Evaluación de compatibilidad de soldadura y tecnología de selección de consumibles de soldadura para rieles estándar extranjeros
¿Cuáles son los indicadores principales para evaluar la compatibilidad de soldadura de rieles estándar internacionales y cómo afectan la selección de procesos de soldadura?
Los indicadores básicos para evaluar la compatibilidad de soldadura de rieles estándar internacionales sonequivalente de carbono (Ceq)yíndice de sensibilidad al agrietamiento (Pcm), que reflejan directamente la tendencia al agrietamiento por soldadura del riel. Cuanto mayor sea el equivalente de carbono, más obvia será la tendencia al endurecimiento del riel, más propenso a sufrir grietas en frío durante la soldadura y peor será la compatibilidad de la soldadura; cuando el equivalente de carbono es inferior o igual al 0,45%, la soldabilidad es buena y se puede adoptar el proceso de soldadura instantánea convencional. El índice de sensibilidad a las grietas se centra en evaluar la influencia de los elementos de aleación en las grietas. Cuanto mayor sea el valor de Pcm, mayor será el riesgo de grietas retardadas en la unión soldada. El equivalente de carbono del riel UIC60 es de aproximadamente 0,42%, lo que tiene buena compatibilidad con la soldadura y puede adaptarse al proceso de soldadura flash convencional en China; el equivalente de carbono del riel ASTM136 Grado 4 es 0,50%, lo que tiene poca compatibilidad con la soldadura y requiere un proceso de soldadura de precalentamiento. Por lo tanto, evaluar estos dos indicadores es la premisa para determinar la temperatura de precalentamiento de la soldadura, el tiempo de mantenimiento y el proceso de tratamiento térmico posterior a la soldadura.
¿Qué defectos en las juntas de soldadura serán causados por la falta de coincidencia entre los rieles estándar internacionales y los materiales de soldadura estándar nacionales?
La falta de coincidencia entre los rieles estándar internacionales y los materiales de soldadura estándar nacionales conducirá primero a una resistencia deficiente de la junta soldada. Si la resistencia del material de soldadura es menor que la del metal base del riel, la junta es propensa a deformarse plásticamente bajo la carga del tren, formando un defecto de junta bajo; si la resistencia del material de soldadura es demasiado alta, la tenacidad de la unión es insuficiente y es probable que se produzcan fracturas frágiles. En segundo lugar, provocará grietas en la soldadura. La falta de coincidencia entre la composición de la aleación del material de soldadura y el riel dará lugar a una gran diferencia en el coeficiente de expansión entre el metal de soldadura y el metal base, generando una enorme tensión de soldadura durante el proceso de enfriamiento y formando grietas en caliente o grietas en frío. Además, provocará porosidad de la soldadura e inclusión de escoria. La capacidad de desoxidación del material de soldadura no puede igualar la del material del riel, y el gas y las impurezas en el baño fundido no se pueden eliminar de manera efectiva durante la soldadura, lo que resulta en una soldadura poco compacta. Estos defectos reducirán significativamente la vida útil de la unión soldada y afectarán la seguridad de la operación de la línea.
¿Por qué se prefiere un material de soldadura especial con alto contenido de manganeso para soldar carriles UIC?
Los rieles UIC (como el UIC900A/B) se caracterizan por un alto contenido de manganeso (1,0%-1,5%). El manganeso puede mejorar la resistencia y tenacidad del riel y mejorar la soldabilidad. Dar prioridad a la selección de materiales de soldadura especiales con alto contenido de manganeso puede mantener la composición de la aleación del metal de soldadura consistente con la del metal base del riel UIC, garantizar la sincronización de las propiedades mecánicas y los coeficientes de expansión entre la soldadura y el metal base, y reducir la tensión de soldadura. El manganeso también tiene buenos efectos de desoxidación y desulfuración, lo que puede reducir eficazmente la probabilidad de porosidad de la soldadura, inclusión de escoria y grietas en caliente, y mejorar la compacidad de la soldadura. Si se utilizan materiales de soldadura ordinarios con bajo contenido de manganeso, el contenido de manganeso del metal de soldadura es insuficiente, lo que hará que la resistencia y tenacidad de la soldadura sean menores que las del metal base, y la unión soldada será propensa a sufrir daños por fatiga. Por lo tanto, se deben seleccionar materiales de soldadura flash especiales con un contenido de manganeso mayor o igual al 1,2% para la soldadura de rieles UIC para lograr un rendimiento de unión equivalente.
Al soldar localmente rieles estándar internacionales, ¿cómo ajustar la temperatura de precalentamiento previo a la soldadura según el material?
La temperatura de precalentamiento previo-a la soldadura local de rieles estándar internacionales se basa principalmente en el equivalente de carbono y el contenido de elementos de aleación del riel. Cuanto mayor sea el carbono equivalente, mayor será la temperatura de precalentamiento requerida. Para los rieles JIS SKZ3 con un equivalente de carbono inferior o igual a 0,40 %, la soldabilidad es buena y no se requiere precalentamiento o solo precalentamiento a baja-temperatura (50-80 grados) para evitar grietas por frío. Para rieles UIC900B con un equivalente de carbono de 0,40%-0,48%, la temperatura de precalentamiento debe controlarse entre 100 y 150 grados para reducir la velocidad de enfriamiento del área de soldadura y reducir la formación de estructuras endurecidas. Para rieles ASTM136 Grado 4 con un equivalente de carbono >0,48 %, la temperatura de precalentamiento debe aumentarse a 180-220 grados. El precalentamiento a alta temperatura ralentiza la velocidad de enfriamiento, libera la tensión de soldadura y previene grietas retardadas. La temperatura de precalentamiento debe cubrir uniformemente el rango de 100 mm del extremo de soldadura del riel para evitar tensiones desiguales causadas por un precalentamiento local insuficiente.
¿Qué problemas resuelve principalmente el tratamiento térmico post-soldadura de uniones soldadas de rieles estándar internacionales?
El objetivo principal del tratamiento térmico post-soldadura de uniones soldadas de rieles estándar internacionales es eliminar la tensión residual de la soldadura, ajustar la estructura de la unión y mejorar la dureza de la unión, resolviendo principalmente tres problemas clave. Primero, elimine la tensión residual de la soldadura. La tensión de tracción generada durante la soldadura puede hacer que la unión se agriete fácilmente. Mediante el templado a alta-temperatura de 600-650 grados, la tensión residual se puede reducir en un 30%-50%. En segundo lugar, refinar los cereales. Los granos en la zona afectada por el calor de la soldadura-se volverán más gruesos debido a la alta temperatura, lo que provocará una disminución de la tenacidad. El tratamiento térmico posterior a la soldadura puede refinar los granos gruesos y restaurar la dureza de las uniones. En tercer lugar, eliminar las estructuras endurecidas. Para rieles estándar internacionales con alto contenido de elementos de aleación, se forman fácilmente estructuras de martensita duras y quebradizas en la zona afectada por el calor de la soldadura. El templado posterior a la soldadura puede transformarlos en sorbita templada con buena tenacidad. Además, el tratamiento térmico posterior a la soldadura puede uniformar la dureza de la unión, controlar la desviación de dureza entre la unión y el metal base dentro de HB±20 y evitar la concentración de tensiones causada por cambios repentinos de dureza.