一、论述题1. 对全长淬火钢轨的焊接接头焊后热处理有何要求?
对全长淬火钢轨的焊接接头焊后热处理应满足:(1)焊接接头正火前钢轨的表面温度应在500℃以下。(2)钢轨焊接接头的正火加热温度应严格控制在规定的范围内。(3)应使钢轨各部位的加热温度基本一致。(4)正火加热的热影响区宽度必须大于焊接的热影响区宽度。(5)达到正火温度后应立即按规定的淬火工艺进行轨头淬火,钢轨其他各加热部位不得进行淬火。(6)淬火部位的淬火层形状、深度和硬度应符合规定的要求。(7)淬火前轨头表面温度低于规定温度时,应待其温度自然下降至500℃以下,重新进行加热至正火规定温度,再进行淬火。
2. 如何正确进行焊机的技术保养?
(1)严格按照焊机使用说明书进行使用、维护保养,特别要遵守焊机安全工作说明。
(2)操作人员必须由经过训练的专职人员担任,保养人员必须遵守全部保养、维修作业规章制度。
(3)维修、保养作业只许在机器停车时进行,必须切断电源;操作人员必须按照规定穿戴劳动保护用具;要注意可移动部件或可能下落的部件锁定牢闵。
(4)控制装置或一次回路的调试工作只许由电工在技术人员指导下操作;违章带电作业随时都会出现生命危险和毁坏设备。
(5)未经主管技术人员许可,不许擅自对机器的各种整定值作任何调节,焊机参数和焊接参数调节只许由主管技术人员进行,并作记录备查。
(6)各项技术保养作业内容包括:焊机及其附属液、冷却水循环、制冷装置等设备的清洁工作、校验工作及需要的润滑工作。技术保养要按照每个焊头焊后、每个工班、每周、每月、每季的检查要求进行。
(7)铁路施工现场焊轨作业使用的焊机及其配套设备要注意季节变化对设备的维护保养。冷却水使用氧化钙含量低的净水,硬度值(DH值)不超过8°,pH值在7~8。冬季焊轨作业时,不允许在冷却水中加入防冻剂。防冻剂会损坏橡胶件;加水后易生成水垢;劣质防冻液不具有防锈作用。
3. 国外对钢轨焊头常采用冷矫直,而我国焊轨生产采用热矫直,这是为什么?
主要与所用钢轨材质纯净度和钢轨尺寸精度以及表面质量有关。钢轨材质纯净度的高低直接影响到焊头性能,焊头性能差时,冷矫直就容易出现裂纹,尤其是水平方向横向矫直时。尺寸精度差的钢轨焊前对轨困难,焊后接头出现错口、偏差大,矫直困难。加大矫直量和矫直次数会加大残余应力,容易发生脆断。
在我国铁路焊轨厂现有车间长度及工序安排情况下,焊接国产钢轨采用正火后热矫直是适宜的。
4. 钢轨焊接前,在焊机夹持、调整结束时,为什么要留有一定的起拱量?
钢轨焊前,在两根钢轨端部都要留有一定量的上翘,有的钢轨焊机还专门设置有轨拱调整装置,使轨端的上翘量可以进行调节,即调整轨拱的高低。
钢轨焊后,焊接接头在冷却过程中发生变形,变形的结果使得焊头向下略有低凹。产生的原因是因为钢轨具有复杂的断面形状,轨头热容量大,轨底热容量小,轨底比轨头的冷却要快一些,在降温过程中产生不均匀的冷却收缩而形成微小的变形,使得焊头平直度出现垂直方向的轨顶面向下负偏差。
起拱的目的是要保持焊后接头1m长度范围垂直方向平直度的要求。为此,在焊接之前要预先使焊接钢轨产生垂直方向向上正的平直度偏差。不同钢种和轨型的起拱量大小略有差别;不同焊机的起拱方法也不相同,起拱量的大小要经过试验确定。国外有资料介绍,60kg/m钢轨的起拱量在1mm/m左右,例如MAS50型悬挂式焊机确定的匕拱量是在0~0.6mm范围内调整。拱量太大必然会增加焊后调直工序的工作量和精磨工序的工作量。我国焊轨厂的轨拱调整一般在0.5~1.0mm/m。
起拱也能够在闪平时使轨底端面先接触闪平,轨底的预热温度会高些,有利于全断面温度均匀。
5. 顶锻量过大和过小有什么不好?
顶锻量是焊接工艺中最重要的焊接参数之一。在不控制项锻量时,顶锻量过小可能有两个原因,一个是顶锻压力选择过小,残留的液态金属氧化物未能充分排挤出端面焊缝i接头没有足够的塑性变形;另一个原因是焊接工艺参数匹配不佳,焊接端头没有足够的加热区宽度和适当的温度梯度,塑性变形区过窄,顶锻过程中焊缝区金属塑性变形抗力大,导致顶锻量过小。过小的顶锻量往往导致接头强度低劣,也容易出现灰斑。顶锻量过大是由于不控制项锻时的顶锻压力过大或可控顶锻时顶锻量预置值过大造成的,它使接头塑性区过多挤压,焊件端头组织沿轧制方向的金属晶纹严重弯曲垂直于轧制方向,导致塑、韧性下降。
6. 焊机状况对钢轨焊接质量是否有影响?
焊机状况对焊接质量有较大的影响。钢轨焊接的工艺参数与焊机状况是相关的,不同的焊机状况应有不同的焊接工艺参数。
焊机焊接几万个焊头后,二次回路各元器件的联接部位由于氧化等原因会导致接触电阻增大,损耗功率增加,实际输出功率减小。这时应调整焊接工艺参数,并对焊头进行性能检验。定期对焊机电气、机械参数进行检验,加强日常维护保养,减少大、中修次数,对于保持焊机良好工作状况是很重要的。
环境状况也影响焊机的工作状况,有的国家焊轨厂制定两套焊接工艺参数和焊接规范,分别用于寒冷冬季和炎热夏季的钢轨焊接。
7. 我国铁路钢轨的发展应注意解决几个关系?
(1)钢轨重型化与强韧化、纯净化的关系。
(2)钢轨重型化与轮轨润滑的关系。
(3)钢轨强韧化的技术路线——全长淬火与合金化的关系。
(4)钢厂生产全长淬火钢轨与各铁路局建设全长淬火生产线的关系。
(5)提高钢轨制造质量和合理使用钢轨的关系。
(6)三种焊接方式(接触焊、铝热焊、小型气压焊)的关系。
8. 什么是未焊合?什么是过烧?过烧与灰斑有什么区别?
未焊合是指母材与母材未能完全结合的部分,属于面积型缺陷,存在于焊缝中。过烧是指晶粒边界熔化,是体积型缺陷,存在于焊缝和热影响区。从接头横断面看,灰斑与未焊合没有明显区别,都成平面状;从接头纵断面看,未焊合呈现透镜状,而灰斑的厚度却很薄。对于焊接接头的危害来说,焊缝中可以存有少量的灰斑,但是不允许有未焊合。
9. 焊接接头表面缺陷有几个方面?产生的原因各是什么?
(1)表面凸凹不平:使用手砂轮打磨时,打磨表面容易出现凸凹不平、粗糙度很差的现象。(2)局部亏损:推凸刀没有调整好,或者刀体的本身质量很差,推凸过程中使钢轨损伤;推凸过程中推凸刀将焊渣挤入热态的接头中,打磨时焊渣脱落使钢轨表面出现凹坑;有时推凸失败,采取除瘤割炬切时,因操作不慎将钢轨表面切出凹坑;手工打磨局部力量过大产生局部亏损。(3)打磨灼伤:多发生于推凸量过大的情况,打磨时集中打磨,使该部局部微区产生高温,周围冷态金属增大了高温微区的冷却速度,从而产生脆性组织。(4)采用精磨或仿行打磨机,进给量突然增大,在钢轨表面产生烧伤痕迹。
10. GAAS 80/700型焊机使用有哪些条件?
(1)焊机要安装在整洁和具有良好通风、排尘系统的室内,环境温度不低于10℃。(2)供电网路频率50Hz,电压变化不超过额定电压的+5%~-10%,三相电压不对称度应小于3%,为了保证焊接质量稳定,电源变压器需配备调压装置。(3)液压系统应使用符合规定的液压油,油温保持30℃~50℃,油位在油标范围内。(4)焊机循环冷却水应符合要求:硬度值(DH值)≤8°,pH值=7~8°水温保持在18℃~27℃,水压应符合规定值。(5)操作人员必须要经过培训并且要持有操作合格证,对照说明书正确操作和保养焊机。
11. K355型焊机的对中结构与GAAS 80型焊机比较各有何特点?
K355型焊机采用液压杠杆形式的蟹形夹钳系统夹紧钢轨轨腰,左右两幅夹钳同步夹紧钢轨。左右两幅钳口同时绕中心轴转动。连杆间的夹角在9°~11°时能够得到足够的夹紧力。烧化过程的送进是沿轴向的移动,由每个右钳口岸的油缸活塞杆来推动的。
GAAS 80型的对中机构由联动的内外两个队中臂组成,工作时摆入罩住轨头,按预选的对中基准,可自动完成以钢轨的中心线或轨头的任一侧面为基准的水平对中和夹持。当钢轨外形尺寸出现偏差,造成钢轨对中错位时,通过对中臂卡杆的偏心机构可进行7.5mm的水平对中调整。
12. 什么叫做避雷针?避雷针的保护作用是什么?
避雷针的是用来保护露天变配电装置和比较高大的建筑物,免遭直击雷破坏的装置。它是由受电尖端、接地引下线和接地装置组成。避雷针就其本质功能而言,并不是避雷,相反却是“招雷”或“引雷”。它是利用高耸空间的有利位置。附近空中有雷电放射时便不断地把雷电引向自身并将雷电流迅速地卸入大地消散,从而防止避雷针保护范围内的建筑物或电器设备遭受直击雷的破坏。
13. 试述GAAS 80/580型焊机对中装置的组成及其对中过程。
(1)对中装置分为两组。一组装在定架上,完成左轨端的对中动作。另一组装在动架上,完成右轨端的对中动作。每一组队中装置都有外对中臂、内对中臂、下对中臂及安装在内外对中臂上的水平对中加卡杆组成。(2)对中过程:左轨端被电极夹持后,即开始对中过程,这时,左下对中臂接近缸驱动下对中臂对中装置副轴旋转向上,于是左轨底被底座夹钳口在水平方向对中,抬起轨端直至轨顶与左上电极接触。与此同时左上对中接近缸驱动左边对中臂河内对中臂绕对中装置之轴旋转向下罩住轨顶,直到装在上对中臂上的止动螺丝与轨顶接触为止。由装在外对中臂上的接近b5e感应而引起调整辊两次动作后,电极到左调整辊的这一段钢轨端部的轨顶在水平方向上对中,右轨端的对中过程及调整与左侧相同。
14. 钢轨闪光焊顶锻过程是如何进行的?各工艺参数对顶锻阶段的影响如何?
在烧化阶段完成后,对钢轨迅速地施加足够大的顶锻压力,封闭轨端间隙;挤平因过梁爆破而留下的火口;排除端面上的液态金属层、氧化夹杂;接头产生足够的塑性变形,形成共同结晶。钢轨闪光焊的顶锻过程分为两个阶段:(1)有电流顶锻阶段:该阶段是在通电状态下进行的,以保证轨端的温度和液态金属及氧化物夹杂的排出。(2)无电流项锻阶段:切断电流后,继续保持顶锻压力,使液态金属和氧化物彻底被挤出,并排除过热金属使焊缝继续产生塑性变形,形成致密的钢轨焊接接头。
钢轨闪光焊顶锻阶段的主要工艺参数及影响是:(1)顶锻压力:顶锻压力的大小取决于钢轨的断面尺寸、材质的高温性能和钢轨的加热状态及加热区的分布。顶锻压力过小,夹杂物不易排净,塑性变形不足,顶锻压力过大,则塑性区被过分挤压,晶纹弯曲,接头冲击性能下降。(2)顶锻电流和时间:应保持顶锻合缝期间温度不下降。电流过大或时间过长,将导致接头过热。电流过小或时间过短,则造成接口温度不足,易形成焊接缺陷。(3)无电顶锻时间:应保持在顶锻压力下产生足够的塑性变形。(4)顶锻速度:顶锻合缝的速度应越快越好,以防止轨端面的氧化。(5)项锻量:顶锻量应适当,以保证接口内的液态金属和夹杂物充分排除,并使焊接区产生足够的塑性变形。
15. 灰斑缺陷出现在钢轨焊缝的什么部位?形成的可能原因是什么?
灰斑大多数出现在轨底部,尤其是两个轨底角的位置。在轨底三角区和轨腰下半部分也多次发现有灰斑存在,而在轨头的焊缝断口面上极少发现存在有灰斑,偶然发现的灰斑,其面积也很小。
为什么在同一焊接工艺参数、同一焊接截面的不同区域出现灰斑的几率相差很大呢?这与钢轨的断面形状有关。钢轨轨底的厚度薄,电流密度大,闪光造成的大火口相对较多,而轨底的热容量小散热较快,使得端面液态金属保护膜的保护效果较差,顶锻过程受氧化的可能性增大加之母材存在的夹杂物析出;顶锻台缝时未能将其挤出彻底清除。综合上述各因素的作用结果,就会促使灰斑生成。
有资料介绍,在闪光焊接大直径钢管时,施加保护气体(例如惰性气体)对减少灰斑有良好效果,但气体的压力和流量不能太大。
16. 获得闪光对焊优质街头的条件是什么?
获得优质接头必须满足以下几项基本要求:
(1)必须设法使焊接工件的闪光端面在加热过程中不被氧化。
(2)焊接端面应形成足够的加热区和适当的和均匀的温度梯度。
(3)焊接端面要有足够的塑性变形区。
17. 什么叫临界点?临界点A
c1、A
c3、A
r1、A
r3各自的含义是什么?
金属在加热或冷却过程中,内部组织发生转变的温度称为临界点,又称临界温度。
临界点Ac1表示钢在加热时由珠光体转变为奥氏体的温度。
临界点Ac3表示钢在加热时由铁素体转变为奥氏体的终了温度。
临界点Ar1表示钢在冷却时由奥氏体转变为珠光体的温度。
临界点Ar3表示钢在冷却时由奥氏体开始析出铁素体的温度。
临界点Ac1、Ac3随着加热升温的速度的提高而升高;临界点Ar1、Ar3随着冷却速度的加快而降低。
18. 常见的GAAS 80/700型钢轨焊机焊接记录曲线异常有哪些?是何原因造成的?
常见的GAAS 80/700型钢轨焊机焊接记录曲线异常有:(1)丢失预热脉冲。即在焊接的预热过程中,预热次数小于设定次数,提前进入烧化阶段。通常是因为预热过程中焊接接头的预热温度过高,使下一次预热前的接触电流小于安培计上的最大设定值(电流表的黑指针超不过红指针),则控制电路自动转入烧化阶段。(2)烧化中断。即烧化过程中,出现闪光不连续,发生一次或次数的中断。通常是因为焊接端面的温度较低,而动架的送进速度大于端面的烧化速度,造成大的短路电流,使闪光中断。(3)顶锻打滑。即顶锻接通后,位移曲线呈直线上升,直至顶锻的极限位置。通常是因为轨腰夹持部位有油污或轨腰夹持压块变形严重所致。
19. 液压系统的常见故障有哪些?在维护使用应特别注意哪些问题?
液压系统中常见的故障有噪声、“爬行”、系统压力不足、油温过高。在使用维护时应特别注意:
(1)防止油液中进入污物,造成元件卡组加速磨损。
(2)防止系统中进入空气,造成“爬行”、噪音、气阻等现象。
要特别注意和防止油温过高,出现油温过高应查清原因及时处理。
20. 短路的原因是什么?有什么危害?生产中能否利用短路?
短路的原因:(1)接线错误;(2)绝缘损坏;(3)操作错误;(4)机械损伤所致。
短路的危害:由于短路时电流不经过负载,只在电源内部流动,内部电阻很小,使电流很大,强大电流将产生很大的热效应和机械效应,可能使电源或电路受到损坏,或引起火灾。
短路的利用:电焊机利用短路产生大电流在焊条与工件间引弧进行焊接;电动机起动时电流很大,可将并联在电流表上的开关关上,将电表短路,电动机起动电流不通过电流表,对电表起保护作用,起动完毕将该开关断开。
21. 常见的GAAS 80/700型钢轨焊机焊接记录曲线异常有哪些?是何原因造成的?
常见的GAAS 80/700型钢轨焊机焊接记录曲线异常有:(1)丢失预热脉冲。即在焊接的预热过程中,预热次数小于设定次数,提前进入烧化阶段。通常是因为预热过程中焊接接头的预热温度过高,使下一次预热前的接触电流小于安培计上的最大设定值(电流表的黑指针超不过红指针),则控制电路自动转入烧化阶段。(2)烧化中断。即烧化过程中,出现闪光不连续,发生一次或次数的中断。通常是因为焊接端面的温度较低,而动架的送进速度大于端面的烧化速度,造成大的短路电流,使闪光中断。(3)顶锻打滑。即顶锻接通后,位移曲线呈直线上升,直至顶锻的极限位置。通常是因为轨腰夹持部位有油污或轨腰夹持压块变形严重所致。
22. K355型焊机的对中结构与GAAS 80型焊机比较各有何特点?
K355型焊机采用液压杠杆形式的蟹形夹钳系统夹紧钢轨轨腰,左右两幅夹钳同步夹紧钢轨。左右两幅钳口同时绕中心轴转动。连杆间的夹角在9°~11°时能够得到足够的夹紧力。烧化过程的送进是沿轴向的移动,由每个右钳口岸的油缸活塞杆来推动的。
GAAS 80型的对中机构由联动的内外两个队中臂组成,工作时摆入罩住轨头,按预选的对中基准,可自动完成以钢轨的中心线或轨头的任一侧面为基准的水平对中和夹持。当钢轨外形尺寸出现偏差,造成钢轨对中错位时,通过对中臂卡杆的偏心机构可进行7.5mm的水平对中调整。