在很多国家的铁路建设中都有应用。其中,焊接接头平直度控制在闪光焊接中尤为重要。
关键词：有砟铁路；平直度；闪光焊接；焊接接头
1闪光接触焊接技术的原理
闪光接触焊接的基本原理是利用电流通过某一电阻时产生的热量熔接焊接,再经顶锻以达焊接目的。在焊接过程中,焊接接头平直度控制在闪光焊接中尤为重要。产生的热量由式(1)计算。
（1）
式(1)中:Q为焊接接触面产生的热量;K为换算系数,取0.24;I为通过焊件接触面的电流;R为焊件接触面的电阻;t为焊件接触面的接触时间。
2接头平直度现场测量、对工艺的管控
2.1对测量值准确度有影响的因素
在基地焊接的过程中,其所用生产线和普通的生产线不一样,不仅要求平直,更重要是在生产线现场测量平直度,影响其准确度的因素可忽略不计;钢轨现场焊接时,钢轨往往存在于道床的石砟上或轨枕的石砟上,这样会使得钢轨处于一种凹凸状况,这样一来,扣件和钢轨的弯曲程度会使得钢轨的平直度结构产生误差。
2.2对不符合要求的测量值进行校准
铁路线路上对钢轨焊接接头的平直度进行测量,若测量出的平直度超出标准数值范围时,一定要重视,必须要进行处理:如果在接头上存在过多的拱量,可对轨顶实施打磨,这样做是为了保证钢轨的平直度满足标准;如果接头是下凹的,这样的接头一定要去掉,再重新焊接。在进行轨道精调之前,要对轨道的平直度进行测量,这会令接头四周的轨道保持一种合格的摆放状态。对轨道实施完精调之后,还需对接头的平直度进行测量,若发现不符合要求的接头,需及时打磨。轨道上线路平直度的测量方式不一样,若测量结果出现错误,会影响钢轨焊接接头的支撑状态,特别是接头下部基础位置的扣件安装,一旦出现错误,接头顶面平直度也会出现误差。现在使用的测量技术中,一般都是在焊接现场测量焊接接头的平直度,这样中间会产生很多小误差,直接影响平直度,无法显示出平直度真实的情况。
2.3现场钢轨焊接接头平直度检控制工艺
现场钢轨焊接接头平直度检测控制工艺所采用的具体方法是把弦线直接固定在钢轨两端的表面上,两端的钢轨接头中心还要另外设置接头;把钢板尺贴近弦线进行设置,这样会方便测量钢轨和弦线的具体长度,以此计算出矢量偏差,测量出的最大距离与最小距离的差就是矢量偏差;为了将矢量偏差降低,可以调整钢轨所摆放的形式,之后所获得的数据还需和测量钢轨所得出的平直数据进行比对。
实际焊接中,轨枕上的钢轨会有异常状况发生,比如不平或不直,在这两种情况下会影响到钢轨的弯曲程度,若弯曲程度较大,则会使平直度测量结果出现误差。为了避免类似的问题出现,需调整钢轨的摆放状态,但调整要在测量平直度之前完成。需注意,在测量钢轨接头平直度前,要先测量出钢轨和弦线间的距离,然后根据测量出的数据计算出最大矢量差;最后根据矢量差调整钢轨放置位置,减少最大矢量差,最后测量接头平直度。经过这种方式计算出的平直度测量结果代表着焊接接头平直度的水平。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆钢轨焊接接头平直度的标准是:以焊缝为中心,钢轨顶面平直度,在0-0.2mm之间,也就是说在数值上允许有较小的误差,但需小于等于最大值。
在完成钢轨焊接后,要对钢轨的平直度进行检测,标准如下：以焊缝为中心，钢轨顶面平直度要求：上拱量小于0.2mm,且接头的位置不可以有下凹现象;钢轨轨头工作边的平直度标准:允许有弯曲误差的存在,但弯曲的方向只能是远离轨道的方向,且弯曲的误差小于最大弯曲量。轨道调整作业完成之后,对接头的平直度进行测量,只有轨顶面和工作边都符合上面的要求,才可认定接头是合格的。为了达到接头平直度的要求,要对现场接头精磨质量进行控制。
3接头打磨质量控制
3.1人工打磨操作的问题
无缝线路质量对有砟铁路的发展很重要。在基地内将钢轨焊接成500m的长轨条,合格的长轨条再运到现场进行线下焊，变成1500m的长轨条，最后接入焊，连接到既有线路。如此一来,钢轨焊接接头平直度便成为检测焊接质量的重要指标之一,对于焊接标准,中国铁路局有标准的要求,在《钢轨焊接》国家标准文件中有明确规定,焊接成功后进行打磨。
目前的现场打磨设备中,一般都是使用仿形轮在钢轨上来回打磨,打磨质量不仅依赖于打磨机器,还要靠打磨工人凭借经验和技术进行人工控制操作,但人工操作存在一些弊端,如打磨自动化低、精确度不高,特别是容易将钢轨焊接接头打磨成低接头,最终会引起钢轨作废。另外,在打磨的过程中需通过砂轮对焊接接头进行打磨,焊接温度不同,也会导致钢轨平直度出现问题,打磨完成后测量平直度,可以完全忽视温度对测量结果的影响,所以测量冷却后打磨的钢轨焊接接头时,无法体现钢轨接头的实际平直度。
3.2质量控制工艺的处理方式及注意事项
需要进行数控精磨的钢轨焊接接头,精磨之后必须时刻控制质量,控制工艺按以下方法进行:
3.2.1平直度和温度关系的测定:
对钢轨接头实施模拟试验,包括了钢轨接头的温度以及热变形,之后绘制曲线图,该图需要以钢轨的温度以及平直度为基础。
3.2.2平直度检验:
经可编程控制器对打磨的速度进行管控,精磨头对准行车面,使用往返机把接头和在打磨导向架的另一个方向接入激光测距传感器;之后实现对精磨头的管制,在往返机上,移动打磨导向架,记录好移动过程中平直度、打磨温度等数据,之后输入到工控机,传输的数据中一定要有温度对平直度影响的数据,绘制平直度变化量和钢轨温度的关系曲线图,同时画出钢轨冷却后的平直度曲线图。可编程控制器可以实现对仿形电机的控制,将该电机的精磨头对准导向面,实现激光测距传感器和非接触测温器之间的接触。
3.2.3参数设置:
工控机获得导向面的平直度曲线,然后再根据相关精磨数据,控制好打磨机器的进刀速度和进刀量。
3.2.4仿形精磨:
启动可编程控制器,并按照之前设定好的砂轮转速进行打磨,进刀电机驱动砂轮实施进刀运动,仿形电机和其驱动的打磨导向架通过旋转运动驱动砂轮精磨动作。精磨完成之后启动可编程控制器停止打磨动作。按照相关步骤重新进行一遍,若是测出的平直度不合格,则需要再进行一次打磨,否则,精磨完成后将难以调整钢轨摆放状态。
结论
对现场闪光接触焊接中接头平直度测量校正进行研究,得出以下结论:调整钢轨的摆放状态,提高焊接接头平直度的测量准确度,使用这种方法对平直度进行测量,能减少误差。预设参数的作用就是为了避免因温度的原因引起钢轨焊接接头平直度出现误差,因此,在精磨的过程中,对进刀参数的设置能提高精磨质量和效率,而在精磨后认定合格的平直度曲线也能消除温度的影响,实际的钢轨接头平直度可以经过测量所获得的焊接接头平直度数据呈现出，这样会使精磨之后的钢轨焊接接头的合格率更高。
参考文献
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论文作者:田甜
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2019/1/2
标签：钢轨论文; 平直论文; 测量论文; 闪光论文; 误差论文; 现场论文; 温度论文; 《防护工程》2018年第29期论文;