摘 要 钢轨铝热焊接工艺分析，并提出焊接缺陷和解决措施。
关键词 铝热焊接 工艺
中图分类号：TG457.1 文献标识码：A
0 概述
随着我国铁路建设的突飞猛进，我局铁路建设也同样跨进一个新时代，特别是无缝线路及高速列车的发展，使得铝热焊技术在工务系统的铁路维修和施工中处于越来越重要的位置，抓好钢轨铝热焊的焊接质量对铁路运输安全和旅客的乘车舒适度至关重要。
1 铝热焊的工作原理
铝热焊又称铸焊法，是将铝粉、氧化铁粉、铁钉屑及铁合金按比例配合起来组成铝热焊剂，用高温火柴点燃后，发生激烈的化学反应和冶金反应，使其瞬间温度达到1200℃-1300℃，由于反应放出大量的热并能置换出钢水和氧化铝，经过一段时间后，钢水沉下，氧化铝以熔渣的形态浮于融化的金属上，然后钢水流入套在对接钢轨上已预热好的沙模铸型内和达到900℃以上的钢轨端部融合，高温钢水将铸型内的两节钢轨的端部融化，冷却后两节钢轨形成一体。
2 铝热焊施工要点
进行铝热焊前仔细检查并落实必备的工具、材料和设备，到达焊接现场时应对现场条件进行综合调查采取必要的防护措施。
（1）钢轨铝热焊焊缝距离轨枕边缘不得少于100mm。（2）钢轨端头应做外部处理：拆除焊头每侧3—4根轨枕的扣件和垫板，除去焊头下方有碍作业的道渣，检查钢轨端头并用钢丝刷清除钢轨端头100mm—150mm使其满足铝热焊要求。（3）调整焊缝满足焊接工艺要求。（4）装砂模不得使用受潮部件，应使钢轨端头间隙位于装有砂模底板的底托盘中央，严格按操作工艺深抹防漏泥。（5）预热前纪录钢轨的温度，按焊接工艺及焊剂要求进行预热并准确计时。（6）确认坩埚干燥、清洁无裂纹确认焊药包装袋密封干燥无破损。（7）将全包焊药慢慢旋转倒入坩埚内。（8）浇注完毕后按规定时间内拆模，拆模后应尽快推瘤。（9）热打磨要符合以下要求：打磨焊缝时，应在钢轨踏面上保留适量高出钢轨的焊头金属，在焊缝温度未降至300℃以下时不得拆除，钢轨拉伸器和对正设备。（10）冷打磨应符合以下要求：在焊接温度降至50℃以下进行打磨，打磨焊头使其平直度和垂直轮廓达到技术标准要求。
3 常见焊接缺陷及应对措施
由于铝热焊焊接钢轨是采用铸焊工艺，达到焊接目的，因此在焊接中会造成一些焊接缺陷，会给行车安全造成隐患。在此我总结以下几点工作经验以控制焊接缺陷的产生。
3.1缩孔和疏孔
造成这种缺陷的主要原因是局部温度过高，冷却时间不一。在铝热焊接工艺中主要表现为预热时间过长或预热压力调节不正确，局部温度过高，有过热现象（如轨腰和轨脚），或预热枪及砂模装偏，位置不居中，形成一侧过热现象。
3.2气孔
气孔是铝热焊中常见的缺陷，气孔是焊缝在凝固的过程中产生和放出气体所形成的，一般在轨底及轨底两侧斜面上产生，所以在铝热焊时应注意，焊剂不能受潮，检查砂模是否受潮，控制封箱泥的使用量，封箱泥的填充量应为侧模所形成空间的一半，并注意预热效果，预热结束往往会出现轨头、轨腰、轨底脚或轨底脚两边的温度分布不均匀的现象，使浇注进入焊缝的钢水在温度最低的轨底脚两边首先凝固，若此时钢水里夹有气泡便可能因为钢水凝固过快而被滞留在焊缝中无法排出。解决这个问题的办法是：采用变更工艺参数，调节设定气体压力，延长预热时间，使轨底脚两侧在预热后也达到相当高的温度。预热最佳效果的判断标注为：待焊轨轨头发红但不熔化。同样在钢轨达到预热温度后，拔掉预热枪点燃浇注。
3.3夹渣
夹渣是由于熔渣进入焊缝造成的，产生的原因主要有：（1）当坩埚内进行铝热反应时，熔渣从坩埚中喷出进入型腔，粘附在钢轨表面，当钢水进入型腔不能把这部分熔渣冲走或上浮而形成夹渣。（2）反应没有完成就进行浇注（例如：坩埚打开过早或自动脱塞等），使未完全上浮的熔渣未氧化而进入焊缝形成夹渣。（3）焊缝过大钢水不能够完全填满型腔或轨底铸型“跑铁”。
3.4夹砂
夹砂的形成是由于型砂进入焊缝造成的，砂模在钢轨上磨合好后应用毛刷或预热枪的氧气将砂模内和钢轨上多余的浮砂清除干净，安装砂模时应一次性安装居中到位避免砂模在安装时在钢轨上来回移动，磨合下的砂进入到焊缝中去。预热时间应注意钢轨端头的预热颜色避免出现预热温度过高的情况将砂型烧融。
3.5未焊合
产生未焊合的原因主要有：a.钢轨预热温度过低，此情况出现在轨头和轨底如果预热温度过低而铝热焊所放出的热量尚未使轨端融化，就会形成未焊合的情况。b.预热轨缝太小，由于预留轨缝过小，焊缝内的热容量也减小在没有将轨端端部完全融合就冷却应此形成未融合的情况。
3.6热裂
在操作中应避免开箱过早，当焊缝尚未完全凝固时避免锤击，在连入法或插入法进行超长无缝线路施工中，钢轨存在内应力，同时在铝热焊接时仍然进行焊轨应力放散等工作，此时焊头受拉力作用及易使钢轨发生纵向位移，使以固定的焊缝宽度发生变化，而将焊头拉裂且焊头的热裂有时并不产色裂纹，仅仅是金属晶裂的晶格撕裂，在这种情况下，焊接结束后用超声波探伤根本不能检测出缺陷的存在，但这种接头投入使用后，很快就会引起铝热焊接接头从焊缝中心垂直断裂，危害极大，必须在施工中切实加以防范。
4 结论
严格按铝热焊焊接工艺要求操作，根据不同的天气，轨况等客观的调整焊接工艺参数是控制铝热焊接钢轨接头质量的根本方法。
参考文献
[1] 法国拉伊台克钢轨铝热焊工艺说明书.