一,、概述                                                                                             
1,、 基本原理
鋁熱焊是應(yīng)用鋁和氧化鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)置換出鐵的原理而形成的一種鋼軌焊接技術(shù),，其化學(xué)反應(yīng)式：Fe2O3+2Al→2Fe＋Al2O3+850KJ這一反應(yīng)式說(shuō)明,，鋁能與氧化鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng)（即鋁熱反應(yīng)）,，并伴隨產(chǎn)生大量的熱能，在無(wú)需外部能源的情況下,，就可以生成熔化的高溫鐵水,。這些高溫鐵水可以將添加在鋁熱焊劑中并已混合均勻的合金元素完全熔化在一起，形成特定化學(xué)成分的鋼水,。如果將鋼水澆鑄于固定在兩根鋼軌接縫處的砂型內(nèi),，即可將兩根鋼軌焊鑄在一起，最后形成與鋼軌的化學(xué),、冶金和機(jī)械性能等方面相匹配的焊接接頭,。這種熔鑄式的鋼軌焊接方式，焊縫整體性能好,，焊接速度快,，而操作并不復(fù)雜。
 
2,、 操作原理
先將鋁熱焊劑投放到一個(gè)耐高溫坩堝中,，然后將點(diǎn)燃的高溫火柴插入鋁熱焊劑中,，鋁熱焊劑隨即開(kāi)始鋁熱反應(yīng)。反應(yīng)過(guò)程中,，氧化鐵在高溫下被還原形成鐵水并熔化其它添加元素后形成特定化學(xué)成分的鋼水,，鋁被氧化并與其它氧化物一起形成熔渣。鋼水由于比重大而沉于坩堝底部,，溶渣比重小而浮于鋼水上部,。反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過(guò)短暫鎮(zhèn)靜,，熔渣上浮并與鋼水完全分層,，坩堝底部特別設(shè)計(jì)的自熔塞自動(dòng)熔開(kāi)，高溫鋼水被釋放到連接兩根鋼軌的耐高溫砂型中,，從而將它們焊接在一起。耐高溫砂型帶有鋼軌的幾何形狀特征,，使焊接好的接頭幾何形狀與鋼軌基本一致,。在焊縫冷卻下來(lái)后，如果采用適當(dāng)?shù)臒崽幚?，還可以進(jìn)一步提高其機(jī)械特性,。
 
二、產(chǎn)品的特點(diǎn)
1,、經(jīng)濟(jì)性：耗材少,，費(fèi)用低；   
2,、實(shí)用性：耗時(shí)少,，高效率；
3,、方便性：輔助機(jī)具輕便小型,，勞動(dòng)強(qiáng)度低；
4,、通用性：操作工藝大部分與普通鋁熱焊相同,；
5、自動(dòng)澆注和最佳鋼質(zhì)純凈度,，有效保證焊頭品質(zhì),；
6、可以進(jìn)行異型軌之間的焊接（槽型軌/普通軌）,；
7,、必要時(shí)可以利用擴(kuò)展工藝L50和L75寬焊縫焊接；
8,、有效的熔合區(qū)和最小的熱影響區(qū)以及穩(wěn)定的焊后化學(xué)成分 ,；
9,、綠色環(huán)保產(chǎn)品，不損害人體,、不污染環(huán)境,。
 
三、適用范圍
焊接不同材質(zhì)的鋼軌采用不同的鋁熱焊劑,，特制的槽型軌砂型可滿(mǎn)足鋼軌截面,、焊縫寬度以及采用特殊工藝的焊接要求。
1,、鋼軌類(lèi)型： 槽型軌59R1,，59R2，60R1, 60R2等,。
2,、鋼軌材質(zhì)：R260, R260Mn, R290GHT, R330GHT等。
3,、焊劑的選擇規(guī)則見(jiàn)下表,。
 

四,、焊接參數(shù)表
 

備注：
1、此焊接參數(shù)僅適用于使用施密特95.506型預(yù)熱槍進(jìn)行焊接,。特殊情況下焊接參數(shù)也可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,，詳詢(xún)施密特公司。
2,、預(yù)熱的關(guān)鍵是要控制好火焰形態(tài),，注意觀(guān)察軌端預(yù)熱效果。
3,、冬季軌溫低于5℃時(shí),，不推薦鋁熱焊施工。特殊情況必須施工時(shí),，則燃?xì)鈮毫皖A(yù)熱時(shí)間需要適當(dāng)調(diào)整,，并要采取焊后保溫措施。詳細(xì)技術(shù)要求請(qǐng)咨詢(xún)施密特公司,。
 
五,、主要焊接耗材

 
提示：焊接施工時(shí)，應(yīng)攜帶一定量的焊接耗材備品,。
 
六,、鋁熱焊工具 （略）
 
七、產(chǎn)品使用技術(shù)要求
1,、產(chǎn)品使用條件
鋁熱焊可以在下列條件下施工操作：
● 在彎道上,，焊接點(diǎn)的兩股鋼軌高度差不超過(guò)180mm
● 線(xiàn)上和線(xiàn)下
● 廠(chǎng)房?jī)?nèi)
● 雨雪天有嚴(yán)密遮擋設(shè)施
2,、鋁熱焊劑
●鋁熱焊劑為密封但非真空包裝。
●鋁熱焊劑儲(chǔ)存于干燥,、無(wú)火源環(huán)境,。        
●包裝上有標(biāo)記，可以識(shí)別焊劑類(lèi)別,、規(guī)格,、批次號(hào)和生產(chǎn)日期等。
3,、砂型        
●砂型是預(yù)制好的,，并和與之相匹配的待焊鋼軌外形是相吻合的。
●砂型儲(chǔ)存于干燥環(huán)境,，搬運(yùn)時(shí)輕拿輕放,，防止受潮、破損和開(kāi)裂,。
●焊接時(shí),，砂型不可過(guò)早啟封，避免在空氣中因暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而吸潮,。
●包裝紙箱有標(biāo)記，可以識(shí)別砂型類(lèi)別,、型號(hào),、生產(chǎn)日期等。
4,、坩堝
●坩堝成型于馬口鐵桶內(nèi),，有良好的防潮、防變形性能,。
●坩堝儲(chǔ)存于干燥環(huán)境,，搬運(yùn)時(shí)輕拿輕放，防止受潮,、破損和開(kāi)裂,。
●坩堝底部的自熔塞必須保持完好狀態(tài)，使用前應(yīng)仔細(xì)檢查,。
●包裝紙箱有標(biāo)記,，可以識(shí)別坩堝類(lèi)別、生產(chǎn)日期等,。
5,、預(yù)熱系統(tǒng)
●預(yù)熱參數(shù)僅適用于使用我公司提供的預(yù)熱系統(tǒng)，而不適用于其它預(yù)熱系統(tǒng),。
●冬季氣溫低時(shí),，可用適當(dāng)方式對(duì)丙烷氣瓶進(jìn)行加熱,，以提高丙烷的氣化速度和壓力。
  提示：加熱并不能提高丙烷氣的內(nèi)在質(zhì)量,。
6,、操作人員
●鋁熱焊焊接施工時(shí)，操作人員至少兩人,。
●操作人員必須經(jīng)培訓(xùn)合格,，持證上崗。
 
八,、鋁熱焊工藝的主要流程
準(zhǔn)備工作 → 軌端干燥 → 軌端除銹去污 → 對(duì)軌 → 夾具安裝 → 砂模安裝 → 封箱 → 預(yù)熱 → 坩堝安裝 → 點(diǎn)火 →反應(yīng) → 拆模 → 推瘤 → 打磨,。
九、鋁熱焊操作步驟
1,、準(zhǔn)備工作
●預(yù)先了解待焊鋼軌的軌型和材質(zhì),，正確選擇砂型和焊劑的類(lèi)型。
●出發(fā)前必須安排專(zhuān)人根據(jù)焊接清單清點(diǎn)全部施工物品,，以免少帶,、漏帶影響施工。
●對(duì)施工設(shè)備,、燃?xì)馄康冗M(jìn)行檢查,，確保使用時(shí)安全可靠。
●從焊縫兩側(cè)鋼軌開(kāi)始,，每一側(cè)松開(kāi)2 - 4組扣件,，然后至少將50m范圍內(nèi)的鋼軌扣件按規(guī)范鎖緊，并在焊縫兩側(cè)各第一個(gè)鎖緊扣件處的鋼軌上劃線(xiàn)做記號(hào),，以便觀(guān)察鋼軌是否移動(dòng),，然后才可以進(jìn)行鋁熱焊焊接。
提示：在焊接過(guò)程中,，如果鋼軌發(fā)生明顯移動(dòng)則會(huì)拉傷甚至拉裂焊縫,，并可能引發(fā)高溫鋼水從砂型中外泄，導(dǎo)致焊接事故,。
●氣溫急劇變化時(shí)必須用拉伸機(jī)鎖定鋼軌,，然后進(jìn)行焊接操作。
●焊接處有缺口,、損傷,、磨損嚴(yán)重以及端面不規(guī)則的鋼軌必須切除后，才能進(jìn)行焊接,。
2,、軌端干燥
砂型安裝前需用預(yù)熱槍對(duì)焊縫兩側(cè)0.5米范圍內(nèi)鋼軌進(jìn)行加熱干燥，充分除去鋼軌表面水分。
3,、軌端除銹去污
●在距軌端50mm范圍內(nèi),，用角磨機(jī)安裝鋼絲輪對(duì)焊接鋼軌的端面、軌頭,、軌腰和軌腳進(jìn)行打磨清污除銹,，隨后用安裝了砂輪的角磨機(jī)進(jìn)行打磨，要特別注意將軌底打磨清潔干凈,。
●打磨完成后,，軌頭端部邊緣需倒角1mm×45°。
4,、對(duì)軌
●以軌腳處為基準(zhǔn),，控制軌縫寬度為24-26mm。
●水平調(diào)整：用一米鋼直尺分別檢查焊縫兩端鋼軌軌頭頂面,、軌頭側(cè)面及軌腰是否平直,。如有偏差，用對(duì)軌架或者鋼楔子進(jìn)行調(diào)節(jié),，軌頭側(cè)面以行車(chē)面為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整,。
●尖點(diǎn)調(diào)整：將一米鋼直尺自由放置在軌頂，使其中點(diǎn)與焊縫中點(diǎn)相重合,，用對(duì)軌架或者鋼楔子對(duì)軌端高度進(jìn)行調(diào)節(jié),，使直尺的兩個(gè)端部與軌頂面之間的間隙（即尖點(diǎn)值）為1.4-1.6mm 。
●砂模底板安裝定位后必須進(jìn)行二次對(duì)軌,。
5,、砂型安裝
●確認(rèn)砂型無(wú)裂痕、無(wú)缺損,、無(wú)受潮，否則不能使用,。
●砂型澆注孔略作修整,，防止預(yù)熱和澆注時(shí)砂粒脫落，造成焊接夾雜,。
●安裝砂型時(shí),，澆注孔要對(duì)準(zhǔn)焊縫中心，并與軌底垂直,，以確保焊縫兩端鋼軌特別是軌底預(yù)熱均勻,。
●鎖緊夾具時(shí)，應(yīng)由一人完成,，使兩側(cè)均勻夾緊,。
●必須檢測(cè)砂型與軌腰部分的貼合，確保貼合緊密沒(méi)有間隙,，防止產(chǎn)生飛邊,。
●安裝砂型過(guò)程中,，切勿讓砂粒等雜物落入焊縫型腔內(nèi)。封箱后用吹風(fēng)機(jī)或預(yù)熱槍除去槍頭全開(kāi)氧氣在軌縫及澆注孔處吹出焊縫型腔內(nèi)的渣物,。
6,、預(yù)熱槍支座安裝
●預(yù)熱槍支座應(yīng)安裝在上風(fēng)方向，避免逆風(fēng)安裝導(dǎo)致火焰灼傷預(yù)熱系統(tǒng),。
●調(diào)整預(yù)熱槍管與軌面平行,。
●用多用塞尺設(shè)定預(yù)熱槍高度,預(yù)熱槍頭高度設(shè)為85mm，詳見(jiàn)第四章《焊接參數(shù)表》,。
7,、封箱
封箱是鋁熱焊操作過(guò)程中比較關(guān)鍵的步驟，應(yīng)高度注意,，如果封箱發(fā)生問(wèn)題,，很容易造成泄漏鋼水的焊接事故。
●蓋上砂模頂部,，防止砂粒等雜物落入焊縫型腔內(nèi),，造成焊接夾雜。
●首先對(duì)軌底,、軌頭處縫隙用封箱砂塞緊壓實(shí),，然后整體封箱，用搗實(shí)棒將所有縫隙搗緊搗實(shí),。
●將側(cè)模板頂端的邊耳,，覆蓋封箱砂以保護(hù)側(cè)模板。
●試放分流塞,，如果過(guò)緊,，進(jìn)行適當(dāng)修銼。
●封箱結(jié)束后,，焊接負(fù)責(zé)人應(yīng)仔細(xì)檢查封箱是否達(dá)到規(guī)定要求,，以確保焊接成功。
●將灰渣盤(pán)安裝在側(cè)模板的掛臂上,，要掛穩(wěn)落位,，以避免熔渣流入時(shí)灰渣盤(pán)發(fā)生傾斜甚至脫落。
8,、預(yù)熱過(guò)程的控制
●預(yù)熱氣體壓力及時(shí)間等參數(shù),，請(qǐng)參見(jiàn)第四章《焊接參數(shù)表》。
●火焰調(diào)節(jié)：先微開(kāi)預(yù)熱槍的氧氣閥門(mén),，3秒鐘后微開(kāi)燃?xì)忾y門(mén),，再點(diǎn)火。然后交替開(kāi)大兩個(gè)閥門(mén)，直到氧氣閥門(mén)完全打開(kāi)為止,。
●調(diào)節(jié)燃?xì)忾y門(mén),，控制火焰形態(tài)，使火焰為中性焰,。
提示：在火焰調(diào)節(jié)過(guò)程中,，時(shí)刻觀(guān)察氧氣和丙烷工作壓力是否符合參數(shù)要求。  
●用預(yù)熱槍對(duì)兩個(gè)灰渣盤(pán)稍作烘烤,，去除灰渣盤(pán)可能帶有的水分,。
●將預(yù)熱槍安置在預(yù)熱槍支座上，調(diào)節(jié)槍頭垂直并在焊縫中的位置呈前后左右置中,，火焰噴出澆注孔,，開(kāi)始預(yù)熱計(jì)時(shí)。
●密切關(guān)注整個(gè)預(yù)熱過(guò)程,，特別是軌腰受熱顏色的變化,，預(yù)熱完成時(shí)，軌腰的溫度為900～1000℃,，其顏色為亮黃色,。
●預(yù)熱的過(guò)程中，必須對(duì)分流塞作適當(dāng)烘烤干燥去除水分,。
●預(yù)熱完畢,，撤除預(yù)熱槍?zhuān)汝P(guān)閉燃?xì)忾y門(mén)，后關(guān)閉氧氣閥門(mén),。
  提示：預(yù)熱槍須朝天,，避免傷及周邊人員；任何情況下,，預(yù)熱時(shí)都不可使用氧化焰,。
9、坩堝的使用
●打開(kāi)一次性坩堝的封蓋,，確認(rèn)坩堝壁,、自熔塞完好無(wú)損，清理并倒出坩堝內(nèi)浮砂,。
●確認(rèn)焊劑袋無(wú)破損，用容器將焊劑反復(fù)傾倒三次,，混合均勻后倒入坩堝中,，使其頂部成錐形，此時(shí)可以把高溫火柴放置在坩堝內(nèi)的焊劑上面,。
●預(yù)熱完成后,，立即將坩堝安置在砂型側(cè)模板頂部定位片內(nèi)，取出坩堝內(nèi)高溫火柴，在紅熱狀態(tài)下的砂型澆注孔內(nèi)將其擦燃,，然后快而穩(wěn)地將高溫火柴頭2/3長(zhǎng)度插入焊劑錐形頂部點(diǎn)燃焊劑,，迅速蓋上坩堝蓋，所有人員退離到3米以外安全距離,。
  提示：高溫火柴插入焊劑時(shí),，切勿用力過(guò)猛，速度過(guò)快,，否則高溫火柴容易熄滅,。
10、焊劑反應(yīng)
●記錄者觀(guān)察焊劑反應(yīng)狀況,，當(dāng)坩堝蓋孔一出現(xiàn)明火時(shí),，為焊劑反應(yīng)開(kāi)始時(shí)間；一旦明火出現(xiàn)迅速萎縮,，則為焊劑反應(yīng)結(jié)束時(shí)間,。
●當(dāng)坩堝底部一出現(xiàn)鋼水時(shí)，即為鋼水落下時(shí)間,。鋼水落下與焊劑反應(yīng)結(jié)束之間的時(shí)間間隔為鋼水鎮(zhèn)靜時(shí)間,。
11、拆模
●澆鑄完成后1分鐘,，移去坩堝,，將其放在干燥、無(wú)易燃物的地方,，然后移去灰渣盤(pán),，并將灰渣倒入坩堝中。
●澆鑄完成后3分30秒,，拆除側(cè)模板及底板,。
●澆注完畢后4分30秒，去除軌頭砂型,。
在拆除模板的過(guò)程中一定要小心,，不要晃動(dòng)砂型，更不能拉裂砂型,，以免影響焊縫金屬的正常結(jié)晶,，甚至導(dǎo)致砂型開(kāi)裂，鋼水流出,。
●拆除模板后,，及時(shí)將軌面清理干凈，防止推瘤時(shí)殘?jiān)瓊壝妗?br style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none;" /> 12,、推瘤
●澆鑄完畢后7分鐘30秒開(kāi)始推瘤,。
  提示：推瘤過(guò)早會(huì)因軌頭硬度過(guò)軟而容易拉傷軌面,；
        推瘤過(guò)遲會(huì)因軌頭硬度過(guò)硬而難以推除焊瘤。
●推瘤完成后,，用撬棍將澆注棒向外側(cè)下方扳曲,，便于下一步進(jìn)行熱打磨。
●澆注完畢30分鐘以后,，才能打掉澆注棒,。
13、打磨
●推瘤完成后,，可以立即進(jìn)行粗打磨,，以節(jié)省施工時(shí)間。
●焊頭溫度降至300℃以下時(shí)才能放車(chē)通行,，焊頭冷卻至300℃之前,，不得采取澆水等手段進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。
●焊頭冷卻至環(huán)境溫度后,，進(jìn)行精打磨,，精打磨標(biāo)準(zhǔn)按照鐵道部TB/T1632.3 - 2005《鋼軌焊接第3部分:鋁熱焊接》規(guī)定的技術(shù)條件執(zhí)行。
14,、完成焊接
●焊接完成后,，將熔渣、廢鋼料,、廢砂型等清理干凈,，裝入反應(yīng)后的廢坩堝中，撤離工地時(shí)帶到指定的場(chǎng)所處理,，不得將其丟棄在施工現(xiàn)場(chǎng),，造成對(duì)鐵路沿線(xiàn)環(huán)境的垃圾污染。
●將焊接點(diǎn)涂抹上油,，做好標(biāo)記,，拆除對(duì)軌架或鋼楔子，按規(guī)范要求恢復(fù)軌道正常的通車(chē)條件,。
●做好焊接記錄,，存檔保管。
 
十,、焊接檢驗(yàn)
●執(zhí)行和滿(mǎn)足鐵道部TB/T1632.1- 2005《鋼軌焊接第1部分:通用技術(shù)條件》和TB/T1632.3 - 2005《鋼軌焊接第3部分:鋁熱焊接》,。
●檢驗(yàn)項(xiàng)目：超聲波探傷、疲勞,、靜彎,、斷口、拉伸,、硬度,、沖擊和顯微組織等。
 
十一,、安全事項(xiàng)
1,、氧氣、丙烷,、乙炔的存放,、運(yùn)輸和使用必須遵照國(guó)家《易燃易爆化學(xué)物品消防安全監(jiān)督管理辦法》執(zhí)行。
2,、施工前,，對(duì)燃?xì)馄亢透黝?lèi)設(shè)備按規(guī)程進(jìn)行檢查，確保施工過(guò)程安全可靠,。
3,、高溫火柴與焊劑在包裝、儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中必須分開(kāi),，絕對(duì)不能將高溫火柴隨身放在衣袋中,。
4、確保燃?xì)庋b置沒(méi)有泄漏,。如果發(fā)生回火,，應(yīng)立即先關(guān)閉氧氣閥門(mén)，后關(guān)閉丙烷（或乙炔）閥門(mén),。
5,、焊劑、坩堝和砂型要防潮,。正在反應(yīng)的焊劑及其裝置不能與水接觸,，不能用水和液體滅火劑滅
火。遇緊急情況時(shí),，應(yīng)該使用干砂或者干粉滅火器滅火,。
6、預(yù)熱槍在點(diǎn)火,、調(diào)節(jié)火焰和帶火移動(dòng)時(shí),，應(yīng)該舉高槍口并使槍口火焰斜向無(wú)物的上空，防止火焰灼傷人和物品,。
7,、預(yù)熱時(shí)，觀(guān)察預(yù)熱效果應(yīng)戴護(hù)目墨鏡,，墨鏡鏡片界別為5級(jí),。
8、在焊劑反應(yīng)與鋼水澆注期間,，所有人員應(yīng)該保持距坩堝3米以上距離,，觀(guān)察者戴護(hù)目鏡,。
9、焊劑反應(yīng)完成后,，如果鋼水沒(méi)能從坩堝中釋放出來(lái),，必須讓鋼水在坩堝中冷卻20分鐘后才能移動(dòng)坩堝。
10,、灼熱狀態(tài)下的澆鑄棒,、砂型殘?jiān)③釄?、灰渣盤(pán)及坩堝蓋等鋁熱焊反應(yīng)后產(chǎn)生的產(chǎn)物和物品,，應(yīng)該放置在干燥、無(wú)易燃物的地方,。
11,、在隧道內(nèi)和通風(fēng)不良的場(chǎng)所施工必須使用乙炔做燃?xì)狻?br style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none;" /> 12、氧氣瓶,、燃?xì)馄浚ū槠炕蛞胰财浚┡c焊縫之間的放置安全距離≥10m,，氣瓶之間的放置安全距離≥7.5m(或按照鐵標(biāo)執(zhí)行)。
13,、丙烷瓶及乙炔瓶必須在直立狀態(tài)下使用,。
14、打磨時(shí),，操作人員必須穿戴適當(dāng)防護(hù)用品：護(hù)目鏡,、手套、靴子,、工作服,、工作褲等，注意隔離打磨時(shí)產(chǎn)生的火花,。
15,、報(bào)廢的焊劑，要與2倍以上體積的干砂混合均勻后,，再作妥善處理,。