鋁熱焊的常見缺陷和原因分析

1、拉伊臺(tái)克鐵路技術(shù)法國(guó)登萊秀集團(tuán)RAILTECH.CHINA0GBWEHUCKAUX鋁熱焊的常見缺陷和原因分析鋁熱焊是一種鑄造組織，其常見缺陷為：縮孔和疏松、氣孔、夾渣、夾砂、熱裂、未焊合、螺孔裂紋等?，F(xiàn)將主要缺陷的定義及原因分析列表如下。供參考序號(hào)缺陷名稱缺陷定義及形成原因分析1縮孔高溫鋼水在冷卻及凝固過程中，有體積收縮(液態(tài)收縮)是形成縮孔的主要原因。在澆注過程中，在溫度戢高、最后凝固的部位，由于體積收縮后得/、到外來鋼水的補(bǔ)縮，而形成集中孔穴稱為縮孔。焊頭有縮孔及疏松缺陷時(shí)，會(huì)起到疲勞核心的作用,在列車交變負(fù)荷作用卜，從疲勞核心處開始逐步擴(kuò)展形成較大的疲勞裂紋，并導(dǎo)致焊縫提前疲勞斷裂。產(chǎn)生

2、的原因：(1)預(yù)熱時(shí)間過長(zhǎng)；(2)局部高溫，有過熱現(xiàn)象。特別是軌腰及軌腳部分有局部過熱現(xiàn)象。(3)預(yù)熱槍或砂模裝偏，位置不居中，形成一側(cè)有過熱現(xiàn)象。疏松細(xì)小而不連貫的縮孔，比較均勻地分布在焊縫的局部范圍內(nèi)稱為疏松。疏松其內(nèi)表面是不光滑的。疏松導(dǎo)致焊縫組織/、致密現(xiàn)象?？s孔一般易發(fā)生在焊縫中心處的軌腰(預(yù)熱溫度戢高)及軌底中央三角區(qū)(最后凝固，易形成集中疏松)等部位。2氣孔氣孔是鋁熱焊鑄造組織中最常見的缺陷之一。氣孔是焊縫在凝固過程中產(chǎn)生和放出氣體所形成。氣孔表面是光滑的，一般呈圓形0氣孔按其部位，分為內(nèi)部氣孔和皮下氣孔兩種。內(nèi)部氣孔在焊縫整個(gè)斷面內(nèi)均可出現(xiàn)，氣孔尺寸有時(shí)可以很大0皮卜氣孔緊罪表

3、皮卜產(chǎn)生,一般在軌底及軌底兩側(cè)斜面上容易產(chǎn)生。(1)焊劑受潮。焊劑中帶有水分，在鋁熱反應(yīng)時(shí),高溫下水分分解在焊縫中產(chǎn)生氣體；(2)封箱泥過多、過濕或砂模潮濕。砂型或封箱泥中的氣體不能及時(shí)排出，在焊頭中形成氣孔；(3)預(yù)熱溫度過低，鋼水容易凝固使氣體不易排出，容易在軌底兩角產(chǎn)生氣孔；(4)預(yù)熱到澆注前時(shí)間超過30秒，使預(yù)熱后溫度降低，也容易在軌底兩角產(chǎn)生氣孔；(5)鎮(zhèn)靜時(shí)間不夠，或鋁熱反應(yīng)不充分，澆入砂型后繼續(xù)作用形成氣孔。1中國(guó)武漢市解放后121號(hào)漢正街都市工業(yè)園A122郵編：430034法國(guó)登萊秀集團(tuán)0mmdeuciuux3夾渣夾渣是鋁熱焊鑄造組織中常見的缺陷之一。夾渣的形成是由于熔渣進(jìn)入焊

4、縫而造成。如未能全部熔化的金屬塊或混入鋼中的其他金屬；在進(jìn)行鋁熱反應(yīng)中,熔渣未及時(shí)上浮沖走而進(jìn)入型腔，粘附在鋼軌表面被凝固，形成夾渣。(1)焊縫斷面不清潔，有金屬渣、屑等；(2)上砂模后未覆蓋型腔口，使雜質(zhì)進(jìn)砂模；(3)軌縫過大、砂箱不密貼或產(chǎn)生跑鐵”現(xiàn)象，鋼水量不夠，使熔演/、能完全排出，進(jìn)入型腔，最容易在軌頂部包產(chǎn)生夾渣；(4)鎮(zhèn)靜時(shí)間不夠，反應(yīng)未完成就澆注，在型腔內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)生成熔渣，由于凝固快，熔渣來不及浮出就形成火渣。4夾砂夾砂的形成是由于型砂進(jìn)入焊縫而造成。如：砂型及其耐火材料的碎屑；一次性地鍋的夾砂物主要是氧化鋁與硫化鈕的混合物等進(jìn)入鋼水0(1)砂型清潔不好，在磨合后未用毛刷清除掉

5、浮砂；(2)有碎屑等雜質(zhì)進(jìn)入型腔中。(3)砂箱一次沒肩扣準(zhǔn)，在移動(dòng)中砂型擠壞掉入型腔內(nèi)；(4)由于過熱，使砂型中的砂子變成玻璃狀，擠入熔合區(qū)。5熱裂在焊縫及熱影響區(qū)均口產(chǎn)生0在焊頭凝固過程中，稍低于其凝固點(diǎn)的f溫度范圍內(nèi)，強(qiáng)度較低，由于產(chǎn)生了收縮應(yīng)力或受到外力超過了該溫度范圍內(nèi)鋼的強(qiáng)度極限時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂紋或斷裂。這種在高溫區(qū)形成的斷裂稱為熱裂。其表面常帶有氧化蘭色。熱裂對(duì)焊頭質(zhì)量影響大，會(huì)造成斷軌。(1)焊接過程中焊縫有移動(dòng)，受拉，存在較大的拉應(yīng)力。(2)過早拆箱，使焊頭提前受力。特別在低溫時(shí),焊縫由于受到激冷，加快收縮，加大了收縮應(yīng)力,在高溫區(qū)形成熱裂。(3)提前推瘤，使焊頭提前受力。情況同

6、上。同時(shí)還會(huì)在焊接表面出現(xiàn)熱裂紋，進(jìn)而發(fā)展。(4)焊頭在冷卻過程中、未完全凝固時(shí)受到外力的錘擊。6未焊合在鋁熱焊接后，原來待焊的兩個(gè)鋼軌斷面上仍有沒有熔化的區(qū)域，稱為未焊合。未焊合缺陷一般多發(fā)生在軌頭，也啟在軌底的。未焊合對(duì)焊頭質(zhì)量影響大，會(huì)造成斷軌。(1)預(yù)熱溫度過低，鋁熱鋼所放出的熱量不足以使軌端熔化；(2)預(yù)熱時(shí)間不足或氧氣、丙烷壓力不足，情況同上；(3)軌端處理不好，在軌端產(chǎn)生了一個(gè)脆弱的氧化層，造成熔合不好。(4)砂箱或預(yù)熱槍裝偏、不居中，造成一側(cè)預(yù)熱不足。(5)軌縫太小。焊縫內(nèi)的熱容量較小，在沒有將鋼軌端部完全熔化就已冷卻，造成未焊合。(6)軌端用氧氣切割過，未用鋸軌機(jī)切割，端面/

7、、平整。(7)焊接中砂箱跑鐵”。中國(guó)武漢市解放后121號(hào)漢正街都市工業(yè)園A122郵編：430034RAILTECH法國(guó)登萊秀集團(tuán)CHINA7螺孔裂紋在螺孔處形成的焊接裂紋，稱為螺孔裂紋。鋁熱焊接在冷卻過程中產(chǎn)生f的焊接熱應(yīng)力，因此，一般要求在焊縫附近不要有螺栓孔，避免在焊接熱應(yīng)力的作用卜在螺孔處形成裂紋，造成傷損。在列車作裂紋發(fā)展擴(kuò)大，最后導(dǎo)致斷軌。法國(guó)耍求螺孔距焊縫應(yīng)大于100mm。螺孔裂紋對(duì)焊頭質(zhì)量影響大，會(huì)造成斷軌。(1)螺孔距焊縫跑離太近，使螺孔處在焊接熱應(yīng)力的作用下形成裂紋。在列車作用下，裂紋發(fā)展擴(kuò)大，最后導(dǎo)致斷軌。(2)如帶螺孔焊接時(shí)，盡量應(yīng)通過調(diào)整軌縫達(dá)到焊接軌縫要求。力/、得已非要鋸軌時(shí)，應(yīng)從鋼軌兩端各鋸掉1013mm，切忌從鋼軌一側(cè)鋸軌，使螺孔距軌縫太近，造成隱患。(3)第一螺孔必須在側(cè)砂模即砂箱的外側(cè)，且應(yīng)在第一螺孔處塞上封箱泥或鋼塞。8粗晶在焊頭的金相組織方面，部分或全部斷面上的晶粒度粗大或不均勻，稱為粗晶。要求焊縫的晶粒度比鋼軌的晶粒度彳級(jí)。如PD3鋼軌的晶粒度是6級(jí)，焊縫晶粒度應(yīng)/、低于5級(jí)。13級(jí)為粗晶粒。粗晶粒會(huì)影響焊頭的疲勞強(qiáng)度及韌性，增加焊頭的脆性。粗晶也會(huì)造成斷軌，主要