[发明专利]气体输送装置及钢轨闪光焊接方法

说明书

本发明公开了一种气体输送装置及钢轨闪光焊接方法，所述气体输送装置用于在焊接工件时提供保护气体，所述装置包括第一管道和第二管道，其中所述第一管道的两个开口分别与所述第二管道的两个开口对接，使得所述第一管道和所述第二管道组成闭合管道，所述闭合管道的内壁设有出气孔，所述闭合管道的外壁设有进气孔。本发明能够在焊接时提供保护气体以改善焊接质量。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种气体输送装置及钢轨闪光焊接方法。

背景技术

钢轨闪光对焊是通过导电电极等夹紧装置将两侧钢轨夹紧，通电后使钢轨端面接触，导通电流在接触点处产生电阻热，使得接触点迅速熔化，形成闪光并伴随强烈的飞溅，经过一定的闪光留量后施加一定的顶锻力，从而使钢轨在高温下重新结晶成形的一种焊接方法。

钢轨闪光焊接头属于整个线路的薄弱环节，其质量的好坏可直接影响铁路的安全性，而钢轨闪光焊接头中的焊接缺陷直接影响接头的焊接质量。目前的研究表明，由焊接工艺引起的钢轨闪光焊接头缺陷主要有灰斑、未焊合、过烧、过热等。大量的试验统计及研究结果表明，“灰斑”是钢轨闪光对焊中的主要固有缺陷，是钢轨落锤和静弯试验不合格的最主要因素。

在所有的国内外文献中，“灰斑”(“dark spot”、“flat spot”、“matt spot”或“marco flat”)缺陷被描述成“表面无金属光泽，与周围的金属基体相比成暗灰色，内部含有非金属夹杂氧化物”。国内外主流观点认为，由于闪光焊接的烧化闪光阶段较大的过梁爆破形成火口，在金属蒸气对接头的保护不充分的条件下，火口中的硅、锰、铝等元素与空气中的[O]或氧化铁结合形成硅铝酸盐的非金属夹杂氧化物，硅铝酸盐熔点高且生成后呈固态，流动性差，易固结在融化面上。如果火口比较深，硅铝酸盐在顶锻时不易排挤出而残留在坑内，从而生成硅酸盐夹杂型灰斑。

目前，国内外主要都是通过调整钢轨闪光焊接工艺参数中烧化闪光阶段末期的烧化速度、烧化量以及顶锻力来控制灰斑缺陷的形成。但到目前为止，灰斑缺陷仍然是影响钢轨闪光焊接头服役性能的最主要焊接工艺因素，若能够消除闪光焊接头中的灰斑缺陷，闪光焊接头的落锤、静弯及服役性能将会得到有力的提升。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种气体输送装置及钢轨闪光焊接方法，能够有效降低接头中灰斑缺陷的尺寸和数量，提升钢轨闪光焊接质量。

根据本发明的一个方面，提出一种气体输送装置，用于在焊接工件时提供保护气体，所述装置包括第一管道和第二管道，其中所述第一管道的两个开口分别与所述第二管道的两个开口对接，使得所述第一管道和所述第二管道组成闭合管道，所述闭合管道的内壁设有出气孔，所述闭合管道的外壁设有进气孔。

根据本发明的一个实施例，所述工件为钢轨，所述闭合管道内壁的形状与钢轨的截面形状相适配，所述闭合管道内壁围合而成的腔包括对应钢轨头部的第一扩大部、对应钢轨底部的第二扩大部以及对应钢轨腰部的收缩部。

根据本发明的一个实施例，所述出气孔设置在所述收缩部处的内壁上，所述进气孔设置在所述第二扩大部处的外壁上。

根据本发明的一个实施例，所述第一管道和第二管道的内径为25～30mm；和/或当所述闭合管道和钢轨同心布置时，所述闭合管道与钢轨之间的间隙为20～25mm；和/或所述出气孔的孔径为4～8mm；和/或所述进气孔的孔径为18～20mm。

根据本发明的另一方面，提出一种钢轨闪光焊接方法，包括：前期闪平阶段、短路预热阶段、烧化闪光阶段、顶锻阶段以及保压后热阶段；所述方法还包括：采用所述的气体输送装置提供保护气体以对焊接区域进行保护。

根据本发明的一个实施例，所述前期闪平阶段采用1～2个分阶段进行分段控制，对于每个分阶段：位移极限为5.0mm～6.0mm，电压的相位控制参数为800‰～850‰，闪光电流为10.0kA～11.0kA，最大闪光速度为3.0mm/s～6.0mm/s；和/或