轨道铝热焊5

  轨道铝热焊P24-QU120

1. 工艺原理：

铝热熔焊是一种用化学反应热作为热源的焊接方法。用化学反应热作为热源的焊接方法。焊接时，预先把待焊两工件的端头固定在铸型内，然后把铝粉和氧化铁粉混合物（称铝热剂）放在坩埚内加热，使之发生还原放热反应，成为液态金属（铁）和熔渣，注入铸型。液态金属流入接头空隙，形成焊缝金属，熔渣则浮在表面上。为了调整熔液温度和焊缝金属化学成分，常在铝热剂中加入适量的添加剂和合金。铝热焊具有设备简单、使用方便、不需要电源等特点，常用于钢轨、钢筋和其他大截面工件的焊接。

此工艺创始于19世纪末，当时H.戈德施密特发现铝粉与金属氧化物可由外部热源使之开始放热反应，且一旦反应便可自行持续，这一反应的通式为：

金属氧化物 + 铝（粉）+附助剂→ 氧化铝 + 金属 + 热能

2.特点和优点：

1.焊接点的电流截流量和导线相等；

2.焊接点是.性的，不会因松动或腐蚀造成高电阻；

3.焊接点像钢一样，而比钢本身更加坚韧，且不受腐蚀性产物的影响；

4.焊接点能经受反复多次的大浪涌（故障）电流而不退化；

5.焊接操作方法简单，容易上手；

6.设备轻便，携带方便；

7.焊接时，不需要外接电源或热源；

8.从外观便能核查焊接的质量；

3.铝热焊接化学方程式

  3FeO + 2Al = 3Fe + Al2O3

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3Fe3O4+ 8Al = 9Fe + 4Al2O3

4.铝热焊接操作要点：

（1）影响焊接效果的因素

一个良好的焊点表面丰满光亮、没有气孔、夹渣，切开后其剖面成一整体无气孔与瑕疵。影响到焊接效果的.主要原因是湿气或水气，由于模具、焊粉及被焊接物内均可能吸附水分，因此如何防止或驱除水气，是焊接时必须采取的.重要步骤。另一影响焊接效果的因素是模具及被焊接物的清洁程度，如被焊接物表面的尘土、油脂、氧化物或其它附着物必须清除，使其洁净光亮后才可进行焊接作业，否则焊接后的焊点的导电性能与机械性能将受到影响。如果模具内遗留的残渣不清除，将造成焊点表面不平滑、不光亮。综上所述，注意要点：①驱除水气（可用喷灯烘烤），②清洁被焊接物，③清洁模具

（2）焊粉应用时注意事项

①每包焊粉对应一个焊点，焊粉牌号需与模具相对应，使用前需仔细对照确认。

②焊粉出厂时对于其防潮已采取多层保护，但建议妥善保存避免受潮。

5.焊前准备工作

（1）每次开工前用加热工具（喷灯或烘干箱）烘烤干燥模具，驱除水气。

（2）每次使用完后清洁模具，用软毛刷或其它软性物品，避免损坏模具。

（3）检查模具接触面的密合度，防止操作时铜液从缝隙处渗漏出来。

（4）模夹是用于开合模具的，模夹的紧密度对焊接的效果有影响，请在焊接开始之前认真检查模夹，并做适当调整。

（5）模具由石墨做成，比较脆弱，无法承受抛甩与强力冲击，故不可将超出模具尺寸的焊接物强行放入模具，或使用坚硬的物质和工具来清除残渣。 

6.施工工艺流程及程序

（1）. 现场铝热焊接工艺流程图

现场铝热焊施工工艺流程图

A.在焊接现场准备工作→钢轨端头的对正准备→轨道口截面打磨→安装砂模、底模→封泥→      预热→安放坩埚→倒入整包铝粉混合焊剂→点燃焊剂→氧气丙烷助燃→燃烧全部→浇注。

B.收尾工作→拆除砂模→推瘤→冷打磨。 

（2）. 施工前准备

对物品类型及数量进行清点，并进行机械设备的调试。

轨道的准备工作:当焊头距离轨枕边缘小于100mm或在轨枕上，应挪

开轨枕直至不影响立模为止，再扒开轨枕盒内的道碴，深度100mm，如

果预计在施工过程中钢轨伸缩量较大或温度剧烈变化时，使用拉轨器锁

定轨端15m范围内的线路，松开线路上待焊头处附近三根轨枕的扣件，

若是曲线地段适当多松几根轨枕扣件。

(3).钢轨端头的准备

用电动钢丝刷或者打磨机清理待焊钢轨接头端面及距轨端150mm范

围内全部断面，以除去氧化物，待焊轨头两端面和轨底边缘必须严格保

证干燥清洁。

检查端部尺寸，并确认端头钢轨无裂纹、压塌、飞边、补焊等缺

陷。如有轨头有压塌现象，应行锯轨。锯轨时应注意：保证钢轨断

面垂直，不能内斜，确保浇注时钢水能灌满轨缝；将1m直靠尺靠在钢轨

顶面上，用塞尺塞缝确定应锯掉钢轨的长度，将轨头压塌部分锯

掉，避免焊头成马鞍形。

(4).钢轨端头的对正

使用两个对轨架对钢轨焊头进行接头校正，不准用铁锤撞击钢轨或

强行对正。对正架的位置应放在离焊头2-3根的轨枕上。

调整时应使两接头保持规定间距，水平纵向对直，不得扭转。

(5).间隙调整

轨端间隙必须在23～27

mm之间。在焊接过程中必须保持间隙不变从对轨开始禁止在两端50m范围内松动扣件、起拨动线路，直至焊接完

毕。尖点（垂直对正）：在焊接之前，两端钢轨向上应有一交点

（见“尖点对正示意图"），这样.不会因为焊完后的冷却造成焊头凹

陷，并能保证留有一定的凸出余量供打磨。

(6).水平对正

用直尺规分别检查钢轨对接尺寸的一段钢轨轨头、轨腰和轨底，如

果两根钢轨不一样宽，将两端钢轨的中心线对齐，差异均分。

(7).安装砂模、封泥

砂模安装前应在钢轨上轻轻摩擦，以使其与钢轨结合得更紧密，所

有影响砂模.定位的断面缺陷（如毛刺等）必须去除，砂模的中心线

与钢轨接头的轴线必须在同一条直线上。

先安装底板（底板安装后，复查钢轨轨缝、拱度、方向有无变

化），后安装侧模，再用砂模固定夹将砂模定位，用防尘罩盖住砂模上

口，防止污物掉入砂模内腔。

(8).用封箱泥封箱、安装渣盘

在砂模的出料口及夹具螺纹处抹上防漏泥，使砂模与钢轨之间严实

密封，防止浇注时“跑火"，将渣盘与砂模间的连接处密封。

(9).预热

为消除砂模中残余湿气和提高钢轨及砂模的温度，焊接之前要进行

预热。

将点温计置于钢轨上，随时观测钢轨温度。

预热操作方法：使用调节器增大压力，一直获得丙烷压力为

6.施工工艺流程及程序

（1）. 现场铝热焊接工艺流程图

现场铝热焊施工工艺流程图

A.在焊接现场准备工作→钢轨端头的对正准备→轨道口截面打磨→安装砂模、底模→封泥→      预热→安放坩埚→倒入整包铝粉混合焊剂→点燃焊剂→氧气丙烷助燃→燃烧全部→浇注。

B.收尾工作→拆除砂模→推瘤→冷打磨。 

（2）. 施工前准备

对物品类型及数量进行清点，并进行机械设备的调试。

轨道的准备工作:当焊头距离轨枕边缘小于100mm或在轨枕上，应挪

开轨枕直至不影响立模为止，再扒开轨枕盒内的道碴，深度100mm，如

果预计在施工过程中钢轨伸缩量较大或温度剧烈变化时，使用拉轨器锁

定轨端15m范围内的线路，松开线路上待焊头处附近三根轨枕的扣件，

若是曲线地段适当多松几根轨枕扣件。

(3).钢轨端头的准备

用电动钢丝刷或者打磨机清理待焊钢轨接头端面及距轨端150mm范

围内全部断面，以除去氧化物，待焊轨头两端面和轨底边缘必须严格保

证干燥清洁。

检查端部尺寸，并确认端头钢轨无裂纹、压塌、飞边、补焊等缺

陷。如有轨头有压塌现象，应行锯轨。锯轨时应注意：保证钢轨断

面垂直，不能内斜，确保浇注时钢水能灌满轨缝；将1m直靠尺靠在钢轨

顶面上，用塞尺塞缝确定应锯掉钢轨的长度，将轨头压塌部分锯

掉，避免焊头成马鞍形。

(4).钢轨端头的对正

使用两个对轨架对钢轨焊头进行接头校正，不准用铁锤撞击钢轨或

强行对正。对正架的位置应放在离焊头2-3根的轨枕上。

调整时应使两接头保持规定间距，水平纵向对直，不得扭转。

(5).间隙调整

轨端间隙必须在23～27

mm之间。在焊接过程中必须保持间隙不变从对轨开始禁止在两端50m范围内松动扣件、起拨动线路，直至焊接完

毕。尖点（垂直对正）：在焊接之前，两端钢轨向上应有一交点

（见“尖点对正示意图"），这样.不会因为焊完后的冷却造成焊头凹

陷，并能保证留有一定的凸出余量供打磨。

(6).水平对正

用直尺规分别检查钢轨对接尺寸的一段钢轨轨头、轨腰和轨底，如

果两根钢轨不一样宽，将两端钢轨的中心线对齐，差异均分。

(7).安装砂模、封泥

砂模安装前应在钢轨上轻轻摩擦，以使其与钢轨结合得更紧密，所

有影响砂模.定位的断面缺陷（如毛刺等）必须去除，砂模的中心线

与钢轨接头的轴线必须在同一条直线上。

先安装底板（底板安装后，复查钢轨轨缝、拱度、方向有无变

化），后安装侧模，再用砂模固定夹将砂模定位，用防尘罩盖住砂模上

口，防止污物掉入砂模内腔。

(8).用封箱泥封箱、安装渣盘

在砂模的出料口及夹具螺纹处抹上防漏泥，使砂模与钢轨之间严实

密封，防止浇注时“跑火"，将渣盘与砂模间的连接处密封。

(9).预热

为消除砂模中残余湿气和提高钢轨及砂模的温度，焊接之前要进行

预热。

将点温计置于钢轨上，随时观测钢轨温度。

预热操作方法：使用调节器增大压力，一直获得丙烷压力为

0.07MPa，氧气压力为0.49MPa，然后关掉钢瓶；将加热器装于支架上，

调整喷咀对准砂模的中心，并将分流塞放在砂模的边缘上，将加热器从

支架上拿开，点燃喷火咀；调整丙烷气（0.07MPa）和氧气的压力

（0.49MPa）及混合比，以得到.佳火焰，火焰长度（蓝色部分）约

12mm。

预热时间从火焰调节好之后计起，用跑表严格控制。预热时间根据

轨型选定（60kg/m钢轨为5分钟）。

预热完成后，先关掉丙烷气，后关掉氧气将预热器拿出，操作时注

意不要将砂模壁碰坏，预热时要注意观察各缝隙上的防漏泥是否有裂纹

或掉下，并采取相应的措施。

(10).浇筑

预热完毕后，将坩埚迅速放在模具上，并对准位置，迅速点燃火

柴，插入焊剂中心25mm深。从预热完成至点燃焊料不得超过30秒。当废

渣停止流动时开始计时，5分钟后可将坩埚、废渣盘移去并弃置防火弃

装有少量干砂土的渣处渣坑内。

(11)拆除砂模与推瘤

在浇注5分钟后，移走废渣盘和一次性坩埚，拆除砂模；在浇注6半钟后，将多余的焊料切除掉，轨基处凸出的焊料打弯，以便打磨机打磨焊头；放上推瘤机，迅速推除焊瘤，推瘤时应进行双向推瘤。除瘤后残余部分不大于1.5mm，也不得小于0.5mm。

(12).热打磨

在线路恢复通车前，焊头必须进行热打磨：在热打磨时，应在钢轨

踏面上保留至少高出钢轨0.8mm的焊头金属；打磨焊头的内侧及外侧与

钢轨的两侧平齐；在浇注完15分钟后去掉楔子或钢轨对正架，以便让焊

头冷却至水平；假如使用了起轨器来使钢轨端头降低，可以浇注后过30

分钟将其撤掉。

(13).冷打磨

冷打磨是为了除掉由于焊接生成的任何几何不连续，也是为了.终

对焊头的验收。冷打磨应在浇注后1小时后进行，先去掉轨基抬高器，

目测尖点，对钢轨表面进行冷打磨使其整体平齐，注意千万不要在某一

处打磨过度而造成钢轨淬火。

(14).清理

对焊缝区焊带边缘清理，除去毛刺及凸棱，并清理焊接现场，将机

具等撤出线路