一種在線鋼軌層流等離子表面強化的處理方法技術

本發明專利技術屬于鐵路鋼軌強化和修復領域，涉及一種基于層流等離子技術在鋼軌表面在線強化處理和修復的方法，具體為一種在線鋼軌層流等離子表面強化設備的處理方法其特征在于包括如下步驟：A.安裝有層流等離子發生器組的在線作業小車走行到需要處理的鋼軌位置，確定預定的處理范圍；B.小車提升層流等離子發生器組到工作位置，開啟層流等離子束發生器組，自動升功至穩定工作狀態；C.小車自動定位鋼軌并走行，在預定的處理范圍內進行兩股鋼軌表面進行強化處理，處理后在鋼軌表面形成多個點狀強化帶；D.處理完畢之后對鋼軌進行檢查，檢查合格之后回收小車，在新的區段作業，回到步驟A?；氐讲襟EA?；氐讲襟EA。

【技術實現步驟摘要】
一種在線鋼軌層流等離子表面強化的處理方法


[0001]本專利技術屬于鐵路鋼軌強化和修復領域，涉及一種基于層流等離子技術在鋼軌表面在線強化處理和修復的方法，具體為一種在線鋼軌層流等離子表面強化設備的處理方法。

技術介紹

[0002]隨著我國鐵路以及城市軌道交通的大規模建設與發展，對鐵路鋼軌的耐磨性和使用壽命的要求更高，鋼軌磨耗以及使用壽命問題一直伴隨著鐵的發展，線路鋼軌中尤其是小半徑曲線鋼軌磨耗和傷損更為嚴重。
[0003]鐵路鋼軌的損傷大致可以分為磨損和滾動接觸疲勞。磨損的主要損傷類型包括鋼軌側磨、鋼軌壓潰、鋼軌剝離、鋼軌波磨，占到鋼軌磨損損傷量的80%以上。滾動接觸疲勞會誘發棘齒裂紋和垂直裂紋，根據接觸疲勞裂紋在鋼軌踏面處形成的位置和形狀，可以將疲勞裂紋分為魚鱗狀剝離裂紋和斜裂紋。幾種常見的損傷模式如下：側磨：磨耗常表現為在鋼軌頭部發生的沿全長的磨損，以側面磨耗為主，一般出現在曲線外股鋼軌的側面工作邊。列車運行過程中，車輪與鋼軌之間的粘著、螺滑及滑動，車輪與鋼軌之間由于存在沖擊角而造成的對鋼軌的沖擊，都會導致鋼軌側磨病害。
[0004]波磨：鋼軌投入使用后，軌頂面沿縱向出現有一定規律性的凸凹不平現象被稱為波浪型磨損，簡稱波磨。較大的輪軌載荷導致鋼軌塑性變形不均勻是鋼軌產生波磨的主要原因。
[0005]壓潰：鋼軌連續塑性變形會引起鋼軌的壓潰，常見于重載線路曲線內股鋼軌上，表現為鋼軌內軌角處軌頭被擠壓。造成鋼軌壓潰的原因為：軌道材料強度不足，硬度不夠，曲線超高過高或過低，或者低股鋼軌軌底坡不合適，有害夾雜物和元素偏析等。
[0006]剝離：剝離是指發生在鋼軌踏面上一種呈薄片狀或塊狀剝離母體的損傷，常見于線路曲線區段。輪軌接觸區過大的接觸應力超過鋼軌材料的屈服極限，將在輪軌接觸處附近發生塑性變形。在循環載荷的作用下，塑性變形會累積增加，進而在鋼軌表面和次表面形成微觀裂紋。這類微觀裂紋如果得不到及時地處理將會逐漸發展呈薄片狀剝離或局部發展成剝離掉塊。
[0007]為了提高鐵道鋼軌的使用壽命，國內外一般采取三種方法：第一，采用全長淬火工藝，獲得細片狀珠光體組織；第二，采用低合金高碳鋼鋼軌或者貝氏體鋼取代高碳鋼，進一步提高鋼軌的強度；第三，采用高能束表面處理技術以提高鋼軌表面硬度。在過去幾年中，鋼軌全長淬火技術取得了顯著的效果，它使鋼軌的耐磨性分別提高了50％(直道)和100％(彎道)。然而，全長淬火技術的主要不足之處在于鋼軌的表面不能夠出現馬氏體甚至貝氏體組織，否則將大幅度降低鋼軌的斷裂韌性，導致鋼軌在服役過程中出現斷軌等事故，嚴重影響到鐵道的安全運行。因此，全長淬火后鋼軌硬度一般控制在Hv320～390之間，其耐磨性潛力的挖掘已經接近極限。低合金高碳鋼鋼軌或者貝氏體鋼雖然大幅提高了鋼軌強度和耐磨性能，但強度的提升必然導致鋼軌的斷裂韌性的降低，在使用過程中加大了鋼軌脆斷的風險和行車安全隱患，目前也僅應用于少量特殊地段，并未得到進一步推廣應用。
[0008]高能束表面處理技術是近二十年發展十分迅速的金屬材料表面強化技術之一，它包括激光相變淬火、熔凝淬火、表面合金化和表面熔覆技術等工藝，其共同特點是加熱速度快、熱影響區小、工件變形小，因此有望取代感應全長淬火工藝，成為新一代的鋼軌表面強化工藝。研究表明，由于激光表面強化技術的高加熱速度、高冷卻速度、硬化層深度有限和硬化層呈現壓應力狀態等特點，鋼軌表面即使出現馬氏體組織，也不會導致鋼軌的強韌性顯著下降。特別是由于馬氏體組織的硬度顯著高于細片狀珠光體，因此可以突破感應全長淬火工藝時鋼軌表面硬度不能高于Hv390的上限，使得鋼軌的表面耐磨性躍上新臺階。此外，激光表面淬火技術具有硬化層深度方便調控、不需要淬火介質、不需要回火、工件變形小等特點，因此除了可以在生產車間內實現定點加工，考慮到鐵路干線繁忙的現狀，還可望研發出專用移動設備，將設備搬運到鐵路現場，在不拆卸鋼軌的前提下，完成軌道的在線淬火。在線處理的移動式激光加工裝置應具有高機動性，能夠在盡量不影響列車正常運行的前提下，實現鋼軌表面強韌化和修復處理。
[0009]中國專利技術專利文獻“一種用于鋼軌表面強韌化處理的在線激光加工設備”(公告號為CN101240367，公開日為2008年08月13日)報道中，提出了一種用于鋼軌表面強韌化處理的在線激光加工設備，可以在不拆卸鋼軌、不影響列車的正常運行前提下，完成各種鋼軌，包括正軌、彎道、護輪軌、道岔等的激光相變淬火、熔凝淬火、合金化和熔覆處理，實現鋼軌的在線強化與修復。該專利技術將激光加工設備分為激光加工車和動力系統集裝箱兩部分。其中激光加工車包括安裝在移動小車上的運動執行機構，激光加工頭，導光系統和控制系統；激光加工車采用三輪結構，在兩個車輪的一側安裝了一個激光加工頭，激光加工頭的光路入光口直接采用傳輸光纖與動力系統集裝箱上的光纖激光器連接。在實際加工時，激光加工車在控制系統控制下，沿著軌道方向前進，激光束在導光系統的作用下導向鋼軌表面，由運動執行機構帶動激光加工頭左右擺動，實現對鋼軌表面的激光強化及修復處理。激光加工車在加工完一邊軌道后，需將激光加工車調頭換向，對另一邊軌道進行激光強化及修復處理。
[0010]上述專利文獻所提出激光加工車的主要不足之處為加工效率較低，激光加工車一次只能對單邊鋼軌進行激光強化及修復處理，完成一邊之后須將激光加工車調頭換向，再對另一邊進行加工，且單位處理效率較低，單邊小于30米/小時，嚴重影響了對鋼軌實際進行激光處理時的加工效率，不適應現場作業需求。

技術實現思路

[0011]本專利技術旨在解決現有技術中激光加工車的主要不足之處為加工效率較低，激光加工車一次只能對單邊鋼軌進行激光強化及修復處理，完成一邊之后須將激光加工車調頭換向，再對另一邊進行加工，且單位處理效率較低，單邊小于30米/小時，嚴重影響了對鋼軌實際進行激光處理時的加工效率，不適應現場作業需求的問題，而提出了一種基于層流等離子技術在線鋼軌表面強化設備的處理方法。
[0012]一種在線鋼軌層流等離子表面強化的處理方法，其特征在于包括如下步驟：A.安裝有層流等離子發生器組的在線作業小車走行到需要處理的鋼軌位置，確定預定的處理范圍；B.小車提升層流等離子發生器組到工作位置，開啟層流等離子束發生器組，自動升功
至穩定工作狀態；C.小車自動定位鋼軌并走行，在預定的處理范圍內進行兩股鋼軌表面進行強化處理，處理后在鋼軌表面形成多個點狀強化帶；D.處理完畢之后對鋼軌進行檢查，檢查合格之后回收小車，在新的區段作業，回到步驟A。
[0013]所述鋼軌包括：普通線路鋼軌、重載線路鋼軌、小半徑曲線鋼軌或城市軌道交通線路鋼軌。
[0014]所述鋼軌表面強化處理的規格為：占空比25～60%，強化層直徑Φ4.0～6.0mm，深度0.4～2.0mm。
[0015]所述等離子發生器的生產工藝參數包括：陽極孔徑、功率、氣體流量、混氣比例、強化時間和行走速度。
[0016]所述陽極孔徑為Φ3-5.0mm。
[0017]所述功率為5-15Kw。...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種在線鋼軌層流等離子表面強化的處理方法，其特征在于包括如下步驟：A.安裝有層流等離子發生器組的在線作業小車走行到需要處理的鋼軌位置，確定預定的處理范圍；B.小車提升層流等離子發生器組到工作位置，開啟層流等離子束發生器組，自動升功至穩定工作狀態；C.小車自動定位鋼軌并走行，在預定的處理范圍內進行兩股鋼軌表面進行強化處理，處理后在鋼軌表面形成多個點狀強化帶；D.處理完畢之后對鋼軌進行檢查，檢查合格之后回收小車，在新的區段作業，回到步驟A。2.根據權利要求1所述一種在線鋼軌層流等離子表面強化的處理方法，其特征在于：所述鋼軌包括：普通線路鋼軌、重載線路鋼軌、小半徑曲線鋼軌或城市軌道交通線路鋼軌。3.根據權利要求1所述一種在線鋼軌層流等離子表面強化的處理方法，其特征在于：所述鋼軌表面強化處理的規格為：占空比25～60%，強化層直徑Φ4.0～6.0mm，深度0.4～2.0mm。4.根據權利要求1所述一種在線鋼軌層流等離子表面強化的處理方法，其特征在于：所述等離子發生器的生產工藝參數包...

【專利技術屬性】
技術研發人員：程夢曉，黃為，曾毅，譚軍，李向陽，
申請(專利權)人：成都真火科技有限公司，
類型：發明
國別省市：