磨耗钢轨铝热焊接工艺研究

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作者 任金雷 李政 +4 位作者 翟明 高松福 原曙光 宋宏图 石孟雷 《高速铁路新材料》 2025年第1期42-46,共5页

基于预热试验、焊接试验、理论计算等,分析了磨耗钢轨铝热焊接不同工艺特点。结果表明:3 mm高度差的垂磨钢轨焊接,采用轨头对正时,需要对砂型进行预处理,预热过程中要关注新轨一侧钢轨温度分布的均匀性,焊后接头采用常规打磨即可;采用... 基于预热试验、焊接试验、理论计算等,分析了磨耗钢轨铝热焊接不同工艺特点。结果表明:3 mm高度差的垂磨钢轨焊接,采用轨头对正时,需要对砂型进行预处理,预热过程中要关注新轨一侧钢轨温度分布的均匀性,焊后接头采用常规打磨即可;采用轨底对正时,无需对砂型进行预处理,预热时要关注轨头预热状态,焊后接头需进行轨顶面打磨。 展开更多

关键词 铝热焊接 磨耗钢轨 焊接工艺 钢轨对正 预热 打磨

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高海拔环境下钢轨铝热焊预热工艺研究 被引量：1

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作者 高松福 任金雷 +2 位作者 石孟雷 李政 宋宏图 《高速铁路新材料》 2024年第2期61-64,共4页

通过制作钢轨铝热焊预热测温试验模型,研究了海拔高度对预热气体质量流量和预热温度的影响。试验结果表明:采用相同的预热气体压力时,高海拔环境下预热气体质量流量减少,导致钢轨的预热温度增加缓慢,影响预热效果。为保证与平原地区相... 通过制作钢轨铝热焊预热测温试验模型,研究了海拔高度对预热气体质量流量和预热温度的影响。试验结果表明:采用相同的预热气体压力时,高海拔环境下预热气体质量流量减少,导致钢轨的预热温度增加缓慢,影响预热效果。为保证与平原地区相近的预热效果,高海拔环境下应采用较高的预热气体压力。高海拔环境下进行钢轨铝热焊接时,采用调整气体压力后的预热工艺,焊接接头性能满足TB/T 1632.3—2019《钢轨焊接第3部分:铝热焊接》技术要求及现场验收要求。 展开更多

关键词 钢轨焊接 铝热焊 预热工艺 预热温度

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钢轨铝热焊接过程传热传质行为计算流体力学数值分析

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作者 翟明 宋宏图 +4 位作者 罗国伟 任金雷 高松福 石孟雷 李政 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期56-66,共11页

铝热焊在道岔焊接、既有线钢轨维修与断轨抢修中有着广泛的应用。由于铝热焊过程的封闭性,其温度与材料流动难以通过试验的方式进行测量。为此,运用计算流体力学的方法,采用k-ε湍流模型,结合流体体积法,并考虑液态金属的重力、浮力、... 铝热焊在道岔焊接、既有线钢轨维修与断轨抢修中有着广泛的应用。由于铝热焊过程的封闭性,其温度与材料流动难以通过试验的方式进行测量。为此,运用计算流体力学的方法,采用k-ε湍流模型,结合流体体积法,并考虑液态金属的重力、浮力、表面张力与马兰戈尼效应,建立数值分析模型,对浇注和冷却过程不同时刻的传热传质行为进行定量分析,通过相分布特征研究凝固顺序,为后期优化浇注体系、构建新焊剂成分和砂型型式提供基础数据。结果表明:浇注过程中空气被裹挟进入熔池,浇注时间约为11 s,接头冷却至固相线1641 K以下的时间约为58 s;浇注开始后,不同区域最大温差约为1400 K,高温区位于轨底,低温区位于轨头;随着浇注的进行,轨头温度升高,轨腰温度先升后降,轨底温度降低;在浇注的最后阶段,不同区域温差缩小,最大约为400 K,高温区位于轨头,低温区位于轨底;在冷却过程中,轨头温度始终最高,轨底温度始终最低,按照轨底、轨腰、轨头的顺序发生凝固。 展开更多

关键词 铝热焊接 钢轨 传热传质 计算流体力学 数值分析

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钢轨铝热焊预热控制系统的研究与应用 被引量：2

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作者 任金雷 崔成林 《铁道建筑》 北大核心 2018年第2期125-128,共4页

为了降低钢轨铝热焊焊前预热过程中人为操作对焊接接头性能的影响,采用一种基于PLC控制器的预热控制系统对预热过程中预热气体的流量进行调节与监控。该系统可实时监测、控制钢轨铝热焊预热过程中气体的流量参数,并充分量化预热控制过... 为了降低钢轨铝热焊焊前预热过程中人为操作对焊接接头性能的影响,采用一种基于PLC控制器的预热控制系统对预热过程中预热气体的流量进行调节与监控。该系统可实时监测、控制钢轨铝热焊预热过程中气体的流量参数,并充分量化预热控制过程中的预热参数指标。经型式检验,该系统的静弯、疲劳、拉伸、硬度及显微组织试验结果满足标准要求。该系统已成功应用于高原槽型轨铝热焊接试验中。 展开更多

关键词 钢轨焊接 铝热焊 预热 PLC控制器 预热控制系统 气体流量

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钢轨铝热焊接砂型及焊接工艺优化 被引量：4

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作者 任金雷 高松福 +4 位作者 石孟雷 宋宏图 李涛 麻睿 王志强 《铁道建筑》 北大核心 2022年第5期55-58,共4页

用于钢轨铝热焊接的ZTK-1型砂型焊后残余冒口棒打磨量大,打磨用时久,焊后接头在轨腰及以下部位溢流飞边严重。针对这一问题,将砂型轨底角根部优化为两个尺寸8.5 mm×12.5 mm的方冒口。通过数值模拟、预热试验检验砂型预热效果,通过... 用于钢轨铝热焊接的ZTK-1型砂型焊后残余冒口棒打磨量大,打磨用时久,焊后接头在轨腰及以下部位溢流飞边严重。针对这一问题,将砂型轨底角根部优化为两个尺寸8.5 mm×12.5 mm的方冒口。通过数值模拟、预热试验检验砂型预热效果,通过焊接试验、力学性能检测确定焊接工艺。结果表明:优化后的砂型预热效果良好,焊接工艺为预热时间240 s,推瘤后60 s去除冒口棒,焊后接头残余冒口棒打磨量降低54%,溢流飞边打磨时间降低16%,能更好地适用于天窗点铝热焊接作业。 展开更多

关键词 无缝线路 铝热焊接 试验研究 数值模拟 砂型 工艺优化 打磨

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高速铁路钢轨铝热焊焊接接头“四线五类”打磨方案设计 被引量：5

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作者 任金雷 宋宏图 高松福 《铁道技术监督》 2021年第8期48-50,55,共4页

根据TB/T 1632.1—2014《钢轨焊接第1部分:通用技术条件》中对线路设计速度大于160 km/h时铝热焊焊接接头平直度及表面不平度要求,设计“四线五类”打磨方案。针对不同类别接头,详细描述包括打磨长度及打磨深度在内的打磨方案,量化打磨... 根据TB/T 1632.1—2014《钢轨焊接第1部分:通用技术条件》中对线路设计速度大于160 km/h时铝热焊焊接接头平直度及表面不平度要求,设计“四线五类”打磨方案。针对不同类别接头,详细描述包括打磨长度及打磨深度在内的打磨方案,量化打磨参数指标,将打磨工序与铝热焊焊接工序紧密结合,减少对钢轨不必要的磨削。方案得到初步应用,后续应用方案若做好打磨控制,对于提升线路质量和线路寿命具有重要意义。 展开更多

关键词 高速铁路 钢轨焊接 铝热焊 焊接接头 钢轨打磨

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基于侧磨量的普速铁路钢轨铝热焊接头打磨方案设计 被引量：4

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作者 任金雷 宋宏图 +3 位作者 沈跃永 高松福 李政 石孟雷 《高速铁路新材料》 2023年第5期30-33,共4页

基于调研数据及相关标准和规范,通过焊接试验、理论计算等方法,对普速铁路不同侧磨量铝热焊接头提出一种包括打磨长度及打磨深度的理论计算公式,量化焊后打磨指标。设计一种侧磨钢轨铝热焊接头工作边打磨方案,规范现场打磨作业流程。目... 基于调研数据及相关标准和规范,通过焊接试验、理论计算等方法,对普速铁路不同侧磨量铝热焊接头提出一种包括打磨长度及打磨深度的理论计算公式,量化焊后打磨指标。设计一种侧磨钢轨铝热焊接头工作边打磨方案,规范现场打磨作业流程。目的是提高接头与两侧母材一定区间内的平顺性,提升接头和钢轨的服役效果,降低接头出现伤损的概率。当侧磨差异量较大时,建议进行钢轨预打磨,减少现场作业时间。 展开更多

关键词 铝热焊接 焊接接头 钢轨磨耗 打磨

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钢轨铝热焊接接头超声波探伤异常反射波分析 被引量：3

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作者 任金雷 沈跃勇 +2 位作者 高松福 宋宏图 石孟雷 《高速铁路新材料》 2022年第2期79-82,共4页

铝热焊接头在进行超声波探伤时发现轨头存在异常反射波,对存在异常反射波的接头进行分层打磨及磁粉探伤,未发现缺陷。观察反射波处金相组织为正常焊缝组织。对轨头进行热处理后异常反射波降至正常晶粒反射波,观察其金相组织较热处理前... 铝热焊接头在进行超声波探伤时发现轨头存在异常反射波,对存在异常反射波的接头进行分层打磨及磁粉探伤,未发现缺陷。观察反射波处金相组织为正常焊缝组织。对轨头进行热处理后异常反射波降至正常晶粒反射波,观察其金相组织较热处理前晶粒得到细化。该反射波是由于熔合线处粗大且不均匀的晶粒造成晶体各向异性,引起声阻抗的改变,在超声波探伤灵敏度较高的情况下而产生的。 展开更多

关键词 铝热焊接 焊接接头 超声波探伤 异常反射波

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钢轨铝热焊接接头轨脚杂波原因分析 被引量：2

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作者 高松福 高东海 +2 位作者 任金雷 石孟雷 宋宏图 《铁道建筑》 北大核心 2021年第10期113-116,共4页

针对钢轨铝热焊接接头轨脚超声波探伤存在明显杂波的问题,通过对不同焊接材料焊接接头的超声波探伤、金相组织分析和热理处试验结果的对比分析,研究了钢轨铝热焊接接头轨脚杂波形成的原因。结果表明:焊接接头轨脚杂波与焊接材料关系不大... 针对钢轨铝热焊接接头轨脚超声波探伤存在明显杂波的问题,通过对不同焊接材料焊接接头的超声波探伤、金相组织分析和热理处试验结果的对比分析,研究了钢轨铝热焊接接头轨脚杂波形成的原因。结果表明:焊接接头轨脚杂波与焊接材料关系不大;焊缝金属与钢轨母材金属组织的晶粒度差异是形成焊接接头轨脚杂波的主要原因;经热处理后,焊接接头的焊缝组织得到细化,轨脚边反射杂波被消除;轨脚边存在反射杂波的焊接接头的静弯强度满足相关技术标准要求。 展开更多

关键词 无缝线路 钢轨铝热焊接 试验研究 杂波 超声波探伤 晶粒度

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钢轨铝热焊接过程的数值模拟及工艺优化 被引量：2

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作者 高松福 宋宏图 +3 位作者 任金雷 石孟雷 冯子凌 罗飞 《铁道建筑》 北大核心 2021年第8期110-113,共4页

采用三维软件建立铝热焊接浇注模型,对钢液的充型和凝固过程进行数值模拟,研究了在铝热焊接钢液充型过程的流场和凝固过程的凝固场;基于模拟结果,对焊接工艺进行调整和优化,并进行了试验验证。结果表明,数值模拟可以直观地描述铝热焊接... 采用三维软件建立铝热焊接浇注模型,对钢液的充型和凝固过程进行数值模拟,研究了在铝热焊接钢液充型过程的流场和凝固过程的凝固场;基于模拟结果,对焊接工艺进行调整和优化,并进行了试验验证。结果表明,数值模拟可以直观地描述铝热焊接过程中钢液充型和凝固阶段的流场、温度场分布,并能进行缺陷预测;焊缝轨腰中部为最后凝固区域,易在收缩应力的作用下产生缺陷;优化方案为通过减小轨腰焊筋的尺寸同时加大内浇口尺寸来缩短轨腰金属的凝固时间;优化后轨腰中部无独立凝固孤岛存在,可以避免轨腰中部缺陷的产生;焊接试验与模拟结果一致。 展开更多

关键词 钢轨 铝热焊接 数值模拟 工艺优化 充型 凝固

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钢轨铝热焊接过程数值模拟研究与试验验证 被引量：3

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作者 高松福 任金雷 +2 位作者 石孟雷 武志刚 宋宏图 《高速铁路新材料》 2022年第3期33-37,共5页

以60 kg/m钢轨铝热焊接为研究对象,通过三维建模和数值模拟的方法研究了焊接过程中,铝热焊剂生成钢液在型腔中的流动顺序和焊后焊头温度分布情况;通过钢轨和砂型实物模型试验对钢液在型腔中的流动顺序进行了验证;通过焊接前在焊头附近... 以60 kg/m钢轨铝热焊接为研究对象,通过三维建模和数值模拟的方法研究了焊接过程中,铝热焊剂生成钢液在型腔中的流动顺序和焊后焊头温度分布情况;通过钢轨和砂型实物模型试验对钢液在型腔中的流动顺序进行了验证;通过焊接前在焊头附近钢轨埋设热电偶的方法对焊后焊头温度分布进行了验证。结果表明:通过数值模拟方法能直观地观察钢液在型腔中的流动顺序和焊头的温度分布特征;试验验证和模拟结果一致表明,钢液注入型腔后,从钢轨端面轨头两侧流入到型腔内部,并直接流入到轨底区域;钢液浇入型腔后的冷却过程中,在距轨端50 mm位置,温度分布检测结果与模拟结果基本一致。 展开更多

关键词 钢轨 铝热焊接 数值模拟 试验验证

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钢轨铝热焊预热参数对焊前预热温度的影响 被引量：1

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作者 高松福 任金雷 +1 位作者 石孟雷 宋宏图 《高速铁路新材料》 2023年第1期54-57,共4页

通过设计测量钢轨铝热焊接头温度的专用方法,研究了60 kg/m钢轨铝热焊接预热过程中,预热参数对钢轨预热温度的影响。结果表明:钢轨端面预热温度呈现轨底、轨腰部位温度较高,轨头部位温度较低的分布特点,且随预热时间增加而增加;轨缝宽... 通过设计测量钢轨铝热焊接头温度的专用方法,研究了60 kg/m钢轨铝热焊接预热过程中,预热参数对钢轨预热温度的影响。结果表明:钢轨端面预热温度呈现轨底、轨腰部位温度较高,轨头部位温度较低的分布特点,且随预热时间增加而增加;轨缝宽度较宽(30 mm)时,钢轨端面的预热温度较低,预热温度不均匀程度较为明显;随着丙烷流量的降低,轨底预热温度达到1 100℃的时间越短,丙烷流量为48 L/min时,加热时间为2.7 min。数值模拟研究发现,较高的火焰流速和较大的轨缝宽度均加剧预热的不均匀程度,与试验测温所得规律一致。现场钢轨铝热焊接宜根据轨缝宽度和钢轨温度的不同,采用有差别的预热工艺,以达到钢轨端面预热温度适当且分布均匀的目标。 展开更多

关键词 钢轨焊接 铝热焊 预热参数 预热温度

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