關(guān)于槽型鋼軌閃光焊接頭與鋁熱焊接頭的性能試驗(yàn)研究

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1、鐵道建筑RailwayEngineering文章編號：1003—1995(2013)06．0144—03槽型鋼軌閃光焊接頭與鋁熱焊接頭的性能試驗(yàn)研究李京增，胡玉堂，田甜，李金華(1．蘇州高新有軌電車有限公司，江蘇蘇州215011；2．中國鐵道科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所，北京100081)摘要：通過試驗(yàn)對使用閃光焊接及鋁熱焊接兩種方法焊接槽型鋼軌焊接接頭的靜彎性能、疲勞性能、拉伸性能、硬度、金相顯微組織等進(jìn)行了測試與分析。研究結(jié)果表明：在軌頭受壓條件下閃光焊接頭的抗壓能力高于鋁熱焊接頭；閃光焊接頭在較高疲勞荷載下能經(jīng)歷頻率5Hz，2×10次疲勞試驗(yàn)仍不斷裂；閃光焊接頭的屈服

2、強(qiáng)度及斷后伸長率均高于鋁熱焊；閃光焊接頭硬度比鋁熱焊更接近母材，閃光焊和鋁熱焊接頭的軟化區(qū)寬度均≤20mm；兩種焊接方法的焊縫和熱影響區(qū)的顯微組織未見異常，閃光焊接頭的晶粒組織要細(xì)于鋁熱焊接頭組織。閃光焊接頭性能優(yōu)于鋁熱焊，建議在城市有軌電車的建設(shè)項(xiàng)目中應(yīng)盡可能使用閃光焊焊接槽型鋼軌。關(guān)鍵詞：槽型鋼軌閃光焊接頭鋁熱焊接頭力學(xué)性能中圖分類號：U213．46文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10．3969／j．issn．1003—1995．2013．06．41槽型鋼軌是鋪設(shè)于城市有軌電車軌道中的一種鋼表1焊接接頭靜彎試驗(yàn)結(jié)果軌¨。關(guān)于槽型鋼軌的焊接，目前國內(nèi)通常采用閃光鋁熱焊接頭閃光焊接

3、頭焊和鋁熱焊兩種焊接方法。一般對于普通鐵路、高速試件編號受力狀態(tài)k荷載試件編號受力狀態(tài)破壞荷載鐵路、城市地鐵、輕軌等鋼軌的焊接，閃光焊接頭的性NF／kN能均優(yōu)于鋁熱焊接頭。對于在城市有軌電車軌道上使用的槽型鋼軌采用閃光焊和鋁熱焊的效果，本文進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)選用59R2型槽型鋼軌，分別采用閃光焊和鋁熱焊兩種焊接方法焊接一定數(shù)量的焊接接頭，并對這兩種焊接接頭的力學(xué)性能進(jìn)行測試和分析]。注：槽型鋼軌軌腰出現(xiàn)劈裂1．2疲勞性能1試驗(yàn)內(nèi)容鋁熱焊接頭疲勞試驗(yàn)支距為1．0m，最小加載荷載F?=60kN，最大加載荷載F?=300kN；閃光焊接1．1靜彎性能靜彎試驗(yàn)的支距為1．01TI

4、，焊縫居中，焊縫中心承頭疲勞試驗(yàn)支距為1．4In，F(xiàn)?=67kN，F(xiàn)?=335kN。受集中荷載，在接頭處加載至其斷裂。對閃光焊和鋁荷載作用于支距中央的焊縫處，軌頭向上。試驗(yàn)頻率，熱焊分別測試5根焊接接頭試件，其中4根軌頭受壓，為5Hz，應(yīng)力循環(huán)系數(shù)r為0．2。1根軌頭受拉，試驗(yàn)結(jié)果見表1。按照上述試驗(yàn)條件，分別對3根鋁熱焊接頭試件從表1可以看出，閃光焊接頭在軌頭受壓的靜彎和3根閃光焊接頭試件進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，鋁試驗(yàn)條件下，接頭平均破壞荷載為1236kN，大于閃光熱焊接頭經(jīng)歷頻率5Hz，2×10。次疲勞試驗(yàn)仍未斷焊接頭的1139kN，軌頭受拉的試驗(yàn)條件下兩種焊接裂；閃

5、光焊接頭在疲勞載荷明顯高于鋁熱焊的情況下，方法的接頭破壞荷載相近。試驗(yàn)表明，在軌頭受壓的經(jīng)歷頻率5Hz，2×10。次疲勞試驗(yàn)也未斷裂。條件下閃光焊接頭的抗壓能力高于鋁熱焊接頭。1．3拉伸性能對鋁熱焊及閃光焊接頭試件取樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，分別在軌頭、軌腰、軌底各取3個拉伸試樣，測試其平均屈收稿日期：2012—12—20；修回日期：2013-03-21服強(qiáng)度R和斷后伸長率A。焊接接頭拉伸試樣直徑為作者簡介：李京增(1983一)，男，山東臨沂人，助理工程師。6mm，試樣標(biāo)距為30mm。試驗(yàn)結(jié)果見表2。l234567892013年第6期李京增等：槽型鋼軌閃光焊接頭與鋁熱焊接頭的性能試

6、驗(yàn)研究145表2焊接接頭拉伸試驗(yàn)結(jié)果表4閃光焊接頭軌頂面硬度測量結(jié)果HB8眇l盯4379O8¨5舛3221l2l2205O5505O5123456789：兮"OOO0O凹O"O374637356OO055OO5O從接頭的拉伸試驗(yàn)結(jié)果可以得到，閃光焊接頭的平均屈服強(qiáng)度為1015MPa，高于鋁熱焊接頭的844MPa；閃光焊接頭斷后伸長率為5．0％，高于鋁熱焊接頭的2．1％。1．4硬度u皇捌瘦影響的母材20mm處，測點(diǎn)間距為2mm，采用HRC1)焊縫硬度標(biāo)尺。對鋁熱焊接頭試件取樣測試焊縫硬度。焊縫硬度硬度測量結(jié)果見圖1。在未受影響的鋼軌母材上試驗(yàn)在軌頂面焊縫中心橫向位置進(jìn)行，檢

7、測3點(diǎn)布氏測量不少于10點(diǎn)，計(jì)算其平均硬度，以直線的形式標(biāo)硬度，計(jì)算平均硬度值，記為焊縫硬度；在焊縫左右兩在硬度曲線圖上，見圖1中線1。將線1向下平移1．5側(cè)母材上分別檢測3點(diǎn)，計(jì)算平均硬度值，記為母材平HRC，即得到軟化區(qū)寬度測量線，見圖1中線2?？删捕?。檢測結(jié)果見表3。見，兩側(cè)軟化區(qū)寬度W~<20mm。表3鋁熱焊接頭軌頂面硬度測量結(jié)果HB與熔合線距離／mm(a)焊縫左側(cè)40u由表3可見，母材平均硬度H=298HB，焊縫硬／．．．．．．度H，：288HB，接頭硬度與母材之比H，／H=蕾25一＼三石96．6％。-：-7~2．