钢轨对接超窄间隙焊接工艺试验.doc

超窄间隙焊接焊剂带开发及工艺试验4445钢轨对接超窄间隙焊接工艺试验ProcessingExperimentofUltra-narrowGapWeldingUsedforButtJoiningofRailSteel硕士学位论文目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1钢轨对接常用的焊接方法11.1.1接触焊11.1.2气压焊21.1.3铝热焊31.1.4电弧焊41.2超窄间隙焊接的特点及研究现状51.2.1超窄间隙焊接存在的一些问题61.2.2超窄间隙焊接的研究现状71.3本课题的研究内容8第2章钢轨对接超窄间隙焊接的装置92.1引言92.2超窄间隙焊枪的设计92.2.1焊枪设计的基本要求92.2.2导电机构的设计102.2.3焊枪各部件功能及制作要点112.2.4超窄间隙焊枪的组装图122.3焊剂带的制备132.3.1前期准备工作132.3.2焊剂带的制作步骤142.3.3焊剂带堵头的制作142.4焊枪施焊过程中的稳定性分析162.4.1不同送丝速度下的焊缝成形172.5钢轨的焊接182.5.1U71Mn钢轨钢的焊接性192.5.2钢轨焊接的工艺步骤202.6本章小结22第3章钢轨的焊接变形和坡口设定233.1引言233.2钢轨焊接的坡口设计233.2.1钢轨焊接反变形处理233.2.2反变形角度的预测233.3本章小结31第4章钢轨对接超窄间隙焊接工艺324.1引言324.2试验装置和方法324.3试验结果与讨论334.3.1预热温度对焊接接头的影响334.3.2硬度试验364.3.3冲击试验374.3.4组织分析384.4本章小结40结论41参考文献42致谢46附录A攻读学位期间所发表的学术论文目录47硕士学位论文摘要钢轨的焊接方法目前常用的有闪光焊、气压焊、铝热焊和电弧焊。但闪光焊仍限于场内焊接；气压焊对钢轨断面的处理要求相对严格；铝热焊焊缝为较粗大的铸态组织焊缝的强度和韧性有限；钢轨电弧焊近些年已有很快的发展如强迫成型电弧焊和自保护药芯焊丝窄间隙全自动电弧焊。本课题将焊剂带约束电弧超窄间隙焊接方法应用于钢轨的对接。设计了相应的超窄间隙焊枪及带有堵头的焊剂带同时通过大量试验进行了钢轨焊前坡口角度的设定即反变形角度的设定。并在这些研究的基础上做了一定的工艺试验包括预热温度对冷裂纹的影响、硬度试验、冲击试验及金相组织分析等。具体研究内容如下：首先设计了钢轨用超窄间隙焊枪并进行焊接工艺稳定性研究。焊枪的夹紧机构可以很好的调节导电嘴对焊丝的夹紧力并具有可靠的导电性。在不同的送丝速度下焊枪可满足超窄间隙焊接的要求。其次研制带堵头的焊剂带。经试验发现此焊剂带能够有效约束电弧同时在焊道端头能防止熔融金属的外流使坡口内部焊道表面与端头焊道表面高度相当。再次反变形角度的设定。试验出相匹配的焊接工艺参数在合理的参数下预定反变形角度。得出焊接反变形与焊接热输入、板厚之间的关系。最后在底部间隙4mm坡口角度2°垫板厚度3mm的条件下进行超窄间隙钢轨对接焊接试验。试验表明预热温度400℃层间温度不低于400℃条件下可实现超窄间隙焊接。所得到焊接接头热影响区宽度很窄且硬度很高约为390HV；使用常规的H08Mn2Si焊丝在不添加合金成分的情况下焊缝硬度与母材硬度相当约为300HV。超窄间隙焊接接头整体焊缝处冲击功为27J远高于6J。关键词：钢轨对接；超窄间隙焊接；焊剂带；超窄间隙焊枪；反变形角度AbstractAtpresentrailweldingincludesflashweldinggaspressureweldingthermitweldingandarcwelding.Butflashweldingisstilllimitedtotheuseoffield;railsectionprocessingrequirementisstrictrelativelyforgaswelding;theweldofthermitweldingisacaststructurethestrengthandtoughnessinweldarelimited;InrecentyearsArcweldingofrailshasbeendevelopedquickly.Forexampleforcedformingarcweldingandnarrowgaparcweldingoffullautomaticbyselfshieldedfluxcoredwire.Thetopich