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[行業(yè)新聞] 地鐵電纜與鋼軌快速銅熱焊接方法的分析探討
P:2006-12-20 11:43:38
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近幾年,城市軌道交通發(fā)展風(fēng)起云涌,好戲連臺(tái),目前國(guó)內(nèi)４０多座百萬(wàn)人口以上的特大城市中，已經(jīng)有３０多座城市開展了城市快速軌道的建設(shè)或建設(shè)前期工作，約有１４個(gè)大城市上報(bào)城市軌道交通網(wǎng)規(guī)劃方案，擬規(guī)劃建設(shè)５５條線路，長(zhǎng)約１５００公里。資料顯示，“十五”計(jì)劃期間，中國(guó)地鐵建設(shè)投資預(yù)計(jì)高達(dá)２０００億元；“十一五”期間預(yù)計(jì)各城市在軌道交通建設(shè)方面還將投資２０００多億元。
軌道交通的快速發(fā)展，為電線電纜行業(yè)帶來(lái)難得機(jī)遇，研究和探討電纜與鋼軌焊接，很有必要。
在地鐵系統(tǒng)中，鋼軌不僅要直接承擔(dān)車輛的荷重，還要作為牽引供電系統(tǒng)的回流軌，也是信號(hào)系統(tǒng)中諧振軌道電路的載體。目前，北京、上海、廣州、天津和武漢的地鐵中，供電系統(tǒng)回流線電纜和信號(hào)系統(tǒng)軌連接電纜與鋼軌連接主要采用快速銅熱焊接方法，而國(guó)外已經(jīng)逐步采用栓接方法。
快速銅熱焊接法是鋁熱焊的一種，其反映機(jī)理為3Cu2O+2Al=6Cu+Al2O3。焊接工具有電纜套筒、點(diǎn)火器、模具（與夾具一體）和焊劑。
用快速銅熱焊接法并選用A國(guó)和B國(guó)產(chǎn)兩種焊藥分別焊接2個(gè)和3個(gè)電纜與鋼軌（50kg/m的U71Mn）的接頭，其中B國(guó)焊藥規(guī)定焊接前對(duì)鋼軌加熱到120℃，焊后用保溫罩保溫。對(duì)焊接接頭進(jìn)行了顯微組織觀察、顯微硬度和疲勞試驗(yàn)分析。
分別選取采用A國(guó)和B國(guó)焊藥的焊接接頭各一個(gè)，將接頭部位沿中部橫向切開。觀察切口，發(fā)現(xiàn)切口銅部位延熔合線出現(xiàn)較多氣孔，并伴有為熔合缺陷。這是由于銅及其合金的導(dǎo)熱系數(shù)、線膨脹系數(shù)和收縮率大，焊后冷卻速度快，使之易出現(xiàn)氣孔和未熔合缺陷。
根據(jù)鐵路鋼軌焊補(bǔ)的經(jīng)驗(yàn)，建議對(duì)施焊前對(duì)鋼軌一定長(zhǎng)度預(yù)熱到400℃以上，焊后進(jìn)行保溫；同時(shí)建議對(duì)地鐵軌道應(yīng)選在環(huán)境溫度20℃左右時(shí)施工，以防溫差等原因，導(dǎo)致鋼軌內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。
快速銅熱焊接法在進(jìn)行電纜與鋼軌焊接時(shí)，由于工藝原因，在鋼軌側(cè)熱影響區(qū)出現(xiàn)高硬度馬氏體組織，導(dǎo)致鋼軌局部區(qū)域脆化，造成地鐵運(yùn)行中容易出現(xiàn)鋼軌損傷。對(duì)其工藝的改進(jìn)方法較復(fù)雜，需要一定的人力和物力。現(xiàn)今，鐵路秦沈客運(yùn)專線的電纜與鋼軌連接采用栓接方法。目前，北京地鐵正在進(jìn)行該種方法的研究。栓接方法是未來(lái)地鐵電纜與鋼軌連接的發(fā)展方向。
軌道交通的快速發(fā)展，為電線電纜行業(yè)帶來(lái)難得機(jī)遇，研究和探討電纜與鋼軌焊接，很有必要。
在地鐵系統(tǒng)中，鋼軌不僅要直接承擔(dān)車輛的荷重，還要作為牽引供電系統(tǒng)的回流軌，也是信號(hào)系統(tǒng)中諧振軌道電路的載體。目前，北京、上海、廣州、天津和武漢的地鐵中，供電系統(tǒng)回流線電纜和信號(hào)系統(tǒng)軌連接電纜與鋼軌連接主要采用快速銅熱焊接方法，而國(guó)外已經(jīng)逐步采用栓接方法。
快速銅熱焊接法是鋁熱焊的一種，其反映機(jī)理為3Cu2O+2Al=6Cu+Al2O3。焊接工具有電纜套筒、點(diǎn)火器、模具（與夾具一體）和焊劑。
用快速銅熱焊接法并選用A國(guó)和B國(guó)產(chǎn)兩種焊藥分別焊接2個(gè)和3個(gè)電纜與鋼軌（50kg/m的U71Mn）的接頭，其中B國(guó)焊藥規(guī)定焊接前對(duì)鋼軌加熱到120℃，焊后用保溫罩保溫。對(duì)焊接接頭進(jìn)行了顯微組織觀察、顯微硬度和疲勞試驗(yàn)分析。
分別選取采用A國(guó)和B國(guó)焊藥的焊接接頭各一個(gè)，將接頭部位沿中部橫向切開。觀察切口，發(fā)現(xiàn)切口銅部位延熔合線出現(xiàn)較多氣孔，并伴有為熔合缺陷。這是由于銅及其合金的導(dǎo)熱系數(shù)、線膨脹系數(shù)和收縮率大，焊后冷卻速度快，使之易出現(xiàn)氣孔和未熔合缺陷。
根據(jù)鐵路鋼軌焊補(bǔ)的經(jīng)驗(yàn)，建議對(duì)施焊前對(duì)鋼軌一定長(zhǎng)度預(yù)熱到400℃以上，焊后進(jìn)行保溫；同時(shí)建議對(duì)地鐵軌道應(yīng)選在環(huán)境溫度20℃左右時(shí)施工，以防溫差等原因，導(dǎo)致鋼軌內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。
快速銅熱焊接法在進(jìn)行電纜與鋼軌焊接時(shí)，由于工藝原因，在鋼軌側(cè)熱影響區(qū)出現(xiàn)高硬度馬氏體組織，導(dǎo)致鋼軌局部區(qū)域脆化，造成地鐵運(yùn)行中容易出現(xiàn)鋼軌損傷。對(duì)其工藝的改進(jìn)方法較復(fù)雜，需要一定的人力和物力。現(xiàn)今，鐵路秦沈客運(yùn)專線的電纜與鋼軌連接采用栓接方法。目前，北京地鐵正在進(jìn)行該種方法的研究。栓接方法是未來(lái)地鐵電纜與鋼軌連接的發(fā)展方向。
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