目前钢轨焊接主要有接触焊、气压焊和铝热焊三种,接触焊又分为工厂焊和现场焊两种。这些焊接形式在无缝线路中各占钢轨焊缝比例不同,以接触焊焊缝为最多,铝热焊和移动气压焊焊缝其次。
1 接触焊
图1 接触焊示意图
接触焊(又称电阻焊或闪光接触焊)是指将两轨对接(图1),经过电加热,溶化,挤压、塑性变形再结晶的高温加压过程,使两轨联接。部分线路上使用的异型焊接接头也采用类似方式进行焊接。
厂焊闪光焊图片（K922焊机）
钢轨闪光焊按照闪光过程的特征分为：连续闪光焊、预热闪光焊、脉动闪光焊、 应用最广的为连续闪光焊（多见于焊轨基地固定式焊机，如K190、K1000、GAAS80焊机等）和脉动闪光焊接（多见于现场移动式焊轨如：K922、UN150焊机等）。
2 气压焊
图2 气体火焰加热器外形
气压焊分为熔化气压焊和塑性气压焊两种。绝大多数采用塑性气压焊。塑性气压焊接时,将钢轨两清洁端面紧密贴合,对贴面用气体火焰加热,待贴面及附近被加热至塑性状态,金属原子具有足够的“活化能”,并穿过界面互相急剧扩散时,即对贴合面加以顶锻,以达到原子间的金属链连接,完成重新再结晶,使两根钢轨焊接在一起。铺设无缝线路时,在现场常用小型移动气压焊将长轨条焊接为更长的轨条。
钢轨气压焊现场图片（小型气压焊）
3 铝热焊
图3 铝热焊浇铸示意图
先将两轨对接轨缝宽度(16±2)mm,加热,然后将绀蜗内盛有铝和钢屑的机械混合物铝粉)用特制火柴点燃,使其瞬间温度达到1200~1300 ℃,混合物急剧反应,铁水下沉,氧化铝以渣的形态浮于溶化金属上面。反应结束后打开绀据塞,让溶化物经过漏斗浇入预制好的砂模内(图3)与预热温度达900 ℃以上的钢轨端部整个断面融合,完成两轨间的内部焊接。
铝热焊现场图片（德焊）
目前,钢轨铝热焊工艺有新的改进,采取大焊剂量﹑宽焊缝(轨缝宽度28mm±2 mm),三片模卡箱和定时预热方式,有利于焊接质量的稳定、可靠。
4 焊缝缺焰种类
(1)接触焊焊缝缺陷有灰斑、裂纹﹑烧伤等,其中灰斑可存在于钢轨中的任何部位,特别是轨底边居多,裂纹存在于轨腰和热影响区,烧伤存在于离焊缝130~133 mm的区域。
(2)铝热焊焊缝缺陷有夹渣、气孔、夹砂、缩孔、疏松、未焊透和裂纹等,其中夹渣、气孔可产生在焊缝中的任何部位,夹砂多存在于轨底两侧,疏松多存在于轨底三角区,裂纹多产生在焊缝与母材之间。
(3)气压焊常见缺陷有光斑、过烧、未焊透,其中光斑存在于轨头或轨底部位,过烧存在于轨底两侧和轨头与轨腰结合处的凸出部位,未焊透存在于焊缝的任何部位。
上述缺陷中接触焊以灰斑居多,主要原因是钢中的硅在高温闪光中形成的氧化硅未被顶出;过烧和未焊透在气压焊中较多。此外还会产生少量因材质本身存在的夹渣、偏析而导致的缺陷和钢轨本身材质晶粒粗大引起的强度、塑性降低等,直接影响焊缝的质量。
钢轨焊缝缺陷种类见表1。
表1 钢轨焊缝缺陷种类
| 焊接方式 | 缺陷名称 | 体征 | 产生部位 | 危害性 |
| 接触焊 | 灰斑 | 暗灰色平滑，有时有放射性条状的片状夹杂物 | 焊缝的任何部位,其中轨底角边居多 | 大大降低焊缝的疲劳强度和韧性,极易造成断轨 |
| 裂纹 | 开口性斜裂和焊缝中暗裂 | 多数发生在焊缝腰部和热影响区 | 垂直向斜下折断 | |
| 烧伤 | 轨面和轨底的钳口部位存在烧伤痕迹 | 离焊缝中心130～330 mm区域 | 脆性折断或烧伤引起横向裂纹 | |
| 未焊合 | 断口呈暗灰色，平整有毛刺 | 轨头中心,轨底三角区 | 降低焊缝的疲劳强度和韧性，易造成断轨 | |
| 铝热焊 | 夹渣 | 断口处存在不规则体积型夹杂，—般呈暗灰色 | 焊缝的任何部位 | 焊接质量良好，铝热焊接头的屈服强度只有母材的70%左右,如果存在缺陷其强度明显下降，尤其低温季节，接头本身受到巨大的温度拉应力，再加上列车动弯应力的联合作用铝热焊接头最易引起折断 |
| 气孔 | 气孔大小不均，有单个或蜂窝状的气孔群体 | 焊缝的任何部位 | ||
| 夹 砂 | 焊缝中可见细小的砂粒 | 多数存在于轨底角两侧 | ||
| 缩孔 | 断口处呈暗灰色的空穴 | 浇注部位或端面中心 | ||
| 疏松 | 多孔性和不致密性，似海绵状，呈银白色 | 轨底三角区 | ||
| 未焊合 | 断口呈未熔合状态，平整 | 轨底角两侧居多 | ||
| 裂纹 | 开口性斜裂和焊缝中暗裂 | 焊缝与母材之间 | ||
| 气压焊 | 光斑 | 断口表面呈银灰色却平滑,手感不涩手 | 焊缝的轨头和轨底部位 | 减少钢轨的有效截面积﹐在其缺陷边缘应力集中,极易折断 |
| 过烧 | 断口呈暗色,松散的微粒状组织 | 两端底角和轨头与轨腰接合处的凸出部位 | 塑性减弱，脆性增大，存在轨底角两端,很容易折断 | |
| 未焊合 | 断口呈暗灰色，平整有毛刺，在毛刺之间有平滑的细微小白斑 | 焊缝的任何部位 | 减少钢轨的有效截面积，在其缺陷边缘应力集中,极易折断 |
👇 戳这里「阅读原文」进网站浏览更多内容~
