铁轨焊接为什么不用电焊

看完铁轨的焊接过程，才终于明白为何初中老师会说，学好数理化，走遍天下都不怕。铁路工作者的亲身经历告诉你，这句话的含金量十足。在没有煤电的野外，铁轨的焊接只能靠化学反应来完成，也就是铝热焊接下来，就让咱们去看看 铁路轨道是如何进行焊接的吧。这里是贵州山区的一段铁路轨道，由于山石滚落撞击造成此段轨道出现了严重的破损，需要及时更换维护。 咱们先用轨道切割机将受损轨道切割下来，切割好后搬来新的铁轨，师傅们合力用撬棍将其翻到枕石上面， 摆正铁轨的位置后，以凿子为梁距，测量两端铁轨之间的缝隙是否在合格范围内。铁轨就位后，用自制的钢爪工具将铁轨下方的道闸掏空，为组装焊接模具 腾出空间。下一步拿来焊接模组师傅手中类似红色砖块的东西是由耐高温材料做成的石磨砂磨，石磨砂磨最高可承受三千五百摄氏度的高温，是铝热焊接不可或缺的一部分。另一边，师傅在蛇皮袋上面调配乃热风箱泥 焊接沙漠准备好后，用量尺配合铁锤仔细调整两段铁轨的水平位置，让铁轨达到完美的对接状态。轨道对接完毕，将焊接沙漠组装到两段铁轨缝隙之间，并用自制锁紧工具将沙漠牢牢固定在铁轨之上。固定好沙漠后，拿来提前调配好的封箱仪， 将其填补到沙漠的空气当中，防止焊接轨道时铁水从缝隙中流出。封箱泥填补好后，将底托安装到沙漠下方，如此便可确保沙漠滴水不漏到这 焊接磨具安装完毕，师傅合力搬来一台加热设备，设备的燃料管道一直连接到了沙漠里面，随后利用烧着的纸皮引燃喷火枪，将喷火枪调到最大功率 对沙膜进行全面的烘烤。这一道工序叫做模具预热，预热是为了防止铝热焊接过程中所产生的顺势高温崩裂磨具。趁模具预热的间隙，师傅来到一旁 开始调配铝热焊的焊剂。铝热焊剂主要由铝粉、氧化铁、铁合金、石墨等金属元素构成， 调配好的铝热焊剂将其倒入里可耐高温反应炉当中，随即将反应炉台网轨道、焊接作业点放置于预热好的沙漠上面，然后利用高温火柴引燃反应炉里面的焊剂。很快反应炉不断冒出白烟，燃烧的烈焰冲天而起，开始对铁轨进行焊接。 在这个过程中，焊剂当中的铝粉与氧化铁会发生剧烈的化学反应，释放出三千摄氏度以上的高温，将里面的铁合金融化成了液态金属。铝热焊除了用到化学原理，还会涉及到物理知识。 由于铁根铝存在密度差，因此密度大的铁水流入了两段铁轨之间的缝隙，密度较轻的铝水则会上浮，顺着沙漠的导流槽排到了铁轨外面。 随着反应炉逐渐熄灭，说明铝热焊接已经接近尾声。师傅将反应炉丢到了一旁，拆掉了用来固定沙漠的工具，清理了周围硬化的风泥， 趁着焊接位置还处在通红状态，赶紧搬来一个液压设备，将其安装到了焊接区域的铁轨上面，随即启动液压设备，将两段铁轨向中间收紧，此过程有个专业名词叫做推流。推流作业 可是焊接位置连接的更为紧密，让铝热焊接达到最完美的效果。推流工具完成后，师傅搬走了液压设备，利用斧头、铁锤等工具清理焊缝的多余部分，最后使用一台轨道打磨设备对焊接的位置进行打磨，使得两段铁轨形如一体。 到这里，整个轨道的维修过程就全部结束了。除了铝热焊，老铁们还知道有什么更好的轨道焊接方式吗？

你有没有想过列车频繁的在铁轨上行驶，铁轨能撑住列车反复的碾压吗？如果铁轨断裂了该怎么办？难道整条铁轨都要换新的吗？这无疑是一个大工程啊，其实并没有这么麻烦，这就要用到铝热焊接了。首先将断裂的铁轨用一根铁板对齐， 并安装上一对铁磨具，再用喷枪将铁轨的连接处加热五分钟，在上面放上一个干锅，按照一比三的比例将铝粉和氧化铁放入， 将一个燃烧的物体同时放入干锅中，他们就会在里面发生化学反应，产生的热量高达两千五百度，里面的铁会被还原成铁水，其他的元素会形成特定的钢水，而铝会化为熔渣，由于钢水比重大，就会沉淀在容器，氧化铝和其余的残渣就会摧在表面， 此时融化后的钢水就会流到铁轨缝隙，将缝隙填充满。此时工人会用推流机将溢出来的部分卸掉，待完全冷 却就可以取下干锅和家具，然后用打磨机打磨不平整度，这样一条断裂的铁轨就修复好了。值得一提的是，这样的修建方法不需要电力的支持，不同于电焊接来的环境 麻烦，还有牢固、耐腐蚀，导电率很优点，所以就算是在比较偏远也能完成铁轨的修理。你觉得这样的方法怎么样？

将两百克铝热剂倒在玻璃上，中间插上引线与每条组成的导火结构，将其点燃后，几秒钟的时间，铝热剂堆便开始剧烈燃烧，释放出耀眼的亮光，产生的热量瞬间使底下的三层玻璃炸裂。 如果将铝热实验放在一个铁桶中进行，熔点接近一千六百摄氏度的铁皮更是被直接融化，不用电也能产生上千度高温。铝热反应的原理是什么？ 从概念来讲，铝热反应指的是铝热剂在高温条件下发生剧烈反应并放出大量热的一种化学过程。 其中铝热剂是单质铝与金属氧化物的混合物，这里的氧化物可以是三氧化二铁、四氧化三铁、三氧化二个或者 者无氧化二凡等。常用的主要是外表呈红色的氧化铁粉末，他与铝粉混合燃烧后会发生氧化还原反应，使氧化铁中的铁单质被还原出来， 其化学方程式表示为铝加氧化铁生成，氧化铝加铁在这个过程中反应所生成的氧化铝生成含极低，仅为负一千六百四十五木耳每千焦而生成，含负值越大，该物质间能越大，对热越稳定，放出的能量也就会越多， 于是能产生三千摄氏度左右的高温，这个温度便可以使还原出来的铁单质以液态融融状态出现。基于这一特点，铝热反应常被应用在铁轨焊接方面，也就是铝热焊。如何用铝热焊 焊接铁轨呢？简单来说，铝热焊是焊接与铸造工艺的结合，当铁轨需要进行局部焊接时，工人会用氧气乙缺切割枪将要焊接部位切割下来水平对比距离后，放上内部呈工字型铁轨洁面的模具， 两边夹紧，并在周围缝隙处涂抹交接纱以做密封，防止焊接过程中呈绒绒状态的铁枝从缝隙中流出。接着用火焰枪加热铁轨的焊接部位，直至发红，以减少弓箭与焊剂之间的温度差。 然后把混有铝粉、钢粉和氧化铁的成品铝热剂倒在干锅容器中，放置于模具上方，盖上盖子，插入点燃的美条，在铝热反应的作用下，产生三千五百 摄氏度的高温，使铁单质融化，从底部洞口流入铁轨之间。之后拆掉模具，敲掉多余的部分，在焊接处打磨平整即可。最后，除了焊接铁轨，铝热反应的另一种应用是铝热氮。 二零二二年十二月，俄罗斯就使用了铝热弹对乌克兰在对面刺客南部弗罗达地区的阵地发起了突袭， 爆炸产生的火花在空中形成一团团死亡烟花。与白磷弹凝固汽油燃烧弹一样，铝热弹也属于燃烧弹的一种 蛋。与白磷蛋、汽油燃烧蛋生成的一千或八百摄氏度不同，铝热蛋在空中燃烧时能产生三千度的高温，这种物质落到地面上后，几秒钟就能烧穿几厘米厚的钢板，对坦克、 装甲车等具有极强的破坏性，所到之处可以说是寸草不生。除非躲在地下公室或不易燃、耐高温的可靠建筑中，否则根本无法抵御。

这个不是绳子，如此柔软到像面条般的东西，便是还未铺设好的铁轨。虽然韧性十足，可难免有被火车压断的一天。看着火车行驶在断裂的铁轨上，简直触目惊心。那你知道这样的钢轨该如何修复吗？工人们首先会对钢轨的断裂处进行预热，按照一比三的比例， 将铝粉和金属氧化物放入反应炉中，对其点燃，持续灼烧，整个过程会产生化学反应，使铝的热量达到两千五百多摄氏度，从而形成氧化铝。 接着，超高的温度会融化金属，得到高温钢水和容渣，此时通过干锅将他们注入铁轨断裂处的家具内。由于反应出现的液态金属和氧化铝的密度不同，液态金属会填入断裂处的缝隙中，氧化铝以及残渣则会浮在表面上，等待完全冷却后，取下干锅和家具打磨，去除铁轨 焊接面上的多余部分，使铁轨表面变得更加光滑，最终断裂的地方就能重新连在一起了。它被称为铝制焊接技术。值得一提的是，整个过程不会耗费任何电力，仅仅靠化学反应就能得到上千度高温。 因此在没有电源的无人区也可以进行热焊，对铁轨铺设和修复有着重要应用，是不是还挺靠谱的？

提起金属焊接，大多数人第一印象都会想到电焊，但在百年前，德国人就发明了一种不需要用电也能对金属进行焊接的技术。下面咱们就来了解一下这项至今还在沿用的铝热焊是怎么焊接火车钢轨的。 这项铝热焊技术目前我国铁路钢轨户外焊接也有在用，至于他的焊接原理以及优点和缺点，稍后在视频中会有讲解。现在要把这两根铁轨接口焊接起来，要求两根铁轨焊接口不能靠的太近，最佳距离在二十七到三十毫米。 然后工人会用钢直尺检查焊缝两端的顶面与侧面平直是否达标，再用轨架设备对两端进行微调整，直到钢直尺平放于表面时，与铁轨的间隙小于二点三毫米才算合格。带两端 平直度达标后才开始装模。红色的模具由耐三千五百度高温的石墨材料制作而成，套在外层的是家具，起固定模具的作用，用设备将家具收紧，将其固定 在模具缝隙凹槽处，要这种蜂浆砂蜜蜂敲打压实，作用是防止稍后浇筑时缸水从缝隙渗出来。现在安装在两边像铁盘一样的叫做侧母板边耳，它的用途稍后会讲解到。 干锅是铝热焊的主要工具之一，由耐高温的石磨制作而成，呈漏斗形，上宽下窄，底下那个孔用铝塞子堵上。 现在工人把它抬到焊接处，将其固定，调整好位置。 这个是铝热焊的核心材料，焊剂主要成分是铝粉与氧化铁，其实就是铁锈。当然根据不同的要求，在焊剂中还加入微量石墨粉和一些合金元素，如锰、硅、钛、木等。最后把高温火柴插入焊机中，稍后点火用的。 在点火焊接反应之前，还要先对钢轨与模具进行预热， 以减少焊接处的钢轨与浇筑的液态钢水的温度差，更利于两者融合。预约时间一般是六分钟左右，能使钢轨温度达到九百到一千度，呈红色，待预热完成 方可进行下一步浇筑。用火枪点燃干锅焊剂顶部的高温火柴，高温火柴能在几秒内点燃焊剂，此步骤存在危险，非专业人士请勿模仿。焊剂反应浇筑过程需要点时间，下面咱们讲解一下铝热焊的工作原理。 铝热焊是化学原理，前面说过焊剂的主要材料就是铝粉与氧化铁，就是铁锈。因为铝在足够高的温度下有较强的活动性，它可以从很多重金属的氧化物中夺取氧，之后能把重金属还原出来。恰好氧化铁它可以供应铝在反应时需要的氧， 两者结合反应，同时会放出大量的热，温度可达二千五百到三千五百摄氏度，从而使这些金属成为液态铝粉，与氧化铁发生反应后形成液态金属。由于铝和铁的密度不同，液态铁水密度大， 会下沉流入焊接部位的缝隙中，与两端钢轨融合一起，而氧化铝密度小，会浮上表面，流入两边的边耳盘中。如果听不懂，你可以这样理解，就是铝粉，它能起到还原氧化铁的作用就行了。 待浇筑完成一分钟后，即可卸下固定家具，并清理模具边的冷却金属。 在浇筑完成七分钟后，这个环节叫做推流，就是利用这设备沿着两端的钢轨向中间收紧，以最完美的还原效果拆模。 最后一个环节就是打磨了，把高出来的部分把它磨平磨顺。个人评价吕热焊优点是简单、方便、实用，尤其是在没有电源的户外比较实用。缺点是焊接成型较差，内部容易出现气孔和夹扎现象，强度和韧性难以保证。

一列高铁列车重量在四百六十吨以上，以每小时三百公里以上的速度飞驰，车轮跟铁轨之间的接触面积只有一百平方毫米，这个面积甚至还不及指尖的大小。在指尖大小的面积上承载不断变化的负载窄颚，这要求轨道绝对的平整， 因为当列车高速行驶时，如果轨道上有两根头发是直径的凸起，轨道和车轮之间产生的冲击力将会达到七吨，这个力量对于高速行驶的列车绝对是个灾难。为了避免这种情况的发生，高速轨道的安装被压就不能留有间隙。那问题是怎样才能焊接出一根真正的无缝钢轨的？ 为了尽量减少焊接，钢轨在出厂时长度就达到了惊人的一百米，这个长度几乎是我们熟悉的普通钢轨的八倍多。这些原始钢轨被运到焊接基地后，焊接机将这些一百米长的钢轨再延长五倍。钢轨车间内两根钢轨相隔，两端被电流加高到一千四十度以上，然后再通过 压力让他们连接在一起。接下来通过立体切削机床对焊接点进行高精度打磨和检测，最终接口的精度控制在十分之一毫米级，这是目前全球轨道焊接上的最高精度。 所有这些五百米长的钢轨会被拉到施工现场，焊接在一起，形成一根超长无缝轨道。他们将铺设在中国正在建设的高铁网络中，连接起无缝的超级高速交通网。在现场焊接施工中，应用的焊接方法有气压焊和铝热焊。其中铝热焊是线路铺设，特别是无缝线路锁定和钢轨断轨修复的主要方法。比如 热汗是利用金属氧化物和金属铝之间的发热反应所产生的过热浓浓金属来加热基础而实现结合的方法。铝热焊主要工艺过程是将配制好的铝热焊剂放入特制的干锅 李兰焊技产生强烈的化学反应，得到高温的铁水和龙渣。反应后将高温的钢水注入经过预热的沙形中，将沙形中对接好的钢轨端部融化，冷却后去除沙形，并及时对焊好的接头打磨，整两节钢轨既焊成一体。

仔细看，这个铁轨被火车压断了，而下一列火车就在几个小时后，你知道这样的钢轨该如何修复吗？工人们首先对断裂的钢轨进行预热，将配置好的铝热焊接剂放入了特制的干锅内，然后以焊接剂产生 反应，得到高温钢水和熔渣，通过干锅注入钢轨接头处的夹具中，待焊缝冷却后，除去干硅和夹具，对钢轨焊接面进行打磨，钢轨就修复完成了。这就是铝热焊接技术。 焊接过程不耗费任何电力，是铁轨辐射和铁轨修复环节中必不可少的方法。下期带你看安装飞机，隐形的拖拉机！

画面中只见一名铁路工人将油沿着铁轨倒过去，然后用火一点，火焰瞬时蔓延出去。 这是在干嘛呢？好好的铁轨为什么要用火来烧？不怕烧坏了吗？这是二零一九年一月底的时候，芝加哥铁路火烧铁轨的事件。由于受北极漩涡回袭的影响， 美国大部分地区遭遇致命极寒天气，气温最低达零下六十摄氏度，这种环境下，皮肤只要暴露在外五分钟就会被冻伤。铁轨同样因酷寒冷缩之脱节，所以为了重新连接铁轨，人们就想到了用火给铁轨加热的办法。 早期的铁轨在铺设时，一般会隔着十几米留出几厘米的空隙，以保证铁轨不会因热胀冷缩的问题而变形。之后随着火车速度的提高后，铁 铁轨逐渐开始向无缝发展。而为了对抗热胀冷缩的影响，人们在铺设铁轨时，会依据当地温度的变化区间，选择适中的温度焊接无缝轨，并通过扣件进行固定，专业上俗称锁定轨温。 这种将铁轨的温度定在一个中间值，在发生热胀或冷缩的时候，他都会有余地的进行控制，既不会太过膨胀延长，也不会过于收缩变短。但这只是针对正常情况来说， 像芝加哥的这种温度低于可控范围时，铁轨过度收缩会很容易发生断裂，从而给火车行驶带来影响。 这时候就不得不采用火烧铁轨的方法来进行补救了。那么这些火焰在燃烧时会不会把铁轨烧坏呢？答案当然是不会。首先，火焰在烧时并不是面向所有铁轨，而是针对那些已经发 发生严重变形的轨断。再者，这些火焰都有专人看管，铁路工人每十二小时轮一次班，在现场实施监视与调整火势，如有需要，可随时灭火。 言归正传，既然铁轨受冷会收缩，那根据热胀冷缩原理，在高温情况下，他岂不是也会膨胀？ 所以，在炎热的夏季，铁轨反过来也需要降温吗？二零二二年七月十二日，位于云南昭通的某段铁路沿线上，就有多名铁路工人在手推冰块为铁轨降温。这是因为在高温季节施工时，高气温会导致铁轨的温度升高， 如果不及时进行降温处理，铁轨受热膨胀超过一定限度，会极易变形发生涨轨，从而导致线路产生横向位移，使列车经过时造成颠覆事故。所以人们就必须想办法给铁轨 降温。常见的就是在钢轨上铺覆盖物和反复浇水，或者是像云南昭通一样用冰块涂抹。 不过一般情况下，只要气温没有特别异常，铺设时锁定好鬼温警固件的约束，再加上日常的维护等，铁轨基本上都是不用特意升温降温的。

铁轨裂开了怎么办？这种焊接方法我还是头一回见。先用煤气喷枪喷出九百五十摄氏度的高温火焰，将铁轨之间的缝隙加入，五分钟左右，折后放上一个干锅，干锅里装有铝粉和氧化铁， 此时如果在桶里放进去一个高温火柴，不需要额外加热铝粉和氧化铁之间的温度也能生成三千摄氏度以上的高温，可谓是现场炼钢。 此时，融化的缸水就能从干过的底部流入到鬼缝里，把焊缝给填满，以达到焊接的目的。这便是大名鼎鼎的铝热反应。 干锅内放的铝和氧化铁能发生氧化还原反应，也就是铝热反应。反应期间会伴随大量的热能量，温度可达三千摄氏度以上。之后铁在高温下被还原成铁水，与其他添加 元素相融合，形成特定化学成分的缸水，而铝则是和其他氧化物一同化为熔渣。缸水由于比重大，会沉淀在干锅的底部，顺着底部流出。填满鬼缝 之后，工人会用推流机将钢轨廓形意外的部分切掉，并不断打磨至光滑，使得焊接位置的廓形和钢轨保持一致。将五叉控制在零点五毫米之内，就能跑车了。

你可知道现在铺设的铁轨都是没有热缩缝的，那两根铁轨的缝隙怎么办？直接焊起来啦！使用的就是铝热焊工艺， 焊接铁轨的第一步是创建焊接间隙，这可以使用器割来完成。另外大家也不需要担心铁轨的热胀冷缩问题， 现在的铁轨都经过了运用力拉伸工艺，经过这种工艺制作的铁轨可以抵消由于温度变化而造成的热胀冷缩量，所以大长度轨道无需伸缩缝也不会变成暗形。 据说这焊接缝也可以使用手持圆锯来处理，当然使用圆锯切割的时候需要用到专用夹具来固定锯子，即便是这样，面对如此厚实的铁轨，稍不注意锯片还是会有爆裂的几率，所以一般情况下还是使用器割来的安全。 处理好焊接间隙后就可以上家具了，这黑粗粗的东西是要把铝热焊模具固定在铁轨上。 安装好模具以后，需要使用封箱纱封闭模具的边缘空隙。这种封箱纱主要由膨润图与石英纱构成。 没想到铁路公还是一种能名正言顺玩沙子的职业。 这种叫做一次性干， 是铝热焊必须用到的耗材，倒进干锅里的就是铝热剂了。一般情况下都是铝粉和三氧化二铁粉末按比例配成的混合物。 接下来就要进行焊接，赶紧点赞，为您加速更新！

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