钢轨焊接工艺

一、根据钢轨的材质和表面硬度要求选择焊材 

1.钢轨 

起重机的小车轨道有三种： 

(1)起重机钢轨　如QU70、QU80等。 

(2)P型钢轨　如P24、P38、P43等。 

(3)方钢　如：30mm×40mm、40mm×40mm等。 

前两种钢轨的顶部做成凸状，底部是具有一定宽度的平板，可增大与基础的接触面。钢轨的截面为工字形，具有良好的抗弯强度，其含碳量、含锰量较高， wC=0.5％～0.8％，wMn=0.6％～1.5％。而方钢的材料为Q275，顶部平直，对车轮磨损较大，这里暂不讨沦。 

2.焊条 

钢轨的对接焊缝要求不进行处理就能达到钢轨的表面硬度。如下图所示，在轨道头部以下，用E5016焊条；在轨道头部用堆焊焊条D322(铬钨钼钒冷冲模焊条)。这样既经济又实用，不但可保证对接焊缝质量和强度，而且可使堆焊层硬度(焊后空冷)≥55HRC。

上述两种焊接条都是交、直流两用，直径均为5mm，焊接电流均为180～240A，电弧电压均为36～24V。 

二、对接焊工艺 

1.工具、材料及焊接准备 

电焊机1～2台，焊炬2～3把0～300℃温度计一只，氧气、乙炔气。焊前将焊条放在350～400℃烘箱内烘焙1h以后，把对接的钢轨平放在水泥地面上支好，对接焊缝间隙20mm，校直、校平，钢轨对接表面除油、除污、打磨及擦洗干净。 

2.焊接操作 

由于钢轨焊接性能较差，因此焊接工艺较为繁琐，要把0～300℃的温度计固定在钢轨上，在距离焊缝两边100mm长的位置，用2～3把焊炬同时对钢轨预热。当钢轨温度达到230～250℃时，先用E5016焊条从钢轨底部边加热边堆焊，堆焊至轨道头部时，在用D322焊条边加热边堆焊。焊接要间断进行，尽量减少焊接部位的热量，使焊接过程中始终保持轨道温度230～250℃。全部焊接完成后，还要继续加热到250℃，再将钢轨在空气中经过≥0.5h时间缓慢冷却到室外温度(30℃左右)，以防止裂纹产生。焊接后应检查焊缝处和与钢轨衔接处有无明显痕迹及焊后硬度。 

焊后用气动砂轮磨削，使钢轨头部的堆焊缝与原钢轨表面保持在同一平而上，具有同样的表而粗糙度。 

三、工作原理 

钢在不同的温度下具有不同的内部组织结构，而内部组织结构发生变化必然使钢的力学性能也发生改变。钢轨的wC=0.5％～0.8％，属于亚共析钢，在AC1线(723℃)以下时，钢的内部组织是铁索体和珠光体，这种钢表面淬火后形成马氏体组织，具有很高的强度和硬度。 

在焊接之前，钢轨先预热到230～250℃，做一次低温回火处理，使焊缝部位的金属冷却后不开裂，这时硬化层的结构由马氏体向回火马氏体转变，使钢的内应力局部消除，韧性有所增加，而硬度几乎不降低，也可保证钢轨在预热温度下不变形。如果预热温度过高，会使原表而硬化层的马氏体组织转变成其他组织，比如索氏体，导致钢轨硬度降低。 

在钢轨对接焊时，随着焊接温度的升高，焊接部位的回火马氏体开始向其他组织转变。焊接要间断进行，尽量减少焊接部位的热量，使钢轨焊接过程中始终保持230～250℃的温度。当这一部位焊接结束，如在空气中迅速冷却到230～250℃，回火脆性是经常遇到的问题。对一般碳钢而言，马氏体开始形成温度为200～350℃，而钢轨是含锰元素的合金钢，钢轨的马氏体形成温度应为100～200℃。这就要求钢轨全部对接焊接后，应加热到230～250℃后在空气中缓慢地冷却，经过≥0.5h，温度从230～250℃缓慢地冷却到室外温度，这样焊缝金属才能逐步转变成马氏体组织。由于焊缝部位合金与轨道整体缓慢冷却到室外温度，所以使焊缝部位的内应力减小，表面不产生裂纹。另外，经硬度计测试，轨道顶部焊缝达到了轨道顶部表面原来的硬度，说明表面硬度也达到了要求。 

四、应用效果 

我公司采用上述对接焊接工艺将焊接性能较差的钢轨成功地运用在起重机产品的小车轨道制作上。 

起重机箱形主粱上铺设的钢轨采用焊接的形式对接成一根无缝隙的整根钢轨，可大大增加起重机箱形丰梁的刚性，既减少了主梁的拱度下挠变形，又减少了起重机小车运行的噪声，使小车运行平稳，轮压均匀。另外，还减少了小车车轮磨损，延长了车轮寿命，从而延长了起重机的使用寿命，提高了可靠性，减少了维修工作量，节约用户在使用中的费用，受到用户的好评。这种焊接工艺对大吨位、大跨度的起重机尤为重要。 

我们相信，随着钢结构厂房设计制造技术的逐年提高，厂房跨度越来越大，钢轨对接焊接工艺这项经济、实用的技术显得越来越重要了。