U71Mn与U75V钢轨焊接可行性及可靠性研究.docx

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除U71Mn与U75V钢轨焊接可行性及可靠性研究目 录1不同材质钢轨焊接相关标准31.1地方标准31.2行业标准31.3应用及研究情况32不同材质钢轨性能分析42.1化学成分42.2物理性质52.3机械性能52.4结论53钢轨气压焊63.1焊接原理63.2焊接工艺63.3材质对焊接工艺的影响73.4材质对焊接质量的影响73.5可行性及可靠性分析74钢轨铝热焊84.1焊接原理84.2焊接工艺84.3材质对焊接工艺的影响84.4材质对焊缝质量的影响104.5可行性及可靠性分析105钢轨闪光焊105.1焊接原理105.2焊接工艺115.2.1预热闪光焊115.2.2连续闪光焊125.2.3脉动闪光焊135.3材质对焊接工艺的影响145.4材质对焊缝质量的影响155.5可行性及可靠性分析166结论及建议177参考文献171 不同材质钢轨焊接相关标准1.1 地方标准DB 11 995-2013 城市轨道交通工程设计规范中有如下规定：“轨道结构部件及工程材料应符合国家或行业的相关要求，全线轨道产品宜统一”。此条标准属于建议性标准，表明无特殊情况尽量采用同种钢轨焊接。1.2 行业标准TB/T 1632.2-2005 钢轨焊接是铁道行业标准，主要分为四个部分：通用技术条件、闪光焊接、铝热焊接、气压焊接。其中闪光焊接、铝热焊接、气压焊接中关于不同牌号钢轨焊接接头质量要求有如下规定：“不同牌号钢轨之间的焊接，焊接接头的质量要求按照强度级别较低的钢轨执行”；铝热焊接中关于不同牌号钢轨焊接焊剂选择有如下规定：“供应商应在手册中详细列明所需设备及消耗性材料，以及详细的操作方法，还应包括下列内容：不同牌号、型号的钢轨所对应的焊剂.”；由上述标准描述可知，铁路中对于异种钢轨焊接主要在焊剂选择（铝热焊）和接头质量要求两个方面有明确的规定，对于焊接工艺无明确规定。地铁规范中对异种钢轨焊接无明确规定。1.3 应用及研究情况气压焊：不同材质钢轨气压焊接在实际生产中没有具体的应用。铝热焊：施密特钢轨技术（昆山）有限公司的铝热焊说明书中有不同材质钢轨铝热焊接焊剂选择的相关规定。武汉铁路局探伤管理组的铝热焊焊缝探伤工艺中有不同材质钢轨铝热焊接焊剂选择的相关规定。闪光焊：1、不同材质如钢轨和高锰钢辙叉焊接有相关应用。钢轨与高锰钢辙叉在线膨胀系数和导热性能上有很大差别不能直接焊接，高锰钢辙叉和高碳钢钢轨的焊接一文中提出目前采用“过渡块”，一般是一种用铌或钛稳定化处理的低碳奥氏体钢，先将其制成钢轨形状的过渡层，与钢轨进行闪光焊，再将带有过渡层的钢轨与高锰钢辙叉焊接。2、贝氏体合金钢轨与PD3钢轨闪光焊接工艺研究中对贝氏体合金钢轨与PD3钢轨焊接进行了试验，采用预热闪光焊接工艺，通过优化试验，确定了主要焊接参数进行了闪光焊接并正火处理。焊后对焊缝进行了质量检测，符合标准的规定值。研究表明贝氏体合金钢轨与PD3钢轨可以进行闪光焊接，只要选取合适的焊接参数和热处理参数，就能得到满足标准的焊缝。3、铁道科学研究院金化所现场焊接人员反馈在实际生产中存在不同材质钢轨采用闪光焊接，U71Mn和U75V钢轨可以进行闪光焊接，经过前期的参数调整和工艺试验后进行焊接，接头可以满足标准要求。总体来说，不同材质钢轨焊接在铁路中有应用并有相关规范，在地铁中并无应用的相关资料。2 不同材质钢轨性能分析地铁中常用的钢轨材质有U75V和U71Mn两种，这两种材质的钢轨在化学成分、物理性质、机械性能上有很大的不同。2.1 化学成分U75V钢轨和U71Mn钢轨两者化学成分不同，各元素含量见表1-1。表1-1 U75V钢轨和U71Mn钢轨化学成分由上表数据可知，与U71Mn钢轨相比，U75V钢轨的含碳量有一定程度增加，Si和V的含量明显提高，Mn的含量有所降低。由于含碳量略有增加，U75V钢轨的抗拉强度、耐磨性及硬度有所提高，其塑性和韧性有所降低。Si易与氧化合，故能去除钢中气泡，使钢质密实细致。由于Si含量的提高，U75V钢轨的耐磨性有显著提高。但是Si也降低了U75V钢轨的焊接性能。焊接时易产生低熔点硅酸盐，增加了熔渣和融合金属的流动性，可能引起严重喷溅现象，影响焊缝质量。同时，Si含量的提高降低了钢轨热传导性能，焊接时需要强化加热。V的含量增加可有效提高钢轨的抗拉和疲劳强度，以及耐磨和耐腐蚀的性能。V在钢中以碳化物V4C3的形态存在，起着细化钢的组织和晶粒，降低钢的过热敏感性等作用。2.2 物理性质钢轨在加热或冷却的过程中，内部组织发生转变的温度称为临界温度（临界点）。临界点Ac1表示钢在焊接加热时珠光体转变为奥氏体的终了温度，临界点Ac3表示钢在焊接加热时铁素体转变为奥氏体的终了温度。临界点Ar3表示钢在焊接后冷却过程中由奥氏体开始析出铁素体的温度。临界点Ar1表示焊接后冷却过程中奥氏体转变为珠光体的温度。不同材质的钢轨，其临界温度是不同的，U71Mn的Ac1和Ac3分别为723和740；U75V的Ac1和Ac3分别为742和774。在焊后热处理中，不同的冷却速度下，钢轨的临界点Ar3和Ar1也有所不同。冷却速度越快，临界转变温度越低。2.3 机械性能U71Mn钢轨与U75V钢轨由于化学成分上的差异和生产工艺的不同，其机械性能也有所差异，见表1-2。表1-2 不同材质钢轨机械性能钢轨型号生产工艺（Mpa）（Mpa）()轨头硬度（HB）U71Mn热 轧88049010260300在线热处理118078410332391U75V热 轧98061010280320在线热处理120080010341401注：抗拉强度；屈服强度；伸长率；HB布氏硬度2.4 结论通过对U75V钢轨与U71Mn钢轨的化学成分、物理性质和机械性能分析可知，看出U75V钢轨与U71Mn钢轨相比在强度、硬度上有所提高但是可焊性却有所降低。当U71Mn与U75V钢轨进行焊接时，无论采用何种焊接方式都应考虑其材质对于焊接工艺和焊缝质量的影响，调整焊接参数及焊后处理方法，得到质量符合标准的焊缝。3 钢轨气压焊3.1 焊接原理气压焊利用气体燃烧产生的热能将轨端加热至熔化状态或塑性状态后，这部分金属的原子具有足够的活化能，并穿过界面互相急剧扩散，此时对贴合面加压顶锻，施以足够的挤压力以便使焊接表面之间的距离缩短到原子之间的相互作用半径，以求达到分子间的金属键联接，完成重新再结晶，以获得两钢轨牢固连接的焊接接头。现场中常用的为塑性压力焊，焊接过程中钢轨不发生熔化，因此焊缝没有脱碳层。优点：气压焊是在顶锻压力作用下使加热后的钢轨端头产生塑性变形、再结晶和扩散等作用形成接头，焊接过程中没有其它焊接材料加入，完全是钢轨材质的金属原子间接近、结合而形成金属键，使钢轨金属连为一体，这种塑性压力焊接的接头性能与母材性能接近，其抗拉强度可达钢轨母材标准的90%以上，断后伸长率是母材的80%以上，正火后焊缝冲击韧性与钢轨母材相同。而且一次性投资小，无需大功率电源，焊接时间短。气压焊的焊接接头是锻造组织且没有脱碳层，通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。缺点：火焰加热能效低、加热时间长。焊接时对接头端面的处理要求十分严格，受环境、温度、机具等因素的影响，焊接工艺尤其受人为因素影响大，自动化程度低，焊头质量波动较大，不易控制。同时由于气压焊的焊接温度较低，一般只加热到1250，且为固相结合，因此其焊接质量与闪光焊相比稍低。3.2 焊接工艺将需焊接的钢轨端面清理干净，然后对准并紧密贴合（施加一定的预顶力），用气体火焰（例如氧+乙炔焰）加热端面周围到塑性状态，待金属原子具有了足够的活化能，能够穿过贴合面互相急剧扩散时，即对贴合面加压顶锻，使得焊接表面之间的距离缩短到原子之间的相互作用半径，达到分子之间的金属键联接，完成重新结晶和牢固联结。工艺流程：准备作业-拉轨-锯轨配轨-端面处理-对轨-压接机定位-安装加热器-点火焊接-加热及顶锻-推瘤-正火-矫直及打磨-质量验收-施工现场清理。气压焊的主要焊接参数有：氧气、乙炔压力、流量、加热器火焰、加热器摆动量、加热时间、撤压时间、顶锻量等。气压焊的焊接示意图如图3-1所示：图3-1 气压焊的焊接示意图3.3 材质对焊接工艺的影响U71Mn和U75V钢轨采用气压焊焊接与同种材质钢轨焊接的参数相比在氧气、乙炔流量、压力等方面基本一致，主要的差异在于加热时间、撤压时间和顶锻量。由于U75V的热传导性能较差，采用气压焊接需要较高的焊接温度和较长的加热时间，因此U71Mn和U75V钢轨参数调整时应适当延长焊接时间，延长焊接时间的同时增大加热器的摆动量和摆动次数。同时采取保温、保压等措施，通过工艺试验确定最优参数。3.4 材质对焊接质量的影响气压焊的焊接过程是再结晶过程，U71Mn和U75V钢轨在碳、硅、锰、钒等元素含量不同，再结晶过程形成的焊缝在化学成分和物理性能上与母材均有所差异，接头区域的化学成分也存在较大的不均匀性，从而引起组织极大的不均匀性，给接头的物理、力学性能带来很大的影响，降低了接头的稳定性。3.5 可行性及可靠性分析可行性：U75V钢轨和U71Mn钢轨可以采用气压焊接，并有接头质量检验标准。 可靠性：焊接接头质量受两侧钢轨材质的影响，材质不同，导热性能、线膨胀系数不同，形成的焊缝化学成分也越复杂。待焊钢轨母材的材质差别越大，焊接接头的可靠性越低，同时由于气压焊焊接接头质量受各种因素影响波动较大，钢轨母材材质的差别会加剧接头质量的不稳定性。因此U75V钢轨和U71Mn钢轨采用气压焊接必须先进行参数调整和工艺试验，满足标准方可进行线上焊接。4 钢轨铝热焊4.1 焊接原理铝热焊利用还原金属（铝）和氧化金属（氧化铁）、铁合金和铁钉屑等按比例配成的铝热焊剂，放在特制的坩埚中，用高温火柴点燃，发生强烈的氧化还原反应，置换出铁，这些高温铁水可以将添加在铝热焊剂中并已混合均匀的合金元素，完全熔化在一起形成特定化学成分的钢水。如果将钢水浇铸于固定在两根钢轨接缝处的砂型内，即可将两根钢轨焊铸在一起，最后形成与钢轨的化学、冶金和机械性能等方面相匹配的焊接接头。优点：无需电源，设备简单，操作方便，生产成本低，没有顶锻过程，接头外观平顺性好，占用封锁时间短。缺点：钢轨铝热焊是铸造过程，其焊缝金属是铸态组织，焊接过程中热输入量大，导致焊接接头受热面积较大，使接头的组织和性能降低，相对闪光焊、气压焊要差。同时焊缝常存在各种铸造缺陷（疏松、气孔、夹杂物等），这些缺陷经列车反复作用常由局部微小裂纹发展成钢轨宏观断裂。4.2 焊接工艺焊接程序有：到焊接现场前的准备在焊接现场的准备钢轨端头打磨、除锈对轨轨端干燥预热架安装砂型安装预热装焊药、放置坩埚点火、钢水浇注拆模推瘤打磨焊缝探伤。为确保工地现场铝热焊接质量，施工时必须严格按照工艺流程进行操作，控制好每一个步骤。铝热焊焊接示意图如图4-1所示：图4-1 铝热焊焊接示意图4.3 材质对焊接工艺的影响1、根据施密特钢轨技术（昆山）有限公司的铝热焊说明书可知，在铝热焊焊接中，U75V钢轨和U71Mn钢轨焊接可以进行焊接，除了焊剂以外，其他参数均与U75V钢轨焊接、U71Mn钢轨焊接的参数大致相同。主要焊接参数如表4-1所示：表4-1 主要焊接参数预热枪高度（mm）气体压力（bar）预热时间（分）焊缝宽度（mm）尖点高度（mm）反应时间(s)镇静时间(s)拆模时间（分）轨头砂型 去除时间 (分)推瘤 时间 (分)氧气乙炔404.51.25.0-6.028-1+21.5-2.08156184.58.08.52、依据TB/T 1632.3-2005 钢轨焊接第3部分：铝热焊接第5.2.4条“不同牌号钢轨之间的焊接，焊接接头的质量要求按照强度级别较低的钢轨执行”，不同材质强度的钢轨相互焊接时，焊缝金属性能只需符合两种母材中的一种，即即可认为满足技术使用要求。如不能自行设计焊剂，则应按材质强度低的钢轨选用焊剂。根据2.3节中U75V钢轨和U71Mn钢轨的机械性能可知，U75V钢轨的强度高于U71Mn，因此U75V钢轨和U71Mn钢轨焊接按照U71Mn选择相应的焊剂。施密特公司提供的焊剂选择标准如表4-2所示：表4-2 不同材质钢轨铝热焊焊剂选择3、若技术条件允许设计焊剂，则应考虑母材化学成分的不同选择焊剂添加材料。铝热焊焊缝化学成分主要由焊剂和钢轨母材的成分及其熔化率，并通过添加不同微量元素及其加入量的合金物影响焊缝金属的力学性能。为确保焊缝金属的强度和硬度与钢轨母材相匹配，焊缝金属的含碳量应该与钢轨的含碳量相近。硅和锰是钢轨中常用元素，通过固溶强化，可明显提高焊缝金属的抗拉强度。铝、铬、镍和稀土等元素在铝热反应时形成高熔点的氧化物，作为液态金属的形核剂，在凝固过程中细化晶粒，可提高焊缝金属的抗拉强度。钢轨铝热焊缝金属化学成分的设计以碳、硅、锰为主要元素，用其他微量元素调节焊缝金属的强度、硬度、韧性等综合性能。若焊接U75V和U71Mn时，应适当提高含碳量，并使Si、Mn、V的含量两者之间，保证焊缝区的成分均匀过渡，从而避免因为成分不均匀造成温度梯度大和应力集中等问题。4.4 材质对焊缝质量的影响焊接接头包括焊缝区、熔合区和热影响区，其中熔合区具有明显的化学不均匀性，从而引起组织不均匀。其组织特征为少量铸态组织和粗大的过热组织，因而塑性差，强度低，脆性大，易产生焊接裂纹和脆性断裂。当焊缝金属与母材的化学成分、线膨胀系数和组织状态相差较大时，会导致碳及合金元素的再分配，同时产生较大的热应力和严重的淬硬组织，所纹、发生局部脆性破坏的危险区，是焊接接头的薄弱环节。U75V钢轨和U71Mn钢轨铝热焊接时采用U71Mn焊剂，焊缝区金属的化学成分和物理性能与U71Mn钢轨更为接近，其与U75V钢轨在化学成分、线膨胀系数和组织状态的差别比其与U71Mn的差别要大，因此焊接接头焊缝区与U75V钢轨一侧热影响区容易产生较大的热应力和淬硬组织，容易产生裂纹甚至发生断裂。4.5 可行性及可靠性分析可行性：U75V钢轨和U71Mn钢轨可以采用铝热焊接，并有相关标准，在焊接时选取按照材质强度低的钢轨（U71Mn钢轨）选用焊剂。其他焊接参数及工艺差别不大。可靠性：铝热焊焊接接头质量低于闪光焊和气压焊，U75V钢轨和U71Mn钢轨焊接时，焊接接头焊缝区与U75V钢轨一侧热影响区容易产生较大的热应力和淬硬组织，容易产生裂纹甚至发生断裂，进一步降低接头质量，存在安全隐患。在焊接时应严格执行焊接工艺、按标准对焊接接头进行质量检验。5 钢轨闪光焊5.1 焊接原理闪光焊是将待焊钢轨分别上下夹紧，钢轨两段相互靠近甚至接触，电流通过待焊钢轨端部产生的热量，不断形成金属过梁，随着过梁爆破产生闪光、飞溅使被焊端面加热至表面熔化状态，随后加压顶锻，在压力下两端金属相互结晶，使两节钢轨焊在一起。闪光焊接焊后热处理一般采用正火处理，加热温度一般为母材临界温度3050以上。闪光焊的焊接示意图如图5-1所示：图5-1 闪光焊的焊接示意图闪光焊按其闪光过程分为有连续闪光焊、预热闪光焊和脉动闪光焊。5.2 焊接工艺5.2.1 预热闪光焊预热闪光焊以预热为主要加热形式，通过钢轨端面多次短路接触，产生大量的热能，使钢轨端部及附近区域金属被强烈加热。焊接阶段主要可以分为四个阶段：闪平阶段、预热阶段、加速烧化阶段、顶锻阶段。预热阶段是主要的加热阶段，采用主动的长时间短路的加热方法，与脉动闪光焊相比，加热效率更高，烧化能力也更强。预热闪光工艺主要应用在直流焊机上，主要焊接参数有：闪平时间、焊接电压、预热次数、烧化速度、顶锻量等。优点：加热效率高，烧化能力强；加热区宽度宽，温度梯度小，温度场较缓，接头质量稳定。缺点：回路电流非常大，结构复杂，体积大，运输较为不便。适用性：多适用于基地固定闪光焊。预热闪光焊的焊接工艺曲线如图5-2所示：图5-2 预热闪光焊接工艺曲线5.2.2 连续闪光焊连续闪光焊是施加电压后，一个工件不停顿的向前缓慢推进，保持闪光过程持续不断直至顶锻的焊接方法。连续闪光焊焊接主要可以分为四个阶段：不稳定闪光阶段、稳定闪光阶段、加速烧化阶段、顶锻阶段。连续闪光焊是以连续烧化为主的焊接方法，烧化速度较快，因此，连续闪光焊的前两个阶段是按照位移量来设定的，当焊接烧化量达到了设定值，系统自动进入下一阶段。第三阶段一般人为设定为10s。第四阶段按照设定顶锻量进行顶锻，一般在1018mm范围内。连续闪光焊采用程控降压法，在闪光初期，为了激起闪光，采用较高的次级空载电压，闪光正常后，随着端面温度的提高，逐渐降低电压，并控制送进速度，以提高热效率；在顶锻之前，为了加强自保护作用，保证激烈闪光，需要提高闪光速度，因此提高焊接电压。通过程控电压，可以有效控制闪光和加热。连续闪光焊的闪光电流密度一般为13A/mm2，小于脉动闪光焊的闪光电流密度。优点：焊接电流较小，焊接变压器的负载较小。缺点：对钢轨焊接端面加热效率较低，加热宽度较窄，焊接时间长，使得加热端面的热量分布不均，顶锻效果下降。适用性：不适合焊接高碳当量或高强度钢轨。U75V钢轨与U71Mn钢轨碳当量、强度较高，采用连续闪光焊效率较低，获得的接头质量较差。因此不建议单独采用连续闪光焊焊接U75V钢轨与U71Mn钢轨。连续闪光焊的焊接工艺曲线如图5-3所示：图5-3 连续闪光焊焊接工艺曲线5.2.3 脉动闪光焊脉动闪光焊是在连续闪光焊的基础上发展来的，但是在加热阶段的闪光电流是不连续的。在钢轨的送进过程中叠加一个往复振动，其振幅一般在0.253mm之间。焊接钢轨时，钢轨两端面间的过梁在表面张力、电磁力、和机械脉动的作用下被强行拉细，降低了爆破造成的大火口效应，因此闪光火花比较细小，表面不平度降低，加热均匀。与连续闪光焊相比其最大的特点是节能和节约钢轨。脉动闪光焊主要可以分为五个阶段：不稳定脉动闪光阶段、稳定脉动闪光阶段、连续闪光阶段、加速烧化阶段、顶锻阶段。脉动闪光焊在焊接前期位移量很小，因此前两个是按照时间来设定的，当第一、第二阶段焊接时间达到了设定值，系统自动进入下一阶段。第三阶段和第四阶段与连续闪光焊的方法相同。脉动闪光焊的主要焊接参数有：焊接时间、焊接电压、焊接电流、烧化量、顶锻量、顶锻速度等。脉动闪光焊的闪光电流密度一般为36A/mm2，大于连续闪光焊，因此加热效率高。优点：焊接电流大、焊接电压相对稳定，加热效率高，焊接时间短。在减少时间的同时，加热量却明显升高，热影响区窄，焊接接头机械强度比传统的连续闪光焊有明显的提高。缺点：焊接时由于短路总时间较长、焊接电流大导致焊接变压器的负载很大。另一方面，焊接电流采用单相交流，电源的偏载现象更加严重。适用性：脉动闪光工艺目前已经比较成熟，广泛应用于U75V或U76NbRE钢轨的焊接，取得了良好的抗落锤冲击的效果。U75V的可焊性与U71Mn相比较差，因此脉动闪光焊可用于U75V钢轨与U71Mn钢轨的焊接。脉动闪光焊的焊接工艺曲线如图5-4所示：图5-4 脉动闪光焊焊接工艺曲线5.3 材质对焊接工艺的影响预热闪光焊：U75钢轨中Si含量的提高使得导热性能差，可焊性低。因此同种材质焊接时，U75V和U71Mn的焊接参数有所不同，见表5-1。表5-1 U75V钢轨和U71Mn钢轨的焊接参数比较焊接参数闪平时间焊接电压预热次数烧化速度顶锻速度顶锻量U75V短大少快快大U71Mn长小多慢慢小当U75V和U71Mn进行焊接时，焊接前的参数调整阶段可根据可焊性差的U75V钢轨适当调整参数范围，应使各个参数达到合理匹配，而不仅仅是改变其中某一个参数。连续闪光焊：U75V钢轨中Si的含量比U71Mn钢轨高，Si含量的增加导致了焊缝金属的热传导性能变差，需要强化加热。且在焊接过程中容易被氧化产生硅酸盐夹杂物，若顶锻不及时或顶锻量过小，则可能导致夹杂物不能有效挤出而形成灰斑等缺陷。因此需要大电流进行短时间加热，并需要较大的顶锻速度和顶锻量，不适合单独采用连续闪光焊进行焊接。脉动闪光焊时：由于U75V钢轨导热性差，为了满足U75V钢轨的焊接要求，焊接电压、电流、顶锻速度、顶锻量等参数应适当提高。焊后热处理：为了使轨头硬度与母材匹配，焊后热处理加热温度不宜太低，一般为高于临界温度3050为宜。U75V钢轨的碳和钒的含量高于U71Mn，钒是强碳化物元素，细化晶粒，因此正火温度高于U71Mn。U71Mn的最佳正火温度为850左右，U75V的最佳正火温度为900920。为保证焊接质量，焊后热处理的应适当提高加热温度。5.4 材质对焊缝质量的影响共同影响：1、由于U75V钢轨含碳量大于U71Mn钢轨，随着含碳量的增加，开始熔化温度和熔化终了的温度范围也增加了，半熔化区也扩大了。半熔化区化学成分不均匀，晶体比较粗大，韧性和塑性较低，是焊接接头中机械性能最差的部位。两种材质不同的钢轨焊接，焊缝区左右两侧半熔化区在面积、化学成分、金相组织上有所不同，热影响区性能波动较大，稳定性差。2、在顶锻过程中，由于U75V钢轨中的Si在加热过程中易产生低熔点硅酸盐，流动性提高，因此U75V钢轨的顶锻量一般大于U71Mn钢轨顶锻量。在焊接过程中预设顶锻量，过大会导致U71Mn钢轨一侧塑性区过大挤压而导致塑性、韧性下降，降低了焊缝的质量，过小则会导致U75V钢轨一侧过热金属不能有效排出而形成灰斑。3、由于U75V钢轨中Si含量的增加使焊接过程中形成硅酸盐夹杂物的机会增加，导致接头性能恶化。4、焊后热处理中，采用U75V的最佳正火加热温度，高于U71Mn的最佳正火温度，U71Mn一侧热影响区中的正火区冲击韧性降低，接头性能有所下降。采用预热闪光焊：1、在预热阶段，为确保U75V的焊接质量，尽可能增大预热电流，减少预热次数，在同样的预热条件下，U71Mn钢轨容易产生过热和过烧，焊缝一侧易形成灰斑等缺陷。采用连续闪光焊：1、由于U75V钢轨和U71Mn钢轨的含碳量在0.7%以上，强度较高。连续闪光焊焊接端面加热效率低，温度分布不均匀，顶锻效果较差，焊缝性能不良。焊接接头受热面积大，温度梯度大，内部温度应力较大，容易产生裂纹。2、U75V钢轨中的Si含量较高，在加热过程中容易发生氧化，因此需要大电流、快速焊接，连续闪光焊焊接时间长容易导致焊缝产生非金属夹杂物，这些非金属夹杂物未被排挤干净而留在焊缝中，从而形成了断口上的灰斑夹杂，可能形成钢轨裂纹甚至引起钢轨断裂。采用脉动闪光焊：焊接的前两个阶段按照时间设定，两种材质不同的钢轨，导热性能不同。在同样的时间内，两者的加热程度不尽相同。从而影响了烧化程度和顶锻量，进一步加剧了焊缝化学成分的不均性，降低了焊缝质量。综上所述，由于U75V钢轨和U71Mn钢轨化学成分和焊接工艺不同，焊接接头各个区域组织性能、线膨胀系数等波动较大，会产生较大的温度应力，容易导致裂纹的产生，降低焊缝的性能，形成线路的薄弱环节。5.5 可行性及可靠性分析可行性分析：1、U75V钢轨和U71Mn钢轨可以采用闪光焊进行焊接。在铁标中有相关质量检验的标准；2、U75V钢轨和U71Mn钢轨含碳量较高，采用连续闪光焊会降低焊接效率和焊缝质量，不建议单独采用连续闪光焊进行焊接；3、预热闪光焊电压、电流较大，焊机负载大，且不便于运输，因此不适合现场移动焊接。3、U75V钢轨可焊性差，脉动闪光焊焊接功率可以提高焊接效率和焊接质量，建议采用连续闪光焊加脉动闪光焊进行联控焊接，在保证闪光平稳的基础上提高效率，节约能源。4、在焊接前，应参考已有的焊接参数，选择合理的U75V钢轨和U71Mn钢轨焊接参数范围和焊后热处理参数范围并进行工艺试验，将试验接头按照铁标要求进行检测。接头满足标准方可进行现场焊接，不满足则应进行参数调整和优化，重复上述过程，直至接头性能达标为止。可靠性分析：U75V钢轨和U71Mn钢轨化学成分、物理性能、机械性能上有一定的差异，闪光焊接时无论采用何种焊接工艺，相较于同种材质钢轨焊接，其接头的化学成分