U71Mn钢轨手弧焊工艺的探讨

【摘 要】 本文介绍了一种材质为U71Mn的车间起重机行走钢轨的手弧焊工艺。
　　【关键词】 U71Mn 钢轨 手弧焊
　　1 简介
　　某设备制造公司车间内起重机行走钢轨有QU38型、QU80型、QU100型三种规格，采用压板安装于混凝土横梁上，设计要求钢轨采用焊接连接。钢轨材质为U71Mn。
　　2 焊接性分析
　　2.1 焊接性能
　　U71Mn钢为高碳珠光体钢，具有强度高、耐磨性好的特点，是我国主干线铁路钢轨主要使用的钢轨型号之一。由于U71Mn钢含碳量较高，达到0.7%左右，属于高碳钢，碳当量为0.94，焊接性能较差，特别是在焊接热循环的作用下，热影响区的粗晶区是焊接接头薄弱的部位，这个部位会发生晶粒长大，使组织脆化，韧性降低，容易产生焊接裂纹。U71Mn钢化学成分和力学性能见表1。
　　2.2 现场条件
　　钢轨焊接工作在混凝土横梁上完成，操作空间狭小，保证作业的安全是值得特别关注的问题。
　　3 施工准备
　　3.1 钢轨的处理
　　（1）钢轨在鱼腹式混凝土梁上就位前应调平调直，满足规范要求。
　　（2）施焊前，钢轨端部20mm范围内清理干净油、锈、毛刺及泥土污垢至露出金属光泽。
　　3.2 焊接夹板的准备
　　（1）准备200mm×100mm×20mm的紫铜T2垫板2块。
　　（2）轨头紫铜托板的准备。托板按QU38、QU80、QU100三种钢轨轨头的形状加工成形各2对。托板宽80mm成型前在板中刨槽，槽宽16mm、深5mm呈圆弧形，托板成型后形状为，与轨头外侧吻合无明显间隙。
　　（3）紫铜托板弹簧钳加工。焊接过程中为了固定托板，须用-40×5扁钢或Φ12圆钢加工6个形弹簧钳。
　　3.3 保温箱制作
　　尺寸800mm×400mm×400mm，采用厚度1.2mm以上的铁板制作。保温箱从宽度方向做成两半，合拢后恰好将钢轨包在箱体中间。
　　3.4 技术准备
　　（1）施焊前进行焊接工艺评定，合格后按工艺施焊。
　　（2）施焊前组织参加施工的所有有关人员学习相关的“安装施工方案”及有关标准、规范；技术人员对班组进行详细的技术交底和安全技术交底，做好书面记录，并签字确认。
　　（3）正式施工前组织焊工进行试焊操作练习。
　　4 焊接工艺及要求
　　4.1 施工程序
　　轨道清理、打磨→钢轨组对→预热→钢轨焊接→焊后回火处理→焊后检查→钢轨焊接接头的磨平处理。
　　4.2 轨端清理、打磨
　　钢轨调平、调查就位后，在组对前将要组对的钢轨的端部20mm范围内的油、锈、水、泥土污垢清理干净，坡口内清理至出金属光泽，将毛刺打磨平整。
　　4.3 钢轨组对
　　（1）在焊接过程中钢轨接头会因焊接而产生变形，为此，利用反变形原理在焊接前钢轨组对时将钢轨端头垫高40mm，以保证在焊接完成后钢轨保持平直，组对按照图1所示进行。
　　（2）组对。组对间隙以轨底间隙为标准。当钢轨端头无坡口时间隙为12mm；当钢轨端头有坡口时间隙为5mm。
　　（3）钢轨的固定。钢轨端头垫起40mm后，利用已制作好的钢轨压板，拧紧螺母使钢轨固定在行车梁上，每一钢轨接头附近设置4处固定点。当轨底部分焊接完后，松开压板，将钢轨端头垫起高度降低到20mm，再拧紧螺母。同时焊口部位用钢垫板填平。当轨腰部分焊完后，拆除全部垫板并松开压板，此时钢轨接头处应有很小的上跷值。在施焊过程中，根据钢轨恢复平直的情况，决定是否再拧紧压板螺母。在调整固定钢轨接头时，除了保证端头间隙的尺寸以外，还必须保证两根钢轨端头对齐，不得有歪扭和错开等现象。在焊接前和施焊过程中，随时检查两根钢轨中心线的位置在一条直线上，防止焊接完毕的轨道弯曲现象的发生。