《铝热焊施工方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铝热焊施工方法（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、概述：铝热焊是采用短时间预热、大焊剂量的一种焊接方法，目前国内外已开始进 行推广用，它特别适合铁路运输、天车及重载设备的运输轨道焊接，因此具有广 阔的市场前景。目前轨道铝热焊多采用较经济的预热型焊接方法，该方法中铸型 多为侧顶式浇注系统，预热多采用定时预热工艺。二、影响焊接质量的主要因素：1. 轨道组对精度的影响：轨道接头组对要严格按照图纸要求的间隙与平直度和接头高低差进行组对， 接头间隙过小将使两轨道接头融合热量不够，过大会使焊剂不能有效填充轨缝。 一般对于QU100的轨道焊缝宽度为262mm；而接头垂直度和高低差超标也最 终将影响到轨道接头的寿命。由于焊接完毕后形成的内应力释放及焊缝收
2、缩会造成已组好对的轨道接头 间隙产生偏差，应在焊接前进行组对间隙复测，确保接头焊接质量。2. 组对与焊接时间的影响：整个轨道的组对丁序对轨道焊接成形后的质量影响较大，一般轨道按照图 纸要求组对后其间隙随着环境温度的变化而变化，组对后的轨道要尽快按照顺序 焊接，如果组对时的温度和开始焊接时的环境温度变化较大，如在白天温度较高 时组对，而在夜间由于环境温度大幅降低，有可能使轨道的组对超差，此时焊接 必须重新调整组对间隙，为减少调整，工作量在组对完成后应尽快完成焊接工序。3. 预热温度，时间和流量的影响：预热控制法操作工艺中对轨道接头影响最大的是预热温度、时间和流量，其 极大地影响着焊缝金属的组织和
3、性能，在很大程度上决定了焊接的成败。预热控 制方法的影响因素有环境温度、燃气配比和流量、气管长度，烤枪位置等，需要 有相当经验和操作技能方能达到要求。定时火焰预热工艺法的控制关键在于氧气的流量和与可燃性气体间的配比。 只有保证了上述条件，才能在规定的时间内获得所需的预热温度。以下为定时火焰预热工艺法加热原理：可燃气体丙烷（c3h8 ）与氧气（o2）按一定配比后燃烧而获得热能，其反 应方程式为：CH+50?竺 3C0 汁 4HQ+热能由上式可看出，可燃气体和氧气在不同配比下燃烧时获得的热能也不同，故 其配比也需严格控制。铝热焊质量保证关键在于接头预热温度的控制，预热温度必须要控制在5909800
4、C,否则极易出现焊接缺陷、其于焊后断轨。温度控制主要由加热时间和火焰强烈程度两方面决定，加热时间根据大量试验确定为79mi n，火焰强烈程度对于OU100轨道按如下调整：将丙烷出口压力调整到0.06MPa，氧气出口压力预置为0.35MPa，烤枪点燃后将烤枪氧气阀门全开，观察氧气流量表，调整氧气出口压力，保证氧气流量在3500L/h,调整丙烷流量，使火焰芯长度在15mm。需要注意的是所用流量计读数必须准确可靠，所使用的皮管和加热器无泄漏 和堵塞。环境温度的影响：环境温度低于15C时，需对距焊缝1m范围内的钢轨 加热至15 C，以上后再对焊缝处进行加热。4操作技术的影响：操作技本是通过大量现场操作
5、积累的，必须严格按照操作工艺技术要领进行 操作，整个操作过程包括待焊轨端的准备、砂型的准备、装卡和焊剂准备，钢轨 焊缝预热、浇注、拆摸及推瘤打瞎几个部分，对每个部分的操作技术都有严格的 要求，必须把好每道工序质量关。三、焊接出现问题的原因及防范措施： 铝热焊接钢轨由于在操作上主要是采用铸造工艺达到焊接的，因此所形成的 缺陷多是铸造缺陷。主要包括疏松、气孔、夹砂、夹滴、热裂、未焊合等，这些 缺陷会降低焊缝的承载能力或疲劳强度，从而降低其使用寿命。焊接缺陷名称、 形成原因及防范措施如下表所示。缺陷名称形成原因防范措施缩孔和疏松高温钢水在冷凝过程中体积收缩，在铸件 中温度咼的部分形成集中孔穴，易产生
6、的 部位在轨腰焊缝处，此处融化面较大，温 度咼于轨头温度，焊接在此最后凝固而形 成缩孔。1. 设计合理的铝热焊浇注系统2. 预热中，避免轨腰和轨脚部分有局部过 热现象气孔焊剂受潮注意焊剂的防潮工作，不使用潮湿的焊剂钢水镇定时间不够，一般应在反应平静3 4S后浇注预热温度过低，特别是轨底两脚处预热要规范、良好浇注前停留时间过长，降低了预热温度使用合格的坩埚，自熔片质量要保证夹砂装卡砂型时未次性扣准，调整移动时有 部分损坏掉入型腔尽量一次性扣准砂型夹渣焊剂反应时，熔渣从坩埚内吐出不知何时 去轨面，后续钢水未能将其冲走上浮严守工艺规程，坩埚盖尺寸要足够大反应未完成就进彳丁浇注，渣子不能完全上 浮使用
7、合格的坩埚，自熔片质量要保证轨缝过大、钢水不够，导致熔渣进入型腔要严格裂热浇注后拆箱过早，特别是气温低时，焊缝 急冷而加大了收缩应力勿开箱过早，焊接尚未凝固时避免锤击未焊合钢轨预热温度过低预热要按规范要求进行预留轨缝过小，导致缝内热量较小而使轨 端难以完全融化要严格铁水浇注时泄漏焊接砂型破损，与轨道贴合缝过大检查焊接砂模完好，型号正确，清除杂物砂型周围缝隙封填不严实封箱砂不能过干，捣实过程认真，工具选 择正确焊接砂型底垫板调整不正确底垫板下垫实，不能悬空焊接浇注前，分流塞没有放入焊接砂型在焊缝加热过程中分工明确，避免慌张， 遗忘铁水浇注时向上 喷发焊剂不同成分发生分层焊剂使用前先摇匀焊剂有吸潮
8、、结块现象1. 焊剂没使用时不能开包并注意防潮2. 焊剂有结块和色泽不正常变化时不能使用3.坩埚盖加装伞型罩防止火焰和铁水喷发局部未熔合焊缝加热温度不均1. 调整烤枪高度及角度，使火焰喷口下表 面与轨道上表面保证30mm距离2. 加热过程中注意轨道焊接断面火焰烧烤 状况，烤枪进行适当调整，使焊接断面加 热基本均匀焊缝断裂预热温度过高，人员操作技能不熟练对操作人员进行操作技能培训焊缝表面凹坑、 气孔轨道断面加热温度过咼1. 调整氧气、丙烷压力，确保加热时间2. 加热过程中不断观察轨道断面颜色，断 面颜色由黑色刚开始要向橘黄变化时，温 度已达到800C5.3.11 铝热焊施工方法：5.3.11.1
9、 焊接施工之前的准备工作： 高压气体装置的准备：a. 装配预热器之前，应先检查每一部件是否破损，是否通畅。b. 安装氧气减压表与丙烷减压表之前，应打开高压阀门少许，将管道内的灰尘吹除。c. 将所有部件安装完毕后，打开枪体，检查流量计、各接头是否漏气。 耐用镁砂坩锅的安装：正常情况下耐用镁砂坩锅的内衬可连续使用20至30次。安装时用水玻璃砂将坩锅桶与坩锅直升桶接头处封严，高度为80100mm。 料具准备：a. 准备封箱砂：封箱砂是在焊接时用来封闭砂型的，一般在焊接施工前准备好。加适量水搅 拌均匀，要求潮而不湿。最好在使用前一天准备好，装入密封容器中备用。b. 坩锅的准备：每次焊接完成后，需要清除
10、掉自熔塞残骸。清除方法是：用清渣杆尖头轻轻 敲击自熔塞壁周围熔渣，击碎后倒转坩锅，从坩锅底部向内轻轻打出熔塞残骸。施焊前，需要烘烤坩锅。烘烤坩锅与预热焊缝所用火焰相同，烘烤时要保证 坩锅口通畅，并且下方无受热后会炸裂的物质。烘烤坩锅是为了驱除锅内潮气。1 小时内进行第二次焊接，可以不再烘烤坩锅；焊接间隔如超过 1 小时，则 需要烘烤2分钟；焊接间隔超过3小时，则烘烤时间为 8 分钟。 准备钢轨： 待焊钢轨焊前应仔细检查，若钢轨上有损伤、裂纹的部分必须锯除，扭曲变形处应进行校正处理。钢轨用氧气、乙炔切割时，两切口端面应尽量平直，其不 平度应小于2mm，并将熔渣清除干净。焊接之前用钢丝砂轮清刷除锈
11、，清刷部 位为端面及钢轨长度方向，纵向清刷长度不小于150mm，并除去油污、油漆。5.3.11.2 钢轨的焊接： 钢轨的固定：铝热焊接头的平直度直接关系到接头的寿命，而平直度是由对轨的好坏决定的。为保证钢轨接头的平直度，采用以下方法进行钢轨的对接：a. 钢轨焊接时需垫起，接头处的支垫距离在便于操作的条件下，越近越好。b. 固定钢轨时应从稍远处观看接头处的平直度，根据目测先进行粗调。c. 粗调后将1米直尺靠于两轨头侧面，根据直尺对轨道进行第二次调整，使两段钢轨均紧贴于直尺上，再检查轨底、轨腰，也要达到要求。d. 为避免焊后形成低接头，接缝处固定时应稍加高，加高量为1.52mm。e. 焊缝间隙预留
12、为262mm。 装卡砂型：砂型易碎，运输过程中一定要小心。使用前必须仔细检查砂型是否有缺陷。 焊接前每付砂型应在待焊钢轨上试合，若不符合可轻轻地在待焊钢轨上研合使之 紧贴，最后检查砂型是否完好并用毛刷将浮砂消除。砂型卡具按如下顺序安装：a. 先安装底板，其中底板两侧伸出长度应一致，底板应与轨缝对中。b. 卡左右砂型，砂型卡好后用手电从冒口孔检查是否两侧轨底角伸出长度一致， 如不一致应做调整。C.拧紧紧固螺丝。卡具安装完毕后将配制好的封箱砂填封到封箱沟槽内（必须要封严！），最后 检查一遍砂型安装是否正确，砂型是否有开裂、掉砂，封箱是否严密，然后在接 渣斗内放适量干砂子，将其放在钢轨上，与砂型开有
13、接渣口的一侧贴紧，并用封 箱砂封严接渣斗与砂型间的接缝。 坩锅支架和填料的安装：a. 先将自熔塞轻轻打入清除好的坩锅口内（深度适宜），把清渣杆有圆管的一端 罩在自熔塞上，在自熔塞周围倒适量镁砂，轻转几下清渣杆，注意一定不要将镁 砂弄入自熔塞上杯中。b. 撤掉清渣杆，将焊剂倒入坩锅内，焊接顶部呈丘形，插入高温火柴，盖上坩 锅帽。c. 将坩锅支架安装好，把坩锅放在支架上，转到砂型上方，调整坩锅位置，使 浇注口正对砂型型腔，坩锅底部距砂型顶面为30mm，转开坩锅，准备预热。 预热：a. 采用液化石油气和氧气作燃料，接通液化石油气和氧气管路，检查各环节是 否通畅。预热器在使用前需标定，具体操作如下，把
14、流量计接入氧气减压表与预 热器之间，调节氧气减压表使氧气流量至规定值，然后记录预热器上氧气表读数， 焊接时拆除流量计，按记录值调节氧气压力即可，使用一段时间后需重新标定。 预热前应检查液化气与氧气的压力，若瓶内气体不足以完成预热，禁止使用。b. 预热先打开氧气瓶和液化石油气瓶的瓶阀，再分别打开两个减压表上的低压 阀门，液化石油气开至0.040.06Mpa,氧气顶开至0.40.6Mpa。先少许打开 液化石油气开关和氧气开关，用明火点燃烧嘴，火焰开始燃烧后，陆续增加液化 石油气和氧气，最后将氧气开关全部打开，调节氧气减压表上的低压阀门，使预 热器上的氧气压力表达到记录值，再微调液化石油气使火焰呈蓝
15、色火焰，焰心长 度为 1214mm。c. 调节好火焰后，将预热器放于砂型上，将手柄架在预热器托架上，此时注意 观察使预热器燃烧嘴出口与轨缝平行，同时不要使燃烧嘴与钢轨接触，否则不仅 加热不均匀，而且会使燃烧嘴烧损。还要注意从砂型两边的冒口反上来的火焰是 否畅通，是否一样。预热过程中还应注意观察预热情况，随时保证预热器的正确 位置。d. 预热完成后，提起预热器，先减少一些氧气，然后逐渐减少液化石油气与氧 气，使火焰逐渐减弱。最后先关闭液化石油气阀，再关闭氧气开关，防止预热管 内管路变黑变脏。 点火及烧铸：a. 预热进行至最后10秒时，开始倒计时，当数至3时，点燃高温火柴，移开预 热器，放入砂顶砂芯，点燃焊剂并将坩锅转至砂型上方，拧紧锁紧螺丝。注意： 确定焊剂点燃前不要关闭预热器，以备重新点燃焊剂。b. 反应开始后，钢水会自动浇铸。若确认焊剂未被点燃，10秒内可重新点燃。 超过10秒应拆除砂型，待钢轨冷却后重新装卡砂型，预热。c. 如焊剂点燃后，自熔塞没有熔化。应在5分钟后并确认坩锅内钢水已经凝固， 方可移动坩锅。否则，有可能被钢水烫伤，造成伤害事故。 拆卸焊接工具：由点火开始计
