鋼軌鋁熱焊接使用的工具

1、.第八章 鋼軌鋁熱焊接使用的工具“工若善其事，必先利其器”，焊接工具影響焊接質(zhì)量和工作效率。因此，在進(jìn)行鋁熱焊接鋼軌時(shí)，必須備有一套完整的、符合規(guī)格的工具。鋁熱焊工必須熟悉每一件焊接工具的作用和性能。第一節(jié) 鋼軌切斷機(jī)具鋁熱焊接待焊鋼軌軌端出現(xiàn)不符合工藝要求或相關(guān)技術(shù)條件要求的缺陷時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用機(jī)械切斷方法將鋼軌切斷。施工現(xiàn)場(chǎng)一般采用內(nèi)燃或電動(dòng)的砂輪切軌機(jī)，條件許可時(shí)，也可采用其它機(jī)械。一般不推薦采用火焰切割方法。圖8-1 HC355型內(nèi)燃切軌機(jī)圖8-1為HC355型內(nèi)燃切軌機(jī)。HC355型內(nèi)燃鋸軌機(jī)為主機(jī)和夾軌支架分體式結(jié)構(gòu)，作業(yè)時(shí)可快速組裝及分解。該機(jī)以二沖程汽油機(jī)為動(dòng)力，功率在轉(zhuǎn)速9750

2、轉(zhuǎn)/分時(shí)為5.8KW。使用兩面加強(qiáng)型鋸片。鋸片中心孔徑為25.4mm，直徑355mm，厚度4mm，線速度為100m/s。鋸軌時(shí)，鋸片的轉(zhuǎn)速為5400轉(zhuǎn)/分。主機(jī)重18.9Kg，支撐架重9.5Kg。該機(jī)鋸軌速度快，60Kg鋼軌在1分半鐘以內(nèi)可以完成鋸軌；并能保證鋸軌斷面垂直度在1毫米以內(nèi)的精度要求。圖8-2 TR57型液壓鋼軌拉伸器第二節(jié) 軌縫調(diào)整裝置現(xiàn)場(chǎng)鋁熱焊接時(shí)，預(yù)留軌縫與工藝要求不一致時(shí)，或者氣溫變化劇烈時(shí)，焊接操作過(guò)程中軌縫大小會(huì)隨軌溫而變化。為了使軌縫大小符合工藝要求，并且在焊接操作時(shí)，軌縫大小相對(duì)固定，此時(shí)應(yīng)當(dāng)使用鋼軌接伸器。鋼軌拉伸器具有雙向拉伸功能，即既可使軌縫尺寸增加，也可使軌

3、縫尺寸減小。圖8-2為TR57型液壓鋼軌拉伸器。TR75型液壓鋼軌拉伸器是用于無(wú)縫線路鋪設(shè)、應(yīng)力放散及鋼軌鋁熱焊接時(shí)拉伸及固定鋼軌的 專用機(jī)械。由手動(dòng)泵站、夾具體、一對(duì)傳動(dòng)油缸及加長(zhǎng)桿等部件組成。加長(zhǎng)桿有1.8M及1.2M兩種。該拉伸器有拉、推雙向功能。在壓力為600Bar時(shí)，拉伸力為75噸；在壓力為150Bar時(shí)，不用連桿，最大止推力為20噸。油缸行程350。拉伸作業(yè)時(shí)可以快速的組裝及分解。整機(jī)裝配重量326 Kg。第三節(jié) 鋼軌調(diào)校工具焊接兩長(zhǎng)軌節(jié)時(shí)，為了保證焊縫質(zhì)量。在外觀上不產(chǎn)生左右錯(cuò)牙、前后高低不平、歪扭等缺陷；以及縮短作業(yè)時(shí)間，需要備有用于鋼軌調(diào)校的工具。目前使用的調(diào)校工具主要有對(duì)正

4、架，起道機(jī)，鐵楔等。對(duì)正架有整體式（如圖8-3）與分體式（如圖8-4）兩種。圖8-3 BA240型整體式對(duì)正架 圖8-4 CR75分體式對(duì)正架鋼軌調(diào)校作業(yè)步驟主要有以下幾個(gè)：1.鋼軌高度的調(diào)節(jié)：整體式對(duì)軌器用附帶的軌高微調(diào)器調(diào)整；分體式對(duì)軌器用頂部螺桿調(diào)整。2.鋼軌走行側(cè)面對(duì)直：整體式對(duì)軌器靠調(diào)整調(diào)節(jié)臂的絲桿；分體式對(duì)軌器用側(cè)面的固定螺桿調(diào)整。調(diào)節(jié)時(shí)用平尺靠住走行側(cè)面，先調(diào)一段鋼軌，把兩段鋼軌調(diào)到一段與平尺無(wú)間隙，另一段鋼軌走行側(cè)面與平尺邊平行。再微調(diào)另一段鋼軌使之與平尺間無(wú)間隙即可。3.鋼軌扭曲的調(diào)節(jié)。如果兩段鋼軌出現(xiàn)相對(duì)扭曲，整體式對(duì)軌器撐桿頂軌底進(jìn)行調(diào)節(jié)，分體式對(duì)軌器用活動(dòng)螺桿調(diào)整。4.

5、待焊軌頭對(duì)正后，鋼軌底部應(yīng)用鐵楔塞好，以保證焊接時(shí)鋼軌位置不發(fā)生變化。第四節(jié) 整修工具整修工具是用于焊后接頭輪廓的修整。主要有推瘤機(jī)與打磨機(jī)。推瘤機(jī)是用來(lái)推除焊縫軌頭凸出量的裝置，一般采用液壓驅(qū)動(dòng)，按動(dòng)力來(lái)源可分為手動(dòng)及機(jī)動(dòng)兩種。按推瘤方向可分為單向推瘤與雙向推瘤。由于鋁熱焊縫的結(jié)晶是從焊縫兩側(cè)熔合線處開(kāi)始，至焊縫中心結(jié)束。因此，采用雙向推瘤方式，推瘤外力與結(jié)晶方向一致，可防止焊縫中結(jié)晶裂紋等缺陷的產(chǎn)生。如果采用大錘或單向推瘤機(jī)整修，則可能會(huì)由于與結(jié)晶方向不一致的外力作用，使焊縫中產(chǎn)生結(jié)晶裂紋。圖8-5為常用的手動(dòng)液壓推瘤機(jī)。用于鋁熱焊焊后打磨的專用設(shè)備為軌頭仿形打磨機(jī)，打磨機(jī)用鋼軌母材作基準(zhǔn)

6、，靠在母材軌頂行走的輪對(duì)移動(dòng)磨削砂輪將鋁熱焊接頭工作面打磨平順。如圖8-6。第五節(jié) 氧氣瓶和氧氣調(diào)節(jié)器氧氣瓶主要是用來(lái)灌裝氧氣之用。由于氧氣儲(chǔ)藏于瓶中，經(jīng)常處于高壓狀態(tài)。因此，它是一種危險(xiǎn)的壓力容器，圖8-6 打磨機(jī)圖8-5 手動(dòng)液壓推瘤機(jī)嚴(yán)防震動(dòng)和撞擊，特別是在氣溫很高的時(shí)侯，更不能暴曬。氧氣瓶是用無(wú)縫鋼管制成。頂部瓶口裝有帶手輪的氣門開(kāi)關(guān)，外面罩有瓶蓋，以保護(hù)氣門開(kāi)關(guān)不受損壞。瓶底一般為正方形座，直立時(shí)可以放穩(wěn)，橫放時(shí)可防止?jié)L動(dòng)。在瓶身的上部和下部，各安有膠圈1個(gè)，防止互相碰撞和橫放時(shí)的震動(dòng)。瓶口的氣門是用青銅或黃銅制造的。為了同其它類型的儲(chǔ)氣瓶加以區(qū)別，規(guī)定氧氣瓶表面涂刷淺蘭色，并寫(xiě)上黑

7、色的“氧”字。瓶的上部有說(shuō)明牌，并標(biāo)出下列記載：瓶號(hào)、制造廠名稱、制造年月日、容量、重量、工作壓力及試驗(yàn)壓力、檢驗(yàn)證以及下次檢查日期等。目前，使用氧氣瓶的容量為3550升之間；工作壓力為150Kgcm2；制成后的試驗(yàn)水壓為225Kgcm2。其它規(guī)格如表8-1所列。每瓶實(shí)際的儲(chǔ)氣量，可根據(jù)瓶的容量和壓力來(lái)計(jì)算。如容量為40升的氧氣瓶，工作壓力為150Kgcm2，其儲(chǔ)氣量為：401506000升6.0m3；表8-1氧氣瓶規(guī)格容量(L)筒體外徑(mm)筒壁厚度(mm)瓶長(zhǎng)(mm)瓶口外徑(mm)約計(jì)重量(Kg)352197123546473621981266466246745219815454673

8、580氧氣調(diào)節(jié)器主要用來(lái)把高壓氧氣調(diào)節(jié)成為適合實(shí)際工作需要的低壓氣體，并保持輸出氣體的壓力和流量穩(wěn)定不變。氧氣調(diào)節(jié)器有兩支壓力表。一支是指示氧氣瓶?jī)?nèi)的壓力的，稱為高壓表；一支是指示工作壓力的，稱為低壓表。兩表的構(gòu)造完全相同，只是傳動(dòng)部分的弧形扁管的剛度不一樣。第六節(jié) 液化石油氣一 液化石油氣組成液化石油氣主要組成成分是丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、丙烯(C3H6)、丁烯(C48)等碳?xì)浠衔?。丙烷、丙烯有利于低溫下蒸發(fā)；丁烷、丁烯組分低溫不易蒸發(fā)；而戊烷、戊烯常溫不易氣化，留存于瓶底，稱之為殘液。液化石油氣具有來(lái)源廣、成本低、發(fā)熱量大、焊接及切割質(zhì)量好、不回火等優(yōu)點(diǎn)，隨著我國(guó)石油工業(yè)的

9、迅速發(fā)展，目前有用液化氣取代乙炔氣進(jìn)行氣焊和氣割的趨勢(shì)。液化石油氣的主要性質(zhì)：在常溫常壓下，液化石油氣是氣態(tài)，如果加上0.81.5MPa的壓力，就變成液態(tài)，便于裝入瓶中儲(chǔ)存和運(yùn)輸。液化石油氣在氣態(tài)時(shí)，是一種略帶臭味的無(wú)色氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，液化石油氣的密度為1.82.5kgm3：，比空氣重。液化石油氣與乙炔一樣，也能與空氣或氧氣構(gòu)成具有爆炸性的混合氣體，但具有爆炸危險(xiǎn)的混合比值范圍比乙炔小得多，它在空氣中的爆炸范圍為3.516.3(體積)，同時(shí)由于燃點(diǎn)(500左右)比乙炔(305)高，因此使用時(shí)比乙炔安全。液化石油氣完全燃燒所需的氧氣量比乙炔所需的氧氣量大。因此，采用液化石油氣代替乙炔氣后，耗

10、氧量要多些。對(duì)加熱器的結(jié)構(gòu)也應(yīng)做相應(yīng)的改變。液化石油氣的火焰溫度比乙炔的火焰溫度低，如液化石油氣的主要組成物丙烷在氧氣中燃燒的溫度為20002850。因此，用于氣割時(shí)，金屬的預(yù)熱時(shí)間稍長(zhǎng)，但其切割質(zhì)量容易保證。在氣割過(guò)程中，液化石油氣在氧氣中的燃燒速度比乙炔在氧氣中的燃燒速度低，如丙烷的燃燒速度是乙炔的三分之一左右。因此，要求割炬有較大的混合氣體的噴出截面，以降低流出速度，保證良好的燃燒。按照原石油工業(yè)部規(guī)定的液化石油氣質(zhì)量指標(biāo)，我國(guó)液化石油氣甲烷、乙烷含量不允許大于3，戊烷含量不允許大于，硫化氫含量不允許大于20mg/m3，總硫分不大于20mg/m3。二 液化石油氣鋼瓶液化石油氣鋼瓶主要由封

11、頭、筒體、瓶閥座、護(hù)罩或瓶帽及底座等組成，我國(guó)有三種規(guī)格，即YSP10型，YSP15型，YSP50型。液化石油氣鋼瓶規(guī)格見(jiàn)表8-2。表8-2液化石油氣鋼瓶規(guī)格 型號(hào)參數(shù)YSP-10YSP-15YSP-50鋼瓶?jī)?nèi)直徑，mm314314400鋼瓶水容積，L23.535.5118底座外直徑，mm240240400護(hù)罩外直徑，mm190190鋼瓶高度，mm5356801215充裝重量，Kg101550鋼瓶高度是指從底座下端到護(hù)罩或瓶帽上端面的距離。三 液化石油氣使用注意事項(xiàng)1.用戶應(yīng)按規(guī)定安全、正確的使用鋼瓶，要輕拿輕放液化石油氣鋼瓶，禁止摔、碰、滾、砸；.嚴(yán)禁液化石油氣鋼瓶曝曬，靠近明火或放在溫度較

12、高的地方不要用開(kāi)水、蒸汽加溫禁止用明火烤液化石油氣鋼瓶以及液化石油氣鋼瓶不準(zhǔn)放在潮濕的場(chǎng)所；3.液比石油氣鋼瓶應(yīng)放在容易搬動(dòng)的地方，以便于換氣或發(fā)生事故時(shí)及時(shí)搬走；4.嚴(yán)禁私自過(guò)氣；5.液化石油氣是一種易燃?xì)怏w，如果發(fā)生火災(zāi)，應(yīng)首先切斷氣源，否則氣體聚集到一定程度將發(fā)生爆炸。滅火劑應(yīng)采用二氧化硫、干粉、霧狀水。第七節(jié) 焊接工具一 坩堝內(nèi)襯坩堝是鋁熱焊接鋼軌基本工具之一。主要供容納焊劑進(jìn)行鋁熱反應(yīng)之用。它是由坩堝體、坩堝環(huán)、坩堝蓋三部分組成。坩堝體又是由外殼、內(nèi)襯和襯管等構(gòu)成。制成上大下小的漏斗形狀。坩堝體外殼、坩堝環(huán)、坩堝蓋均用33.5毫米的鐵板制成。前面已述，鋁熱焊劑在坩堝內(nèi)反應(yīng)的溫度很高，

13、一般達(dá)2000oC以上。同時(shí)，還伴隨著有較強(qiáng)烈的沸騰作用，因此，要求坩堝內(nèi)襯材料，具有高的耐火度，并與熔渣的化學(xué)作用較小，以防止受熔渣的浸蝕影響坩堝的使用壽命。表8-3列出了幾種耐火材料的軟化點(diǎn)和熔點(diǎn)。表8-3幾種耐火材料的軟化點(diǎn)與熔點(diǎn)性能表材 料在120Mpa壓力下的軟化點(diǎn)oC熔點(diǎn)oC三氧化二鋁（AL2O3）140016002050二氧化硅（SiO2）160016501710氧化鎂（MgO）130015002800石墨（C）2000不熔化而氧化由表8-3可以看出，碳的熔點(diǎn)軟化點(diǎn)雖較高，但是在鋁熱反應(yīng)時(shí)，在高溫作用下，石墨坩堝會(huì)使鋁熱鋼水有較多的增碳，使鋁熱焊縫的合碳量提高，不能保證鋁熱焊縫的

14、機(jī)械性能的要求，因此目前還不能直接使用石墨坩堝來(lái)作鋁熱焊接鋼軌之用。純度高的三氧化二鋁(Al2O3)，雖具有高的耐火度，但價(jià)格昂貴，不適于大量應(yīng)用，使用氧化鋁含量較低的耐火材料制成的坩堝，(一般稱為高鋁坩堝)，其耐火度也相應(yīng)降低。其主要原材料是鋁礬土，由于原材料供應(yīng)充分，因此價(jià)格也較低廉，一般使用的是預(yù)制坩堝襯，是在成型后經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后再使用。純度高的氧化鎂(MgO)，其耐火度很高，但價(jià)格也較貴，工業(yè)上一般用的是以鎂砂作原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)制成。采用電熔鎂砂作原料，比一般鎂砂具有更高的耐火度，這種材料不但有高的耐火度，并由于正常鋁熱鋼的溶渣為中性，因此對(duì)于鎂砂坩堝襯的侵蝕也較少。鎂砂坩堝內(nèi)襯的制造，

15、是把顆粒度按規(guī)定配好的鎂砂和其他原料，拌和均勻，放入一個(gè)特制的模具中，加以搗實(shí)而成。鎂砂坩堝應(yīng)在成型后放入焙燒爐內(nèi)焙燒。燒結(jié)溫度一般要達(dá)1800oC。焙燒之所以要保持這樣高的溫度，主要是氧化鎂的熔點(diǎn)為1500oC，只有焙燒達(dá)到l600oC以上才能達(dá)到燒結(jié)的程度，燒結(jié)良好的鎂砂坩堝才可以提高其使用壽命。石英砂的主要成分是二氧化硅(SiO2)也具有較好的耐火度，并且原料來(lái)源充分，在工地上可以就地搪制，因此，目前各地均已廣泛采用。但由于所用砂的SiO2含量不同，其使用壽命也不相同。此外由于在鋁熱反應(yīng)過(guò)程中，在高溫下，坩堝襯上的SiO2部分還原成硅進(jìn)入焊縫內(nèi)，使焊縫合硅量偏高。同時(shí)，由于石英坩堝耐蝕性

16、差，焊縫中夾雜物含量也較大。為了保證出堝口尺寸，坩堝應(yīng)該采用廠內(nèi)模具成型方式加工。當(dāng)坩堝內(nèi)壁已形成凹陷或已損缺時(shí)，應(yīng)即停止使用，進(jìn)行修補(bǔ)或更換新的坩堝，以保障生產(chǎn)安全。二 坩堝架坩堝架是架設(shè)坩堝進(jìn)行澆注之用。坩堝架必須穩(wěn)妥、牢固、可靠。應(yīng)該保障鋁熱焊劑在坩堝內(nèi)反應(yīng)沸騰時(shí)，不致因強(qiáng)烈震動(dòng)而使坩堝傾翻。三 預(yù)熱器鋼軌預(yù)熱是鋼軌鋁熱焊中很重要的一道工序，預(yù)熱器是其中最主要的工具。射吸式預(yù)熱器使用氧氣與液化石油氣的混合氣體作燃料，這種預(yù)熱器雖然槍體部份與焊炬相似，但由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差別，預(yù)熱器的氧氣流量可達(dá)到5000L/h,因而可以獲得較高的加熱速度。而大號(hào)氣焊炬，氧氣流量最多只能達(dá)到1200L/h。用大號(hào)焊炬作預(yù)熱器，必然會(huì)造