一、钢轨现场压力焊
1、闪光焊原理
闪光焊是一种利用电能加热、顶锻挤压的焊接方法（图1）。从微观看，钢轨两端面是凹凸不平的，凸出点形成导电触点，通过焊口端面轻微接触，在突出部位电流短路集中流过，随即发生电阻加热和电弧光，焊口金属升温。通过焊机控制钳口纵向脉动（微分合），端面金属不断升高，直至熔化温度，持续不断爆破形成闪光火花，闪光火花飞出，又将端面上的熔化金属带走一部分。待焊口温度达到焊接温度后，停止闪光脉动，随即进行顶锻，给焊口施加大的挤压变形，完成整个焊接过程。由于端面上有液化金属，所以是一种 半熔化压 焊方法。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
焊接需要400-600kVA的电源，无应力焊接的顶锻力不小于60MPa。
2、气压焊原理
气压焊是采用氧气乙炔混合气体对钢轨焊缝处进行火焰加热，达到焊接温度后，进行顶锻的焊接方法（图2）。气压焊焊接时，焊口保持闭合密贴不动，火焰从外部加热，通过热传导进入钢轨内部。当钢轨端面温度达到一定程度时，金属开始交互结晶（原子扩散、形核、形成新晶粒），界面逐渐消失，融为一体。之后，通过顶锻挤压大变形，焊口处的晶粒细化，材料强度和韧性得到进一步的加强。所以，气压焊是一种 固相塑性压 焊方法。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
3、闪光、气压焊接原理差异
- 焊接温度高低 ：闪光焊加热温度高于熔化温度（图3a，焊缝金属有脱碳白线），焊态接头晶粒粗大，探伤时会出现损伤杂波；气压焊加热温度在锻造温度区（图3b），焊态接头没有白线，大板上找不见焊缝，接头晶粒细小，探伤时不会出现损伤杂波；󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
- 焊接过程稳定性： 钢轨闪光焊加热过程需要钳口纵向脉动（微分合），闪光焊机状态和现场工况良好，保持闪光时的随动性，才能满足持续稳定闪光条件（电-液自适应脉动灵敏度）；气压焊加热过程不需要脉动，恒位移工艺钳口保持持续不动，其稳定性、一致性超好；󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
- 接头缺陷数量： 闪光焊是内热源，钢轨材料中往往不可避免存在偏析流线、夹杂物等，导致这些微区加热与正常金属区差异较大，微区容易出现过热，接头不稳定闪光会带来灰斑、微裂纹焊接缺陷，因此，闪光焊理论上说是一种 带缺陷 的焊接接头；气压焊是外热源，对钢轨材料中偏析、夹杂物不敏感，在焊前处理（端铣、合缝0.1mm）良好状态下，可稳定获得零缺陷焊接接头（100%通过落锤检验），因此，气压焊理论上说是一种 无缺陷 焊接接头。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
二、不同钢轨材料敏感性
由前述焊接原理可知：闪光焊由金属电阻内热源加热，对钢轨材质牌号、批次、状态、同质和异质混焊等钢轨内部均匀性是十分敏感的，加之每台闪光焊机设备作业时的性能状态都有差异，因而在每台设备上调整焊接工艺都是不同的，往往在通过型式检验时较困难，其落锤性能一直不够稳定，有波动是常态；气压焊是热传导外热源，对钢轨材质牌号、批次、状态、同质和异质混焊等因素不敏感，不同材质焊接工艺大量统计数据结果，每台设备工艺都是相同的，其同质和异质材料混焊的焊接型式检验性能稳定，一次通过容易，工艺适应性很宽泛。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
三、现场焊轨作业工况适应性
在各种恶劣的自然环境条件下，在全年候气温、轨温差异大的工况下进行焊轨施工，无论是正线还是岔区，一是需要可靠获得优质接头，二是能同时保障实现精准控制锁定轨温，以满足无缝线路稳定性要求。闪光焊加热过程具有不波动性，建立良好的焊接温度场和顶锻成形，传统成熟工艺是通过控制热输入量持续时间计算，其对应的闪光烧化量不控，其后的顶锻量也是与焊接热场匹配的，不受控自适应的，这样才能保证接头缺欠最少，质量优，而采用位移控制效果尚待积累工程应用数据。因此，闪光焊不易实现精准控制线路锁定轨温需求；气压焊则不同，采用带应力焊接模式，按锁定轨温要求精准计算，早已成功稳定地突破了精准控制线路锁定轨温，钢轨纵向位移量控制误差为±0.5mm，其锁定轨温误差在±2℃范围内。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
综上，我认为追求钢轨现场焊接接头质量的可靠稳定性，气压焊接优于闪光焊接，应首推。
