高强韧性贝氏体钢轨接触焊工艺优化试验研究

论文摘要

我国铁路经过20世纪80、90年代的重载和近几年的高速发展后,目前已基本形成高速与重载并举的局面。为满足我国铁路运输大运量、高密度、重载的需要,对于线路上的钢轨要求也越来越高。在此背景下鞍钢率先启动了“高强韧性贝氏体钢轨研究”项目,并且成功生产出我国的第一批贝氏体钢轨,它将目前使用的钢轨抗压强度由900MPa级提高到了1100MPa级,使钢轨具有更为良好的机械性能。将贝氏体钢轨铺设到线路上,首先要具有良好的焊接性能。对于其焊接性能的研究,目前国内还处于摸索阶段。贝氏体钢轨焊接性能的好坏,直接关系到此种钢轨的推广价值。因此利用目前所使用的接触焊（即闪光对焊）机研究贝氏体钢轨的焊接性能具有十分重要的意义。按照铁标TB1632-91要求,每焊接一种新材质钢轨都要设计一套新的焊接参数,通过型式检验,检验钢轨的焊接性能和所确定焊接参数的优劣。最好的办法是在实验室进行了小试件焊接试验,摸索出新钢种的焊接性能,评价贝氏体钢轨的可焊性。在小试件试验中,摸索出一套焊接参数,并在此基础上,在GAAS80/700接触焊接机上设定参数,对60Kg/m贝氏体钢轨行进焊接工艺试验。GAAS80/700型接触焊机共有27个参数,其中13个参数对钢轨焊接质量影响较大。在针对新钢种的试验中,设定工艺参数十分困难,每次型验都在试验上千个接头以上才能摸索出一套完整的焊接参数,其原因在于13个参数之间的相互影响和制约。因此要深刻解析焊机施焊过程的本质及接头的内在构成,需要了解各参数的变化对接头质量的影响规律,并且省时、省力、省材料,从而快速完成型式检验。正交试验方法就是根据接触焊参数的特点,从数学角度逐渐逼近优佳参数的试验方法。本方法省时省力,仅用两百多个接头就找出了一套合适的焊接参数。采用这套参数施焊的接头,通过了TB/1632-91所要求的各项检验,并此基础上研究开发出一套正火工艺参数,圆满完成了型验任务。采用正交试验法,十分迅速地制定出一套合适的接触焊接参数,它标志着贝氏体钢轨的应用进入了实质性阶段,使贝氏体钢轨成为最有前途,能够满足我国铁路高速、重载和强韧性的要求,成为21世纪的新一代钢轨。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 绪论
• 1. 选题的背景和意义
• 2. 提高钢轨性能的有效途径
• 3. 无缝线路的钢轨焊接技术
• 4.铁道部行业标准（TB/T1632-2005）对新材质钢轨型验检测标准
• 第一章 接触焊原理
• 1.1 GAAS80 系列焊机及其焊接原理
• 1.2 钢轨焊接参数选择基本原则
• 本章小结
• 第二章 钢轨接触焊接头组成及其热处理原理
• 2.1 钢轨接触焊的焊接热循环
• 2.2 钢轨接触焊焊缝及热影响区特征
• 2.3 钢轨接触焊接头的力学性能
• 2.4 钢轨接触焊接头的焊后热处理
• 本章小结
• 第三章 贝氏体钢轨接触焊的正交试验
• 3.1 试验用钢轨材料
• 3.2 贝氏体钢轨与U75V 钢轨的焊接性
• 3.3 GAAS80/700 接触焊工艺参数
• 3.4 贝氏体钢轨接触焊正交试验设计与试验过程
• 3.5 贝氏体钢轨接头的焊后热处理工艺
• 本章小结
• 第四章 贝氏体钢轨接头性能检验及灰斑缺陷分析
• 4.1 落锤试验
• 4.2 静弯试验
• 4.3 常规力学性能及疲劳试验
• 4.4 钢轨接触焊接头的灰斑缺陷及产生机理
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢