堆取料机重型钢轨的焊接

【摘 要】对钢轨的焊接性进行分析,通过实验确定焊接接头的收缩量,并采用合理的焊接方法、焊接规范,使钢轨焊接后焊缝达到图纸要求.

【关 键 词】重型钢轨焊接

1概述

堆取料机是料厂作业中的重要环节之一,它将料厂的煤或矿石输送到地面运输皮带上并运到指定地点.而堆取料机回转装置中的钢轨在运输过程中起到非常重要的作用,它直接影响到整条线的生产效率.我公司在为秦皇岛制造的堆取料机回转装置中,其轨道采用U71Mn钢制造的轨头为120重型钢轨,并由三段钢轨焊接成轨道中心为φ9000大直径的圆形轨道,它具有重载、刚度强、焊缝质量及尺寸精度要求高特点,为确保其质量,我们做了全面的工艺分析与研究.

2U71Mn钢的成分与性能

U71Mn钢的成分与性能见表1.

3U71Mn钢的焊接性

3.1碳当量

根据国际焊接学会IIW碳当量公式计算：

CE（IIw）等于C+Mn+（Cr+Mo+V）+（Ni+Cu）（%）等于0.77+等于1.02（%）

3.2裂纹

此钢属于高碳钢,淬硬性高,很容易产生又硬又脆的高碳马氏体.在焊缝和热影响区中容易产生裂纹,若焊接材料、工艺参数选择不当时,容易产生冷裂纹.

4焊接材料

应尽量选用抗裂性能好的低氢型焊材.根据设计要求,我们选用了强度级别比母材低一级的低氢型焊条J607,因钢轨上表面易磨损所以焊接上表面时选用堆焊焊条D132.

5实验确定焊接接头的收缩量及弯曲变形量

钢轨接头处焊接前预留间隙20mm,预留弯曲变形量,见（图1）.

（1）实验1：焊前L等于1000mm焊后L′等于995mm收缩量为5mm

焊前H等于1mm焊后H′等于0mm变形量为1mm

（2）实验2：焊前L等于2000mm焊后L′等于1995mm收缩量为5mm

焊前H等于2mm焊后H′等于1.5mm变形量为0.5mm

（3）实验3：焊前L等于1000mm焊后L′等于996mm收缩量为4mm

焊前H等于1mm焊后H′等于0mm变形量为1mm

实验证明钢轨焊接后每个接头的收缩量为5mm左右,因回转装置的钢轨焊后为圆形,并由三段钢轨焊接而成,所以三段钢轨下料尺寸应为：

L等于（πD-3×20+15）÷3

实验证明钢轨焊接后每个接头的弯曲变形量为1/1000左右.

6设计工装胎具

（1）焊接时为了防止泄露及避免与其它工件发生焊接,工艺设计了材质为铜的工装胎具.这主要是利用了铜的熔点高、导热性好的特点.见（图2）

（2）在接头两侧工艺设计了门型及L型拘束板,并用斜铁压紧,以防焊接变形.见（图3）

7焊接工艺

（1）清理工件表面的油、锈、污.

（2）组装时按实验数据1/1000预留反变形量,并将工装胎具（底部铜板、拘束板）夹紧固定好.见（图3）

（3）预热和层间温度：正确选择预热和层间温度可降低焊缝金属和热影响区的冷却速度、抑制马氏体组织的形成.根据碳当量,估算出钢轨的预热温度为370～450℃,采用局部预热,其加热范围为焊口两侧150～200mm左右.控制层间温度不低于预热温度.

（4）焊接方法：采用手工电弧焊,先焊钢轨底部,完成后将两侧铜板胎具装好,焊接腹部及上部见（图2）,焊到距上部10mm时,采用堆焊焊条.具体焊接工艺参数见表2.焊接过程中要求连续进行,中间不得停止.

（5）焊后处理：为了消除应力及防止裂纹,焊后立即用火焰在焊缝两侧150～200mm处进行600～650℃的加热,保温2小时,缓冷.

8结语

采用上述工艺方法焊接的钢轨,经检查达到标准要求,焊缝无一处裂纹,且尺寸精度完全满足图纸要求.