高速鐵路千里一根軌！無縫鋼軌是如何做到的？

火車軌道綿延千裏 自然不可能從廠裏出來就如此之長 而是一段段拼接在一起的 那你知道火車軌道是如何接在一起的嗎 在回答這個問題之前 先來區分一個概念 有縫鋼軌和無縫鋼軌 回憶一下 早些年乘坐綠皮火車時 是不是總有坑喫坑喫的響聲 這是因為原來的火車軌道並沒有焊在一起 節與節之間留有縫隙 這是受熱脹冷縮的影響 夏天的高溫會使鋼軌膨脹 如果不留縫 軌道就會擠壓變形導致事故 而在火車時速超過140公裏的今天 縫隙同樣已經成了很大的安全隱患 所以現在的鋼軌不再留縫 而是用鎖定軌溫的方式 測算出軌道在不同溫度下的形變量 用緊固件把它鎖定在軌枕上 避免形變的發生 而不留縫隙就意味著要進行焊接 高鐵鐵軌的焊接並非生活中常見的電焊 而是採用了一種化學原理 鋁熱反應 這種技術可以追溯到19世紀末 化學家戈爾德·施密特發現 鋁可以跟金屬氧化物反應 並放出大量的熱 並且反應速率極快 500克的鋁鐵混合物 大概只需要30秒就能燒乾淨 看視頻中的實驗 將氧化鐵與鋁的粉末 按一定的比例配置成鋁熱劑 倒入乾鍋之中 再在上面插一個鎂條當引子 用明火將鎂條點燃 可以看到 一瞬間 鋁熱劑就被點燃 火花四濺 結束後 剩下了一些熔融態的金屬 用到鐵路焊接中 也是一樣的操作 工人將鐵質的容器 架設在需要焊接的鐵軌上 容器裡面加入的是鋁熱劑 鋁熱反應釋放的溫度高達3000度 而火車軌的原料高門鐵 熔點只有1400度左右 高溫能輕鬆地將鐵軌熔化 如果反應過於激烈 還可以加入一些硅鐵粉控制反應速率 同時產生的熔融態金屬 還能充當填充物 將兩邊焊接在一起 這種焊接方式不僅成本低 還不需要扯電拉線 非常適合於野外火車軌道的焊接 不過這種焊接方式也有缺點 就是耗費人工 因此現在鐵軌在鋪設時 用的都是移動式的閃光焊軌車 這種焊車能利用電流的熱量 將接觸表面融化 實現焊接 同時還能在軌道上行走 隨焊隨停 適合於大規模的鐵道鋪設作業 而鋁熱焊接 它更適合於鐵軌某處出現損傷時使用 這時就又要提到一個概念 鐵路天窗 它指的是一段不會有列車通過 可以放心施工的時間 每當鐵路出現問題時 鐵路局就會劃出一段天窗時間 用於維修作業 時間在90分鐘到240分鐘不等 如果讓焊軌車去修是來不及的 此時鋁熱焊的優勢就體現出來了 只需要工人帶著設備提前到維修地點等待即可 除了閃光焊和電氣焊 還有一種焊接方式也常在鐵路領域使用 氣壓焊 它的溫度來源是氧氣和乙缺 乙缺在氧氣中燃燒的溫度很高 可以高達3000度 它的優勢同樣是不需要大功率的電源 只需要帶上一個乙缺瓶就能作業 但與之伴隨的缺點就是 由於烹出的是氣體 熱量並不集中 焊接口容易變形