專利名稱：：一種貝爾組合轍叉焊補工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種奧氏體-貝氏體鋼制造的心軌，與由U75V(PD3)高碳鋼軌鋼制造的翼軌等組合制成的貝爾組合轍叉的手工電弧焊補修復(fù)工藝方法。
背景技術(shù)：
：鐵路轍叉是鐵路營運線路上的重要組成部分，在鐵道結(jié)構(gòu)中是傷損最頻繁的部件。我國鐵路提速戰(zhàn)略實施以來，鐵道部在既有營運線路及新建線路上，廣泛更換、推廣應(yīng)用具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、強度高、磨耗量少、平順性好等使用優(yōu)點的貝爾組合轍叉。但隨著鐵路速度的不斷提高和載重量的日益增加，貝爾組合轍叉不可避免地出現(xiàn)了表面磨耗、裂紋、剝離掉塊、壓潰等缺陷問題，目前，最好的解決辦法就是對其進(jìn)行手工電弧輝補修復(fù)。在役的貝爾組合轍叉由高強度耐磨損的奧氏體-貝氏體鋼制造的心軌，與由U75V(PD3)高碳鋼軌鋼制造的翼軌等組合制成，具有其心軌碳含量較低(約0.35%左右)，翼軌碳含量較高(約0.7-0.78%)、焊接性較差的特征。在現(xiàn)有公開的技術(shù)中，有資料介紹將貝氏體鋼組合轍叉與碳鋼鋼軌進(jìn)行連接的焊接工藝方法方面的專利技術(shù)，例如中國專利ZL200810054746.5,也有資料介紹將高碳鋼鋼軌與高錳鋼轍叉進(jìn)行連接的焊接工藝方法方面的專利技術(shù)，例如中國專利CN1442265A。但通過文獻(xiàn)可以看出，這些專利均屬將碳鋼鋼軌與不同材質(zhì)成分的鐵路轍叉相連接的焊接工藝方法。同時，也已有專門用于貝爾組合轍叉修復(fù)用的不同焊條生產(chǎn)工藝方面的相關(guān)報道和專利技術(shù)，例如2008年6期《中國鐵路》報道了焊接材料廠，研究和設(shè)計了用于貝爾組合轍叉芯軌的焊條，以及焊補試驗的性能分析。同時，有關(guān)貝爾組合轍叉芯軌的焊條生產(chǎn)方面的專利技術(shù)，也相繼公開，例如中國專利CN1827277A。這些文獻(xiàn)資料中，其技術(shù)內(nèi)容主要是以專用焊接材料的成份設(shè)計、性能設(shè)計，以及生產(chǎn)工藝為著眼點。經(jīng)實地考察和現(xiàn)場調(diào)研，并通過科技查新，國內(nèi)外均沒有從材料焊接工藝性本身，對應(yīng)用于貝爾組合轍叉手工電弧焊補修復(fù)工藝方法進(jìn)行系統(tǒng)研究，并對其在營運線路上的焊接效果給予應(yīng)用評價。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種分別選用適于對以Si-Mn為主，Cr-Mo-Ni合金元素為輔，輔以稀土合金、V。Ti變質(zhì)處理出的奧氏體、貝氏體復(fù)相耐磨鋼進(jìn)行焊補的焊條，對貝爾組合轍叉的心軌進(jìn)行冷焊焊補，選用鉻鉬釩鋼堆焊焊條(EDPCrMoV-A2-15焊條)，對貝爾組合轍叉的翼軌進(jìn)行熱焊焊補的貝爾組合轍叉手工電弧焊補修復(fù)工藝方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種貝爾組合轍叉焊補工藝方法，采用以下工藝步驟進(jìn)行(1)對貝爾組合轍叉?zhèn)麚p部位焊修面進(jìn)行焊前加工A、對傷損部位進(jìn)行油污、泥垢及鐵銹的清理對貝爾組合轍叉表面存在少量缺陷或磨耗的，用砂輪機將硬化層打磨掉，打磨深度不少于0.3mm，并露出金屬光澤后，待施焊；對貝爾組合轍叉表面存在表面裂紋、壓潰、磨損和剝離掉塊的，用砂輪機將硬化層打磨掉，對有裂紋的，要打磨直到待焊面無裂紋后，待施焊；B、對貝爾組合轍叉裂紋開槽對貝爾組合轍叉裂紋深度超過20咖時，開U型或V型坡口，一次焊補的裂紋長度應(yīng)不大于70mm,坡口長度應(yīng)超過裂紋端部5mm~10咖；裂紋總長度超過70mm時，焊補作業(yè)要分段進(jìn)行，一次開坡口的寬度不應(yīng)超過軌頭寬度的二分之一；對裂紋開槽時，槽的端部應(yīng)向裂紋端部外延伸5mm10mm，槽深以挖完以上缺陷為止；(2)對貝爾組合轍叉?zhèn)麚p部位進(jìn)行手工電弧焊補修復(fù)普通線路最低環(huán)境溫度不低于1(TC,無縫線路最低環(huán)境溫度不低于15'C，先冷焊貝爾組合轍叉的心軌，再待翼軌的待焊部位預(yù)熱到350~40(TC,熱焊貝爾組合轍叉的翼軌；或先待翼軌的焊部位預(yù)熱到350~40(TC,熱焊貝爾組合轍叉的翼軌，再冷焊貝爾組合轍叉的心軌；釆用以下工藝參數(shù):焊條直徑(咖)心軌焊條焊接電流(A)翼軌焊條焊接電流(A)焊道寬度(mm)電源接法焊道重疊量03.290-13090-1207~11直流反極性連接(1/3-1/2)焊道寬度04120-160100~1308~14所述心軌焊條的化學(xué)成份及重量百分比分別為C:《0.40°/。，Mn《4.0%，Cr<2.0%,Si《3.0%，S:《0.03%，P:《0.03°/。，Mo:《2.0%，RE<1.0°/。,其余為鐵和總量小于5%的雜質(zhì)；所述翼軌焊條的化學(xué)成份及重量百分比分別為C:《0.12%，Mn《1.2~1.6%，Cr《0.4—0.8%，Si《0.25%，S:《0.03%,P:<0.03°/。,Mo:《0.4~0.7%，其余為鐵和總量小于5%的雜質(zhì)。(3)對焊補修復(fù)后的貝爾組合轍叉打磨成型，質(zhì)檢合格。本工藝方法與將碳鋼鋼軌與不同材質(zhì)成分的鐵路轍叉相連接的焊接工藝方法相比，具有以下明顯的優(yōu)點A、使用200A小型弧焊電源即可完成焊補，無需大型專用焊接成套設(shè)備；B、貝爾組合轍叉心軌焊前無需進(jìn)行預(yù)熱；心軌、翼軌焊修無需加焊過渡層；翼軌焊后不強調(diào)進(jìn)行焊后熱處理。實施焊修工藝更簡單。C、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(jīng)過簡單培訓(xùn)即可進(jìn)行焊補操作。D、經(jīng)過用戶使用證明，該工藝方法成本低、工效高、焊修后質(zhì)量好，性能穩(wěn)定可靠。具體實施例方式在進(jìn)行焊補修復(fù)前，首先要對貝爾組合轍叉?zhèn)麚p部位進(jìn)行質(zhì)量判定1、不焊補任何部位出現(xiàn)斷裂的貝爾組合轍叉。2、分別確認(rèn)翼軌傷損程度和心軌傷損程度(1)貝爾組合轍叉表面少量缺陷或磨耗，打磨后不影響行車，可以利用維修"天窗"在線上焊補。(2)貝爾組合轍叉出現(xiàn)表面磨耗、裂紋、掉塊、壓潰等較大缺陷時，可以利用施工"天窗"時間線上焊補。(3)利用"天窗"時間焊補有困難時，焊補應(yīng)在線下或室內(nèi)進(jìn)行。(4)貝爾組合轍叉同一部位焊補不應(yīng)超過三次。以下具體描述本發(fā)明的工藝步驟一、對貝爾組合轍叉?zhèn)麚p部位焊修面進(jìn)行焊前加工1、對貝爾組合轍叉?zhèn)麚p部位，進(jìn)行油污、泥垢及鐵銹的清理，認(rèn)真檢查出磨損、剝離掉塊、裂紋等傷損的類型和部位，并記錄在焊補工藝卡上。2、對貝爾組合轍叉表面存在少量缺陷或磨耗時，用手持式砂輪機將硬化層打磨掉，打磨深度不少于0.3mm,并露出金屬光澤后，才能待施焊。3、對貝爾組合轍叉表面存在表面裂紋、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，應(yīng)用磁粉探傷儀等，對打磨面進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)裂紋時，應(yīng)繼續(xù)清理、打磨，直到待焊面無裂紋等缺陷后，才能待施焊。4、對于貝爾組合轍叉裂紋深度超過20mm時，可開U型或V型坡口。一次焊補的裂紋長度應(yīng)不大于70mm,坡口長度應(yīng)超過裂紋端部5mm~10mm。裂紋總長度超過"腿時，焊補作業(yè)要分段進(jìn)行，一次開坡口的寬度不應(yīng)超過軌頭寬度的二分之一。5、對貝爾組合轍叉裂紋開槽、清除壓潰和清理剝離掉塊的起層時，應(yīng)用碳弧氣刨工藝進(jìn)行，而不宜用氧乙炔氣割，也不應(yīng)用電焊條或電弧刨割條刨割。對裂紋開槽時，槽的端部應(yīng)向裂紋端部外延伸5mm10mm。槽深以挖完以上缺陷為止。6對碳弧氣刨槽和碳弧氣刨區(qū)，應(yīng)用角磨機或砂輪機打磨出金屬光澤，槽口和交口處還應(yīng)有適當(dāng)坡口倒角。二、對貝爾組合轍叉?zhèn)麚p部位進(jìn)行手工電弧焊補修復(fù)1、普通線路最低環(huán)境溫度不低于l(TC,無縫線路最低環(huán)境溫度不低于15°C，進(jìn)行貝爾組合轍叉焊補作業(yè)時，可先冷焊貝爾組合轍叉的心軌，再熱焊(待焊部位預(yù)熱到350~40(TC)貝爾組合轍叉的翼軌，也可先熱焊貝爾組合轍叉的翼軌，再冷焊貝爾組合轍叉的心軌。2、貝爾組合轍叉心軌專用焊條的化學(xué)成份及重量百分比分別為C:《0.40，Mn《4.0,Cr".O,Si《3.0,S:《0.03,P:《0.03，Mo:《2.0，RE《1.0,其余為鐵和總量小于5/的雜質(zhì)。貝爾組合轍叉翼軌用鉻鉬釩鋼堆焊焊條的化學(xué)成份及重量百分比分別為C:《0.12,Mn《1.2~1.6,Cr《0.4~0.8,Si《0.25,S:《0.03,P:《0.03,Mo:《0.4~0.7,其余為鐵和總量小于5/。的雜質(zhì)。3、采用手工電弧焊的方法，使用表1中的焊補工藝參數(shù)，分別對貝爾組合轍叉的心軌和翼軌進(jìn)行手工電弧焊補修復(fù)。表1焊條直徑(mm)心軌焯條焊接電流(A)翼軌焊條焊接電流(A)焊道寬度(mm)電源接法焊道重疊量03.290-13090-1207-11直流反極性連接(1/3-1/2)焊道寬度04120-160100-1308~144、貝爾組合轍叉翼軌的含碳量較高，應(yīng)按TB/T1631-2002《鋼軌電弧焊補技術(shù)條件》要求，對翼軌焊補需先預(yù)熱后焊補。對翼軌待焊部位預(yù)熱的長度應(yīng)向待焊部位兩端分別延長IOO隱，預(yù)熱的總長度應(yīng)大于500mm。對翼軌待焊部位的軌頭軌底均要預(yù)熱，為充分利用"天窗"時間，可先預(yù)熱翼軌的軌頭，待施焊時再同時預(yù)熱軌底。5、在鐵路線上焊補轍叉時，要將絕緣完好的電焊電纜線、接線板電源線和碳弧氣刨用的氣管從焊補點500mm外的鋼軌底下穿過，牽引到待焊貝爾組合轍叉旁。用砂輪機將轍叉底部裙邊上，準(zhǔn)備搭鐵處的鐵銹除去，并將電焊電源的負(fù)極搭接在已除銹的翼軌軌底上。6、線下焊時，應(yīng)將貝爾組合轍叉需要焊補部位(一般是轍叉中部)的底部墊好，轍叉兩端(至少一端)懸空。7、室內(nèi)焊時，應(yīng)將貝爾組合轍叉吊裝入原高錳鋼轍叉的焊接冷卻水槽中，此時水槽中不能加水，裝好預(yù)拱(反變形)井字架，使轍叉需要焊補部位(一般是轍叉中部)向上拱起。上拱量由焊補量確定，焊補量大則上拱量大。三、對貝爾組合轍叉進(jìn)行手工電弧焊補修復(fù)后打磨成型，質(zhì)檢合格1、焊補區(qū)域不得有裂紋、夾渣、氣孔和咬邊等缺陷，否則，應(yīng)清除重新補焊。2、貝爾叉施焊結(jié)東，應(yīng)對心軌和翼軌斷面輪廓進(jìn)行補磨。補磨時應(yīng)做到軌頂面和側(cè)面都平順；用lm鋼直尺檢查時，焊補打磨處頂面凸起凹下應(yīng)小于0.3mm,施焊過的軌頭部內(nèi)作用面(R13處和直線處)，允許凹下O.2mm,不允許凸出。通過鐵道科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所進(jìn)行的心軌專用焊條金相及硬度檢驗、力學(xué)性能檢驗、通過50Mtkm/kra后的金相檢驗(檢驗結(jié)果見表2、表3)，以及上道實際運用驗證，各項指標(biāo)均達(dá)到貝爾組合轍叉的使用要求。2表心軌專用焊條金相及硬度檢驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3心軌專用焊條力學(xué)性能及通過50Mtkm/km的檢驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1、一種貝爾組合轍又焊補工藝方法，其特征在于，分別選用適于對以Si-Mn為主，Cr-Mo-Ni合金元素為輔，輔以稀土合金、V0Ti變質(zhì)處理出的奧氏體、貝氏體復(fù)相耐磨鋼進(jìn)行焊補的焊條，對貝爾組合轍叉的心軌進(jìn)行冷焊焊補，選用鉻鉬釩鋼堆焊焊條，對貝爾組合轍叉的翼軌進(jìn)行熱焊焊補的手工電弧焊補修復(fù)工藝方法，采用以下工藝步驟進(jìn)行(1)對貝爾組合轍叉?zhèn)麚p部位焊修面進(jìn)行焊前加工(2)對貝爾組合轍叉?zhèn)麚p部位進(jìn)行手工電弧焊補修復(fù)普通線路最低環(huán)境溫度不低于10℃，無縫線路最低環(huán)境溫度不低于15℃，先冷焊貝爾組合轍又的心軌，再待翼軌的待焊部位預(yù)熱到350～400℃，熱焊貝爾組合轍叉的翼軌；或先待翼軌的焊部位預(yù)熱到350～400℃，熱焊貝爾組合轍叉的翼軌，再冷焊貝爾組合轍又的心軌；采用以下工藝參數(shù)<tablesid="tabl0001"num="0001"></tables>(3)對焊補修復(fù)后的貝爾組合轍叉打磨成型，質(zhì)檢合格。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的貝爾組合轍叉焊補工藝方法，其特征在于，所述心軌焊條的化學(xué)成份及重量百分比分別為C:《0.40，Mn".0，Cr《2.0,Si《3.0,S:<0.03,P:《0.03，Mo:《2.0,RE《1.0,其余為鐵和總量小于5%的雜質(zhì)；所述翼軌焊條的化學(xué)成份及重量百分比分別為C:《0.12，Mn《1.2~1.6,Cr《0.4~0.8,Si《0.25，S:《0.03，P:《0.03，Mo:《0.4~0.7，其余為鐵和總量小于5°/。的雜質(zhì)。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的貝爾組合轍叉焊補工藝方法，其特征在于，所述對貝爾組合轍叉?zhèn)麚p部位焊修面進(jìn)行焊前加工包括A、對傷損部位進(jìn)行油污、泥港及鐵銹的清理對貝爾組合轍叉表面存在少量缺陷或磨耗的，用砂輪機將硬化層打磨掉，打磨深度不少于O.3mm,并露出金屬光澤后，待施焊；對貝爾組合轍叉表面存在表面裂紋、壓潰、磨損和剝離掉塊的，用砂輪機將硬化層打磨掉，對有裂紋的，要打磨直到待焊面無裂紋后，待施焊；B、對貝爾組合轍叉裂紋開槽對貝爾組合轍叉裂紋深度超過20mm時，開U型或V型坡口，一次焊補的裂紋長度應(yīng)不大于70mm,坡口長度應(yīng)超過裂紋端部5咖~10mm;裂紋總長度超過70mra時，焊補作業(yè)要分段進(jìn)行，一次開坡口的寬度不應(yīng)超過軌頭寬度的二分之一；對裂紋開槽時，槽的端部應(yīng)向裂紋端部外延伸5mm10mm,槽深以挖完以上缺陷為止。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的貝爾組合轍叉焊補工藝方法，其特征在于，對翼軌待焊部位預(yù)熱的長度應(yīng)向待焊部位兩端分別延長100mm,預(yù)熱的總長度應(yīng)大于500ram，并對翼軌待焊部位的軌頭軌底均要預(yù)熱。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的貝爾組合轍叉焊補工藝方法，其特征在于，對貝爾組合轍叉裂紋開槽、清除壓潰和清理剝離掉塊的起層時，應(yīng)用碳弧氣刨工藝進(jìn)行；對碳弧氣刨槽和碳弧氣刨區(qū)，應(yīng)用角磨機或砂輪機打磨出金屬光澤，槽口和交口處還應(yīng)有適當(dāng)坡口倒角。6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的貝爾組合轍叉焊補工藝方法，其特征在于，所述焊補修復(fù)后的貝爾組合轍叉打磨成型是對心軌和翼軌斷面輪廓進(jìn)行補磨，補磨時做到軌頂面和側(cè)面都平順，焊補打磨處頂面凸起凹下應(yīng)小于0.3mm,施焊過的軌頭部內(nèi)作用面允許凹下0.2mm但不允許凸出。全文摘要本發(fā)明提出一種貝爾組合轍叉焊補工藝方法，該方法分別選用適于對以Si-Mn為主，Cr-Mo-Ni合金元素為輔，輔以稀土合金、V₀Ti變質(zhì)處理出的奧氏體、貝氏體復(fù)相耐磨鋼進(jìn)行焊補的焊條，對貝爾組合轍叉的心軌進(jìn)行冷焊焊補，選用鉻鉬釩鋼堆焊焊條，對貝爾組合轍叉的翼軌進(jìn)行熱焊焊補。本方法使用200A小型弧焊電源即可完成焊補，無需大型專用焊接成套設(shè)備。對貝爾組合轍叉心軌焊前無需進(jìn)行預(yù)熱，心軌、翼軌焊修無需加焊過渡層，翼軌焊后不強調(diào)進(jìn)行焊后熱處理，使實施焊修工藝更簡單。該工藝方法容易掌握，對焊補操作人員要求低，而且成本低、工效高、焊修后質(zhì)量好，性能穩(wěn)定可靠。文檔編號B23K101/26GK101549425SQ20091010382公開日2009年10月7日申請日期2009年5月12日優(yōu)先權(quán)日2009年5月12日發(fā)明者劉忠倫,周興平,朱亞云,紅李,勇肖,勇鄭,虎魏申請人:重慶運達(dá)機電設(shè)備制造有限公司