新日铁住金公司开发钢轨焊接新技术

钢轨是铁路不可或缺的组成部分，其性能直接关系到铁路的安全性。为提高铁路的运输效率，铁路行业积极推进客运铁路的高速化和货运铁路的重型化。在此情况下，钢轨的使用环境也随之变得更加严酷，为此新日铁住金公司开发了性能更高的钢轨。

另外，对焊接部质量的要求因铁路类型的不同而不同。客运铁路为保证列车行驶的稳定性，提高乘客乘坐的舒适性，因此要求钢轨的焊接部与车轮接触的滑动面要具有很高的平直性。货运铁路要承载车轮的高强负荷，因此要求钢轨焊接部形成的焊接热影响区的耐磨损性、表面抗损伤性和轨腰及轨底的抗疲劳损伤性要好。钢轨的焊接技术主要有以下4种。

（1）闪光对焊：闪光对焊在世界上被普遍采用，其特征是焊接完全自动化，焊接的质量和效率都很高。工厂闪光对焊机要配备大容量变压器和大型液压装置，在海外小型轻量式可移动式闪光对焊机也已被普遍采用。通常，在钢轨或焊接部出现某种损伤时，要将含损伤部在内的数米长的钢轨更换，然后将两端与已铺设的钢轨焊接。为缩短维修时间，新日铁住金公司开发了不更换整根损伤钢轨，而是在损伤钢轨头部表面挖个V字形状除去，然后从上方嵌入相应形状的钢材进行闪光对焊。这种维修方法可以大幅度缩短维修时间。

（2）气压焊：气压焊是利用气体火焰加热钢轨的压力焊接法，它作为一种可靠性高的钢轨焊接方法，在日本国内已作为工厂和现场的焊接方法广泛采用。由焊接工进行加热操作，其操作要求要熟练。在加热和加压工序中当接合面的密封状态差时，有时会发生氧化物之类的焊接缺陷。为研究防止措施，新日铁住金公司详细研究了缺陷发生的过程，为减少CO2气体，还研究了使用氢作为加热气体的压力焊接法。

（3）铝热焊：铝热焊设备装简单、可移动性高、不需要熟练的焊接技能。另外，与闪光对焊和气压焊等压力焊接法不同，由于焊接的钢轨长度没有发生变化，因此它作为钢轨铺设最终工序中的现场焊接方法在世界上得到广泛采用。为省略对热处理钢轨的再加热和快速冷却操作，新日铁住金公司对铝热焊剂的成分进行了调整，以便使焊接金属在焊接状态下能获得与钢轨相同的硬度。由此可以缩短焊接施工时间。

（4）强制成形电弧焊：强制成形电弧焊是日本东海道新干线建设时开发的具有日本特色的现场焊接法，它是一种需要高技能的涂药电焊法。与铝热焊一样，它是一种焊接长度不会因焊接而发生变化的熔融焊接法。它具有焊接设备简单、可移动性高的优点，因此可以应用于新干线的现场焊接和分歧器周围等作业空间狭小的现场焊接。它能对从轨腰到轨头被铜极靴和钢轨端面包围的狭小空间进行焊接，因此称为强制成形电弧焊。为缩短焊接时间，新日铁住金公司开发了半自动焊接技术，它能将长达60分钟以上的焊接时间缩短至30分钟。

随着铁路的重型化，焊接部的使用环境更加严酷，因此有时会发生表面损伤和疲劳损伤。新日铁住金公司着眼于闪光对焊焊接部的质量，最新引进了在铁路公司所有的各种焊接机中焊接设备能力最大的工厂用闪光对焊机。该焊接机可提高焊接部的可靠性。