1、国内外研究现状

19世纪80年代以来，在焊接质量的预测及其控制方面，国内外学者已经有了许多研究，取得了一定的成绩。80年代至90年代初专家学者着重研究电弧传感器，主要进行质量信息的建模与检测，此后将视觉传感器、电弧传感器与新的控制方法联合起来，使得焊接质量的实时预测与控制得到了快速发展[10]。在一些发达国家的制造业中，对焊接质量进行在线监测已运用于焊接生产线上，并将焊接质量的可检测记录列入到国家标准中[11-12]。

目前，钢轨闪光对焊焊接质量主要从以下三个方面加以保证[13]：(1)通过焊接工艺参数的优化设计，得到最佳的工艺参数组合，使焊接过程稳定从而保证钢轨焊接质量。根据有限元分析方法，意大利学者Galantacci，L.M建立了钢轨闪光对焊模型，模拟焊接材料、热量输入、预热时间以及焊接过程中不同的工艺参数对接头质量的影响，然后通过计算机预测和分析了每个工艺参数对接头质量的影响[14]。文献利[15]用正交试验法设计了焊接工艺试验，通过分析试验结果获得了U71Mn钢轨焊接过程中工艺参数的最佳组合。(2)在焊接过程中引入计算机和PLC等技术，实现焊接过程的实时跟踪和精确控制。由于传感测试技术和电脑控制技术的快速发展，闪光对焊参数检测、过程控制及质量评判方法逐渐完善[16-17]。目前，美国和法国已经研发出了钢轨焊接配套检测系统，该系统能够检测并记录钢轨焊接接头质量[18-19]。(3)检测钢轨接头质量的另一种方式是无损检测方法，通常使用超声波探伤、X射线探伤等方式来评判焊接接头质量。针对常用焊接方法，文献[20]指出日本采用双探头超声波探伤方法检测其接头质量，结果表明，该方法能够较好地评估钢轨焊接质量。

我国目前对闪光焊的研究主要是针对某一钢种或轨型，确定合适的工艺规范，来通过接头的型式检验。型式检验主要包括焊接试件的落锤、疲劳、轨头的硬度检测和静弯试验以及焊缝、热影响区的显微组织检验。国内确定钢轨闪光焊接的工艺规范多采用屡试法，即：首先给出一套焊接参数，焊接后做落锤试验，根据结果来调整参数，直到25个试验接头全部合格，再进行其它项目的检验，这样通常要数百个试验接头才能确定一种钢轨的焊接工艺参数，每当焊接新的钢种时都要重复上述步骤。目前，国内对于闪光焊工艺规范和各种钢轨焊接性之间的关系以及如何保证型式试验期间获得的工艺规范能够实现稳定的焊接生产质量等方面仍然少有研究。

国外的钢轨研究闪光焊普遍采用的方法是设定不同的焊接规范，测量各种输入条件下从800℃冷却到500℃的时间(t8/5)，比较分析接头中的铁素体形态和渗碳体的片层间距，测试接头的静弯强度、挠度和硬度，小试样的抗拉强度、冲击功、疲劳裂纹扩展速率等，进而确定符合要求的t8/5范围，由此定出焊接工艺规范。

国外对合金钢轨闪光焊的研究有时借助GLEEBLE热模拟试验机辅助进行焊接规范的设计。对钢轨钢的样品(10mm×10mm×75mm)按照不同的速度冷却。通过测试不同速度下的样品的硬度和金相组织，得出合理的冷却速度，然后按照这个速度设计焊接规范。

综上所述，国外闪光焊的研究侧重于对接头焊态组织、冷却时间等方面的研究，并据此制定焊接工艺。

2、研究中存在的问题

钢轨闪光对焊利用落锤试验来评定接头性能，大量试验结果表明，灰斑是闪光对焊接头中最主要的缺陷，是导致落锤试验和静弯试验不合格的关键因素[21]。灰斑会大大降低焊接接头的静弯强度和冲击性能，在落锤试验或静弯试验中，灰斑常常是断裂源。目前钢轨钢正向高合金高强度的方向发展，灰斑已成为落锤试验合格率的最主要威胁，往往一个面积不超限的灰斑也会导致试验不合格。因此灰斑已成为钢轨闪光焊接中的主要缺陷，至今用超声波检测、X射线或其他无损检测方法均不能准确地检测出灰斑缺陷[22-23]。