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原文传递重载线钢轨焊接接头磨损研究

论文题名：	重载线钢轨焊接接头磨损研究
关键词：	重载铁路;焊接接头;表面裂纹;钢轨焊接
摘要：	重载铁路通过扩能改造和技术创新，运输能力得到快速提升，随着重载铁路轴重、单列最大载重和运量的不断增加，钢轨及其焊接接头磨损日益严重。然而近几年的国内外研究主要集中在重载铁路钢轨压溃剥离和曲线段侧磨领域，很少系统的研究作为轨道薄弱环节的焊接接头的磨损方式、机理和失效形式等。本文主要研究重载钢轨焊接接头区域相对于相邻母材的不均衡磨损方式和机理，以期达到通过控制接头状态以减少焊接接头区域的不均衡磨耗，延长钢轨焊接接头的服役寿命。　　研究工作基于近几年重载线钢轨焊接接头的磨损情况，研究不同焊接方法的各种钢轨接头对应的磨损机制原理，以及相对应的磨损失效形式。通过现场的监测、考察和后期的取样试验，得到大量的统计和积累数据后，经过准确合理的数据分析，得到一些结论性内容。　　重载线服役钢轨焊接接头磨损周期一般分为三个阶段:接头磨合期、焊缝及热影响区的加速磨耗期和接头区域稳定磨损期;三个阶段的时间长短不同，接头磨合初期较为稳定，一般为2-4个月，而焊缝及热影响区的加速磨耗期所受接头本身性能及服役条件的影响，差别较大，然后进入接头稳定磨损期，直至接头下道退役。分析了5种类型的起始平直度焊接接头磨损情况，其中平接头的磨耗状况最好，具有磨速小磨耗低的特点，而凸接头和凹接头的状况较差。　　焊接接头服役过程中的磨耗状态与轨顶踏面硬度分布密切相关，焊接接头在焊缝及热影响区的软化区相对其他位置磨耗较为严重，磨耗的严重性与硬度差异的程度相关。钢轨焊接接头轨顶面硬度分布与磨耗的关系的规律:闪光焊和铝热焊接头区域相对磨耗都随着接头/母材硬度(Hj/Hb)比值的增加而减小，接头与母材硬度比为0.98左右时，接头与母材的相对磨耗量最小，此时，焊缝硬度接近母材的1.06-1.07倍。接头软化区相对磨耗量随软化区宽度增大而增大，闪光焊接头软化区宽度小于13mm时磨耗速率处于0.06mm/month以下，接头软化区磨耗压溃程度大大降低，铝热焊接头软化区宽度小于16mm时磨耗速率处于0.08mm/month以下，接头软化区磨耗压溃程度大大降低。闪光焊接头与铝热焊接头研究结果相当接近，说明不论哪种焊接方法，接头区域相对磨耗量与接头区域踏面硬度密切相关，规律相似。　　焊接接头踏面表面裂纹分布状态:闪光焊熔合线区域裂纹较集中，往钢轨内部扩展，裂纹扩展深度和扩展长度都大于母材处。铝热焊焊缝区域和软化区裂纹分布密度比母材处小，但是裂纹扩展深度和扩展长度都大于母材处，往钢轨内部扩展更快，且存在比较明显的撕裂现象。与闪光焊接头相比，铝热焊接头区域的表面裂纹密度相差不大，但扩展深度较大，扩展较快，危害影响更大。母材、焊缝和软化区位置的加工硬化系数存在一定差异，焊缝加工硬化系数最大，软化区次之，然后为母材。
作者：	李金华
专业：	材料加工工程
导师：	李力
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国铁道科学研究院
学位年度：	2012
正文语种：	中文