3.2 焊轨接头性能检验方法 17

3.3 焊缝金相分析 18

3.4 焊缝硬度检测 21

3.4.1 维氏硬度检测原理 21

3.4.2 焊缝硬度试验 22

3.5 焊缝超声波探伤 23

3.5.1 超声波探伤介绍 23

3.5.2 钢轨焊缝超声波探伤试验 24

3.6 灰斑及落锤试验 26

3.6.1 灰斑介绍 26

3.6.2 钢轨落锤试验 26

3.7 本章小结 27

结论 29

致谢 30

参考文献 31

第一章 绪论

1.1 高铁轨道闪光焊背景及研究目的

无缝线路是铁路轨道现代化建设的重要内容，钢轨焊接是铺设无缝线路的关键[1-3]。现在无缝线路在我国的运用越来越多，随着列车运行速度越来越快，对钢轨焊接接头的质量要求也越来越高。我国铁路正在向高速重载方面快速发展，而提高焊接质量，减小接头灰斑面积，保证铁路运输的安全是高铁发展急需解决的关键问题，已引起铁路建设者的高度关注。下图1-1为08年以来高铁轨道的发展。

图1-1 2008年以来高铁营运里程的变化发展

钢轨焊接方式通常包括闪光对焊、气压焊、铝热焊和电弧焊四种[4]。闪光对焊具有焊接质量良好、力学性能接近钢轨母材、便于自动控制等优点，是钢轨焊接中应用最广泛的焊接方法[5]。闪光对焊接头在我国焊接接头总量中占有很大比例，是国内钢轨焊接的发展方向[6]。钢轨闪光对焊接头的形成是极其复杂、多参数耦合的非线性过程，接头处易产生孔穴、裂纹、未熔合、固体夹杂、形状和尺寸不符合等焊接缺陷。影响钢轨焊接接头质量的因素有很多，尤其是焊接参数中部分控制量的差异会极大的影响焊接质量，因此，如何选择一个合理的焊接工艺参数便成为我们克服的一项难题。

我国铁路无缝线路钢轨的焊接分为厂焊和现场焊。现场焊接质量难以控制，例如铝热焊或气压焊。随着快速发展的高铁建设，焊接质量稳定、自动化程度高的移动式钢轨闪光焊发展迅猛，应用范围越来越广。先进的设备及完善的工艺是确保闪光焊接头质量的关键。

YHG-1200TH型移动式钢轨闪光焊机是我国自主研发的最新焊轨设备[7]，适用于CHN43、50、60、75及UIC等轨型焊接，焊机可实现连续和脉动闪光焊接工艺。但因为针对焊接参数对灰斑形成和接头质量影响以及实际焊接工况的综合影响规律的研究目前还不够深入，YHG-1200TH型焊机在焊接过程中不论如何选择焊接工艺，都不能完全消除焊接缺陷。这些未能及时消除的缺陷，不仅会降低焊接接头的使用寿命，而且会给铁路运输带来不可预测的安全隐患。因此如何评判及保证闪光对焊接头质量对于确保铁路运行安全具有意义重大。钢轨焊接接头质量的检测方法主要是超声波探伤和X射线检测，但采用这些方法均不能有效地检测出灰斑等缺陷[8-9]。

1.2 国内外研究现状及存在的问题

1.2.1 国内外研究现状

1.2.2 研究中存在的问题

1.3 钢轨闪光焊的前景及发展趋势

根据2005年1月通过的《中长期铁路网规划》，我国为应对新世纪的挑战，需要大力发展高速铁路。发展高速铁路和客运专线的前提就是发展无缝线路，而钢轨闪光焊技术水平的高低直接决定了无缝线路的质量。由此可见，发展钢轨闪光焊技术具有十分重要的意义。二十一世纪，钢轨闪光焊的发展趋势主要表现在以下几方面。

1.3.1 焊接质量的自动化控制

20世纪80年代后，随着计算机技术和测试技术的发展，许多国家将计算机技术应用于闪光焊接的参数确定与过程控制上。Galantucci研究建立了一种利用计算机辅助设计钢轨闪光焊的计算方法，通过选择最佳的工艺参数组合避免可能出现的焊接缺陷。由于闪光焊的参数控制非常灵活，参数的选择又直接决定焊接质量的好坏，因此参数的确定就显得尤为重要。优佳的焊接参数不仅可以提高闪光焊的质量，还可以降低原料的损耗。