【正文】 鋼軌焊接理論培訓(xùn)班講義(移動(dòng)閃光焊部分)鐵科院金化所北京市海淀區(qū)大柳樹(shù)路2號(hào)主要內(nèi)容梗概第一章:基礎(chǔ)知識(shí):金屬的力學(xué)性能:鋼軌的基本知識(shí)第二章:鋼軌焊接理論:鋼軌焊接方法:閃光焊接的基本概念和基本理論第三章:鋼軌閃光焊接設(shè)備第四章:鋼軌閃光焊接工藝和技術(shù)規(guī)程第五章:鋼軌閃光焊接缺陷及預(yù)防第六章:鋼軌焊接接頭打磨第七章:鋼軌焊接標(biāo)準(zhǔn)第八章:高速鐵路鋼軌焊接質(zhì)量控制附錄1:百米定尺鋼軌吊運(yùn),存放規(guī)定(暫行)附錄2:鋼軌焊接接頭標(biāo)識(shí)規(guī)則前言鋼軌焊接質(zhì)量關(guān)系到鐵路和車安全鐵路提速和客運(yùn)專線建設(shè)對(duì)鋼軌焊接質(zhì)量提出了更高的要求中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃描給了2020年以前鐵路發(fā)展的宏偉藍(lán)圖,未來(lái)幾年是中國(guó)鐵路大規(guī)模建設(shè)的關(guān)鍵階段我國(guó)鋼軌焊接作業(yè)人員的素質(zhì)急待提高第一章 基礎(chǔ)知識(shí) 金屬的力學(xué)性能金屬力學(xué)性能:定義::強(qiáng)度、塑性、硬度和韌性。 強(qiáng)度 定義：金屬材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力。MPA=N/MM2 常用強(qiáng)度指標(biāo)主要有：抗拉強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 塑性：定義：金屬材料在外力作用下產(chǎn)生永久變形的能力常用的塑性批標(biāo)主要有：伸長(zhǎng)率5和斷面收縮率標(biāo)距長(zhǎng)度等于試樣直徑的5倍 通常倍時(shí)的延伸率為同一材料的不能直接比較鋼軌焊接中用拉伸試驗(yàn)抗拉伸試驗(yàn)試件及斷口照片 硬度定義：衡量金屬材料軟硬程度的一種性能通常用壓入硬度法。常用硬度指標(biāo)：布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度。（1） 布氏硬度：以一定直徑、一定載荷P壓入表面，保持一定時(shí)間，測(cè)量壓痕直徑D，求出壓痕面積F（P/F=HB）表示方法：HBS（壓頭為卒火鋼球，適用于布氏硬度值小于450的材料） HBW(壓頭為硬質(zhì)全金，適用于布氏硬度450650的材料。例如：150HBS10/1000/30:表示用100MM淬火鋼球，（1000KGF）載荷作用下，保持30秒。測(cè)得的布氏硬度為150。優(yōu)點(diǎn)：硬度值代表性全面，不受個(gè)別組成相及微小不均勻度的影響。試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定。數(shù)據(jù)重復(fù)性強(qiáng)。缺點(diǎn)：壓痕大。不適用于成品檢驗(yàn)。鋼軌頂面布氏硬度測(cè)量（2） 洛氏硬度：測(cè)量壓痕深度。我國(guó)常用三種標(biāo)尺：HRA\HRB HRC 優(yōu)點(diǎn)：操作方便?？梢灾苯幼x數(shù)缺點(diǎn)、：壓痕小。代表性差。如果進(jìn)料存在偏折。測(cè)量值分散度大（3） 維氏硬度：試驗(yàn)原理與布氏硬度相同。根據(jù)壓痕單位面積載荷計(jì)算硬度值。不同點(diǎn)是：壓頭是金剛石棱錐體。符號(hào)：HV 例如：640HV30/20,表示施加30kgf載荷,保持20秒,測(cè)得的維氏硬度值是640/優(yōu)點(diǎn):精確可靠缺點(diǎn):生產(chǎn)率低,不適用于成批生是的常規(guī)檢驗(yàn).:定義::沖擊動(dòng):AKU(或AKV )缺口類型:韌性轉(zhuǎn)變,斷裂強(qiáng)度大于尸屈服強(qiáng)度,材料先發(fā)生屈服，后發(fā)生斷裂。當(dāng)TTK時(shí)斷裂強(qiáng)度小于屈服強(qiáng)度,材料尚未發(fā)生屈服就已經(jīng)達(dá)到了它的斷裂強(qiáng)度,也就是沒(méi)有發(fā)生明顯塑性變形就已經(jīng)斷裂,呈現(xiàn)脆性斷裂,溫度TK為材料屈服強(qiáng)度與斷裂強(qiáng)度相等的溫度,凡提高屈服強(qiáng)度的因素,因此材料的屈強(qiáng)比提高,脆斷傾向也會(huì)增加.:作用:承受機(jī)車車輛的重量,并將重量及其震動(dòng)沖擊力傳給道床,:壓力,.要求:鋼軌應(yīng)該 :.鋼軌的冶煉和軋制.1)按化學(xué)成分:普通碳素鋼軌(U7U71Mn)、低(微)合金鋼軌（U75v）合金鋼軌2）按外型尺寸和重量：43kg/m,50kg/m 60kg/m 75kg/m3)按強(qiáng)度級(jí)別：80kg級(jí)(U74) ,785Mpa 90kg級(jí)(u71Mn) 883Mpa 100kg 級(jí)[U75v (PD3) U76NbRe (BnbRe)], 980Mpa4）按牌號(hào)：U7U71Mn U75v(PD3) 、U76NbRe(BnbRe)等 5）按交貨狀態(tài)：熱軋鋼軌和熱處理鋼軌。鋼軌淬火后。強(qiáng)度強(qiáng)以達(dá)到1080Mpa1275Mpa注：目前我國(guó)已經(jīng)停止生產(chǎn)U74鋼軌。干線鐵路已經(jīng)取消U74鋼軌，支線鐵路還有部分U74鋼軌，焊接再用鋼軌時(shí)可能還會(huì)遇到。1）牌號(hào)：U7U71Mn U75v、U76NbReU74: U是鋼軌鋼代號(hào)。%Mn：表示鋼軌中含有錳元素。 U71Mn（k）客專用軌，強(qiáng)度級(jí)別相當(dāng)于U71Mn ，化學(xué)成分相當(dāng)于歐洲EN2602）廠標(biāo)：鋼軌廠標(biāo)（攀鋼）和牌號(hào)（U75v）攀鋼，05年，2號(hào)爐，第1176爐現(xiàn)在的標(biāo)識(shí)武鋼的鋼軌標(biāo)識(shí)軌端貼有標(biāo)簽，顯示負(fù)軌型號(hào)。牌號(hào)。長(zhǎng)度。爐號(hào)。交貨狀態(tài)等 。有的還標(biāo)注適用的線路速度基礎(chǔ)知識(shí)：軌頭軌腰軌底（TB/T23342003,鐵標(biāo)適用速度為160km/h及以下）軌高允差軌底寬允差軌頭寬允差面積50kg/m152177。132+70177。60kg/m176177。150+73177。75kg/m192177。150+75177。注1：端面不對(duì)稱，允差偏差177。注2：鋼軌端部彎曲：1米范圍內(nèi)，向上≤,向下≤,左右≤注3：端面斜度（垂直、水平方向≤注4：高速鐵路對(duì)鋼軌外形尺寸另有要求 TB/T23442003對(duì)熱軋鋼軌的表面質(zhì)量要求（1）鋼軌表面不應(yīng)有裂紋；（2）熱刮傷、軋痕、縱向線紋、折疊、（3）冷狀態(tài)下形成的鋼軌縱秘史或橫向劃痕、碰傷的深度不應(yīng)大于：（軌底下表面不應(yīng)有橫向劃痕）；（4）鋼軌表面缺陷允許用打磨方法清理干凈。清理應(yīng)沿縱向進(jìn)行。清理寬度不應(yīng)小于深度的5倍。清理后保證鋼軌尺寸符合規(guī)定。鋼軌修磨處應(yīng)圓滑過(guò)渡。并且不應(yīng)影響其顯微組織 鋼軌的第學(xué)成分（%）cSiMnVRepSU74≤≤U71Mn≤≤U75v≤≤U76NbRe≤≤碳元素：提高強(qiáng)度，硬度。但碳元素增加、塑性、韌性變差。鋼軌是高碳鋼錳元素：是一種強(qiáng)化元素、強(qiáng)化鐵素和細(xì)化珠光體組織。提高強(qiáng)度。硬度但錳保量增加，塑性、韌性變差，過(guò)熱敏感性淬硬性增加。晚使晶體長(zhǎng)。錳元素與硫元素結(jié)合形成高熔點(diǎn)的硫化錳雜物。形成焊接缺陷。硅元素：強(qiáng)化元素。大量溶于鐵素休、提高耐磨性。但硅合量增加。塑性、韌性下降，硅與氧的親和力比鐵強(qiáng)。晚形成焊接缺陷。釩元素：碳化物形成元素、細(xì)化晶粒，降低過(guò)熱敏感性。提高強(qiáng)度。韌性，微量的釩元素對(duì)焊接有利。鈮（Nb）元素：固溶到奧氏體中?？墒箠W代體晶粒細(xì)化。提高韌性。稀土元素 ：改變夾雜物形態(tài)，對(duì)夾雜物起變質(zhì)處理作用，提高韌性。硫（S）元素：有害元素，易形成熱裂紋磷（P）元素：有害元素，易形成冷裂紋。(未脫干凈).鋼軌中最常見(jiàn)的夾雜物是脆性的鏈狀A(yù)L2O3和塑性的長(zhǎng)條狀MnS、FeS.危害：破壞基體的連續(xù)性，降低韌性、塑性、焊接性、耐磨性、是鋼軌疲勞傷損的主要原因。產(chǎn)生裂紋源和應(yīng)力集中，存在于軌頭。常引起剝離和掉塊。非金屬夾雜物是鋼軌純凈度的重要批標(biāo)（在TB23442003中有規(guī)定）：A類夾雜：硫化物，B類夾雜：氧化鋁，C類夾雜：硅酸鹽，D類夾雜：球狀氧化物。鋼軌中的夾雜物：左圖：C 類夾雜右圖C類D類夾雜共存是鋼軌中的脆性組織，不允許存在馬氏體：高溫奧氏體在較快冷卻下的較變產(chǎn)物危害：存在于軌頭，引起剝離掉塊，存在于軌底，引起斷裂來(lái)源：軋制或焊接近程中、注意鋼軌或接頭在高溫下不允許淋水成分偏析：鋼軌中局部某元素含量超高，成分不均勻危害：焊接性變差。晶格畸變嚴(yán)重，引發(fā)形核，斷裂，硅元素偏析，焊接時(shí)易形成灰斑。 不能直接用于焊接的鋼軌 （1）尺寸允許偏差超出鐵標(biāo)的鋼軌。特別是軌高軌頭寬。軌端向下彎曲超標(biāo)的鋼軌（2）表面質(zhì)量或傷損超過(guò)鐵標(biāo)規(guī)定的鋼軌（3）對(duì)鋼軌母材落錘檢查，復(fù)驗(yàn)2次仍不符合規(guī)定時(shí)；。不得混焊5異形鋼軌型式檢驗(yàn)未達(dá)到小斷而尺寸鋼軌焊接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)6進(jìn)貨渠道不明，沒(méi)有質(zhì)保書的鋼軌7舊軌未來(lái)、經(jīng)整修和探傷時(shí)根據(jù)線路設(shè)計(jì)速度不同，執(zhí)行不同的鋼軌標(biāo)準(zhǔn)43kg/m75kg/m熱軋鋼軌訂貨技術(shù)條件（TB23442003）時(shí)速200公里客運(yùn)專線60kg/m鋼軌暫行技術(shù)條件（1998）250km/h客運(yùn)專線60kg/m鋼軌暫行技術(shù)條件（2005）時(shí)速300公里高速線路60kg/m鋼軌暫行技術(shù)條件（1998）350km/h客運(yùn)專線60kg/m鋼軌暫行技術(shù)條件(2004)以下重點(diǎn)介紹350km/h客運(yùn)專線60kg/m鋼軌暫行技術(shù)條件,主要包括:鋼軌幾何尺寸,平直度. 化學(xué)成分,性能.,表面質(zhì)量 其它要求參內(nèi)子標(biāo)準(zhǔn)原文尺寸允許偏差160km/h200km/h250km/h300km/h350km/h鋼軌高度177。177。177。177。177。軌頭寬度177。177。177。177。177。軌腰厚度+ + + + + 軌底寬度+ 177。177。177。177。軌底邊緣厚度+ 離軌底邊緣20mm的軌底厚度177。+ 離軌底邊緣20mm的軌底厚度177。+ 軌底凹陷≤≤≤≤≤端面斜度≤≤≤≤≤端面不對(duì)稱177。177。177。177。177。平直度允許值160km/h200km/h250km/h300km/h350km/h軌端01m向上≤軌端02m部位向上≤≤向下≤水平≤≤向上≤≤向下≤水平≤≤向上≤向下≤水平≤向上≤向下≤水平≤垂直≤。水平≤距軌端13m部位垂直≤水平≤垂直≤水平≤垂直≤水平≤軌身垂直方向≤≤水平方向：水平≤垂直方向≤≤水平方向：水平≤垂直方向≤≤水平方向：水平≤垂直方向≤≤水平方向：水平≤垂直方向≤≤水平方向：水平≤（350km/h客運(yùn)專線60kg/m鋼軌暫行技術(shù)條件）鋼號(hào)CSiMnpSVALEN260~~~≤~≤≤U75V~~~≤~~≤抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和軌頭踏面硬度（350km/h客運(yùn)專線60kg/m鋼軌暫行技術(shù)條件）鋼號(hào)抗拉強(qiáng)度Rm(N/mm2)伸長(zhǎng)率A（%）軌頭踏面中心線硬度（HBW10/3000）EN260≥880≥10260~300U75V≥980≥10280~320軌頭跳面中心線硬度值應(yīng)符合上表規(guī)定，在同一根鋼軌上石硬度變化范圍應(yīng)不大于30HB表面質(zhì)量1） 鋼軌表面不應(yīng)有裂紋2） 在熱狀態(tài)下形成的鋼軌縱向?qū)话骞蝹?、磨痕、熱刮傷、縱向線紋、折疊、氧化皮壓入、軋痕等的最大允許深度；——鋼軌踏面： ——鋼軌其他部位：3） 在冷狀態(tài)下形成的鋼軌縱向及橫向劃痕等缺陷最大允許深度；——(軌底下表面不應(yīng)有橫向劃痕)——鋼軌其他部位：4） 表面缺陷銹磨 如果缺陷深度無(wú)法測(cè)量，可用深度探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)，然后修磨到符合以下標(biāo)準(zhǔn)，修磨時(shí)可用手砂輪，銼刀或砂帶，但應(yīng)保證鋼軌的顯微組織不受影響和修磨面輪廓應(yīng)圓滑，最大允許修磨深度：——鋼軌踏面： ——鋼軌其他部位：，每10m可修磨1處，修磨后鋼軌的尺寸和平直度應(yīng)符合要求。 熱處理鋼軌熱處理鋼軌熱軋鋼軌（俗稱素軌）熱處理鋼軌（俗稱淬火軌）熱處理鋼軌：同時(shí)提高強(qiáng)度和韌性，提高耐磨性。提高壽命經(jīng)濟(jì)有效。熱處理鋼軌分類： ——在線熱處理：鋼軌軋制后不再重新加熱到奧氏體化狀態(tài)而直接加速冷卻，得到細(xì)片狀珠光體組織的熱處理。利用軋制余熱，一次加熱全斷面離線熱處理：將鋼軌重新加熱到奧氏體化狀態(tài)后加速冷卻，得到細(xì)片狀珠光體組織的熱處理。利用電感應(yīng)二次加熱。加速冷卻方式：噴風(fēng)+噴霧硬化層形狀包圍軌頭周邊呈對(duì)稱分布的帽形硬化層深度頂面不小于15毫米，側(cè)面不小于10毫米熱處理鋼軌代號(hào)太性能H340:軌頂面硬度332391（HBW10/3000）抗拉強(qiáng)度不小于1180Mpa,伸長(zhǎng)率不小于10%H370：軌頂面石硬度341401（HBW10/3000）具體要求參見(jiàn)熱處理鋼軌技術(shù)條件(TB/T26352004)思考量題金屬力學(xué)性能常用指標(biāo)有哪些?塑性指標(biāo)主要包括哪兩項(xiàng)?硬度指標(biāo)有哪些?150HBS10/1000/30表示什么意思?鋼軌按照型號(hào)\牌號(hào)\交貨狀態(tài)如何分類?解釋U75V的含義?鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB/T2344是關(guān)于什么的標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定的60kg/m鋼軌主要幾何尺寸和允許偏差是多少?端面不對(duì)稱允許偏差是多少?鋼軌端部彎曲允許偏差是多少?端面斜度(垂直\水平方向)允許偏差是多少?350km/h客運(yùn)專線60km/h鋼軌暫行技術(shù)條件,規(guī)定的鋼軌端部彎曲允許偏差是多少?踏面硬度是多少?在冷狀態(tài)下形成的鋼軌頂面和底面,縱向和橫向劃痕最大允許深度是多少?鋼軌中主要化學(xué)元素有哪些?熱處理鋼軌如何分類?第三章：鋼軌閃光焊接設(shè)備 生產(chǎn)設(shè)備主要有（1） 配電室；（2） 焊軌作業(yè)線（動(dòng)力滾筒、非動(dòng)力滾筒）；（3） 20 噸吊車 4 臺(tái)： 卸車、選配軌、配合進(jìn)軌；（4） 鋼軌焊前矯直機(jī)1 臺(tái)：焊前矯直鋼軌端硬彎；（5） 鋸軌機(jī)（宜采用帶鋸機(jī)）；（6） 除銹機(jī)1臺(tái)：焊前鋼軌除銹；（宜備角向磨光機(jī)，裝配鋼絲砂輪）