钢轨铝热焊接技术具有设备简单、操作方便、作业时间短、占用空间小等优点,在新线建设和既有线的维护过程中均可采用,是跨区间超长无缝线路的铺设、无缝线路伤损处理重要的焊接方法之一。但其缺点为焊缝接头为铸态组织,塑性和韧性较差,且容易产生气孔、疏松、夹砂、夹渣、热裂、未焊透等铸造缺陷,焊接质量难以保证。作为一种有效的现场焊接方法,近年来寒冷地区的铁路建设的发展也急需解决铝热焊在高寒条件下的应用问题,因此提高钢轨铝热焊的韧性、减少脆性断裂及其他缺陷产生是铝热焊研究的方向。加压铝热焊是旨在细化铝热焊接头晶粒粗大的铸造组织的技术。本文鉴于前人的钢轨加压铝热焊及小试样试验,采用钢轨铝热焊材料以及自行新设计的顶锻加压设备进行小试样加压铝热焊试验。根据铝热焊加压原理选择预留焊缝间隙、顶锻开始时间、顶锻量3因素3水平,采用正交试验方法,寻找改善铝热焊接头组织性能的最佳工艺参数组合。通过开展冲击、硬度、金相组织观察等焊接工艺试验,对比常规铝热焊和加压铝热焊的焊接质量试验结果,并在此基础上对钢轨闪光焊、气压焊、铝热焊与加压铝热焊接头的冲击韧性进行对比,研究了影响铝热焊接头韧性的因素,探讨了加压铝热焊改善接头性能的规律。结果表明：小试样加压铝热焊试验的最佳工艺参数组合为铝热反应结束等待2s再开始顶锻、顶锻量10mm、预留焊缝间隙为5mm；加压铝热焊工艺试样的焊缝区晶粒均匀而细小,而常规铝热焊工艺试样的焊缝组织晶粒粗大、局部有魏氏组织；小试样加压铝热焊工艺相比常规铝热焊工艺,接头的冲击功和焊缝平均硬度值分别提高了62.51%和22.03%。表明加压工艺可减少缺陷产生,细化晶粒,提高焊缝金属的强度、塑性和韧性。通过对比钢轨闪光焊、气压焊、铝热焊与加压铝热焊接头的冲击韧性,得出钢轨加压铝热焊的冲击韧性与闪光焊和气压焊正火处理后的接头冲击韧性相当,是常规铝热焊的2倍以上,因此,加压铝热焊是一种行之有效的提高铝热焊焊接质量的方法。