[发明专利]一种贝氏体钢铝热焊的焊接材料及焊接工艺

权利要求书

1.一种贝氏体钢铝热焊的焊接材料，由铝粉、氧化铁、铸铁丸和合金添加物组成，合金添加物包括锰铁、铬铁、硅铁和钼铁；以所述焊接材料的重量为基准，各组分的重量百分比含量为：铝粉18％～19％，氧化铁68％～69％，锰铁2.7％～2.8％，铬铁0.6％～0.7％，硅铁1.1％～1.2％，钼铁0.4％～0.6％，其余为铸铁丸。

2.根据权利要求1所述的焊接材料，其特征在于，所述贝氏体钢与珠光体钢铝热焊接材料，各组分的重量百分比含量为：铝粉18.8％，氧化铁68.8％，锰铁2.79％，铬铁0.62％，硅铁1.12％，钼铁0.5％，其余为铸铁丸。

3.根据权利要求1或2所述的焊接材料，其特征在于，所述铝粉的粒度10～80目，Al含量大于98.5％；

优选的，所述氧化铁的粒度为30～60目，FeO含量为55％～70％；

优选的，所述锰铁中Mn含量不低于65％；

优选的，所述铬铁的粒度为10～60目；

优选的，所述钼铁的粒度为10～60目；

优选的，所述铸铁丸的粒度为10～80目。

4.权利要求1或3中任一项所述的贝氏体钢铝热焊的焊接材料的制备方法，包括按照所述配比准备各组分，混合均匀，即得。

5.权利要求1或3中任一项所述的贝氏体钢铝热焊的焊接材料在焊接贝氏体钢中的应用；特别是在焊接贝氏体钢轨中的应用。

6.一种贝氏体钢轨的铝热焊接工艺，所述铝热焊接工艺采用权利要求1或3中任一项所述的焊接材料，包括如下步骤：

(1)安装砂型：将待焊接的两根贝氏体钢轨的端头放置在砂型内；将砂型固定在钢轨上，密封砂型的左、右两端，使砂型内部形成仅上部有开口的腔室，两个钢轨的端头位于腔室内；

(2)端头预热：以丙烷和氧气的混合气体为燃烧气体，通过预热枪对位于砂型中的端头进行预热，至待焊接的两根钢轨的端头均呈亮红色且上下均匀；

(3)浇注铝热焊剂：端头预热完成后，立即将装有所述贝氏体钢铝热焊的焊接材料的坩埚放置在所述砂型开口的上方，使坩埚的浇注口对应开口；点燃设置在铝热焊剂中间的高温火柴，引发铝热化学，生成的铝热钢水熔化坩埚底部的自熔塞，随即通过所述开口浇入砂型中；

(4)焊后热处理：焊接头在空气中冷却至200℃以下，将焊接头再次加热至900～1000℃，然后以小于5℃的速度缓慢冷却至室温，清除残渣。

7.根据权利要求6所述的铝热焊接工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，待焊钢轨之间的轨缝宽度28～30mm。

8.根据权利要求6或7所述的铝热焊接工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，丙烷压力0.08～0.1MPa，氧气压力0.25～0.3MPa；

优选的，所述步骤(2)中，预热枪距待焊钢轨的高度47～53mm，预热时间5～7min。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的铝热焊接工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，焊接60kg/m钢轨，所述贝氏体钢铝热焊的焊接材料用量为15.8kg～16.2kg；焊接75kg/m钢轨，所述贝氏体钢铝热焊的焊接材料用量为17.8kg～18.2kg；

优选的，所述步骤(3)中，焊剂点燃后，焊剂在坩埚中的氧化还原反应时间2～10s，反应结束后浇铸至砂型前的平静时间2～10s。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的铝热焊接工艺，其特征在于，所述步骤(4)中，以丙烷和氧气的混合气体为燃烧气体，通过预热枪对焊缝进行再次加热；丙烷的丙烷压力0.08～0.1MPa，氧气压力0.25～0.3MPa，预热枪高度20～25mm，加热时间20～30min；

优选的，所述步骤(4)中，加热宽度为焊缝两侧各50～80mm；

优选的，所述步骤(4)中，采用保温箱使焊缝缓慢冷却，保温箱的中心与焊缝中心对齐。