钢轨灰斑问题及中频逆变直流电源焊接技术

我国铁路目前正朝着高速、重载的方向发展，并且逐步走向了海外市场，无论是新轨铺设还是旧轨维修均需要采用现场焊接的方式，多采用移动焊轨设备。我国自20世纪70年代便开始引入了乌克兰的移动焊轨产品，目前也可以生产集装箱式移动闪光焊轨机，如LR1200和UN5-150Z型集装箱式移动闪光焊轨机：LR1200型集装箱式移动闪光焊轨机的机头与K922相近，但在控制系统和软件方面有一定的改进，目前已经在城市轻轨工程中使用；UN5-150Z型集装箱式移动闪光焊轨机是在K900基础上发展起来的，现在增加保压推凸功能，焊接电压采用了双路控制方法，提高了焊接系统的功率因数；自主开发了焊机的软件系统，目前该焊机也已经应用于铁路和城市轻轨的钢轨焊接中。但是，由于仿制的、原装的焊机均采用交流焊接电源，40多年来焊接质量一直处于不稳定的状态，焊接效果差强人意。

焊接质量不稳定的原因在于交流电源特有的集肤效应作用，造成钢轨横截面上电流分布不均匀，焊接加工时，轨底部分往往会过量熔化，当工件进入顶锻阶段时，轨底的过熔性往往无法顶实，从而引起该部分材质较疏松；而轨底部分的有效散热面积约为轨顶部分的18倍，在断电冷却时，轨底部分在大散热面的作用下材料迅速冷却凝固，使结合处过熔的膨化状物质得不到及时的缩实。综合以上两个原因，在焊接处会形成很多的空腔点，称为灰斑效应。灰斑的存在极大影响了钢轨的性能。

为了克服交流焊机的缺陷，国外部分发达国家如日本、奥地利、加拿大等国已开始研究应用中频逆变直流电源焊加工钢轨的工艺，中频逆变直流电源的特性近似纯直流，焊接加工时的集肤效应现象几乎为零，可有效地消除交流焊机的灰斑现象。如今研究成果已初步获得了应用，但是价格昂贵。(www.xing528.com)

我国对于逆变焊机的研究较晚，在国内产业化进程缓慢，拥有自主知识产权并实现批量化产品制造的企业更是不多，与国外逆变焊机相比，差距还是很明显的；目前国内已研发了部分中频逆变直流焊机，并申请了相应的专利，但未涉及铁路钢轨的焊接应用。