一種高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌堆焊修復方法
【專利摘要】一種高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌堆焊修復方法，屬于焊接【技術領域】。具體步驟包括：對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌傷損部位進行質量判定；對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌傷損部位焊修面進行焊前加工；對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌傷損部位進行過堆焊修復；對焊補修復后的高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌打磨成型，進行質檢。優點在于，高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌堆焊修復前無需預熱，焊后無需進行熱處理，實施焊補工藝簡單，成本低、效率高、勞動強度小，焊修后質量好，性能穩定可靠。
【專利說明】一種高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌堆焊修復方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于焊接【技術領域】，特別涉及一種高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌堆焊修復方法。尤其是采用錳鉻鎳藥芯焊絲對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌進行焊補的自保護焊修復方法。
【背景技術】
[0002]道岔是鐵道線路的重要組成部分，由高錳鋼整鑄而成的轍叉，又是道岔的關鍵部件，由于其存在有害空間，在火車車輪的碾壓和沖擊力作用下，極易產生磨損，當轍叉磨損到一定限度后，對行車安全非常不利，必須及時更換和修復。以往鐵路鑄鋼轍叉普遍采用的是焊條電弧焊堆焊修復工藝，對工人技術素質要求高，而且焊接工藝復雜，修復過程中需動用吊裝、運輸設備及大量人工，勞動工時長、強度大，推廣應用難度大。
[0003]近年來，藥芯焊絲在我國發展迅速，與焊條手工電弧焊相比，藥芯焊絲電弧焊的主要特點有:1)電流密度大，效率高，其熔敷效率是手工電弧焊高I?3倍以上；2)引弧容易，電弧穩定，焊接工藝性好；3)節約焊材、降低成本。藥芯焊絲與手工焊條相比，不僅減少了大量焊條殘端，節約了焊材，而且由于藥芯焊絲電弧焊的熔敷效率高，從而大大地減少了焊接時間，節約了電能。4)藥芯焊絲電弧焊是一種高效、優質的焊接方法，焊接效率高，工人勞動強度小。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌堆焊修復方法。解決了焊條電弧焊堆焊修復工藝復雜，效率低的問題。
[0005]本發明具體工藝步驟如下:
[0006]1、對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌傷損部位進行質量判定。
[0007]I)有部位出現斷裂的高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌不焊補。
[0008]2)判斷高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌損傷程度:
[0009]高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌出現表面磨耗、裂紋、掉塊和壓潰等缺陷時，打磨后不影響行車，利用行車間隙時間進行在線焊補；高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌出現較大缺陷，影響行車，焊補在線下進行；高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌同一部位焊補不應超過三次。
[0010]2、對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌傷損部位焊修面進行焊前加工。
[0011]I)對傷損部位進行油污、泥垢及鐵銹的清理:
[0012]對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌傷損部位，進行油污、泥垢及鐵銹的清理，認真檢查出磨損、剝離掉塊等傷損的類型和部位，并記錄在焊補工藝卡上。
[0013]對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌表面存在少量缺陷或是磨耗的，用砂輪機將硬化層打磨掉，打磨深度不少于0.3mm，到露出金屬光澤后，待施焊；
[0014]對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌存在裂紋、壓潰、磨損和剝離掉塊等傷損時，用手持式砂輪機將硬化層打磨掉，打磨后，用磁粉探傷儀等對打磨面進行檢查，發現裂紋時，繼續清理、打磨，直到待焊面無裂紋等缺陷后，才能待施焊。打磨時表面不應出現發藍現象。[0015]2)對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌表面裂紋進行開槽:
[0016]高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌表面裂紋深度超過20_時，開U型或V型坡口，一次焊補的裂紋長度不大于70mm,坡口長度超過裂紋端部5_~10_ ;裂紋總長度超過70_時,焊補作業要分段進行，一次開坡口的寬度不超過寬度的1/2 ;對裂紋開槽時，槽的端部應向裂紋端部外延伸5mm~IOmm,槽深以挖完以上缺陷為止。
[0017]3)對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌裂紋開槽、清除壓潰和清理剝離掉塊的起層時，用碳弧氣刨工藝進行；對碳弧氣刨槽和碳弧氣刨區，用角磨機或砂輪機打磨出金屬光澤，槽口和交口處留有30°~60°坡口倒角。
[0018]3、對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌傷損部位進行過堆焊修復。
[0019]I)焊補修復在線下進行時，將高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌兩端剛性固定，防止焊補引起變形。
[0020]2)用砂輪機將高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌底部裙邊上，準備搭鐵處的鐵銹除去，將電焊電源的地線搭接在已除銹的翼軌軌底上。
[0021]3)焊接采用直拉短道焊，焊道寬度7~10mm，焊道相互搭接寬度為焊道寬度的1/3~1/2。息弧時填滿弧坑，引弧和息弧避開轍叉軌頂邊緣及母材與焊道交界處，焊完一道焊縫后，馬上澆水冷卻焊縫部位，測試表面溫度低于50°C，用刷子將水和焊渣刷凈，再進行下一道焊縫的堆焊。在每道焊后用小錘敲打，減少應力，并對收弧區和周圍飛濺進行打磨，保證焊接質量。
[0022]堆焊過程中，采用從磨損較深的部位開始，藥芯焊絲走向先縱向將轍叉輪緣槽焊好，再縱向或橫向焊接中間部分。轍叉心軌和翼軌均需堆焊時，遵循先焊翼軌后焊心軌交替施焊原則。心軌和翼軌焊道排列都先焊中間，后分別焊兩側，交替進行。
[0023]具體工藝參數:
[0024]所用藥芯焊絲為錳鉻鎳焊絲，焊絲直徑為1.4mm，焊接電流為180~250A，焊接電壓為18~24V，焊道寬度為10~16mm，焊道重疊量為1/3~1/2的焊道寬度。
[0025]所述錳鉻鎳藥芯焊絲的化學成分及重量百分比為:C 0.5%，S1:≤0.6%，Mn:10% ~18%，Cr:10% ~20%，N1:≤ 2%, M0..( 2%, S:≤ 0.02%, P:≤ 0.02%，其余為鐵和總量小于5%的雜質。
[0026]4、對焊補修復后的高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌打磨成型，進行質檢。
[0027]I)焊補區域不能有裂紋、夾渣、氣孔和咬邊等缺陷，否則，要清除重新補焊。
[0028]2)施焊結束后，對心軌和翼軌斷面輪廓進行補磨，補磨時要軌頂面和側面都平順；用Im鋼直尺檢查時,焊補打磨處頂面凸起或凹下處小于0.3mm,施焊過的軌頭部內作用面允許凹下0.2_，不允許凸出。
[0029]本發明的優點在于:
[0030]1、高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌堆焊修復前無需預熱，焊后無需進行熱處理，實施焊補工藝簡單。
[0031]2、工藝方法容易掌握，對焊補操作人員要求低，具備基本焊接操作水平，經過簡單培訓即可進行焊補操作。
[0032]3、經過用戶使用證明，該工藝方法成本低、效率高、勞動強度小，焊修后質量好，性能穩定可靠。【具體實施方式】
[0033]對某一在線使用中的表面出現磨耗、裂紋、掉塊和壓潰等缺陷的高錳鋼鑄鋼轍叉計劃進行焊補修復。
[0034]1、首先要對其傷損部位進行了質量判定:
[0035]I)該高錳鋼鑄鋼轍叉任何部位未出現斷裂情況。
[0036]2)確認該高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌損傷程度:
[0037]該高錳鋼鑄鋼轍叉出現表面的磨耗、裂紋、掉塊和壓潰等缺陷，打磨后不影響行車，可以利用行車間隙時間進行在線焊補，需焊補部位未曾修復過。
[0038]2、對該高錳鋼鑄鋼轍叉傷損部位焊修面進行焊前加工:
[0039]I)對該高錳鋼鑄鋼轍叉傷損部位，進行油污、泥垢及鐵銹的清理，認真檢查出磨損、剝離掉塊等傷損的類型和部位，并記錄在焊補工藝卡上。
[0040]2)對該高錳鋼鑄鋼轍叉表面存在少量缺陷或磨耗，用手持式砂輪機將硬化層打磨掉，打磨深度1_，并露出金屬光澤。打磨時表面未出現發藍現象。
[0041]3)對該高錳鋼鑄鋼轍叉存在的裂紋、壓潰、磨損和剝離掉塊等傷損時，用手持式砂輪機將硬化層打磨掉，打磨后，用磁粉探傷儀對打磨面進行檢查，未發現裂紋。打磨時表面未出現發藍現象。
[0042]3、對該高錳鋼鑄鋼轍叉傷損部位進行藥芯焊絲自保護焊補修復:
[0043]I)焊補修復時，用砂輪機將該高錳鋼鑄鋼轍叉底部裙邊上，準備搭鐵處的鐵銹除去，將電焊電源的地線搭接在已除銹的翼軌軌底上。
[0044]2)焊接采用直拉短道焊，焊道寬度8mm，焊道相互搭接寬度為焊道寬度的1/2。息弧時填滿弧坑，引弧和息弧避開轍叉軌頂邊緣及母材與焊道交界處，焊完一道焊縫后，馬上澆水冷卻焊縫部位，測試表面溫度40°C后，用刷子將水和焊渣刷凈，再進行下一道焊縫的堆焊。在每道焊后用小錘敲打，減少應力，并對收弧區和周圍飛濺進行打磨，保證焊接質量。
[0045]3)堆焊過程中，采用從磨損較深的部位開始，藥芯焊絲焊接走向先用縱向將轍叉輪緣槽焊好，再用橫向焊接中間部分。轍叉心軌和翼軌均需堆焊時，遵循先焊翼軌后焊心軌交替施焊原則。心軌和翼軌焊道排列都先焊中間，后分別焊兩側，交替進行。
[0046]焊絲類別為錳鉻鎳，焊絲直徑為1.4mm，焊接電流為220A，焊接電壓為23V，焊道寬度為15mm,焊道重疊量為1/2的焊道寬度。
[0047]4、對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌進行焊補修復后打磨成型，質檢合格:
[0048]I)焊補區域不存在裂紋、夾渣、氣孔和咬邊等缺陷。
[0049]2)施焊結束，對心軌和翼軌斷面輪廓進行補磨，軌頂面和側面平順；用Im鋼直尺檢查，焊補打磨處頂面凸起凹下均小于0.3mm,施焊過的軌頭部內作用面凹下0.1mm。
[0050]將修復的鑄鋼轍叉進行上道實際運用驗證，各項指標均達到鑄鋼轍叉及鋼軌的使用要求。
[0051]修復焊補用錳鉻鎳藥芯焊絲熔敷金屬檢測結果為:抗拉強度900MPa、屈服強度450MPa、延伸率30%、沖擊吸收功(0°C)95J、硬度(HRC)44，均達到鑄鋼轍叉及鋼軌的使用要求。
【權利要求】
1.一種高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌堆焊修復方法，其特征在于:步驟及參數如下: 1)對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌傷損部位進行質量判定； 有部位出現斷裂的高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌不焊補； 判斷高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌損傷程度: 高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌出現表面磨耗、裂紋、掉塊和壓潰缺陷時，打磨后不影響行車，利用行車間隙時間進行在線焊補；高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌出現較大缺陷，影響行車，焊補在線下進行；高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌同一部位焊補不應超過三次； 2)對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌傷損部位焊修面進行焊前加工； a、對傷損部位進行油污、泥垢及鐵銹的清理: 對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌傷損部位，進行油污、泥垢及鐵銹的清理，認真檢查出磨損、剝離掉塊傷損的類型和部位，并記錄在焊補工藝卡上； 對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌表面存在少量缺陷或是磨耗的，用砂輪機將硬化層打磨掉，打磨深度不少于0.3mm，到露出金屬光澤后，待施焊； 對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌存在裂紋、壓潰、磨損和剝離掉塊傷損時，用手持式砂輪機將硬化層打磨掉，打磨后，用磁粉探傷儀等對打磨面進行檢查，發現裂紋時，繼續清理、打磨，直到待焊面無裂紋等缺陷后，才能待施焊；打磨時表面不出現發藍現象； b、對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌表面裂紋進行開槽: 高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌表面裂紋深度超過20mm時，開U型或V型坡口，一次焊補的裂紋長度不大于70mm,坡口長度超過裂紋端部5mm~IOmm ;裂紋總長度超過70mm時,焊補作業要分段進行，一次開坡口的寬度不超過寬度的1/2 ;對裂紋開槽時，槽的端部應向裂紋端部外延伸5mm~IOmm,槽深以挖完以上缺陷為止； C、對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌裂紋開槽、清除壓潰和清理剝離掉塊的起層時，用碳弧氣刨工藝進行；對碳弧氣刨槽和碳弧氣刨區，用角磨機或砂輪機打磨出金屬光澤，槽口和交口處留有30°~60°坡口倒角； 3)對高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌傷損部位進行過堆焊修復； a、焊補修復在線下進行時，將高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌兩端剛性固定，防止焊補引起變形； b、用砂輪機將高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌底部裙邊上，準備搭鐵處的鐵銹除去，將電焊電源的地線搭接在已除銹的翼軌軌底上； C、焊接采用直拉短道焊，焊道寬度7~10mm，焊道相互搭接寬度為焊道寬度的1/3~1/2;息弧時填滿弧坑，引弧和息弧避開轍叉軌頂邊緣及母材與焊道交界處，焊完一道焊縫后，澆水冷卻焊縫部位，測試表面溫度低于50°C，用刷子將水和焊渣刷凈，再進行下一道焊縫的堆焊；在每道焊后用小錘敲打，減少應力，并對收弧區和周圍飛濺進行打磨，保證焊接質量; 4)對焊補修復后的高錳鋼鑄鋼轍叉及鋼軌打磨成型，進行質檢； a、焊補區域不能有裂紋、夾渣、氣孔和咬邊缺陷，否則，要清除重新補焊； b、施焊結束后，對心軌和翼軌斷面輪廓進行補磨，補磨時要軌頂面和側面都平順；用Im鋼直尺檢查時,焊補打磨處頂面凸起或凹下處小于0.3mm,施焊過的軌頭部內作用面允許凹下0.2_，不允許凸出。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，堆焊過程中，從磨損較深的部位開始，藥芯焊絲走向先縱向將轍叉輪緣槽焊好，再縱向或橫向焊接中間部分；轍叉心軌和翼軌均需堆焊時，遵循先焊翼軌后焊心軌交替施焊原則；心軌和翼軌焊道排列都先焊中間，后分別焊兩側，交替進行。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所用藥芯焊絲為錳鉻鎳焊絲，焊絲直徑為1.4mm，焊接電流為180~250A，焊接電壓為18~24V，焊道寬度為10~16mm，焊道重疊量為1/3~1/2的焊道寬度。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述藥芯焊絲的化學成分及重量百分比為:C:≤ 0.5%, S1:≤ 0.6%, Mn: 10% ~18%，Cr: 10% ~20%，N1:≤ 2%, Mo:≤ 2%, S:≤ 0.02%,P ≤ 0.02%，其余為鐵和總量小于5%的雜質。
【文檔編號】B23K9/04GK103785924SQ201410028400
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月21日 優先權日:2014年1月21日
【發明者】劉宏, 牟淑坤, 張飛虎, 章軍, 陳延清, 齊建, 郭占山, 董現春, 鞠建斌, 張熹, 張楠 申請人:首鋼總公司