国内外钢轨铝热焊接技术研究现状和发展

总结了国内外钢轨铝热焊接技术的研究现状和发展状况,重点介绍了钢轨铝热焊接技术的发展历史,焊剂、砂型及铝热焊接工艺的研究现状,并重点说明部分钢轨铝热焊接前沿技术。     

铁科院ZTK-Ⅰ型60kg·m-1钢轨铝热焊接材料的研制

根据钢轨铝热焊接原理,研制铁科院ZTK-Ⅰ型60 kg.m-1钢轨铝热焊接材料。焊剂的化学成分以碳、硅、锰元素为主要元素,用其他微量元素调节焊缝金属的强度、硬度、韧性等综合性能;焊剂中铝粉和氧化铁两者的重量占整个焊剂重量的79.3%,能够很好地控制钢水的浇注温度;铝粉粒度为40~80目、氧化铁粉的粒度为30~60目时,铝热反应的速度最快,并在运送过程中不发生分层;添加铝热反应缓释物,减少反应过程中的钢水飞溅。通过数值模拟方法分别模拟铝热钢水在浇注系统中的流场和凝固场,改进浇注系统,优化砂型结构。一次性坩埚内胎由不参于铝热反应的耐火材料制成,并采用阶梯式的自熔塞埋制结构。依据有关标准,对焊接接头的静弯、断口、疲劳、硬度、拉伸和金相组织进行检测,检测结果均符合相关技术条件。现场应用情况表明,焊接接头服役状态良好。此焊接材料已经在国内外推广应用。     

铁科院ZTK-I型60kg·m^-1钢轨铝热焊接材料的研制

根据钢轨铝热焊接原理，研制铁科院ZTK-I型60kg·m^-1钢轨铝热焊接材料。焊剂的化学成分以碳、硅、锰元素为主要元素，用其他微量元素调节焊缝金属的强度、硬度、韧性等综合性能；焊剂中铝粉和氧化铁两者的重量占整个焊剂重量的79．3％，能够很好地控制钢水的浇注温度；铝粉粒度为40-80目、氧化铁粉的粒度为30-60目时，铝热反应的速度最快，并在运送过程中不发生分层；添加铝热反应缓释物，减少反应过程中的钢水飞溅。通过数值模拟方法分别模拟铝热钢水在浇注系统中的流场和凝固场，改进浇注系统，优化砂型结构。一次性坩埚内胎由不参于铝热反应的耐火材料制成，并采用阶梯式的自熔塞埋制结构。依据有关标准，对焊接接头的静弯、断口、疲劳、硬度、拉伸和金相组织进行检测，检测结果均符合相关技术条件。现场应用情况表明，焊接接头服役状态良好。此焊接材料已经在国内外推广应用。     

青藏铁路钢轨铝热焊缺陷成因分析

通过对青藏铁路钢轨铝热焊接头缺陷的分析发现,随着海拔高度的增加,铝热反应中气体溢出的倾向增加,使焊头内部气孔率增大;钢轨焊接预热过程中气体压力的增大,极易导致焊头表面产生夹渣等缺陷。试验表明,调整焊剂成分和预热工艺,能有效消除青藏铁路钢轨铝热焊的缺陷。