高速铁路新材料AdvancedMaterialsofHighSpeedRailway第2卷第1期2023年2月Vol.2No.1February2023钢轨铝热焊预热参数对焊前预热温度的影响高松福，任金雷，石孟雷，宋宏图（中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所，北京100081）摘要：通过设计测量钢轨铝热焊接头温度的专用方法，研究了60kg/m钢轨铝热焊接预热过程中，预热参数对钢轨预热温度的影响。结果表明：钢轨端面预热温度呈现轨底、轨腰部位温度较高，轨头部位温度较低的分布特点，且随预热时间增加而增加；轨缝宽度较宽（30mm）时，钢轨端面的预热温度较低，预热温度不均匀程度较为明显；随着丙烷流量的降低，轨底预热温度达到1100℃的时间越短，丙烷流量为48L/min时，加热时间为2.7min。数值模拟研究发现，较高的火焰流速和较大的轨缝宽度均加剧预热的不均匀程度，与试验测温所得规律一致。现场钢轨铝热焊接宜根据轨缝宽度和钢轨温度的不同，采用有差别的预热工艺，以达到钢轨端面预热温度适当且分布均匀的目标。关键词：钢轨焊接；铝热焊；预热参数；预热温度中图分类号：U213.9+2；TG457.1文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.2097-0846.2023.01.011钢轨铝热焊因其作业灵活、方便快捷的特点，成为我国铁路钢轨维修焊接的主要方法[1]。但是钢轨铝热焊接是一种现场轨道焊接方法，现场作业环境及作业条件对焊接质量的影响较大，其中焊前预热温度是影响焊接质量的重要因素之一[2]。焊前预热不当是形成铝热焊接头热裂纹、未焊合、缩孔、疏松等缺陷的主要原因，控制好焊前预热温度是保证焊接质量的有效措施[3-4]。目前现场铝热焊接前的预热通过严格控制工艺参数，并在焊接预热过程中辅以肉眼观察的方法进行预热温度的控制，人为影响因素较多[5]。在实际钢轨铝热焊接作业过程中，往往会由于轨缝宽度、气体流量、环境温度、作业区域风速等因素的波动，造成预热温度不足或预热温度不均匀，影响焊接质量[6]。为了控制钢轨铝热焊焊前预热温度，通过试验测试和数值模拟的方法，研究预热工艺参数对预热温度的影响，为铝热焊现场控制焊前预热温度提供理论依据。1试验材料与方法预热试验采用2段60cm长攀钢60kg/mU75V钢轨，ZTK-I型砂型和预热器，将2段钢轨预留一定的轨缝宽度，按照钢轨铝热焊接要求进行砂型安装，钢轨与砂型的安装示意见图1。采用镍铬-镍硅热电偶测量一端钢轨温度，热电偶测温位置距钢轨被加热端面5mm，从钢轨一端向轨面一端打孔，将热电偶预埋至指定位置，热电偶埋设位置见图2。...
