鋁熱焊施工方法

1、一、概述：鋁熱焊是采用短時(shí)間預(yù)熱、大焊劑量的一種焊接方法，目前國(guó)內(nèi)外已開始進(jìn)行推廣用，它特別適合鐵路運(yùn)輸、天車及重載設(shè)備的運(yùn)輸軌道焊接，因此具有廣闊的市場(chǎng)前景。目前軌道鋁熱焊多采用較經(jīng)濟(jì)的預(yù)熱型焊接方法，該方法中鑄型多為側(cè)頂式澆注系統(tǒng)，預(yù)熱多采用定時(shí)預(yù)熱工藝。二、影響焊接質(zhì)量的主要因素：.軌道組對(duì)精度的影響：軌道接頭組對(duì)要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求的間隙與平直度和接頭高低差進(jìn)行組對(duì)，接頭間隙過小將使兩軌道接頭融合熱量不夠，過大會(huì)使焊劑不能有效填充軌縫。一般對(duì)于QU100的軌道焊縫寬度為262mm；而接頭垂直度和高低差超標(biāo)也最終將影響到軌道接頭的壽命。由于焊接完畢后形成的內(nèi)應(yīng)力釋放及焊縫收縮會(huì)造成已組好對(duì)

2、的軌道接頭間隙產(chǎn)生偏差，應(yīng)在焊接前進(jìn)行組對(duì)間隙復(fù)測(cè)，確保接頭焊接質(zhì)量。.組對(duì)與焊接時(shí)間的影響：整個(gè)軌道的組對(duì)丁序?qū)壍篮附映尚魏蟮馁|(zhì)量影響較大，一般軌道按照?qǐng)D紙要求組對(duì)后其間隙隨著環(huán)境溫度的變化而變化，組對(duì)后的軌道要盡快按照順序焊接，如果組對(duì)時(shí)的溫度和開始焊接時(shí)的環(huán)境溫度變化較大，如在白天溫度較高時(shí)組對(duì)，而在夜間由于環(huán)境溫度大幅降低，有可能使軌道的組對(duì)超差，此時(shí)焊接必須重新調(diào)整組對(duì)間隙，為減少調(diào)整,工作量在組對(duì)完成后應(yīng)盡快完成焊接工序。.預(yù)熱溫度，時(shí)間和流量的影響：預(yù)熱控制法操作工藝中對(duì)軌道接頭影響最大的是預(yù)熱溫度、時(shí)間和流量，其極大地影響著焊縫金屬的組織和性能，在很大程度上決定了焊接的成敗。

3、預(yù)熱控制方法的影響因素有環(huán)境溫度、燃?xì)馀浔群土髁?、氣管長(zhǎng)度，烤槍位置等，需要有相當(dāng)經(jīng)驗(yàn)和操作技能方能達(dá)到要求。定時(shí)火焰預(yù)熱工藝法的控制關(guān)鍵在于氧氣的流量和與可燃性氣體間的配比。只有保證了上述條件，才能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)獲得所需的預(yù)熱溫度。以下為定時(shí)火焰預(yù)熱工藝法加熱原理：可燃?xì)怏w丙烷（C3H8）與氧氣（。2）按一定配比后燃燒而獲得熱能，其反應(yīng)方程式為：C3Hft+5O2絲3co升4HQ+熱能由上式可看出，可燃?xì)怏w和氧氣在不同配比下燃燒時(shí)獲得的熱能也不同，故其配比也需嚴(yán)格控制。鋁熱焊質(zhì)量保證關(guān)鍵在于接頭預(yù)熱溫度的控制，預(yù)熱溫度必須要控制在5909800C,否則極易出現(xiàn)焊接缺陷、其于焊后斷軌。溫度控制

4、主要由加熱時(shí)間和火焰強(qiáng)烈程度兩方面決定，加熱時(shí)間根據(jù)大量試驗(yàn)確定為79min，火焰強(qiáng)烈程度對(duì)于OU100軌道按如下調(diào)整：將丙烷出口壓力調(diào)整到0.06MPa，氧氣出口壓力預(yù)置為0.35MPa，烤槍點(diǎn)燃后將烤槍氧氣閥門全開，觀察氧氣流量表，調(diào)整氧氣出口壓力，保證氧氣流量在3500L/h，調(diào)整丙烷流量，使火焰芯長(zhǎng)度在15mm。需要注意的是所用流量計(jì)讀數(shù)必須準(zhǔn)確可靠，所使用的皮管和加熱器無(wú)泄漏和堵塞。環(huán)境溫度的影響：環(huán)境溫度低于15時(shí)，需對(duì)距焊縫1m范圍內(nèi)的鋼軌加熱至15，以上后再對(duì)焊縫處進(jìn)行加熱。.操作技術(shù)的影響：操作技本是通過大量現(xiàn)場(chǎng)操作積累的，必須嚴(yán)格按照操作工藝技術(shù)要領(lǐng)進(jìn)行操作，整個(gè)操作過程包

5、括待焊軌端的準(zhǔn)備、砂型的準(zhǔn)備、裝卡和焊劑準(zhǔn)備，鋼軌焊縫預(yù)熱、澆注、拆摸及推瘤打瞎幾個(gè)部分，對(duì)每個(gè)部分的操作技術(shù)都有嚴(yán)格的要求，必須把好每道工序質(zhì)量關(guān)。三、焊接出現(xiàn)問題的原因及防范措施：鋁熱焊接鋼軌由于在操作上主要是采用鑄造工藝達(dá)到焊接的，因此所形成的缺陷多是鑄造缺陷。主要包括疏松、氣孔、夾砂、夾滴、熱裂、未焊合等，這些缺陷會(huì)降低焊縫的承載能力或疲勞強(qiáng)度，從而降低其使用壽命。焊接缺陷名稱、形成原因及防范措施如下表所示。缺陷名稱形成原因防范措施縮孔和疏松高溫鋼水在冷凝過程中體積收縮，在鑄件中溫度高的部分形成集中孔穴，易產(chǎn)生的部位在軌腰焊縫處，此處融化面較大，溫度高于軌頭溫度，焊接在此最后凝固而形成

6、縮孔。.設(shè)計(jì)合理的鋁熱焊澆注系統(tǒng).預(yù)熱中，避免軌腰和軌腳部分有局部過熱現(xiàn)象氣孔焊劑受潮注意焊劑的防潮工作，不使用潮濕的焊劑鋼水鎮(zhèn)定時(shí)間不夠，一般應(yīng)在反應(yīng)平靜34s后澆注預(yù)熱溫度過低，特別是軌底兩腳處預(yù)熱要規(guī)范、良好澆注前停留時(shí)間過長(zhǎng)，降低了預(yù)熱溫度使用合格的坩堝，自熔片質(zhì)量要保證夾砂裝卡砂型時(shí)未一次性扣準(zhǔn)，調(diào)整移動(dòng)時(shí)有部分損壞掉入型腔盡量一次性扣準(zhǔn)砂型夾渣焊劑反應(yīng)時(shí)，熔渣從坩堝內(nèi)吐出不知何時(shí)去軌面，后續(xù)鋼水未能將其沖走上浮嚴(yán)守工藝規(guī)程，坩堝蓋尺寸要足夠大反應(yīng)未完成就進(jìn)行澆注，渣子不能完全上浮使用合格的坩堝，自熔片質(zhì)量要保證軌縫過大、鋼水不夠，導(dǎo)致熔渣進(jìn)入型腔要嚴(yán)格裂熱澆注后拆箱過早，特別是氣溫

7、低時(shí)，焊縫急冷而加大了收縮應(yīng)力勿開箱過早，焊接尚未凝固時(shí)避免錘擊未焊合鋼軌預(yù)熱溫度過低預(yù)熱要按規(guī)范要求進(jìn)行預(yù)留軌縫過小，導(dǎo)致縫內(nèi)熱量較小而使軌端難以完全融化要嚴(yán)格鐵水澆注時(shí)泄漏焊接砂型破損，與軌道貼合縫過大檢查焊接砂模完好，型號(hào)正確，清除雜物砂型周圍縫隙封填不嚴(yán)實(shí)封箱砂不能過干，搗實(shí)過程認(rèn)真，工具選擇正確焊接砂型底墊板調(diào)整不正確底墊板下墊實(shí)，不能懸空焊接澆注前，分流塞沒有放入焊接砂型在焊縫加熱過程中分工明確，避免慌張，遺忘鐵水澆注時(shí)向上噴發(fā)焊劑不同成分發(fā)生分層焊劑使用前先搖勻焊劑有吸潮、結(jié)塊現(xiàn)象.焊劑沒使用時(shí)不能開包并注意防潮.焊劑有結(jié)塊和色澤不正常變化時(shí)不能使用3.坩堝蓋加裝傘型罩防止火焰和

8、鐵水噴發(fā)局部未熔合焊縫加熱溫度不均.調(diào)整烤槍高度及角度，使火焰噴口下表面與軌道上表面保證30mm距離.加熱過程中注意軌道焊接斷面火焰燒烤狀況，烤槍進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使焊接斷面加熱基本均勻焊縫斷裂預(yù)熱溫度過高，人員操作技能不熟練對(duì)操作人員進(jìn)行操作技能培訓(xùn)焊縫表面凹坑、軌道斷面加熱溫度過高氣孔.調(diào)整氧氣、丙烷壓力，確保加熱時(shí)間.加熱過程中不斷觀察軌道斷面顏色，斷面顏色由黑色剛開始要向橘黃變化時(shí)，溫度已達(dá)到8005.3.11鋁熱焊施工方法：焊接施工之前的準(zhǔn)備工作：高壓氣體裝置的準(zhǔn)備：a.裝配預(yù)熱器之前，應(yīng)先檢查每一部件是否破損，是否通暢。b.安裝氧氣減壓表與丙烷減壓表之前，應(yīng)打開高壓閥門少許，將管道內(nèi)的

9、灰塵吹除。c.將所有部件安裝完畢后，打開槍體，檢查流量計(jì)、各接頭是否漏氣。耐用鎂砂坩鍋的安裝：正常情況下耐用鎂砂坩鍋的內(nèi)襯可連續(xù)使用20至30次。安裝時(shí)用水玻璃砂將坩鍋桶與坩鍋直升桶接頭處封嚴(yán)，高度為80100mm。料具準(zhǔn)備：a.準(zhǔn)備封箱砂：封箱砂是在焊接時(shí)用來(lái)封閉砂型的，一般在焊接施工前準(zhǔn)備好。加適量水?dāng)嚢杈鶆颍蟪倍粷?。最好在使用前一天?zhǔn)備好，裝入密封容器中備用。卜坩鍋的準(zhǔn)備：每次焊接完成后，需要清除掉自熔塞殘骸。清除方法是：用清渣桿尖頭輕輕敲擊自熔塞壁周圍熔渣，擊碎后倒轉(zhuǎn)坩鍋，從坩鍋底部向內(nèi)輕輕打出熔塞殘骸。施焊前，需要烘烤坩鍋。烘烤坩鍋與預(yù)熱焊縫所用火焰相同，烘烤時(shí)要保證坩鍋口通暢

10、，并且下方無(wú)受熱后會(huì)炸裂的物質(zhì)。烘烤坩鍋是為了驅(qū)除鍋內(nèi)潮氣。1小時(shí)內(nèi)進(jìn)行第二次焊接，可以不再烘烤坩鍋；焊接間隔如超過1小時(shí)，則需要烘烤2分鐘；焊接間隔超過3小時(shí)，則烘烤時(shí)間為8分鐘。準(zhǔn)備鋼軌：待焊鋼軌焊前應(yīng)仔細(xì)檢查，若鋼軌上有損傷、裂紋的部分必須鋸除，扭曲變形處應(yīng)進(jìn)行校正處理。鋼軌用氧氣、乙炔切割時(shí)，兩切口端面應(yīng)盡量平直，其不平度應(yīng)小于2mm,并將熔渣清除干凈。焊接之前用鋼絲砂輪清刷除銹，清刷部位為端面及鋼軌長(zhǎng)度方向，縱向清刷長(zhǎng)度不小于150mm,并除去油污、油漆。5.3.11.2鋼軌的焊接：鋼軌的固定：鋁熱焊接頭的平直度直接關(guān)系到接頭的壽命,而平直度是由對(duì)軌的好壞決定的。為保證鋼軌接頭的平直

11、度,采用以下方法進(jìn)行鋼軌的對(duì)接：a.鋼軌焊接時(shí)需墊起，接頭處的支墊距離在便于操作的條件下，越近越好。b.固定鋼軌時(shí)應(yīng)從稍遠(yuǎn)處觀看接頭處的平直度，根據(jù)目測(cè)先進(jìn)行粗調(diào)。c.粗調(diào)后將1米直尺靠于兩軌頭側(cè)面，根據(jù)直尺對(duì)軌道進(jìn)行第二次調(diào)整，使兩段鋼軌均緊貼于直尺上,再檢查軌底、軌腰,也要達(dá)到要求。d.為避免焊后形成低接頭，接縫處固定時(shí)應(yīng)稍加高，加高量為1.52mm。e.焊縫間隙預(yù)留為262mm。裝卡砂型：砂型易碎,運(yùn)輸過程中一定要小心。使用前必須仔細(xì)檢查砂型是否有缺陷。焊接前每付砂型應(yīng)在待焊鋼軌上試合,若不符合可輕輕地在待焊鋼軌上研合使之緊貼,最后檢查砂型是否完好并用毛刷將浮砂消除。砂型卡具按如下順序安

12、裝：a.先安裝底板，其中底板兩側(cè)伸出長(zhǎng)度應(yīng)一致，底板應(yīng)與軌縫對(duì)中。b.卡左右砂型，砂型卡好后用手電從冒口孔檢查是否兩側(cè)軌底角伸出長(zhǎng)度一致，如不一致應(yīng)做調(diào)整。c.擰緊緊固螺絲?？ň甙惭b完畢后將配制好的封箱砂填封到封箱溝槽內(nèi)（必須要封嚴(yán)?。?，最后檢查一遍砂型安裝是否正確，砂型是否有開裂、掉砂，封箱是否嚴(yán)密，然后在接渣斗內(nèi)放適量干砂子，將其放在鋼軌上，與砂型開有接渣口的一側(cè)貼緊，并用封箱砂封嚴(yán)接渣斗與砂型間的接縫。坩鍋支架和填料的安裝：a.先將自熔塞輕輕打入清除好的坩鍋口內(nèi)（深度適宜），把清渣桿有圓管的一端罩在自熔塞上，在自熔塞周圍倒適量鎂砂，輕轉(zhuǎn)幾下清渣桿，注意一定不要將鎂砂弄入自熔塞上杯中。b.

13、撤掉清渣桿，將焊劑倒入坩鍋內(nèi)，焊接頂部呈丘形，插入高溫火柴，蓋上坩鍋帽。.將坩鍋支架安裝好，把坩鍋放在支架上，轉(zhuǎn)到砂型上方，調(diào)整坩鍋位置，使?jié)沧⒖谡龑?duì)砂型型腔，坩鍋底部距砂型頂面為30mm,轉(zhuǎn)開坩鍋，準(zhǔn)備預(yù)熱。預(yù)熱：a.采用液化石油氣和氧氣作燃料，接通液化石油氣和氧氣管路，檢查各環(huán)節(jié)是否通暢。預(yù)熱器在使用前需標(biāo)定，具體操作如下，把流量計(jì)接入氧氣減壓表與預(yù)熱器之間，調(diào)節(jié)氧氣減壓表使氧氣流量至規(guī)定值，然后記錄預(yù)熱器上氧氣表讀數(shù)，焊接時(shí)拆除流量計(jì)，按記錄值調(diào)節(jié)氧氣壓力即可，使用一段時(shí)間后需重新標(biāo)定。預(yù)熱前應(yīng)檢查液化氣與氧氣的壓力，若瓶?jī)?nèi)氣體不足以完成預(yù)熱，禁止使用。b.預(yù)熱先打開氧氣瓶和液化石油氣瓶

14、的瓶閥，再分別打開兩個(gè)減壓表上的低壓閥門，液化石油氣開至0.040.06Mpa,氧氣頂開至0.40.6Mpa。先少許打開液化石油氣開關(guān)和氧氣開關(guān)，用明火點(diǎn)燃燒嘴，火焰開始燃燒后，陸續(xù)增加液化石油氣和氧氣，最后將氧氣開關(guān)全部打開，調(diào)節(jié)氧氣減壓表上的低壓閥門，使預(yù)熱器上的氧氣壓力表達(dá)到記錄值，再微調(diào)液化石油氣使火焰呈藍(lán)色火焰，焰心長(zhǎng)度為1214mm。c.調(diào)節(jié)好火焰后，將預(yù)熱器放于砂型上，將手柄架在預(yù)熱器托架上，此時(shí)注意觀察使預(yù)熱器燃燒嘴出口與軌縫平行，同時(shí)不要使燃燒嘴與鋼軌接觸，否則不僅加熱不均勻，而且會(huì)使燃燒嘴燒損。還要注意從砂型兩邊的冒口反上來(lái)的火焰是否暢通，是否一樣。預(yù)熱過程中還應(yīng)注意觀察預(yù)

15、熱情況，隨時(shí)保證預(yù)熱器的正確位置。d.預(yù)熱完成后，提起預(yù)熱器，先減少一些氧氣，然后逐漸減少液化石油氣與氧氣，使火焰逐漸減弱。最后先關(guān)閉液化石油氣閥，再關(guān)閉氧氣開關(guān)，防止預(yù)熱管內(nèi)管路變黑變臟。點(diǎn)火及燒鑄：a.預(yù)熱進(jìn)行至最后10秒時(shí)，開始倒計(jì)時(shí)，當(dāng)數(shù)至3時(shí)，點(diǎn)燃高溫火柴，移開預(yù)熱器，放入砂頂砂芯，點(diǎn)燃焊劑并將坩鍋轉(zhuǎn)至砂型上方，擰緊鎖緊螺絲。注意：確定焊劑點(diǎn)燃前不要關(guān)閉預(yù)熱器，以備重新點(diǎn)燃焊劑。b.反應(yīng)開始后，鋼水會(huì)自動(dòng)澆鑄。若確認(rèn)焊劑未被點(diǎn)燃，10秒內(nèi)可重新點(diǎn)燃。超過10秒應(yīng)拆除砂型，待鋼軌冷卻后重新裝卡砂型，預(yù)熱。c.如焊劑點(diǎn)燃后，自熔塞沒有熔化。應(yīng)在5分鐘后并確認(rèn)坩鍋內(nèi)鋼水已經(jīng)凝固，方可移動(dòng)坩

16、鍋。否則，有可能被鋼水燙傷，造成傷害事故。拆卸焊接工具：由點(diǎn)火開始計(jì)時(shí)：a.坩鍋：澆注結(jié)束后移開。卜坩鍋支架、接渣斗：2分鐘后移開。c.砂型卡具：3.5分鐘后拆除。修整焊接：a.拆卸完機(jī)具后，用液壓推瘤機(jī)進(jìn)行推瘤，然后用打磨機(jī)打磨接頭。拆除砂型卡具后，將推瘤機(jī)安放到位。將砂型箱溝槽（需推瘤處）內(nèi)的封箱砂清除干凈。從點(diǎn)火計(jì)時(shí)，5分鐘時(shí)開始推瘤。推瘤完畢后，卸下推瘤機(jī)。b.推薦在澆鑄完畢20分鐘后，敲掉冒口棒，如果使用了拉軌器，必須在焊后30分鐘后才能將接軌器拆除。用專用設(shè)備打磨鋼軌頂面和側(cè)面，打磨時(shí)要經(jīng)常停下來(lái)用直尺檢查，防止出現(xiàn)低接頭。完成打磨后應(yīng)檢查打磨面，根據(jù)軌道標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，頂面打磨公差為00.3mm,側(cè)面打磨公差為一0.30.3mm。5.3.11.3焊劑的保存及安全注意事項(xiàng)：焊接過程注意事項(xiàng)：a.現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)，必須設(shè)專人防護(hù)，負(fù)責(zé)監(jiān)督。b.焊接材料、工具應(yīng)放置有序，不得零亂，不得侵入界限。c.氧氣及液化石油氣皆為高壓氣體，使用時(shí)應(yīng)按規(guī)章操作注意安全。d.預(yù)熱器火焰及剛使用完的坩鍋、夾具，均