钢轨焊接理论培训讲义Word下载.docx
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1.1.3硬度
衡量金属材料软硬程度的一种性能
通常用压入硬度法。
常用硬度指标：
布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度。
（1）布氏硬度：
以一定直径、一定载荷P压入表面，保持一定时间，测量压痕直径D，求出压痕面积F（P/F=HB）
表示方法：
HBS（压头为卒火钢球，适用于布氏硬度值小于450的材料）
HBW（压头为硬质全金，适用于布氏硬度450-650的材料。
例如：
150HBS10/1000/30:
表示用100MM淬火钢球，在9.81KN（1000KGF）载荷作用下，保持30秒。
测得的布氏硬度为150。
优点：
硬度值代表性全面，不受个别组成相及微小不均匀度的影响。
试验数据稳定。
数据重复性强。
缺点：
压痕大。
不适用于成品检验。
钢轨顶面布氏硬度测量
（2）洛氏硬度：
测量压痕深度。
我国常用三种标尺：
HRA\HRBHRC
操作方便。
可以直接读数
缺点、：
压痕小。
代表性差。
如果进料存在偏折。
测量值分散度大
（3）维氏硬度：
试验原理与布氏硬度相同。
根据压痕单位面积载荷计算硬度值。
不同点是：
压头是金刚石棱锥体。
符号：
HV例如：
640HV30/20,表示施加30kgf载荷,保持20秒,测得的维氏硬度值是640/
优点:
精确可靠
缺点:
生产率低,不适用于成批生是的常规检验.
1.1.4韧性:
金属材料在破断前明收能量而进行塑性变形的能力.一般用冲击功来表示:
冲击动:
AKU（或AKV）
缺口类型:
U型.V型之分
韧性转变
金属材料力学性能研究表明.任何金属材料都具有两个强度指标.即屈服强度和断裂强度.两者都随温度下降的速率比断裂强度的下降速率大.因而两者的关系曲线交于某一温度T.当T.T时,断裂强度大于尸屈服强度,材料先发生屈服，后发生断裂;
当T<
TK时断裂强度小于屈服强度,材料尚未发生屈服就已经达到了它的断裂强度,也就是没有发生明显塑性变形就已经断裂,呈现脆性断裂,温度TK为材料屈服强度与断裂强度相等的温度,即由韧性断裂向脆性断裂转变的温度.也就是韧脆转变温度.因此,凡提高屈服强度的因素,均使用TK升高.促进材料脆性断裂,因此材料的屈强比提高,脆断倾向也会增加.
1.2.1钢轨的作用和要求:
作用:
承受机车车辆的重量,并将重量及其震动冲击力传给道床,引导车轮沿规定方向运行.在自动闭塞信号区段上.兼作轨道电路.承受的载荷有:
压力,冲击.弯曲.磨在耗.
要求:
钢轨应该有良好的综合性能.包括:
足够的强度.良好的耐磨性.较高的抗剥离和抗擦伤能力.良好的软抗疲劳性能.一定的耐腐蚀性.良好的焊接性.
钢轨的冶炼和轧制.
1.2.2钢轨的分类
1）按化学成分:
普通碳素钢轨（U74、U71Mn）、低（微）合金钢轨（U75v）合金钢轨
2）按外型尺寸和重量：
43kg/m,50kg/m60kg/m75kg/m
3）按强度级别：
80kg级（U74）,785Mpa
90kg级（u71Mn）883Mpa
100kg级[U75v（PD3）U76NbRe（BnbRe）],980Mpa
4）按牌号：
U74、U71MnU75v（PD3）、U76NbRe（BnbRe）等
5）按交货状态：
热轧钢轨和热处理钢轨。
钢轨淬火后。
强度强以达到1080Mpa-1275Mpa
注：
目前我国已经停止生产U74钢轨。
干线铁路已经取消U74钢轨，支线铁路还有部分U74钢轨，焊接再用钢轨时可能还会遇到。
1.2.3钢轨的标号
1）牌号：
U74、U71MnU75v、U76NbRe
U74:
U是钢轨钢代号。
71表示应该种钢轨的平均包含碳量是0.71%
Mn：
表示钢轨中含有锰元素。
U71Mn（k）客专用轨，强度级别相当于U71Mn，化学成分相当于欧洲EN260
2）厂标：
钢轨厂标（攀钢）和牌号（U75v）攀钢，05年，2号炉，第1176炉
现在的标识
武钢的钢轨标识
轨端贴有标签，显示负轨型号。
牌号。
长度。
炉号。
交货状态等。
有的还标注适用的线路速度
基础知识：
轨头轨腰轨底
1.2.4钢轨的型式尺寸（TB/T2334-2003,铁标适用速度为160km/h及以下）
轨高
允差
轨底宽
轨头宽
面积
50kg/m
152
±
0.6
132
+1-1.5
70
0.5
65.8
60kg/m
176
150
73
77.45
75kg/m
192
75
95.037
注1：
端面不对称，允差偏差±
1.2mm
注2：
钢轨端部弯曲：
1米范围内，向上≤0.5mm,向下≤0.2mm,左右≤0.5mm
注3：
端面斜度（垂直、水平方向≤0.8mm
注4：
高速铁路对钢轨外形尺寸另有要求
1.2.5TB/T2344-2003对热轧钢轨的表面质量要求
（1）钢轨表面不应有裂纹；
（2）热刮伤、轧痕、纵向线纹、折叠、氧化皮压入等缺陷的深度不应大于0.5mm
（3）冷状态下形成的钢轨纵秘史或橫向划痕、碰伤的深度不应大于：
轨头踏面及轨底下面0.4mm（轨底下表面不应有橫向划痕）；
钢轨其他部位0.5mm
（4）钢轨表面缺陷允许用打磨方法清理干净。
清理应沿纵向进行。
清理宽度不应小于深度的5倍。
清理后保证钢轨尺寸符合规定。
钢轨修磨处应圆滑过渡。
并且不应影响其显微组织
1.2.6钢轨的第学成分（%）
c
Si
Mn
V
Re
p
S
U74
0.67-0.80
0.13-0.28
0.70-1.00
≤0.040
U71Mn
0.65-0.76
0.15-0.35
1.10-1.40
≤0.030
U75v
0.71-0.80
0.50-0.80
0.70-1.05
U76NbRe
0.72-0.80
0.60-0.90
1.00-1.30
1.2.7钢轨中各元素的作用
碳元素：
提高强度，硬度。
但碳元素增加、塑性、韧性变差。
钢轨是高碳钢
锰元素：
是一种强化元素、强化铁素和细化珠光体组织。
提高强度。
硬度但锰保量增加，塑性、韧性变差，过热敏感性淬硬性增加。
晚使晶体长。
锰元素与硫元素结合形成高熔点的硫化锰杂物。
形成焊接缺陷。
硅元素：
强化元素。
大量溶于铁素休、提高耐磨性。
但硅合量增加。
塑性、韧性下降，硅与氧的亲和力比铁强。
晚形成焊接缺陷。
钒元素：
碳化物形成元素、细化晶粒，降低过热敏感性。
韧性，微量的钒元素对焊接有利。
铌（Nb）元素：
固溶到奥氏体中。
可使奥代体晶粒细化。
提高韧性。
稀土元素：
改变夹杂物形态，对夹杂物起变质处理作用，提高韧性。
硫（S）元素：
有害元素，易形成热裂纹
磷（P）元素：
有害元素，易形成冷裂纹。
1.2.8钢轨中的夹杂物
主要是氧化物和硫化物.来源于冶炼过程中的脱氧产物（未脱干净）.钢轨中最常见的夹杂物是脆性的链状AL2O3和塑性的长条状MnS、FeS.
危害：
破坏基体的连续性，降低韧性、塑性、焊接性、耐磨性、是钢轨疲劳伤损的主要原因。
产生裂纹源和应力集中，存在于轨头。
常引起剥离和掉块。
非金属夹杂物是钢轨纯净度的重要批标（在TB2344-2003中有规定）：
A类夹杂：
硫化物，不应超过2.5级
B类夹杂：
氧化铝，不应超过2.0级
C类夹杂：
硅酸盐，不应超过2.0级
D类夹杂：
球状氧化物。
不应超过2.0级
钢轨中的夹杂物：
左图：
C类夹杂右图C类D类夹杂共存
1.2.9钢轨中的马氏体组织
是钢轨中的脆性组织，不允许存在
马氏体：
高温奥氏体在较快冷却下的较变产物
存在于轨头，引起剥离掉块，存在于轨底，引起断裂
来源：
轧制或焊接近程中、注意钢轨或接头在高温下不允许淋水
成分偏析：
钢轨中局部某元素含量超高，成分不均匀
焊接性变差。
晶格畸变严重，引发形核，断裂，硅元素偏析，焊接时易形成灰斑。
1.2.10不能直接用于焊接的钢轨
（1）尺寸允许偏差超出铁标的钢轨。
特别是轨高轨头宽。
轨端向下弯曲超标的钢轨
（2）表面质量或伤损超过铁标规定的钢轨
（3）对钢轨母材落锤检查，复验2次仍不符合规定时；
4.不同牌号的钢轨未通过焊接型式检验的。
不得混焊
5异形钢轨型式检验未达到小断而尺寸钢轨焊接标准时
6进货渠道不明，没有质保书的钢轨
7旧轨未来、经整修和探伤时
根据线路设计速度不同，执行不同的钢轨标准
43kg/m-75kg/m热轧钢轨订货技术条件（TB2344-2003）
时速200公里客运专线60kg/m钢轨暂行技术条件（1998）
250km/h客运专线60kg/m钢轨暂行技术条件（2005）
时速300公里高速线路60kg/m钢轨暂行技术条件（1998）
350km/h客运专线60kg/m钢轨暂行技术条件（2004）
以下重点介绍350km/h客运专线60kg/m钢轨暂行技术条件,主要包括:
钢轨几何尺寸,平直度.化学成分,性能.,表面质量其它要求参内子标准原文
尺寸允许偏差
160km/h
200km/h
250km/h
300km/h
350km/h
钢轨高度
轨头宽度
轨腰厚度
+1.0-0.5
轨底宽度
+1.0-1.5
1.0
轨底边缘
厚度
+0.75-0.5
离轨底边缘20mm
的轨底厚度±
离轨底边缘20mm的轨底厚度±
轨底凹陷
≤0.4
≤0.3
端面斜度
≤0.8
≤0.6
端面不对称
1.2
平直度允许值
轨端0-1m
向上≤0.5mm/1.0m
轨端0-2m部位
向上
≤0.3mm/1.0m
≤0.4mm/2.0m
向下
≤0.2mm/2.0m
水平
≤0.4mm/1.0m
≤0.6mm/2.0m
≤0.4mm/1.0
轨端0-1.5mm部位
≤0.5mm/1.5m
≤0.2mm/1.5m
≤0.7mm/1.5m
距轨端1-2.5部位
垂直
≤0.4mm/1.5mm;
≤0.6mm/1.5m
距轨端1-3m部位
≤0.4mm/1.5m
≤0.3mm/2m
≤0.6mm/2m
轨身
垂直方向
≤0.5mm/3m
≤0.4mm/1m
水平方向：
水平≤
0.7mm/1.5m
≤0.4mm/3m
≤0.3mm/1m
0.6mm/1.5m
≤0.35mm/1.5m
≤0.3mm/3m
≤0.2mm/1m
0.45mm/1.5m
（350km/h客运专线60kg/m钢轨暂行技术条件）
钢号
C
AL
EN260
0.65~0.75
0.10~0.50
0.80~1.30
≤0.025
0.008~0.025
≤0.03
≤0.004
U75V
0.70~0.78
0.50~0.70
0.75~1.05
0.04~0.08
抗拉强度、伸长率和轨头踏面硬度
抗拉强度Rm（N/mm2）
伸长率A（%）
轨头踏面中心线硬度（HBW10/3000）
≥880
≥10
260~300
≥980
280~320
轨头跳面中心线硬度值应符合上表规定，在同一根钢轨上石硬度变化范围应不大于30HB
表面质量
1）钢轨表面不应有裂纹
2）在热状态下形成的钢轨纵向导位板刮伤、磨痕、热刮伤、纵向线纹、折叠、氧化皮压入、轧痕等的最大允许深度；
——钢轨踏面：
0.35mm——钢轨其他部位：
0.5mm
3）在冷状态下形成的钢轨纵向及横向划痕等缺陷最大允许深度；
——轨头踏面和轨底下表面0.3mm（轨底下表面不应有横向划痕）——钢轨其他部位：
4）表面缺陷锈磨如果缺陷深度无法测量，可用深度探测器进行探测，然后修磨到符合以下标准，修磨时可用手砂轮，锉刀或砂带，但应保证钢轨的显微组织不受影响和修磨面轮廓应圆滑，最大允许修磨深度：
0.5mm钢轨10M长范围内表面缺陷不得多于3处，每10m可修磨1处，修磨后钢轨的尺寸和平直度应符合要求。
1.4热处理钢轨
热处理钢轨
热轧钢轨（俗称素轨）热处理钢轨（俗称淬火轨）
热处理钢轨：
同时提高强度和韧性，提高耐磨性。
提高寿命经济有效。
热处理钢轨分类：
——在线热处理：
钢轨轧制后不再重新加热到奥氏体化状态而直接加速冷却，得到细片状珠光体组织的热处理。
利用轧制余热，一次加热全断面
离线热处理：
将钢轨重新加热到奥氏体化状态后加速冷却，得到细片状珠光体组织的热处理。
利用电感应二次加热。
加速冷却方式：
喷风+喷雾
硬化层形状
包围轨头周边呈对称分布的帽形
硬化层深度顶面不小于15毫米，侧面不小于10毫米
热处理钢轨代号太性能
H340:
轨顶面硬度332-391（HBW10/3000）
抗拉强度不小于1180Mpa,伸长率不小于10%
H370：
轨顶面石硬度341-401（HBW10/3000）
具体要求参见<
热处理钢轨技术条件>
（TB/T2635-2004）
思考量题
金属力学性能常用指标有哪些?
塑性指标主要包括哪两项?
硬度指标有哪些?
150HBS10/1000/30表示什么意思?
钢轨按照型号\牌号\交货状态如何分类?
解释U75V的含义?
铁道行业标准TB/T2344是关于什么的标准?
规定的60kg/m钢轨主要几何尺寸和允许偏差是多少?
端面不对称允许偏差是多少?
钢轨端部弯曲允许偏差是多少?
端面斜度（垂直\水平方向）允许偏差是多少?
350km/h客运专线60km/h钢轨暂行技术条件,规定的钢轨端部弯曲允许偏差是多少?
踏面硬度是多少?
在冷状态下形成的钢轨顶面和底面,纵向和横向划痕最大允许深度是多少?
钢轨中主要化学元素有哪些?
热处理钢轨如何分类?
第三章：
钢轨闪光焊接设备3.1.1钢轨闪光焊接生产线附属设备
4.4.1生产设备主要有
（1）配电室；
（2）焊轨作业线（动力滚筒、非动力滚筒）；
（3）20吨吊车4台：
卸车、选配轨、配合进轨；
（4）钢轨焊前矫直机1台：
焊前矫直钢轨端硬弯；
（5）锯轨机（宜采用带锯机）；
（6）除锈机1台：
焊前钢轨除锈；
（宜备角向磨光机，装配钢丝砂轮）
（7）焊轨机1台：
焊接钢轨；
（8）手持砂轮机4台：
焊后对接头进行粗打磨；
（9）热处理设备1台：
接头正火；
（10）焊后接头矫直机1台：
矫直接头硬弯（冷矫直较好）；
（11）精磨机1台：
对接头进行外形精整；
（12）超声波探伤仪1台：
接头探伤；
（13）长钢轨装卸组吊：
长钢轨下线、撞车；
（14）长钢轨运输车。
钢轨闪光焊接设备
＊钢轨锈蚀严重时，应做预打磨
3.1.1钢轨闪光焊接生产线附属设备
轮压偏可能导致无法测量平直度
P左侧压力表垂直方向矫直压力，右侧水平方向矫直压力
P移动式钢轨闪光焊接辅助生产设备主要有：
（1）锯轨机
（2）拉伸器
（3）端面打磨机
（4）手持砂轮机
（5）钢轨及接头矫直设备
（6）热处理设备（含加热、冷却装置）
（7）仿行打磨机
（8）超声波探测仪
（9）起道机具
（10）垫轨滚筒
（11）
（12）常规检验设备主要有：
（13）钢轨平尺、赛尺
（14）宽座角尺
（15）轨型样板
（16）游标卡尺
（17）钢轨波磨尺
（18）SEC电子平直仪
（19）HT160里氏硬度计
（20）红外测温仪
（21）落锤试验机
（22）静弯试验机
PSEC电子平直仪测量焊接接头平直度
技术参数
项目
参数
准基长度
1000mm
纵向分辨率
200点/1000mm
测量范围
+1.5--------_2.5mm
测量精度
0.02mm
测量探头可视范围
Ø
10mm
测量时间
6秒
测量梁重量
5KG
测量梁尺寸
1340×
100×
120mm
电池测量时间
最少300次测量
操作环境湿度
＜90%
操作环境温度
-5-----+50℃
操作轨温度
-20----+60℃
存储温度
思考题3
＊K922焊机额定顶煅力是多少？
＊K920焊机额定顶锻力是多少？
＊会使用钢轨平直度测量尺和轨型样板
第四章：
钢轨闪光焊接工艺和技术规程4.1钢轨闪光焊接工艺
P断续电阻预热闪光焊
P连续闪光焊
P脉冲闪光焊
P脉动闪光焊
P本节依次讲述（焊接曲线、参数、报表）
PGAAS80（举例固定式）
PK920
PAMS60
PK922
PHMW-400
P
P焊接记录曲线的分析
P压力（每小格5吨）、电流（每小格5KA）、位移曲线（每小格2毫米）
P顶锻量
P预热电流
P顶锻位移曲线
P（3）记录曲线的三个通道分别表示压力、电流和行程
P（4）焊接工艺参数：
（a）以可控硅导通角控制各个阶段的电压；
（b）以动架行程（或时间继电器）控制各个阶段进行的时间；
（c）各个阶段的压力可控
（d）GAAS80/580焊机主要参数由SWEP06实现（后面讲）
P左上角提示“CutBrokenWeld”（焊缝不好，剪掉！
），短路了。
FlashEvenTime…..…闪平时间Preheatonminimum…….预热合缝时间
FinalFlashTime……..烧化时间Preheatoffminimum……预热间隔时间
Upsetcurrenttime……有电顶锻时间Preheatatcycles…………预热次数
Upsetpressure/force……顶锻压力/力Beginmeasuringafter….s…..在….秒后开始测量
Upsetpressure/force…drop……….顶锻压力/力下降
Upsetholdtime………顶锻保持时间Postheatcycles…………后热次数
Upsetcurrent……顶锻电流Beginmeasuringafter……在…秒后开始测量
PreheatRMScurrent…..预热电流Forpreheatcycleno……对应第..次预热
PostheatRMScurrent……后热电流Forpostheatcycleno…..对应第..次后热
FF-curinterrupt/stick…….烧化电流中断/短路Stopafterupset…….顶锻后…秒停止
Totaltravel…….总行程
Upsettravel……顶锻行程
Upsettraveldrop……顶锻行程下降
FFendtravelslip…….烧化后期打滑
FFbegintravelvelocity…….烧化开始速度
FFendtravelvelocity…….烧化后期速度
Upsettravelvelocity…….顶锻速度
GAAS80/580参数表举例
第一步基本步骤（找零点）
020
030
080
100
200
500
400
000
第二步闪平
070
950
050
升级会员 