随着轨道交通的蓬勃发展,无缝线路的优势越来越得到全世界特别是“一带一路”沿线国家的认可,成为各国重点发展的对象。作为无缝线路的重要组成部分,焊接接头的重要性也日益凸显。由于焊后残余应力、焊接接头处平顺性的变化以及组织性能的不连续,焊接接头成为无缝线路中的薄弱部分,易受到交变载荷的破坏而发生断轨等损伤。激光冲击强化是一种能有效改善材料表面残余应力分布并提高疲劳性能的表面处理手段,研究其对焊接接头的残余应力和疲劳性能的影响,有助于提高焊接接头质量,可以为后续钢轨焊接接头的强化工艺提供参考,促进激光冲击强化在轨道交通领域的应用。本文通过大量试验得到符合国家标准的U75VG钢轨闪光焊及焊后热处理工艺。设计激光冲击强化工艺参数并对5种工艺处理后焊接接头轨底残余应力分布、表面粗糙度和硬度等指标进行测试分析。通过比对优选得到激光能量为5J,冲击次数为1次的用于钢轨焊接接头的激光冲击强化工艺。研究发现激光冲击强化可以在焊接接头轨底表面诱导产生显著的残余压应力,随着深度增加逐渐衰减。在一定范围内,残余压应力随激光能量增大而增大,在1mm以上深度衰减减缓。多次冲击会影响已经存在的表面残余应力分布,但可以增大残余压应力层深度,降低表层残余压应力衰减速度。激光冲击强化处理使钢轨焊接接头表面粗糙度和硬度增加。随着激光能量的增大以及冲击次数的增加,表面粗糙度和硬度增大。设计了三点弯曲疲劳试验,并对激光冲击前、后的钢轨焊接接头试件进行了不同载荷条件下的疲劳试验,试验结果表明:激光冲击强化对钢轨焊接接头疲劳性能有提升,可将疲劳极限提高接近7%。在此基础上,从引入残余压应力、改善表面形貌、增大表面位错密度和细化晶粒等角度分析了激光冲击强化钢轨焊接接头疲劳性能提升的影响机理。在分析正常打磨划痕形貌的基础上,对影响钢轨焊接接头打磨工艺进行了试验设计,比较粗磨时残留划痕方向对钢轨焊接接头疲劳性能的影响。对于货车等大轴重运行线路,钢轨焊接完成后轨底粗磨时砂轮转动方向垂直于焊缝有利于焊接接头疲劳寿命的提高,可将疲劳寿命提升5倍以上。但对于高铁等轻轴重线路,打磨方向对焊接接头的弯曲疲劳性能不会产生明显影响。此外,研究发现,不同残余划痕方向不会影响激光冲击强化的效果。