关于合金组合辙叉焊补相关问题探讨

为什么会出现垂直裂纹---关于冷焊的问题

合金钢组合辙叉是提速后，由于高锰钢整铸辙叉的固有机械特性已经不能满足高速和重载的要求发展起来的，它的设计能力为2亿吨通过总重，满足了提速线路的运营要求。它的主要特点是具有高的冲击性和耐磨性，又可以同线路焊成一体，真正实现跨区间无缝线路。

它的结构形式是由心轨和翼轨及跟轨组合拼装而成。心轨为贝氏体组织合金钢，翼轨和跟轨是普通钢轨，即U75V（PD3）或U71Mn。钢轨是珠光体组织。即由两种不同材质组合而成。

但由于各种线路的差异性比较大（列车状态，线路基础，养护等因素），上线的合金钢组合辙叉的使用寿命很多没有达到设计指标，只有通过修复。另外达到设计指标的也不能报废，还可以修复利用，因为合金钢组合辙叉的造价成本也非常高。

既然修复就得有专门的贝氏体合金钢堆焊焊条。JD-937/JD-960焊条是一种低碳合金钢材质。适合合金钢组合辙叉的两种材质要求。关键点在冷焊的条件下，仍不产生脆性马氏体组织。到目前为止还没有一种焊条在焊补高碳钢不产生马氏体（马氏体是断轨的决定因素）。所以我们一开始就采取冷焊工艺，在实验室和少量的线上试验也没有发现问题。决定采用冷焊工艺，其目的是尽量减少设备。

冷焊为什么失败，经过大量的线上试验后，基本是不焊还好，一焊成重伤。这是要命的瑕疵。问题出在由于这种焊条材质具有良好的抗冲击性能，自然就不会发生塑性变形。而由于辙叉的伤损修复都是U型或V型坡口，在轨长度方向上约束达到极限状态，而焊材在急速冷却时虽然不产生马氏体，但产生急剧收缩，焊材内部存在极大的焊接热应力，这种应力是拉应力。由于该种材质不易变形，内残余应力无法排出，加之心轨又是一个悬臂梁结构，所以对焊材产生两倍左右的拉应力，必然拉裂。这就是垂裂。

那么如何解决这个问题？消除应力是解决问题的根本。消除应力有两种方法，多种手段。一种方法是机械法，目的是让焊接材质变形，应力就消除，变形越充分，去除应力越彻底。但到目前还没有适合辙叉上设备。另外贝氏体材质宏观也不容易产生变形。另一种办法就是加热正火消除应力，该种方法是通过加热让晶体从新排列，自然原有晶界间的受力状态发生改变。实际是微观塑性变形。即宽范围整体缓慢冷却，也叫去除燥性。保证了不裂。

加热能彻底解决垂直裂纹，但加热方法和加热设备就是保证工艺实行到位的关键，确保真正达到改变微观晶界的受力状态。其焊后加热的方法一定是宽范围（堆焊范围两端外延100-150mm ),整体加热（即宽范围内同时加热，同一个温度梯度），焊后立即加热，温度为心轨250℃,翼轨为350-400℃，温度达到后打磨，打磨成形后再加温一次，温度为100-150℃就可以了。体现了整体缓慢冷却过程。加热设备是保证上诉工艺质量的关键（首先氧乙炔割具加热是不行的，它不能满足宽范围的同一个温度梯度），一定采用本公司设计的专门加热设备。。

                                  重庆金石达机电设备有限公司技术部