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填補空白!交大技術焊中國高鐵
發布時間:2022-04-06瀏覽次數:269


每天,無數列車在萬里鐵道線高速飛馳,沒有了記憶中“哐當哐當”的聲音,列車平穩得能讓硬幣直立幾分鐘不倒。這些都得益于我國高鐵建設的核心技術——無縫線路焊接裝備與工藝。對于高速、重載以及城市地鐵線路,高速、重載運行使得輪軌相互作用加劇,為保障列車運行的平穩性、安全性以及旅客的舒適性,減少線路運營維護維修費用、延長線路設備和機車車輛使用壽命等, 無縫鋼軌是鐵路軌道結構的發展方向高速鐵路建設的必然選擇。


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1  呂其兵教授(右)向中國鐵建領導介紹焊接裝備技術

 

向中國鐵建領導介紹的是西南交通大學材料學院呂其兵教授,是國內知名的焊接技術專家,現擔任西南交通大學焊接研究所所長,兼任四川省機械工程學會焊接專委會名譽主任委員,2020年獲西南交通大學“最美交大人”稱號。2022年3月25日舉行的四川省科學技術獎勵大會上,呂其兵教授和他的團隊完成的“高速鐵路無縫線路鋼軌閃光焊成套技術與裝備及應用”榮獲科技進步二等獎。


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無縫線路是20世紀30年代開始出現的,但在50年代初期才真正得到發展;80年代,德國鋪設的無縫線路總里程已經占其鐵路總里程的80%,法國和英國分別占60%和30%。中國無縫線路是1958年開始鋪設的;2013年至2017年,全國新增鐵路營業里程2.94萬公里,其中僅高速鐵路無縫線路建成1.57萬公里。不難發現,我國的無縫線路建設雖然起步較晚,但是發展十分迅速,這完全得益于我國自主知識產權的無縫線路建設裝備與工藝發展的支撐。
    2006年之前,中國鋼軌閃光焊接裝備全部依賴高價進口,能供工程應用的成熟鋼軌焊接工藝及質量控制技術國內處于空白。國外技術卡脖子,設備采購和售后服務價格昂貴;進口裝備與技術保密,焊接工藝不適合我國鋼軌材料要求,導致焊軌質量難以保證;售后不及時,嚴重制約無縫線路建設進度和效率……處處受制于人,這嚴重制約了中國無縫線路建設。為此,從上個世紀90年代開始,西南交通大學材料科學與工程學院呂其兵教授團隊從鋼軌閃光焊焊接工藝對焊接接頭質量的影響研究入手,開展鋼軌閃光焊技術與裝備研究,分析進口設備的問題并進行改進。通過不斷的努力,填補了中國在這個領域研究的空白,真正實現了“自己的高鐵自己焊”。
對于鋼軌閃光焊成套技術與裝備的應用前景,呂其兵教授團隊認為:近年來,中國高鐵建設發展是有目共睹,特別是隨著高鐵“走出去”步伐的加快,我們的鋼軌閃光焊成套技術與裝備將為“一帶一路”國家的交通運輸網絡建設,發揮極大的支撐作用,助力國家的“高鐵走出去”戰略。

呂其兵教授團隊項目簡介

無縫線路是把標準長度的鋼軌焊連而成的長鋼軌線路,又稱焊接長鋼軌線路。鋼軌焊接質量是確保高速列車安全平穩運行的前提,而鋼軌焊接成套技術與裝備是最為關鍵的技術。
由于鋼軌閃光焊設備牽涉機械、液壓、電氣控制及計算機測控,系統復雜,技術含量高,直到現在基地鋼軌閃光焊還大量采用進口瑞士施拉特公司的GAAS80—580直流焊機和烏克蘭巴頓研究所的K系列交流焊機,國內基地閃光焊裝備僅有上海局使用國產的UN5-150G工廠閃光焊機。因此,擁有中國自主知識產權的閃光焊接裝備及焊接工藝具有重大意義。
    西南交通大學呂其兵教授團隊與成都艾格機電設備有限責任公司合作,針對鋼軌閃光焊工藝、質量控制和裝備開展了系統深入的研究,從五個方面突破了鋼軌閃光焊的關鍵技術難題。一是揭示了焊接饋電夾持方式、工藝參數對溫度場的影響規律;二是提出了通過控制液態過梁阻值實現最大加熱功率輸出的鋼軌交流閃光焊技術;三開發了新型脈沖電流閃光焊工藝;四是首次提出了以閃光率評價高溫金屬防氧化效果的方法,建立了以閃光率、能量輸入等為特征量的焊接質量評價體系,研發了基于神經網絡的焊接接頭質量三級監控平臺;五是基于新型脈沖電流閃光焊工藝及控制要求,開發了集機、電、液及自動控制于一體的鋼軌閃光焊成套技術,研制了具有自主知識產權、適用于高原、長大隧道等各種工況的系列焊軌裝備。


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