随着高速、重载铁路的快速发展，轨道结构逐渐由普通线路被无缝线路所取代。与普通线路相比，无缝线路在工厂消除了大量钢轨接头，因而具有运行平稳、轨道维护成本低、使用寿命长等优点。已成为目前高速铁路线路建设的主要方式。无缝线路是铁路轨道的一项重要新技术。将普通钢轨焊接成一定长度的长轨，焊接铺设一定长度的长轨形成的线路称为无缝线路。钢轨焊接是无缝线路铺设的重要组成部分。
目前，无缝线轨接头的焊接方法主要有钢轨接触焊、气压焊和铝热焊：
01 接触焊接方法及工艺
工厂焊接一般采用钢轨接触焊（闪光焊）。 95%的无缝线是通过这一工艺完成的，即将长度为25米、无孔的标准钢轨焊接成200-500米的长钢轨。
其原理是利用电流通过钢轨的接触面产生热量，使钢轨的部分端面熔化，然后通过镦锻完成焊接。由于接触焊的焊接热源来自工件内部热源，热量集中，加热时间短，焊接过程不需要填充金属，冶金工艺相对简单，热影响区体积小，易于获得质量较好的焊接接头。
钢轨焊接厂采用的焊接工艺基本相同，包括：钢轨匹配、探伤、修复钢轨端面、进入待焊工位、焊接、粗磨、精磨、矫直、正火、探伤检测、进入轨道站台、安装焊接工序是所有工序中最关键的。焊接质量的好坏直接关系到线路维护的工作量。如果出现问题，严重时会危及行车安全。与其他钢轨焊接方法相比，闪光焊自动化程度高，受人为因素影响较小。焊接设备采用计算机控制，焊接质量波动小，焊接生产率高。一般情况下，与气压焊和铝热焊相比，钢轨接触焊缝的强度较高，线上破损率约为0.5/10000以下。但与基材相比，其强度仍低于基材，原因如下：
(1)钢轨为大断面棒材，其芯材较差，夹杂物熔点低，疏松，晶粒粗大。在焊接镦粗过程中，边材受到挤压，芯材被向外膨胀所取代，纤维组织被打断、弯曲，且镦粗量越大，这种情况越明显。
(2)由于焊接高温的热影响，焊缝周围1-2mm区域晶粒粗大，晶粒降低到1-2级
(3)钢轨断面不平整，钢轨顶部和底部为致密截面，钢轨底部两角为展开截面。焊接时钢轨底部两角温度较低。温度应力
(4)焊缝上存在难以消除的缺陷——灰斑。
02 气压焊焊接方法及工艺
目前广泛使用的钢轨气压焊是小型移动式气压焊机，主要用于现场焊接长钢轨接头处，也可以利用封闭天窗对破损钢轨进行焊接。
其原理是将钢轨焊接端面加热至塑性状态，在固定镦粗力的作用下产生镦粗量。当镦锻量达到一定量时，钢轨被焊接成一个整体。
目前的小型气压焊机基本都是国产焊接，焊接工艺一般分为氧乙炔焰预热、预加压、低压镦粗、高压镦粗、保压推压等阶段。需要人工对轨并用肉眼观察加热情况，因此受人为因素影响较大，容易出现焊缝误差和接头缺陷。
但由于它具有设备简单、体积小、重量轻的特点，便于线上、线下和施工现场移动，操作也比较简单，所以被广泛用于施工现场的长钢轨焊接。
03 铝热焊方法及工艺
铝热焊一般用于铁路钢轨的现场焊接，是线路敷设不可缺少的方法，特别是无缝锁线和断轨修复。钢轨的铝热焊是利用焊剂中的铝与氧气在高温条件下产生很强的化学亲和力来实现的。它还原重金属并同时释放热量，将金属熔化成铁水用于铸造和焊接。
其重要工序是将配制好的铝热剂熔剂放入特制坩埚中，用高温火柴点燃熔剂，产生强烈的化学反应，得到高温钢水和炉渣。反应平静后，将高温钢水倒入预热的砂型中紧固钢轨，将对接钢轨端部在砂型中熔化，冷却后取出砂型，及时对焊缝进行整形。 ，并将两段钢轨焊接成一体。铝热焊设备虽然具有投资低、焊接操作简单、接头光洁度好的特点，但焊缝为较厚的铸造组织，韧性和塑性较差。最好进行焊后热处理，以提高焊接接头的性能。 。
总之，长钢轨的焊接质量应以接触焊和气压焊较好。接触焊和气压焊的极限强度、屈服强度和疲劳强度均可达到母材的90%以上。铝热焊的质量稍差，其极限强度仅为母材的70%左右，疲劳强度更差，仅达到母材的45%～70%，屈服强度稍好，与接触焊接近。
发布时间：2023年3月1日
