u75v鋼軌動脈焊工藝調試及缺陷分析

u75v鋼軌動脈焊工藝調試及缺陷分析

動脈閃燃焊接是k系列獨特的焊接技術之一，是世界上最先進的焊接技術之一。它具有加熱集中、高等加熱系統(tǒng)有效利用系數(shù)高、焊接時間短、加熱均勻等優(yōu)點。接頭機械強度比傳統(tǒng)的連續(xù)閃光焊工藝有顯著的提高,是焊接高強度合金鋼軌(如U75V)的理想工藝之一。20世紀90年代末,隨著K900、K920和K1000等K系列焊機的引進,脈動焊技術在國內得到了開發(fā)和應用,并在脈動焊工藝試驗中得到了進一步的認識。2003年,濟南局換軌段將脈動焊軌技術應用到無縫線路的焊軌生產(chǎn),截至目前共焊接U75V鋼軌無縫線路400余km。1動脈閃焊接缺陷和去除方法脈動焊工藝調試方法和傳統(tǒng)的連續(xù)閃光焊有所不同,焊接缺陷的形成機理也有其自身的特點。易出現(xiàn)的缺陷是軌底角過燒、低溫斷口和少量灰斑等。1.1工藝規(guī)范不當產(chǎn)生低溫斷口及少量灰斑的原因主要有兩個方面:①待焊鋼軌端部垂直度較差,鋼軌焊口未達到全端面的密貼,由于脈動焊燒化量小(高壓脈動燒化量只有幾毫米),在脈動閃光加熱時,局部因接觸較晚而加熱不足;②工藝規(guī)范不當,如燒化速度過快或加熱時間過短,都容易形成低溫斷口。根據(jù)脈動焊的特點,降低焊接電壓(焊機阻抗小時電壓可降至300V),加大燒化量,延長加熱時間,適當調整電流反饋值,加長軌端短路時間,焊縫溫度可明顯提高(從頂鍛量和頂鍛速度上可以看出來),就可以有效地消除低溫斷口和灰斑。但消除低溫斷口缺陷的同時,易產(chǎn)生過燒。加熱較好的焊頭頂鍛速度快,頂鍛阻力小,頂鍛階段的位移曲線比較陡,如圖1所示。1.2頂鍛過程要盡量控制熱負荷的量測過燒缺陷如圖2所示。產(chǎn)生過燒的原因有以下幾個方面:加熱時間過長;焊接電壓過低,焊接過程中短路現(xiàn)象較多;焊縫垂直度誤差較大,加熱不均勻,鋼軌端面最先接觸的單元易造成過燒;鋼軌縱向塑性區(qū)域過小,實際頂鍛量不足,導致過燒組織未被擠出。在焊口中出現(xiàn)過燒組織時,單純加大頂鍛量是無濟于事的。必須使焊頭在鋼軌縱向具備足夠的塑性區(qū),才能將過燒組織擠出來。眾所周知,脈動焊的加熱過程是根據(jù)鋼軌的燒化量來控制焊接燒化時間,給定的燒化量越大,燒化時間越長,加熱效果越好。為了避免低溫斷口和灰斑缺陷,采用較大的燒化量來覆蓋軌端的幾何尺寸誤差,使軌端誤差≯1mm的焊縫都能達到足夠的溫度。但是要認識到采用大燒化量容易造成過燒組織的產(chǎn)生,過早接觸的易過燒,特別是在軌底角部位,由于此處幾何尺寸較薄,最易產(chǎn)生過燒組織,且頂鍛時擠出量小,易形成缺陷,而焊縫滯后接觸的部位又易產(chǎn)生低溫或灰斑。針對這一問題,在大燒化量的情況下,必須加快脈動加熱送進速度,縮短加熱時間,這一時間一般在70～80s之間。要做到這一點,需要提高焊接電壓,減小反饋靈敏度(即增大反饋電流值),使焊縫加熱均勻且熱影響區(qū)隨之加大,在頂鍛時有較大的塑性變形,為擠出過燒組織做好準備。理想的頂鍛曲線及焊頭外觀如圖3所示。此外,對于不平齊的斷口,必須打磨平齊后才能焊接,要求待焊軌端不直度<1mm,重焊頭必須鋸開重焊,不能焊接使用火焰切割的焊頭。1.3個人單次給藥和焊接通過對濟南局進口K900焊機、國產(chǎn)K900焊機和柳州局K900焊機進行工藝試驗,將工藝參數(shù)的調整范圍總結如下(以焊接U75V鋼軌為例):1)脈動加熱時間70～80s,國內使用的部分K900焊機機殼因未使用防磁鋼,阻抗較高,會在二次回路產(chǎn)生功率損耗,故脈動加熱時間需要適當延長。2)焊接燒化量應≯35mm,目的是在焊縫長度方向上建立合適的塑性區(qū)域。3)脈動加熱電流在600～800A間比較理想。4)在連續(xù)閃光階段,送進速度應在0.15～0.30mm/s,末速在0.8～1.3mm/s之間。當閃光速度低于0.14mm/s或末速太低時,易發(fā)生閃光中斷,焊口易被氧化,形成較大的氧化斑,如圖4所示。當閃光速度>0.3mm/s或末速>1.3mm/s時,加熱的熔化金屬將被快速閃掉或造成頂鍛前短路,導致擠出量減少,易產(chǎn)生缺陷。5)頂鍛量為10～11mm。6)脈動前進速度為0.12mm/s左右。7)對于阻抗較高的焊機,焊接電壓應相應提高,電壓過低時不易激發(fā)閃光,頂鍛前易發(fā)生提前短路。8)將脈動工藝應用到移動式閃光焊作業(yè),供電單元建議配備>500kW的柴油機和>700kW的發(fā)電機。脈動焊工藝參數(shù)因焊機供電系統(tǒng)和內阻抗不同應做適當