軌道鋁熱焊5

  軌道鋁熱焊P24-QU120

1. 工藝原理：

鋁熱熔焊是一種用化學(xué)反應(yīng)熱作為熱源的焊接方法。用化學(xué)反應(yīng)熱作為熱源的焊接方法。焊接時(shí)，預(yù)先把待焊兩工件的端頭固定在鑄型內(nèi)，然后把鋁粉和氧化鐵粉混合物（稱鋁熱劑）放在坩堝內(nèi)加熱，使之發(fā)生還原放熱反應(yīng)，成為液態(tài)金屬（鐵）和熔渣，注入鑄型。液態(tài)金屬流入接頭空隙，形成焊縫金屬，熔渣則浮在表面上。為了調(diào)整熔液溫度和焊縫金屬化學(xué)成分，常在鋁熱劑中加入適量的添加劑和合金。鋁熱焊具有設(shè)備簡單、使用方便、不需要電源等特點(diǎn)，常用于鋼軌、鋼筋和其他大截面工件的焊接。

此工藝創(chuàng)始于19世紀(jì)末，當(dāng)時(shí)H.戈德施密特發(fā)現(xiàn)鋁粉與金屬氧化物可由外部熱源使之開始放熱反應(yīng)，且一旦反應(yīng)便可自行持續(xù)，這一反應(yīng)的通式為：

金屬氧化物 + 鋁（粉）+附助劑→ 氧化鋁 + 金屬 + 熱能

2.特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

1.焊接點(diǎn)的電流截流量和導(dǎo)線相等；

2.焊接點(diǎn)是.性的，不會(huì)因松動(dòng)或腐蝕造成高電阻；

3.焊接點(diǎn)像鋼一樣，而比鋼本身更加堅(jiān)韌，且不受腐蝕性產(chǎn)物的影響；

4.焊接點(diǎn)能經(jīng)受反復(fù)多次的大浪涌（故障）電流而不退化；

5.焊接操作方法簡單，容易上手；

6.設(shè)備輕便，攜帶方便；

7.焊接時(shí)，不需要外接電源或熱源；

8.從外觀便能核查焊接的質(zhì)量；

3.鋁熱焊接化學(xué)方程式

  3FeO + 2Al = 3Fe + Al2O3

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3Fe3O4+ 8Al = 9Fe + 4Al2O3

4.鋁熱焊接操作要點(diǎn)：

（1）影響焊接效果的因素

一個(gè)良好的焊點(diǎn)表面豐滿光亮、沒有氣孔、夾渣，切開后其剖面成一整體無氣孔與瑕疵。影響到焊接效果的.主要原因是濕氣或水氣，由于模具、焊粉及被焊接物內(nèi)均可能吸附水分，因此如何防止或驅(qū)除水氣，是焊接時(shí)必須采取的.重要步驟。另一影響焊接效果的因素是模具及被焊接物的清潔程度，如被焊接物表面的塵土、油脂、氧化物或其它附著物必須清除，使其潔凈光亮后才可進(jìn)行焊接作業(yè)，否則焊接后的焊點(diǎn)的導(dǎo)電性能與機(jī)械性能將受到影響。如果模具內(nèi)遺留的殘?jiān)磺宄?，將造成焊點(diǎn)表面不平滑、不光亮。綜上所述，注意要點(diǎn)：①驅(qū)除水氣（可用噴燈烘烤），②清潔被焊接物，③清潔模具

（2）焊粉應(yīng)用時(shí)注意事項(xiàng)

①每包焊粉對應(yīng)一個(gè)焊點(diǎn)，焊粉牌號(hào)需與模具相對應(yīng)，使用前需仔細(xì)對照確認(rèn)。

②焊粉出廠時(shí)對于其防潮已采取多層保護(hù)，但建議妥善保存避免受潮。

5.焊前準(zhǔn)備工作

（1）每次開工前用加熱工具（噴燈或烘干箱）烘烤干燥模具，驅(qū)除水氣。

（2）每次使用完后清潔模具，用軟毛刷或其它軟性物品，避免損壞模具。

（3）檢查模具接觸面的密合度，防止操作時(shí)銅液從縫隙處滲漏出來。

（4）模夾是用于開合模具的，模夾的緊密度對焊接的效果有影響，請?jiān)诤附娱_始之前認(rèn)真檢查模夾，并做適當(dāng)調(diào)整。

（5）模具由石墨做成，比較脆弱，無法承受拋甩與強(qiáng)力沖擊，故不可將超出模具尺寸的焊接物強(qiáng)行放入模具，或使用堅(jiān)硬的物質(zhì)和工具來清除殘?jiān)?/span> 

6.施工工藝流程及程序

（1）. 現(xiàn)場鋁熱焊接工藝流程圖

現(xiàn)場鋁熱焊施工工藝流程圖

A.在焊接現(xiàn)場準(zhǔn)備工作→鋼軌端頭的對正準(zhǔn)備→軌道口截面打磨→安裝砂模、底模→封泥→      預(yù)熱→安放坩堝→倒入整包鋁粉混合焊劑→點(diǎn)燃焊劑→氧氣丙烷助燃→燃燒全部→澆注。

B.收尾工作→拆除砂模→推瘤→冷打磨。 

（2）. 施工前準(zhǔn)備

對物品類型及數(shù)量進(jìn)行清點(diǎn)，并進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的調(diào)試。

軌道的準(zhǔn)備工作:當(dāng)焊頭距離軌枕邊緣小于100mm或在軌枕上，應(yīng)挪

開軌枕直至不影響立模為止，再扒開軌枕盒內(nèi)的道碴，深度100mm，如

果預(yù)計(jì)在施工過程中鋼軌伸縮量較大或溫度劇烈變化時(shí)，使用拉軌器鎖

定軌端15m范圍內(nèi)的線路，松開線路上待焊頭處附近三根軌枕的扣件，

若是曲線地段適當(dāng)多松幾根軌枕扣件。

(3).鋼軌端頭的準(zhǔn)備

用電動(dòng)鋼絲刷或者打磨機(jī)清理待焊鋼軌接頭端面及距軌端150mm范

圍內(nèi)全部斷面，以除去氧化物，待焊軌頭兩端面和軌底邊緣必須嚴(yán)格保

證干燥清潔。

檢查端部尺寸，并確認(rèn)端頭鋼軌無裂紋、壓塌、飛邊、補(bǔ)焊等缺

陷。如有軌頭有壓塌現(xiàn)象，應(yīng)行鋸軌。鋸軌時(shí)應(yīng)注意：保證鋼軌斷

面垂直，不能內(nèi)斜，確保澆注時(shí)鋼水能灌滿軌縫；將1m直靠尺靠在鋼軌

頂面上，用塞尺塞縫確定應(yīng)鋸掉鋼軌的長度，將軌頭壓塌部分鋸

掉，避免焊頭成馬鞍形。

(4).鋼軌端頭的對正

使用兩個(gè)對軌架對鋼軌焊頭進(jìn)行接頭校正，不準(zhǔn)用鐵錘撞擊鋼軌或

強(qiáng)行對正。對正架的位置應(yīng)放在離焊頭2-3根的軌枕上。

調(diào)整時(shí)應(yīng)使兩接頭保持規(guī)定間距，水平縱向?qū)χ?，不得扭轉(zhuǎn)。

(5).間隙調(diào)整

軌端間隙必須在23～27

mm之間。在焊接過程中必須保持間隙不變從對軌開始禁止在兩端50m范圍內(nèi)松動(dòng)扣件、起撥動(dòng)線路，直至焊接完

畢。尖點(diǎn)（垂直對正）：在焊接之前，兩端鋼軌向上應(yīng)有一交點(diǎn)

（見“尖點(diǎn)對正示意圖"），這樣.不會(huì)因?yàn)楹竿旰蟮睦鋮s造成焊頭凹

陷，并能保證留有一定的凸出余量供打磨。

(6).水平對正

用直尺規(guī)分別檢查鋼軌對接尺寸的一段鋼軌軌頭、軌腰和軌底，如

果兩根鋼軌不一樣寬，將兩端鋼軌的中心線對齊，差異均分。

(7).安裝砂模、封泥

砂模安裝前應(yīng)在鋼軌上輕輕摩擦，以使其與鋼軌結(jié)合得更緊密，所

有影響砂模.定位的斷面缺陷（如毛刺等）必須去除，砂模的中心線

與鋼軌接頭的軸線必須在同一條直線上。

先安裝底板（底板安裝后，復(fù)查鋼軌軌縫、拱度、方向有無變

化），后安裝側(cè)模，再用砂模固定夾將砂模定位，用防塵罩蓋住砂模上

口，防止污物掉入砂模內(nèi)腔。

(8).用封箱泥封箱、安裝渣盤

在砂模的出料口及夾具螺紋處抹上防漏泥，使砂模與鋼軌之間嚴(yán)實(shí)

密封，防止?jié)沧r(shí)“跑火"，將渣盤與砂模間的連接處密封。

(9).預(yù)熱

為消除砂模中殘余濕氣和提高鋼軌及砂模的溫度，焊接之前要進(jìn)行

預(yù)熱。

將點(diǎn)溫計(jì)置于鋼軌上，隨時(shí)觀測鋼軌溫度。

預(yù)熱操作方法：使用調(diào)節(jié)器增大壓力，一直獲得丙烷壓力為

6.施工工藝流程及程序

（1）. 現(xiàn)場鋁熱焊接工藝流程圖

現(xiàn)場鋁熱焊施工工藝流程圖

A.在焊接現(xiàn)場準(zhǔn)備工作→鋼軌端頭的對正準(zhǔn)備→軌道口截面打磨→安裝砂模、底模→封泥→      預(yù)熱→安放坩堝→倒入整包鋁粉混合焊劑→點(diǎn)燃焊劑→氧氣丙烷助燃→燃燒全部→澆注。

B.收尾工作→拆除砂模→推瘤→冷打磨。 

（2）. 施工前準(zhǔn)備

對物品類型及數(shù)量進(jìn)行清點(diǎn)，并進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的調(diào)試。

軌道的準(zhǔn)備工作:當(dāng)焊頭距離軌枕邊緣小于100mm或在軌枕上，應(yīng)挪

開軌枕直至不影響立模為止，再扒開軌枕盒內(nèi)的道碴，深度100mm，如

果預(yù)計(jì)在施工過程中鋼軌伸縮量較大或溫度劇烈變化時(shí)，使用拉軌器鎖

定軌端15m范圍內(nèi)的線路，松開線路上待焊頭處附近三根軌枕的扣件，

若是曲線地段適當(dāng)多松幾根軌枕扣件。

(3).鋼軌端頭的準(zhǔn)備

用電動(dòng)鋼絲刷或者打磨機(jī)清理待焊鋼軌接頭端面及距軌端150mm范

圍內(nèi)全部斷面，以除去氧化物，待焊軌頭兩端面和軌底邊緣必須嚴(yán)格保

證干燥清潔。

檢查端部尺寸，并確認(rèn)端頭鋼軌無裂紋、壓塌、飛邊、補(bǔ)焊等缺

陷。如有軌頭有壓塌現(xiàn)象，應(yīng)行鋸軌。鋸軌時(shí)應(yīng)注意：保證鋼軌斷

面垂直，不能內(nèi)斜，確保澆注時(shí)鋼水能灌滿軌縫；將1m直靠尺靠在鋼軌

頂面上，用塞尺塞縫確定應(yīng)鋸掉鋼軌的長度，將軌頭壓塌部分鋸

掉，避免焊頭成馬鞍形。

(4).鋼軌端頭的對正

使用兩個(gè)對軌架對鋼軌焊頭進(jìn)行接頭校正，不準(zhǔn)用鐵錘撞擊鋼軌或

強(qiáng)行對正。對正架的位置應(yīng)放在離焊頭2-3根的軌枕上。

調(diào)整時(shí)應(yīng)使兩接頭保持規(guī)定間距，水平縱向?qū)χ?，不得扭轉(zhuǎn)。

(5).間隙調(diào)整

軌端間隙必須在23～27

mm之間。在焊接過程中必須保持間隙不變從對軌開始禁止在兩端50m范圍內(nèi)松動(dòng)扣件、起撥動(dòng)線路，直至焊接完

畢。尖點(diǎn)（垂直對正）：在焊接之前，兩端鋼軌向上應(yīng)有一交點(diǎn)

（見“尖點(diǎn)對正示意圖"），這樣.不會(huì)因?yàn)楹竿旰蟮睦鋮s造成焊頭凹

陷，并能保證留有一定的凸出余量供打磨。

(6).水平對正

用直尺規(guī)分別檢查鋼軌對接尺寸的一段鋼軌軌頭、軌腰和軌底，如

果兩根鋼軌不一樣寬，將兩端鋼軌的中心線對齊，差異均分。

(7).安裝砂模、封泥

砂模安裝前應(yīng)在鋼軌上輕輕摩擦，以使其與鋼軌結(jié)合得更緊密，所

有影響砂模.定位的斷面缺陷（如毛刺等）必須去除，砂模的中心線

與鋼軌接頭的軸線必須在同一條直線上。

先安裝底板（底板安裝后，復(fù)查鋼軌軌縫、拱度、方向有無變

化），后安裝側(cè)模，再用砂模固定夾將砂模定位，用防塵罩蓋住砂模上

口，防止污物掉入砂模內(nèi)腔。

(8).用封箱泥封箱、安裝渣盤

在砂模的出料口及夾具螺紋處抹上防漏泥，使砂模與鋼軌之間嚴(yán)實(shí)

密封，防止?jié)沧r(shí)“跑火"，將渣盤與砂模間的連接處密封。

(9).預(yù)熱

為消除砂模中殘余濕氣和提高鋼軌及砂模的溫度，焊接之前要進(jìn)行

預(yù)熱。

將點(diǎn)溫計(jì)置于鋼軌上，隨時(shí)觀測鋼軌溫度。

預(yù)熱操作方法：使用調(diào)節(jié)器增大壓力，一直獲得丙烷壓力為

0.07MPa，氧氣壓力為0.49MPa，然后關(guān)掉鋼瓶；將加熱器裝于支架上，

調(diào)整噴咀對準(zhǔn)砂模的中心，并將分流塞放在砂模的邊緣上，將加熱器從

支架上拿開，點(diǎn)燃噴火咀；調(diào)整丙烷氣（0.07MPa）和氧氣的壓力

（0.49MPa）及混合比，以得到.佳火焰，火焰長度（藍(lán)色部分）約

12mm。

預(yù)熱時(shí)間從火焰調(diào)節(jié)好之后計(jì)起，用跑表嚴(yán)格控制。預(yù)熱時(shí)間根據(jù)

軌型選定（60kg/m鋼軌為5分鐘）。

預(yù)熱完成后，先關(guān)掉丙烷氣，后關(guān)掉氧氣將預(yù)熱器拿出，操作時(shí)注

意不要將砂模壁碰壞，預(yù)熱時(shí)要注意觀察各縫隙上的防漏泥是否有裂紋

或掉下，并采取相應(yīng)的措施。

(10).澆筑

預(yù)熱完畢后，將坩堝迅速放在模具上，并對準(zhǔn)位置，迅速點(diǎn)燃火

柴，插入焊劑中心25mm深。從預(yù)熱完成至點(diǎn)燃焊料不得超過30秒。當(dāng)廢

渣停止流動(dòng)時(shí)開始計(jì)時(shí)，5分鐘后可將坩堝、廢渣盤移去并棄置防火棄

裝有少量干砂土的渣處渣坑內(nèi)。

(11)拆除砂模與推瘤

在澆注5分鐘后，移走廢渣盤和一次性坩堝，拆除砂模；在澆注6半鐘后，將多余的焊料切除掉，軌基處凸出的焊料打彎，以便打磨機(jī)打磨焊頭；放上推瘤機(jī)，迅速推除焊瘤，推瘤時(shí)應(yīng)進(jìn)行雙向推瘤。除瘤后殘余部分不大于1.5mm，也不得小于0.5mm。

(12).熱打磨

在線路恢復(fù)通車前，焊頭必須進(jìn)行熱打磨：在熱打磨時(shí)，應(yīng)在鋼軌

踏面上保留至少高出鋼軌0.8mm的焊頭金屬；打磨焊頭的內(nèi)側(cè)及外側(cè)與

鋼軌的兩側(cè)平齊；在澆注完15分鐘后去掉楔子或鋼軌對正架，以便讓焊

頭冷卻至水平；假如使用了起軌器來使鋼軌端頭降低，可以澆注后過30

分鐘將其撤掉。

(13).冷打磨

冷打磨是為了除掉由于焊接生成的任何幾何不連續(xù)，也是為了.終

對焊頭的驗(yàn)收。冷打磨應(yīng)在澆注后1小時(shí)后進(jìn)行，先去掉軌基抬高器，

目測尖點(diǎn)，對鋼軌表面進(jìn)行冷打磨使其整體平齊，注意千萬不要在某一

處打磨過度而造成鋼軌淬火。

(14).清理

對焊縫區(qū)焊帶邊緣清理，除去毛刺及凸棱，并清理焊接現(xiàn)場，將機(jī)

具等撤出線路