QPCJ钢轨铝热焊接工艺课件.ppt

1、大家好大家好v High Speed 高速度v High Quality 高质量v High Reliability 高可靠性v线路维修线路维修：普通无缝线路改超长无缝线路，缓冲区焊接；无缝道岔的焊接；断轨再焊；无缝线路应力放散等。v线路大修线路大修：超长无缝线路的铺设；无缝道岔焊接；无缝线路应力放散等。v新线建设新线建设：超长无缝线路的铺设；无缝道岔焊接；如中国第一条客运专线秦沈线的建设中，工总、建总均使用了法国铝热焊。v 铝热化学反应是一个氧化还原的反应，利用还原金属（铝）和金属氧化物（氧化铁），铁合金和铁钉屑等按比例配成的铝热焊剂，放在特制的坩锅中，用高温火柴点燃，立即引起强烈的化学反应

2、，在反应过程中铁（Fe）被还原出来，由于铁比重大沉于坩锅底部，铝氧化成氧化 铝（Al2O3）熔渣较轻浮于上部，同时产生巨大的热量，高温的铝热钢水随即浇入扣在轨上砂型中，将两轨端熔化，浇注金属本身又作为填充金属，将钢轨焊接起来。铝热化学反应是一个氧化还原的反应，利用还原金属（铝）和金属氧化物（氧化铁），铁合金和铁钉屑等按比例配成的铝热焊剂，放在特制的坩锅中，用高温火柴点燃，立即引起强烈的化学反应，在反应过程中铁（Fe）被还原出来，由于铁比重大沉于坩锅底部，铝氧化成氧化 铝（Al2O3）熔渣较轻浮于上部，同时产生巨大的热量，高温的铝热钢水随即浇入扣在轨上砂型中，将两轨端熔化，浇注金属本身又作为填充

3、金属，将钢轨焊接起来。铝热焊的主要化学反应式：v3FeO+2Al=3Fe+Al2O3+835.3JvFe2O3+2Al=2Fe+Al2O3+830Jv3Fe3O4+8Al=9Fe+4Al2O3+3238Jv式中：FeO氧化亚铁； Fe2O3三氧化二铁； Fe3O4四氧化三铁； Fe金属铁。vQP: Quick Preheating v 快速预热vCJ: Creuset Jetablev 一次性坩埚专利现场操作简便易行一次性坩埚一次性坩埚标准坩埚标准坩埚预热预热清理清理特殊材料特殊材料调整调整居中居中自熔塞自熔塞氧化镁氧化镁 v到焊接现场前的准备工作v在焊接现场的准备工作v轨道的准备工作v钢轨端

4、头的准备v钢轨端头的对正v砂模的准备v预热v焊药包的准备v浇注v拆模与推瘤v热打磨v冷打磨v收尾工作v技术交底、施工组织、封锁点v材料准备：消耗性材料 设备 工装夹具 预热装置 其他辅助工具v防护用品：护目镜、防护服、手套、护腿、面罩等v低温施工时：气温低于15C时，需要焊头保温罩。消耗性材料v一次性坩埚v铝热焊剂v砂模v封箱泥v密封膏v高温火柴铝热焊接所需的设备v锯轨机（推荐使用拉伊台克铝热焊配套HC355锯轨机）v打磨机（推荐使用拉伊台克铝热焊配套MR150打磨机）v推瘤机（推荐使用拉伊台克铝热焊配套EPM2手动推瘤机或EGH2组合推瘤机）v对正架（推荐使用拉伊台克铝热焊配套CR57对正架

5、）工装夹具预热装置v氧气，丙烷预热枪和预热支架v氧气，丙烷调压表v软管v防回火塞v点火装置其他辅助工具v坩埚叉v灰渣盘v对正直尺（1米）v铁锹v大锤v轨温计v热切凿v秒表v保温罩个人防护用品步骤2、在焊接现场的准备工作v检查安全隐患，如道渣潮湿、作业现场湿滑等；v检查及防止火灾隐患；v挖一个废物弃置坑，约300mm见方，并检查周围有无通信电缆、电缆槽或光纤经过，保证弃置坑干燥；v安装并调试好预热装置及其他设备。步骤3、轨道的准备v将轨温计置于钢轨背光的一侧，测量轨温。至少需要10分钟才能得到轨温的准确读数。步骤3、轨道的准备v轨道的工作空间轨枕与钢轨端面的距离100mm100mm道渣与轨底的距

6、离100mm100mm松开焊头两侧3-63-6根根枕木上的扣件及垫板（直线地段3根，曲线地段6根）100mm100mm100mm松开松开3-63-6根轨枕扣件根轨枕扣件步骤3、轨道的准备v稳固钢轨上紧焊头两侧15m范围内的钢轨扣件借助拉伸器在焊头两侧第4根轨枕处作一划线标记步骤3、轨道的准备v焊剂与钢轨配套选择与所焊钢轨同类型的焊剂进行焊接。如PD3 60kg钢轨选用PD3 60kg焊剂，以此类推不同类型钢轨对焊时，按以下方法选用焊剂：PD3 U71MnU71Mn焊剂U71Mn 稀土稀土焊剂稀土 PD3稀土焊剂步骤4、钢轨端头的准备v铝热焊原则：只焊不补v轨端清洁范围：100-150mmv焊头

7、永远不要置于轨枕之上步骤4、钢轨端头的准备v清除钢轨端头缺陷：裂纹 用锯轨机切除氧枪切割面 切掉100mm螺孔距轨端距离至少100mm, 否则切掉其他焊接残余 切掉塌陷接头 切除轨端垂直度应小于1mm步骤5、钢轨端头的对正v对正工具：1米钢直尺v对正四要素轨缝尖点水平对正1. 不等倾斜对正步骤5、钢轨端头的对正v轨缝的设置：252mm步骤5、钢轨端头的对正v尖点的调节（垂直对正）木枕区：3.2mm水泥枕区：1.6mm步骤5、钢轨端头的对正v水平对正轨头部位轨头宽度有差异时，对齐工作边先内侧，再外侧步骤5、钢轨端头的对正v不等倾斜调整轨腰或轨底三角区（如调整不好，会造成疲劳过度而 断裂）步骤5、

8、钢轨端头的对正vA型对正架（1）调尖点：左右松开（2）调左右：左紧右松或右紧左松（3）浇注15分钟后撤掉步骤5、钢轨端头的对正v对正注意问题（1）对正前调好钢轨的大方向（2）如有低接头，应提前进行处理（3）对正过程中，不要站在轨枕上（焊接区域）及碰钢轨和对正架（4）不要过早撤除对正架！步骤6、砂模的准备v检查QPCJ组件齐全：一包焊剂，一对侧砂模，一个底板，一个分流塞v安装：对中：底模：误差在1mm以内，安装后检查对正，有螺杆的一侧放在轨道高侧，溢流口放在低侧 侧模：磨合后居中安装（底面和钢轨平齐）安装程序见图：步骤6、 砂模的准备步骤6、砂模的准备步骤6、砂模的准备v密封：消除间隙，防止夹皮

9、v抹泥：2遍v注意事项：（1）侧砂模底部和钢轨底部平齐（2）侧模夹具和底板固定螺栓不要上得太紧（3）底板上好之后，再检查钢轨的对正（4）用一片干净的纸板盖在砂模上（5）准备好2根堵漏棒步骤7、预热v预热的作用（600-800C）1. 减少钢轨待焊面与铝热焊钢熔池的温度差，有利于结合面熔合形成细晶粒2. 改善焊接接头应力分布，有利于提高接头的综合机械性能3. 清除砂模中残余湿气，提高钢轨及模具的温度步骤7、预热v预热质量的影响因素：预热质量的影响因素：1. 氧气，丙烷压力2. 预热时间3. 火焰调节步骤7、预热一、 压力调节：1. 压力标准：v氧气： 70PSI=0.49MPa70PSI=0.4

10、9MPa =4.9bar(kg/cm =4.9bar(kg/cm2 2) )v丙烷： 10PSI=0.07MPa10PSI=0.07MPa =0.7bar(kg/cm =0.7bar(kg/cm2 2) )步骤7、预热2. 调压步骤：v打开枪上氧气，丙烷阀门v松开瓶上调压阀，松到底，低压归零v打压力（顺时针）v关闭预热器枪阀二 、预热支架调整v预热枪喷嘴离轨顶面50 mmv垂直，居中23步骤7、预热三、 火焰调节v粗调：慢慢交替调整，直至丙烷完全打开v精调：略关氧气约1/3转，再开，至声音变化均匀v四、 计时钢轨规格预热时间40Kg-54Kg55Kg-59Kg60Kg60Kg以上4分钟4分半钟

11、5分钟6分钟步骤7、预热五、预热注意事项v分流塞放在砂模外侧预热v预热枪与轨缝垂直居中v火焰精调结束后开始计时v不间断的注视整个预热过程，直至轨头颜色微微发红v注意检查氧气和丙烷压力v注意不要预热过度步骤7、预热六、预热结束v关闭氧气阀门，再关丙烷阀门v关掉钢瓶气体阀门v将预热后的分流塞推入顶部的入口处，轻推步骤8、焊药包的准备v检查组件齐全，干燥v坩埚，坩埚盖干净，无破损及裂纹，裂缝v焊药的包装袋是密封及干燥的，结块或破损扔掉步骤8、焊药包的准备v焊药旋转倒入坩埚中，顶面成锥面v高温火柴斜插入，和锥面平行，深度25mmv焊药标签贴在记录本上步骤9、浇注v点火时间：从预热到点火时间不超过30秒

12、v点火深度：高温火柴插入25mmv计时：浇注后流出最后一滴钢水开始计时步骤9、浇注步骤9、浇注v堵漏：两人手拿堵漏棒，一旦发生钢水漏出，及时堵住。如堵不住，应立即离开现场v注意：一次性坩埚放置时应居中，略微转动一下，以保证坩埚完全卡好，减少晃动步骤10、拆模及推瘤v1、拆模v浇注结束后5分钟开始 拆模（也可推迟10-20 秒），不能提前v废渣盘不要漏出，不要 倒在水中，不要放在水泥轨枕上，未冷却前，废渣不要倒入弃渣坑中v推掉轨顶上部砂模v清理轨顶，侧面封箱泥步骤10、拆模及推瘤v2、推瘤v浇注结束后6.5分钟进行，不得提前v注意推瘤机刀头的调整，距轨面及侧面1.5-2mmv用热切凿和大锤从侧面

13、将大、小钢柱打弯，并在钢柱底部切一槽步骤11、热打磨v热打磨时间：正常情况：推瘤以后立即进行 低温（15C）：推瘤以后加保 温罩保温10分钟步骤11、热打磨v精度：1mm，留有余量v打磨顺序： 内侧顶 内侧圆角 内侧面 外侧步骤12、冷打磨v浇注结束后15分钟可以拆除对正架及楔子v浇注结束后30分钟可以过车（轨温370C以下），可撤除起道机，拉伸器v打掉大、小钢柱v冷打磨时间：浇注一小时以后（轨温90C以下）或过车以后30分钟v精度：高0.25mm 低0mmv注意：打磨不可过快过猛，以免发蓝或淬火步骤13、收尾工作v紧固扣件v捣固焊道两侧轨枕v清理废料v完成焊接记录报告v取消线路封锁特殊条件下

14、的铝热焊接v磨耗轨1、轨头宽度不一（侧磨）v对直钢轨轨腰及轨底v焊接后打磨时，将轨头内、外侧打磨成一条直线特殊条件下的铝热焊接2、高度不一v3-8mm，用QPCJ中和组件或宽焊缝进行焊接特殊条件下的铝热焊接v尖点的调整在寒冷气温条件下，尖点根据实际情况再进行调整尖点特殊条件下的铝热焊接v寒冷气候条件刮风、下雪及下雨气温低于15v工艺 预热前，加热钢轨两侧各1M范围至37 推瘤后，用保温罩保温10分钟，然后进行打磨特殊条件下的铝热焊接v拉伸器用了拉伸器，轨温低于以下温度时才能去拉伸器应力温度张力压力370 600 特殊条件下的铝热焊接v焊药冻结指焊药在一分钟以内没有浇注下来 立即离开坩埚，离开现

15、场 等坩埚内焊药反应完全之后再返回 锯下焊头 插入短轨铝热焊的常见缺陷和原因分析铝热焊的常见缺陷和原因分析 铝热焊是一种铸造组织，其常见缺陷为：缩铝热焊是一种铸造组织，其常见缺陷为：缩孔和疏松、气孔、夹渣、夹砂、热裂、未焊孔和疏松、气孔、夹渣、夹砂、热裂、未焊合、螺孔裂纹等。合、螺孔裂纹等。 铝热焊的常见缺陷和原因分析铝热焊的常见缺陷和原因分析缩孔缩孔:高温钢水在冷却及凝固过程中，有体积收缩（液态收缩）是形成缩孔的主要原因。产生的原因：产生的原因：（1）预热时间过长；（2）局部高温，有过热现象。特别是轨腰及轨脚部分有局部过热现象。（3）预热枪或砂模装偏，位置不居中，形成一侧有过热现象。 疏松疏

16、松:细小而不连贯的缩孔，比较均匀地分布在焊缝的局部范围内称为疏松。铝热焊的常见缺陷和原因分析铝热焊的常见缺陷和原因分析气孔气孔:气孔是铝热焊铸造组织中最常见的缺陷之一。气孔是焊缝在凝固过程中产生和放出气体所形成。气孔表面是光滑的，一般呈圆形。（1）焊剂受潮。焊剂中带有水分，在铝热反应时，高温下水分分解在焊缝中产生气体；（2）封箱泥过多、过湿或砂模潮湿。砂型或封箱泥中的气体不能及时排出，在焊头中形成气孔；（3）预热温度过低，钢水容易凝固使气体不易排出，容易在轨底两角产生气孔；（4）预热到浇注前时间超过30秒，使预热后温度降低，也容易在轨底两角产生气孔； 铝热焊的常见缺陷和原因分析铝热焊的常见缺陷

17、和原因分析夹渣夹渣:夹渣是铝热焊铸造组织中常见的缺陷之一。夹渣的形成是由于熔渣进入焊缝而造成。如未能全部熔化的金属块或混入钢中的其他金属；在进行铝热反应中，熔渣未及时上浮冲走而进入型腔，粘附在钢轨表面被凝固，形成夹渣。（1）焊缝断面不清洁，有金属渣、屑等；（2）上砂模后未覆盖型腔口，使杂质进砂模；（3）轨缝过大、砂箱不密贴或产生“跑铁”现象，钢水量不够，熔渣进入型腔，容易在轨顶部位产生夹渣。 铝热焊的常见缺陷和原因分析铝热焊的常见缺陷和原因分析夹砂夹砂：夹砂的形成是由于型砂进入焊缝而造成。如：砂型及其耐火材料的碎屑；一次性坩锅的夹砂物主要是氧化铝与硫化锰的混合物等进入钢水。（1）砂型清洁不好，

18、在磨合后未用毛刷清除掉浮砂；（2）有碎屑等杂质进入型腔中。（3）砂箱一次没有扣准，在移动中砂型挤坏掉入型腔内；（4）由于过热，使砂型中的砂子变成玻璃状，挤入熔合区。 铝热焊的常见缺陷和原因分析铝热焊的常见缺陷和原因分析热裂热裂：在焊缝及热影响区均可产生。在焊头凝固过程中，稍低于其凝固点的一定温度范围内，强度较低，由于产生了收缩应力或受到外力超过了该温度范围内钢的强度极限时，就会产生裂纹或断裂。这种在高温区形成的断裂称为热裂。其表面常带有氧化兰色。（1）焊接过程中焊缝有移动，受拉，存在较大的拉应力。（2）过早拆箱，使焊头提前受力。特别在低温时，焊缝由于受到激冷，加大了收缩应力，在高温区形成热裂。

19、（3）提前推瘤，使焊头提前受力。同时还会在焊接表面出现热裂纹，进而发展。（4）焊头在冷却过程中、未完全凝固时受到外力的锤击。 铝热焊的常见缺陷和原因分析铝热焊的常见缺陷和原因分析未焊合未焊合：在铝热焊接后，原来待焊的两个钢轨断面上仍有没有熔化的区域，称为未焊合。未焊合缺陷一般多发生在轨头，也有在轨底的。（1）预热温度过低，铝热钢所放出的热量不足以使轨端熔化；（2）预热时间不足或氧气、丙烷压力不足，情况同上；（3）轨端处理不好，在轨端产生了一个脆弱的氧化层，造成熔合不好。（4）砂箱或预热枪装偏、不居中，造成一侧预热不足。（5）轨缝太小。在没有将钢轨端部完全熔化就已冷却，造成未焊合。（6）焊接中砂箱“跑铁”。铝热焊的常见缺陷和原因分析铝热焊的常见缺陷和原因分析螺孔螺孔：裂纹在螺孔处形成的焊接裂纹，称为螺孔裂纹。法国要求螺孔距焊缝应大于100mm。（1）螺孔距焊缝距离太近，使螺孔处在焊接热应力的作用下形成裂纹。在列车作用下，裂纹发展扩大，最后导致断轨。（2）如带螺孔焊接时，尽量应通过调整轨缝达到焊接轨缝要求。万不得已非要锯轨时，应从钢轨两端各锯掉1013mm，切忌从钢轨一侧锯轨，使螺孔距轨缝太近，造成隐患。（3）第一螺孔必须在侧砂模即砂箱的外侧，且应在第一螺孔处塞上封箱泥或钢塞。