钢轨焊接论文范文参考关于钢轨焊接的优秀论文范文【10篇】

钢轨焊接论文范文参考关于钢轨焊接的优秀论文范文【10篇】 钢轨铝热焊接是一种填充焊接,该技术具有设备简单,操作简便,接头平顺性好的特点,是目前我国铁路道岔、锁定焊、既有线应力放散、断轨抢修和日常换轨等工作中不可缺少的钢轨焊接方法.铁路运输提速重载的发展,加大了列车对接头的冲击,同时缩短了线路的维修时间,使得钢轨铝热焊接技术必须同时具备接头高性能和作业短流程两个特点. 通过分析影响钢轨铝热焊接头性能因素发现,接头金属抗拉强度分布规律为轨腰部最低,轨底次之,轨头最高.焊缝金属轨腰抗拉强度较低的主要因素是疏松缺陷和夹杂物.此外影响接头承载能力的主要因素为焊接缺陷,焊筋形状,以及焊接残余应力.所以提高钢轨铝热焊接头性能的重点是减少或消除接头中可能存在的缺陷,优化金属凝固顺序,优化焊筋结构. 焊剂配方研究发现,焊剂反应生成钢液的温度受反应物初始温度,添加物所占比例,氧化铁中FeO所占比例的影响.反应物初始温度每升高1,钢液温度升高0.6,添加物的加入量每增加1%,钢液温度降低25.7,反应物氧化铁中FeO比例增加,铝热钢液温度降低.焊剂反应速率受焊剂反应生成钢液的温度,反应物粒度和添加物粒度的影响.焊剂反应生成钢液温度越高,焊剂反应速率越快,反应物粒度适中时,焊剂反应速率最快,反应物粒度较大或较小时均不能使反应前沿液态生成物充分渗透焊剂颗粒形成的间隙,导致焊剂反应速率降低,添加物粒度为6080目时,添加物充填焊剂反应物之间的间隙,降低反应速率,延长焊剂反应的固有时间. 砂型研究发现,砂型的物理特性由制备砂型的原材料和工艺共同决定.石英砂SiO_2质量分数越高,泥分质量分数越小,砂型的强度和耐火度越高,水玻璃加入量越多,砂型紧实度越高,越有利于获得高耐火度和高强度的砂型.砂型烘干温度和烘干保温时间影响砂型烘干后的强度.砂型最佳烘干工艺可以是采用较低的烘干温度(120)进行长时间(120min)保温烘干,也可以是采用较高的烘干温度(300)进行短时间(20min)保温烘干,烘干具体工艺还要综合考虑实际生产情况下的能源效率和时间效率.ZTK浇注系统具有良好的焊合能力和接头金属性能,是大轨型钢轨铝热焊接应当选用的一种砂型结构. 添加Ni合金的钢轨铝热焊剂和ZTK浇注系统的砂型适合75kg/mPG4钢轨的铝热焊接,焊接接头平均抗拉强度Rm等于853MPa,轨头受压静弯破断载荷1759kN,轨头受拉静弯破断载荷1662kN,实物疲劳200万次循环不断,焊缝硬度达334HB,可与PG4热轧钢轨相匹配. 列车运行线路无缝化是客运高速和货运重载发展的基础,焊接是无缝线路铺设和维护的关键技术.闪光焊和气压焊(移动焊)为自动焊接,技术和装备成熟,钢轨接头焊接质量优良稳定,铝热焊(原位焊)接头存在质量稳定性和力学性能相对较差等问题,目前电弧焊(原位焊)接头性能优良,但主要采用的是强迫成形手工电弧焊,受人为因素影响很大,焊接稳定性和焊接过程可重复性差.因此,发展钢轨窄间隙自动电弧焊接对钢轨原位焊接技术的提高具有重要意义.根据目前钢轨自动电弧焊需要解决的技术关键,本文对钢轨电弧焊接专用的自保护药芯焊丝的熔滴过渡形式、焊接工艺稳定性及参数优化、焊后热处理作用、低气压环境下的电弧焊接等进行深入研究.首先,构建了焊接电信息(焊接电流和电弧电压)与高速摄像(熔滴和电弧等)同步采集分析系统,为开展对自保护药芯焊丝的电弧特性、焊丝熔化和熔滴过渡行为及其对应的焊接电信息特征等进行深入研究和分析提供了必要手段.其次,发现了持续时间较长的弧桥过渡和短路过渡容易引起爆炸飞溅和焊接电流剧烈波动,为工艺参数优化提供了调整依据.获得了典型熔滴过渡行为与其对应焊接电信息的关系,找到了避免短路过渡的焊接工艺控制规律.采用优化后的焊接工艺参数,可有效减少钢轨接头焊接缺陷,增强焊接过程重复性,改善钢轨接头静弯性能.第三,研究了火焰热处理对钢轨电弧焊接头组织和残余应力的影响.热处理前,焊缝区为贝氏体和马氏体组织,热影响区为粗大珠光体、铁素体和渗碳体组织,熔合区存在2种组织相,界面清晰,轨腰、轨颚存在较大残余应力.热处理后,热影响区的粗大组织得到细化,钢轨表面和轨腰部分的焊缝组织细化改善明显,最大残余应力降幅达到1/22/3.热处理后的钢轨接头落锤性能大幅提高.第四,根据萨哈方程和理想气体状态方程分析了气压降低焊接电流减小的原因,提出了阴极压降增加是焊接电流下降情况下,焊丝送进与熔化速度仍能保持动态平衡的根本原因.低气压条件下,阴极温度降低,电子热发射能力减弱,电场强度增大,电子场发射能力增强.焊接电流下降和电弧扩张,导致电弧挺度下降和焊缝成形质量降低.通过适当提高焊接电流(焊丝送进速度)增加电弧挺度,降低电弧电压以增强电弧稳定性,在海拔4447m的那曲成功进行了钢轨电弧焊接,接头落锤性能达到了闪光焊标准. 随着列车速度的提高和轴重的加大,铁路运输向科学研究提出一系列挑战,许多关键科学技术问题急需解决,其中轮轨滚动接触疲劳损伤就是最复杂问题之一,它的解决对列车安全运营和降低运输成本以及发展高速列车具有重要的意义. 本文在详细论述轮轨滚动接触疲劳破坏现象分类及其研究历史与现状的基础上,主要以轮轨制动损伤、轮轨冲击损伤、轮轨磨损和高速线路钢轨斜裂纹等几种典型破坏现象为研究对象,以机车车辆轨道耦合动力学、轮轨滚动接触理论、材料摩擦磨损模型、传热学、弹塑性力学和有限元方法为基础,应用数值仿真和试验方法来研究以上几种常见损伤产生和发展的机理和关键影响因素,并提出具体的损伤预防和减缓措施.具体来说,本文主要开展了以下几方面的研究工作. 采用有限元法从摩擦引起的热效应角度来探寻轮轨表面破坏的原因,建立了轮轨热机械载荷耦合接触模型,分析制动工况即纯滑动接触过程中轮轨温升以及热应力,模型中考虑了轮轨间非稳态热传导、与环境的热对流和热辐射以及轮轨间的接触计算,研究了滑动接触过程中应力场的分布特点以及速度的影响.研究表明,轮轨间摩擦热响应的影响深度很浅(大约2mm以下),且随着深度增加而变小；热载荷加大了轮轨表层材料的应力水平；相对滑动速度越大,轮轨热响应越明显. 建立了钢轨错牙接头处三维动态弹塑性接触有限元模型,模型中考虑车轮与钢轨、钢轨与夹板、夹板与螺栓和螺栓与钢轨之间的接触.研究列车速度、轴重和错牙接头高度差对钢轨轨头处应力和应变的影响.结果表明,当车轮通过钢轨错牙接头时,车轮对钢轨的冲击作用强烈,容易导致轨端产生压溃和碎裂等损伤.车速和错牙高度对钢轨应力和应变的影响比轴重大. 详细分析了轮轨作用力与钢轨斜裂纹的关系.建立了适合于广深线机车车辆轨道空间耦合模型,进行机车车辆曲线通过动力学分析,从轮轨动态接触点和作用力大小及方向确定引起钢轨斜裂纹的机车车辆类型.还分析了京广线直线段钢轨焊接不平顺对钢轨斜裂纹的影响.理论分析发现,“蓝剑”动车组动车和SS8机车对钢轨斜裂纹形成和发展的影响最大.通过测量和分析列车通过发生钢轨斜裂纹区段时钢轨的变形和变形方向,判断轮对和钢轨作用特点,验证了理论计算结果的可靠性.通过大量的动力学仿真计算,对比分析不同超高、轨底坡、曲线半径、轨距和轨下垫层刚度情况下的轮轨作用力和轮轨接触点位置,得到了轨道结构参数的优化结果.分析计算结果为现场部门预防和减缓钢轨斜裂纹形成和扩展提供理论指导和参考. 采用数值方法研究车辆曲线通过对钢轨磨损和接触应力的影响,该方法综合考虑了Kalker三维非赫兹滚动接触理论、材料磨损模型、车辆轨道垂横向耦合动力学模型和轮轨接触几何计算,可以同时预测同一转向架四个车轮下的钢轨磨损.研究表明,改进轮轨型面是减小接触应力的主要方法；增大曲线轨道的超高能改善车辆曲线通过性能,减小接触应力和钢轨磨损；轨底坡对钢轨磨损和接触应力有显著的影响. 建立了轮轨三维弹塑性滚动接触计算模型.针对广深线发生钢轨斜裂纹区段运行情况,分析不同硬度钢轨接触表面附近材料残余应力分布和塑性流动的大小和方向,由此判断钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生的位置和方向.利用Kalker三维非赫兹滚动接触理论及其数值程序CONTACT研究轨底坡、轨距和曲线半径等轨道结构参数对轮轨静态接触应力的影响.计算结果发现,与轨距和曲线半径相比,轨底坡对轮轨接触应力的影响较大.数值结果对我国铁路轨道结构的优化设计提供了有力的参考依据. 综述了各种钢轨打磨方法的原理和作用.通过对广深线路的运营特点和损伤类型分析,提出了广深线使用预防性打磨和曲线轨头非对称打磨两种打磨方法.根据线路钢轨表面裂纹出现的时间及通过的年运量情况,建议广深线曲线钢轨预防性打磨周期为6个月.钢轨曲线非对称打磨可以使接触点在轨面上向中心移动,避免接触点靠近轨肩位置,降低轮轨之间的接触应力,从而减轻斜裂纹的发生. 利用实验室冶炼、轧制等试验条件,结合工业性生产试制,开展了1200MPa强度级别无碳化物贝氏体钢轨的化学成分优化,生产工艺及其适应性,贝氏体显微组织、钢种性能及其它们之间关系的研究,进而开展了贝氏体钢轨接触焊、气压焊、焊后热处理等焊接性的研究；所开发贝氏体焊接轨在既有铁路试铺,并将其应用在铁路辙叉翼轨、道岔尖轨上.在上述研究的基础上,开展了进一步优化贝氏体钢轨强韧性的研究.上述研究表明： 采用无碳化物贝氏体钢轨的成分及组织设计,实现了贝氏体钢轨优异的强韧性匹配.在C-Si-Mn-Mo成分系列的基础上,加入0.5%Ni,可以在一定程度上提高钢中残余奥氏体稳定性,但还不足以取消钢轨的回火处理；在设计的C, Si、 Mn水平上,Mo含量要在0.30%以上.降低终轧温度、提高钢轨轧后冷却速度,可以明显使无碳化物贝氏体组织板条化、细化,实现更好的强韧性匹配. 60kg/m、75kg/m、60AT等不同规格的贝氏体钢轨全断面组织均为无碳化物贝氏体组织,全断面拉伸性能、硬度、冲击韧性均匀一致,断裂韧性远高于淬火珠光体钢轨,疲劳裂纹扩展速率达到了高速轨的水平. 通过微合金化或淬火处理能够进一步提高并优化贝氏体钢轨的强韧性. 交通运输业是国民经济的基础性、先导性产业,该产业的发展水平与国民经济发展有着极为重要的联系.铁路运输作为交通运输业的重要组成部分,以其迅速、便利、经济、环保、安全、运量大、运输成本低、连续性强等优势,成为我国经济社会发展的大动脉.我国铁路从无到有,从国外引进到自主研发,已经走过了一百多年. 在中国铁路发展的各个历史时期,技术发展环境、经济环境、政治环境等因素 _铁路的发展道路都起着十分重要的作用.铁路自从在中国大地上出现以后,就同中国近现代经济、政治发展紧紧联系在一起,走过了一段长期艰难曲折的道路.新中国成立后,特别是改革开放之后,中国的铁路揭开了新的一页,发展速度大大提升,技术创新层出不穷.在经历蒸汽机时代、内燃机和柴油机时代、低速电气化时代后,走向高速铁路时代.xx年8月1日,在北京奥运会前夕,最高运营时速达到350km的京津城际铁路正式投入运营,标志着我国进入高速铁路发展时代,随后武广高铁、郑西高铁、沪宁城际等相继投入运营,预示着高速铁路发展春天的到来.目前,我国的高速铁路已跻身世界先进行列,列车时速突破300km/h大关,正向着更高、更快、更强的目标前进.简言之,高速铁路是在我国运输供需矛盾紧张的情况下运用而生的,其快速发展离不开行业创