铝热焊的常见缺陷和原因分析

1、拉伊台克铁路技术法国登莱秀集团RAILTECH . . . .CHINAe GBWE HUCKAUX铝热焊的常见缺陷和原因分析铝热焊是一种铸造组织，其常见缺陷为：缩孔和疏松、气孔、夹渣、夹砂、热裂、未焊合、螺孔裂纹等。现将主要缺陷的定义及原因分析列表如下。供参考序号缺陷名称缺陷定义及形 成原因 分析1缩孔高温钢水在冷却及凝固过程 中，有体积收缩(液态收缩 )是形成缩孔的主要原因。 在浇注过程中，在温度最高 、最后凝固的部位，由丁体 积收缩后得、到外来钢水的 补缩，而形成集中孔穴称为 缩孔。焊头有缩孔及疏松缺陷时，会起到疲劳核心的作用 ,在列车交变负荷作用下，从疲劳核心处开始逐步 扩展形成较大的

2、疲劳裂纹，并导致焊缝提前疲劳断 裂。产生的原因：(1) 预热时间过长；(2) 局部高温，有过热现象。特别是轨腰及轨脚 部分有局部过热现象。(3) 预热枪或砂模装偏，位置不居中，形成一侧 有过热现象。疏松细小而不连员的箱孔，比较 均匀地分布在焊缝的局部范 围内称为疏松。疏松其内表 面是不光滑的。疏松导致焊 缝组织不致密现象。缩孔一般易发生在焊缝中心 处的轨腰(预热温度最高) 及轨底中央三角区(最后凝 固，易形成集中疏松)等部 位。2气孔气孔是铝热焊铸造组织中最 常见的缺陷之一。气孔是焊缝在凝固过程中产 生和放出气体所形成。气孔 表面是光滑的，一般呈圆形0气孔按其部位，分为内部气 孔和皮下气孔两种

3、。内部气 孔在焊缝整个断面内均可出 现，气孔尺寸有时可以很大 。皮下气孔紧靠表皮下广生 ,一般在轨底及轨底两侧斜 面上容易产生。(1) 焊剂受潮。焊剂中带有水分，在铝热反应时,高温下水分分解在焊缝中产生气体；(2) 封箱泥过多、过湿或砂模潮湿。砂型或封箱泥中的气体不能及时排出，在焊头中形成气孔；(3) 预热温度过低，钢水容易凝固使气体不易排 出，容易在轨底两角广生气孔；(4) 预热到浇注前时间超过30秒，使预热后温度降低，也容易在轨底两角广生气孔；(5) 镇静时1日小够，成铝热反应不充分，浇入砂 型后继续作用形成气孔。1中国敞市僻抛道21号汉正街都市工业园 A122 邮编：430034拉伊台克

4、铁路技术CN/JVA法国登莱秀集团。mm deuciuux3夹渣火渣是铝热焊铸造组织中常 见的缺陷之一。火渣的形成是由丁熔渣进入 焊缝而造成。如未能全部熔 化的金届块或混入钢中的其 他金届；在进行铝热反应中 ,熔渣未及时上浮冲走而进 入型腔，粘附在钢轨表面被 凝固，形成火渣。(1) 焊缝断面不沽洁，有金届渣、屑等；(2) 上砂模后未覆盖型腔口，使杂质进砂模；(3) 轨缝过大、砂箱不密贴或产生 跑铁”现象， 钢水量不够，使熔渣不能完全排出，进入型腔，最 容易在轨顶部位广生火渣；(4) 镇静时间不够，反应未完成就浇注，在型腔 内继续反应生成熔渣，由丁凝固快，熔渣来不及浮 出就形成火渣。4夹砂火砂的

5、形成是由丁型砂进入 焊缝而造成。如：砂型及其 耐火材料的碎屑；一次性土甘 锅的火砂物主要是氧化铝与 硫化铤的混合物等进入钢水0(1) 砂型活洁不好，在磨合后未用毛刷活除掉浮 砂；(2) 有碎屑等杂质进入型腔中。(3) 砂箱一次没有扣准，在移动中砂型挤坏掉入 型腔内；(4) 由丁过热，使砂型中的砂子变成玻璃状，挤 入熔合区。5热裂在焊缝及热影响区均可广生 。在焊头凝固过程中，稍低 丁其凝固点的一定温度范围 内，强度较低，由丁广生了 收缩应力或受到外力超过了 该温度范围内钢的强度极限 时，就会产生裂纹或断裂。 这种在局温区形成的断裂称 为热裂。其表面常带有氧化 兰色。热裂对焊头质量影响大，会造成断

6、轨。(1) 焊接过程中焊缝有移动，受拉，存在较大的 拉应力。(2) 过早拆箱，使焊头提前受力。特别在低温时 ，焊缝由丁受到激冷，加快收缩，加大了收缩应力 ,在局温区形成热裂。(3) 提前推瘤，使焊头提前受力。情况同上。同 时还会在焊接表面出现热裂纹，进而发展。(4) 焊头在冷却过程中、未完全凝固时受到外力 的锤击。6未焊合在铝热焊接后，原来待焊的两 个钢轨断面上仍有没有熔化 的区域，称为未焊合。未焊合缺K臼一般多发生在轨 头，也有在轨底的。未焊合对焊头质量影响大，会造成断轨。(1) 预热温度过低，铝热钢所放出的热量不足以使轨端熔化；(2) 预热时间不足或氧气、丙烷压力不足，情况 同上；(3)

7、轨端处理不好，在轨端广生了一个脆弱的氧 化层，造成熔合不好。(4) 砂箱或预热枪装偏、不居中，造成一侧预热 不足。(5) 轨缝太小。焊缝内的热容量较小，在没有将 钢轨端部完全熔化就已冷却，造成未焊合。(6) 轨端用氧气切割过，未用锯轨机切割，端面 小平整。(7) 焊接中砂箱跑铁”。中国敞市僻抛道21号汉正街都市工业园 A122 邮编：430034RAILTECH拉伊台克铁路技术法国登莱秀集团CHINA(PffiMPEOEUmoxA122, Hanzhengjie Industry Zone, Jiefang Avenue 21#, Wuhan 430034, P.R. China电fEL ：

8、(86-27) 83 49 99 99Fax/专真：(86-27) 83 49 99 90 E-Mail : info7螺孔在螺孔处形成的焊接裂纹，称裂纹为螺孔裂纹。铝热焊接在冷却过程中广生 一定的焊接热应力，因此，一 般要求在焊缝附近不要有螺 栓孔，避免在焊接热应力的作 用下在螺孔处形成裂纹，造成 伤损。在列车作用下，裂纹发 展扩大，最后导致断轨。法国要求螺孔距焊缝应大十 100mm 。8粗晶在焊头的金相组织方面，部分 或全部断面上的晶粒度粗大 或不均匀，称为粗晶。要求焊缝的晶粒度比钢轨的 晶粒度彳级。如PD3钢轨 的晶粒度是6级，焊缝晶粒 度应不低于5级。13级为粗晶粒。粗晶粒会 影响焊头的疲劳强度及韧性， 增加焊头的脆性。螺孔裂纹对焊头质量影响大，会造成断轨。(1) 螺孔距焊缝距离太近，使螺孔处在焊接热应 力的作用下形成裂纹。在列车作用下，裂纹发展扩 大，最后导致断轨。(2) 如带螺孔焊接时，尽量应通过调整轨缝达到焊 接轨缝要求。万不得已非要锯轨时，应从钢轨两端 各锯掉1013mm，切忌从钢轨一侧锯轨，使螺孔 距轨缝太近，造成隐患。(3) 第一螺孔必须在侧砂模即砂箱的外侧， 且应