钢轨焊接接头外观质量控制

摘 要：通过对石板滩焊轨车间生产过程中影响钢轨焊接接头外观质量（平直度、表面质量）的各工位进行分析，采集了大量实践数据进行验证和总结，制定出了提高精加工外观质量的控制措施。

关键词：钢轨；焊接接头；外观质量

随着铁路建设加快，为了满足高速铁路对钢轨焊缝外观质量的要求，有必要对流程中影响焊缝外观质量的关键工序进行分析，并进行有效管理。

目前影响焊缝外观质量关键工序有：焊前检查、存轨、除锈、焊接、粗打磨、长轨存放及时效、精调、仿形磨、精磨、外观检验。

1 焊前检查

焊前检查项目有：钢轨型式尺寸检查（包含：钢轨高度、轨头宽度、轨腰厚度、轨底宽度、轨底边缘厚度、断面不对称度、端面垂直子斜度、端面水平斜度）、钢轨表面质量检查、端头（两端，下同）平直度、扭转度。焊前检查的目的是防止母材不合格的钢轨流入焊接工序，造成错边超标。而影响焊缝外观质量的主要因素有以下几点：

（1）端头平直度：采用1m和2m平直尺和塞尺逐根检查钢轨端头平直度。由于焊前无矫直设备，发现平直度不合格的钢轨，必须将不合格端头锯切后重新检查合格方能放行，否则会造成焊缝外观平直度超标。由于外观平直度只检查焊缝左右各500mm范围内钢轨平直度情况，因此，钢轨端头1m范围内的平直度对焊缝平直度影响起决定性作用，此处只对钢轨端头1m范围内的平直度作分析讨论。

技术标准规定钢轨“端部水平方向弯曲≤0.4mm/1m”，但是焊缝外观平直度标准为“钢轨侧面工作边-0.2mm-0.1mm”，这就出现了一个矛盾，即钢轨母材平直度标准低于焊缝平直度标准。从日常生产统计发现：a.高速钢轨端部水平方向弯曲一般可达≤0.2mm/1m，遇弯曲稍大的情况也可通过后续工位（精调）修正。b.按照目前工艺，焊前检查实质上是对钢轨进行定性检查，配轨工序也无任何规定，这就势必出现前轨A端左弯与后轨B端（简称AB端，下同）右弯钢轨混焊的情况，反映出的现象即是焊缝处未错头，但焊缝1m范围内错边超标。（2）扭转度：采用钢轨扭转尺逐根检查钢轨端头扭转度。发现不合格的钢轨，必须判为不合格。但是与端头平直度检验相同，扭转度检查也未记录实际数值，也会出现AB端左扭与右扭钢轨混焊的情况，反映出的现象是焊接工位对头困难，焊接接头反复错边锯切。（3）钢轨型式尺寸检查：采用检验样板对钢轨各项型式尺寸进行抽检。由于断面不对称度对错头（包括轨底错）影响很大，应避免左偏与右偏钢轨混焊。但是由于是抽检，而且目前焊轨工艺无这方面的要求，AB端左偏与右偏钢轨混焊的情况不可避免，这就造成轨头不错轨底错边超标。由此可以看出，在焊前检查工位增加配轨工序是必要的，大大减少由于钢轨木材AB端反向偏差（分别都不超标）混焊的情况出现，显著改善焊接对头困难和错边超标现象。

2 存轨

将焊前检查合格钢轨输送到指定地点，按要求存放。要求存轨时不能压轨底，存轨梁及层间垫物相错量不大于50mm，保证钢轨存放时钢轨踏面变形达最小。

3 除锈

目前焊轨车间除锈方式为砂带除锈，除锈深度均匀，除锈位置控制良好。但如遇钢轨存放时间过长，表面严重，除锈量必须超过工艺规定才能达到焊接要求；除锈机工况不佳或辊筒线偏移，使得除锈机砂带工作面与钢轨顶面不平行，造成钢轨顶面局部除锈超差。因此，必须经常性的除锈机进行检修、保证工况达到最佳；同时对辊筒线进行动态监控，发生较大偏移时，必须立即恢复。

4 焊接

每天焊接作业前，必须按要求对使用的波磨尺进行校准。焊接完成后检查接头，不合格的接头必须锯切，严格控制错边量和推凸余量。

由于焊机与辊筒线的不稳定性，设备与工装也是造成焊接错头的重要因素：（1）焊机工况（上、下电极变形、对中装置故障等）发生变化未被发现时，对头难度加大，焊接错头率大大增加。（2）焊机与辊筒线发生偏移，钢轨输送至焊机时不是自由状态，焊接错头率也会增加。

因此，对焊机及焊机左右一定范围内辊筒线的定期检测是必要的。需要注意的是，虽然对焊机及辊筒线进行了检测，检修和调试质量才是卡控的关键。

5 粗打磨和轨腰打磨

由于轨头下颚、轨腰、轨脚和轨底焊瘤余量在后续工位不再处理，必须严格按照工艺要求使用检验样板逐一做好自检和互检，出现打亏现象必须对该接头进行锯切重焊，保证合格。

6 长轨存放及时效

研究表明（由于文章着重分析各工位对焊接接头外观质量的影响，此处对时效影响不做详细分析）焊接完成钢轨时效时间必须达到24小时，才能保证精调处理后的焊缝平直度不会变化。其余问题同“存轨”，此处不累述。

7 精调

每天精调工位作业前，必须按要求对精调机和外观电子平尺进行校准；每周还要对波磨尺进行校准。作业时必须严格按照工艺参数对焊缝左右1m范围内钢轨顶面及工作边进行矫直，尽量保证测量曲线处于上下限之间。精调作业质量的好坏，最终关系到之后工位的工作量和焊缝平直度。

8 仿形磨

仿形磨是采用仿形打磨机在精磨前对焊接接头的轨顶面及工作边进行预打磨。仿形磨必须严格控制打磨长度不能超过左右各450mm，母材打磨深度不超过0.5mm；非外观检验测量位置也必须按要求打磨；打磨时，控制进刀量不能过大，防止出现发蓝或者打磨灼伤，影响外观质量。

9 精磨

精磨是对仿形磨后的焊缝进行精细的打磨。精磨要求打磨长度尽量短，在满足要求的前提下，最好只打磨焊瘤。按照要求调试精磨机，控制进刀和打磨速度，防止出现发蓝或打磨灼伤。

10 外观检验

外观检验是控制焊缝外观质量的最后一道工序，因此，必须严格按照相关规定作业。外观检验使用电子平尺测量焊缝平直度需要注意的有：钢轨必须处于检验平台并用夹钳加紧；在测量前，焊缝温度必须处于室温。

平直度及表面不平度超差，有条件的采用角磨机修磨；对无法修磨合格的焊缝，必须返回精调工序重新矫直或者锯切重焊。

外观检验工位还要检查焊缝打磨情况，严格控制打磨长度和深度；同时抛光发蓝和所有打磨部位；检查轨腰及轨头下颚处焊瘤余量。

11 结束语

控制焊缝的外观质量，必须从各个岗位进行控制，每个岗位都要严格执行作业规程；一个工位出现的问题就在该工位解决，尽量避免在后续工位用其它方法补救。