CN102418304A - 耐磨捣固镐及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐磨捣固镐及其制造方法。本发明耐磨捣固镐中镐掌心(3)、镐掌背(4)和镐头两侧面(5)外堆焊有耐磨合金层(6)，头部端面(7)设有向镐头基体母材(11)方向延伸的钎焊槽(8)，头部端面(7)还钎焊有硬质合金块(9)，硬质合金块(9)设有嵌镶销(10)，所述嵌镶销(10)钎焊于所述钎焊槽(8)内。本发明制备方法采用堆焊的方法在镐头的镐掌心、镐掌背和镐头两侧面外堆焊耐磨合金层；采用机械加工的方法将镐头头部端面加工出向镐头基体母材方向延伸的钎焊槽，采用钎焊的方法将硬质合金块钎焊在所述钎焊槽内。本发明耐磨捣固镐具有显著的耐磨和抗冲击性能。

Description

耐磨捣固镐及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种捣固镐，特别是涉及一种用于铁路捣固车上的耐磨捣固镐及其制造方法。

背景技术

捣固镐根据不同的用途有很多类型，本发明涉及的捣固镐是铁路捣固车上用的一种部件，铁路捣固车主要用于铁路工务维修过程中捣实轨枕下面的石喳，提高道床石碴的密实度，增加轨道的稳定性，消除轨道的方向偏差，左、右水平偏差和前、后高低偏差，使轨道线路达到线路设计标准和线路维修规则的要求，保证列车的安全运行。捣固车在作业过程中，捣固镐频繁插入路基石喳中，并将石喳推挤在轨枕下面捣实轨枕，捣固镐与石喳多次摩擦后，致使捣固镐头面积磨小，降低了捣固质量，需要频繁更换捣固镐，从而影响施工工期和增加作业成本，镐头的失效导致整个捣固镐报废，造成极大的资源浪费，因此，提高捣固镐头的磨损性能，能有效地延长捣固镐的整体使用寿命，从而解决了捣固镐的频繁更换和提高了作业效率的问题，是一件非常有意义的事情。

有关捣固镐的报道很多，其中公开报道的中国相关专利有：手提式捣固镐(专利号为01229520)，手提式内燃捣固镐(专利申请号200320130247)，捣固镐(专利申请号200420091143)，捣固镐(专利申请号200410067476)，捣固镐的手把减振装置(专利申请号200420091144)，捣固镐振动体防松动联接装置(专利申请号200520014328)，手持式电动道岔捣固镐(专利申请号200520140467)，手持式内然捣固镐(专利申请号200520140466)，手持式内燃捣固镐(专利申请号200530046966)，手持式电动道岔捣固镐(专利申请号200530046965)，这些专利虽然涉及了捣固镐，但都是小型手提式捣固镐，与本发明无对比性。对提高捣固镐头使用寿命现有几种方法：

(1)添加有益合金元素的方法，铁路捣固车用的捣固镐，材质多为35CrMo、40CrMo，采用整体精铸、锻造的方法制成，见附图1，为了提高捣固镐头的耐磨性，通常在材料中添加一些有益合金元素，但硬度过高时，会增大脆性，导致镐把断裂失效，所以对提高镐头的耐磨性能十分有限。

(2)采用复合铸造的方法，在捣固镐的镐头表面复合铸造一层耐磨合金，以提高捣固镐的使用寿命，这种方法的特点是生产效率高，材料成本低，但用于复合铸造的耐磨层组织不致密，硬度过高时，在冲击磨损的工况下会导致耐磨层掉块，所以耐磨层的硬度不能很高，抗磨损的效果不如堆焊方法。

(3)采用堆焊的方法，在捣固镐的镐头表面堆焊一层耐磨合金，以提高捣固镐的使用寿命，有人也称双金属堆焊复合稿，见附图2，这种方法的特征在于：堆焊效率和材料成本略高于复合铸造方法，但选用的耐磨材料范围宽，品种多，堆焊的耐磨层组织致密，硬度高，耐磨性比复合铸造的好，由于操作灵活方便，对镐头的各个部位能随心所欲的去堆焊，如严重磨损的部位，堆焊的耐磨层厚一些，磨损不严重的部位，堆焊的耐磨层薄一些，因此，能实现镐头均匀磨损的效果，所以也经常用于废旧捣固镐的修复，但是，堆焊耐磨层选择的硬度过高时，堆焊层会产生很脆的共晶组织，在堆焊耐磨层较厚时耐磨层会产生裂纹，在使用过程中会脱落、掉块，影响正常使用，按目前堆焊捣固镐头的工艺方法来进一步提高耐磨层的硬度和厚度受到限制，所以，抗磨损的效果远不如钎焊硬质合金的方法。

(4)采用钎焊的方法，在捣固镐的镐头表面钎焊一层硬质合金片，以提高捣固镐的使用寿命，见附图3，这种方法的特征在于：硬质合金是一种高硬度的碳化钨合金材料，比铸造和堆焊的耐磨合金材料具有更高的抗磨损性能，钎焊的捣固镐是用不同形状和不同厚度的硬质合金片，将搞头全部贴片焊接成形来提高镐头的耐磨性，使用寿命是复合铸造和堆焊捣固镐的8倍以上(复合铸造和堆焊捣固镐使用寿命在40～80Km范围之内，钎焊硬质合金片捣固镐在300～600Km范围之内，这与路基石喳硬度有关)。钎焊用的钎料为银基钎料、铜基钎料，铜基钎料强度高，成本低，但钎焊工艺和质量控制不如银基钎料好，所以这两种钎料仍是目前焊接硬质合金片捣固镐的选用钎料。目前，我国大量进口该类捣固镐以替代复合耐磨铸造、复合耐磨堆焊捣固镐产品，但这类捣固镐在使用过程中经常出现硬质合金片脱落、碎裂、掉块的现象。我国近年来也在生产该类捣固镐，但由于成本过高，质量也低于进口捣固镐，所以产量较少。这种方法生产的捣固镐，生产效率低，材料成本高，钎焊工艺和质量控制难度大，成品率低，还经常有掉块的现象发生，是推广该类捣固镐广泛应用的瓶颈。

综上所述可知，捣固镐在很大冲击力的作用下，镐头反复插入路基石喳中造成严重的磨损而使整个捣固镐报废，所以进一步提高捣固镐的使用寿命，关键在于提高镐头的抗冲击磨损性能。众所周知，镐头为方板形结构，当镐头插入石喳的过程中，镐头头部承受着严重的冲击磨损，尤其是镐头头部的两个角磨损最为严重，所以，经磨损的镐头常为圆角形，镐头的镐掌心和镐掌背及搞头两侧面的磨损，主要以滑擦磨损为主，所以，磨损程度相比之下较轻。根据这一不均匀磨损的特征，采用堆焊耐磨合金层的方法，能根据不等磨损程度的各个部位进行选择性的薄厚层堆焊，如在镐头头部的两个角尽量加大堆焊层的厚度，以提高捣固镐的整体磨损寿命，但堆焊耐磨合金层的硬度和厚度受限，致使很难进一步提高捣固镐的耐磨寿命。采用钎焊硬质合金片的方法，虽然采用了不同厚度的硬质合金片来解决这一问题，但过薄的硬质合金片，在使用过程中容易碎裂掉块，就会失去贴片的意义，所以，磨损报废后的这类捣固镐，在掌心和掌背的钎焊硬质合金片的磨损程度轻微，没有充分发挥硬质合金片的优势，对此造成了硬质合金材料的浪费，加大了材料成本，采用这种方法的另一个不足的问题是，镐头头部的硬质合金片磨损或掉块后，镐掌心和镐掌背的钎焊硬质合金片会直接承受严重的冲击力，导致硬质合金片剥离而脱离基体母材，暴漏的基体母材很快就会被磨损失效，使捣固镐使用寿命降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有显著耐磨和抗冲击性能的耐磨捣固镐及其制造方法。

本发明耐磨捣固镐，包括镐柄和镐头，镐头包括镐掌心、镐掌背、镐头两侧面和头部端面，所述镐掌心、镐掌背和镐头两侧面外堆焊有耐磨合金层，所述头部端面设有向镐头基体母材方向延伸的钎焊槽，头部端面钎焊有硬质合金块，硬质合金块设有嵌镶销，所述嵌镶销钎焊于所述钎焊槽内。

本发明耐磨捣固镐，其中所述耐磨合金层的厚度为2-6mm，镐头两侧面的耐磨合金层厚度优选5mm，镐掌心和镐掌背耐磨合金层厚度优选3mm；所述钎焊槽的宽度为4-6mm，优选5.2mm，深度为10-12mm，优选11mm，长度与镐头2的宽度B相同，位于头部端面的居中位置。

本发明耐磨捣固镐，其中优选所述钎焊槽为方形，所述嵌镶销为方形，有益于提高硬质合金块与基体母材之间的钎焊强度和抗冲击、弯曲能力。

本发明耐磨捣固镐，其中优选所述硬质合金块为圆头形块状，这种形状益于抗冲击磨损，避免硬质合金块冲击碎裂。

本发明耐磨捣固镐，其中优选所述硬质合金块由大小相等、形状相同的5块圆头形的硬质合金块组成。

本发明耐磨捣固镐，其中优选所述5块圆头形的硬质合金块中，中间三块为硬质合金YG8的材质，体现出更高硬度和抗耐磨的特性；两端的两块为硬质合金YG18的材质，体现比YG8具有更好抗冲击性能的特性。

本发明耐磨捣固镐，其中所述硬质合金块市场有售。

本发明一种耐磨捣固镐的制造方法，包括以下步骤：

(1)采用堆焊的方法在镐头的镐掌心、镐掌背和镐头两侧面外堆焊耐磨合金层；

(2)采用机械加工的方法将镐头头部端面加工出向镐头基体母材方向延伸的钎焊槽，采用钎焊的方法将硬质合金块钎焊在所述钎焊槽内。

本发明耐磨捣固镐的制造方法，其中所述堆焊与本领域捣固镐常规堆焊的方法不同的是，优选用奥氏体不锈钢焊条，在镐掌心、镐掌背和镐头两侧面的基体母材上焊成网格状焊道，选用硬度HRC≥65的堆焊焊条，在焊完网格状焊道的镐头上面堆焊耐磨合金层，这种堆焊方式体现出：由于有奥氏体不锈钢焊缝的掺入，熔合区不会由于堆焊的耐磨合金过硬和过厚而产生裂纹和降低结合强度，耐磨合金层中掺入了部分不锈钢成分，提高了耐磨合金层的塑性、韧性和强度，堆焊后的耐磨合金层无裂纹，表面光滑平整，充分提高了耐磨层的抗冲击能力和抗耐磨性能。

本发明耐磨捣固镐的制造方法，其中所述机械加工的方法为本领域常规方法，通常为刨、铣、磨或电火花线切割等，优选电火花切割的方法。

本发明耐磨捣固镐的制造方法，其中所述钎焊的方法为本领域常规方法，通常为高频钎焊或火焰钎焊，优选高频钎焊；钎料为银基钎料、铜基钎料或银铜合金钎料，优选铜基材料，目的是结合强度高，成本低；钎料形状为条片状，便于装配和熔化；在钎焊过程中，根据钎料的熔化情况，对硬质合金块进行适当的滑动和施压，以助于钎料的润湿和排渣及排气，利于提高钎焊质量；钎焊后的捣固镐将搞头插入保温灰中保温缓冷。

本发明的耐磨捣固镐及其制造方法，采用堆焊的方法在磨损量少的镐头部位堆焊耐磨合金层，采用钎焊的方法在冲击磨损严重的镐头头部钎焊硬质合金块，使得到的捣固镐具有显著的耐磨和抗冲击性能。

附图说明

图1是现有铸造捣固镐的产品；

图2是现有耐磨堆焊镐头的捣固镐产品；

图3是现有钎焊硬质合金片的捣固镐产品；

图4是本发明耐磨捣固镐的结构示意图；

图5是本发明耐磨捣固镐的局部结构示意图。

附图标记说明：

1-镐柄；2-镐头；3-镐掌心；4-镐掌背；5-镐头侧面；6-耐磨合金层；7-头部端面；8-钎焊槽；9-硬质合金块；10-镶嵌销；11-镐头基体母材；12-网格状焊道。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

如图4-5所示，以铁路08-32型捣固车用的捣固镐(全镐)为例，选用标准的捣固镐产品，包括镐柄1和镐头2，采用铣床将镐头2头部铣掉12mm长度，即镐头2高度H缩短12mm，镐头头部端面要求平整；再将镐掌心3和镐掌背4按原形状各沿表面铣去3mm厚度，即厚度T缩短6mm，将镐头两侧面5各铣去5mm厚度，即宽度B缩短10mm。

选用直径Φ4mm的A102不锈钢焊条，在镐头2上面焊接网格状焊道12，两焊道之间的间距为15mm；选用直径Φ4mm的D-65型高合金耐磨焊条，在焊完网格状焊道12的镐头上面堆焊满耐磨合金层6，耐磨合金层6的厚度(不包括熔合区)为铣床铣掉的厚度，即镐头两侧面耐磨合金层厚度5mm，镐掌心和镐掌背耐磨合金层厚度分别为3mm。耐磨合金层6不许有裂纹、夹渣、气孔的缺陷，耐磨合金层6表面光滑平整。

采用电火花线切割的方法，在镐头头部端面7切割钎焊槽8，位置在镐头头部端面7的居中位置，钎焊槽8的宽度5.2mm，深度11mm，长度方向和镐头2的宽度B相同；将镐头头部端面7高出的堆焊合金磨平。

硬质合金块9的结构形状如图5所示，采用带有高10mm×厚5mm的方形嵌镶销10的圆头形硬质合金块9；每个捣固镐采用五块大小尺寸相同的硬质合金块9，总长度与镐头2的宽度B相等，中间三块为YG8的材质，两边为YG18的材质。

选用条片状铜基钎料，在钎焊槽8内、镐头头部端面7、硬质合金块的方形嵌镶销10部位，涂刷均匀钎剂(钎剂为本领域公知，市场有售)，将钎料和五块硬质合金块9插入钎焊槽中8；采用高频自动钎焊的方法钎焊硬质合金块，钎焊过程中，对硬质合金块9进行适当的滑动和施压，以助于钎料的润湿和排渣及排气，利于提高钎焊质量；钎焊后的捣固镐将搞头插入保温灰中保温缓冷。本实施例中高频自动钎焊方法为本领域常规的方法。

用本发明所述的方法制造的16个捣固镐，用于铁路08-32型捣固车上施工考核，使用寿命比全钎焊硬质合金捣固镐的寿命还高，而且没有一个捣固镐发生掉块脱落的现象，这主要是双金属堆焊的耐磨合金层和钎焊本发明的圆头块状硬质合金所起的作用而产生的效果。

本发明采用在镐头上面堆焊耐磨合金层6和钎焊硬质合金块9的复合方法，制造抗冲击磨损的捣固镐产品，体现出如下的优点：

(1)本发明选用指定尺寸形状的被焊接用捣固镐，为了提高捣固镐的耐磨性能，对镐头2做了重新设计，其余都保持了原标准捣固镐的材质和尺寸，保证了捣固镐镐柄1的原有使用性能和通用性。

(2)本发明采用堆焊的方法，在镐头2相对磨损量较少的部位堆焊耐磨合金层6，采用不锈钢焊条和堆焊焊条的双金属焊接方式，堆焊的耐磨合金层6具备高的硬度和好的韧性，与镐头基体母材11结合强度高，显著提高了耐磨合金层6的抗冲击磨损能力，有效地解决了耐磨合金层6产生裂纹和掉块的问题，堆焊后的耐磨合金层6表面光滑平整。

(3)本发明采用钎焊的方法，在镐头2冲击磨损最严重的头部端面7钎焊硬质合金块9，采用圆头形块状硬质合金块，比片状更益于抗冲击耐磨损和抗冲击不碎裂；采用五块大小尺寸相同的硬质合金块9，便于钎焊工艺的实施，还能克服其中一块脱落后，不影响捣固镐的继续使用功能；中间三块选用YG8更高硬度的硬质合金块，两边选用YG18更高韧性的硬质合金块，能更有利地提高抗冲击和磨损能力；将硬质合金块的钎焊镶嵌销10钎焊在钎焊工艺槽8内，有效地提高了钎焊的强度和抗冲击、弯曲能力。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种耐磨捣固镐，包括镐柄(1)和镐头(2)，镐头包括镐掌心(3)、镐掌背(4)、镐头两侧面(5)和头部端面(7)，其特征在于：所述镐掌心(3)、镐掌背(4)和镐头两侧面(5)外堆焊有耐磨合金层(6)，所述头部端面(7)设有向镐头基体母材(11)方向延伸的钎焊槽(8)，头部端面(7)钎焊有硬质合金块(9)，硬质合金块(9)设有嵌镶销(10)，所述嵌镶销(10)钎焊于所述钎焊槽(8)内。

2.根据权利要求1所述的耐磨捣固镐，其特征在于：所述耐磨合金层(6)的厚度为2-6mm，所述钎焊槽(8)的宽度为4-6mm，深度为10-12mm，长度与镐头(2)的宽度相同，位于头部端面(7)的居中位置。

3.根据权利要求1所述的耐磨捣固镐，其特征在于：所述钎焊槽(8)为方形，所述嵌镶销(10)为方形。

4.根据权利要求1所述的耐磨捣固镐，其特征在于：所述硬质合金块(9)为圆头形块状。

5.根据权利要求4所述的耐磨捣固镐，其特征在于：所述硬质合金块(9)由大小相等、形状相同的5块圆头形的硬质合金块组成。

6.根据权利要求5所述的耐磨捣固镐，其特征在于：所述5块圆头形的硬质合金块中，中间三块为硬质合金YG8的材质，两端的两块为硬质合金YG18的材质。

7.一种耐磨捣固镐的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)采用堆焊的方法在镐头的镐掌心(3)、镐掌背(4)和镐头两侧面(5)外堆焊耐磨合金层(6)；

(2)采用机械加工的方法将镐头头部端面(7)加工出向镐头基体母材(11)方向延伸的钎焊槽(8)，采用钎焊的方法将硬质合金块(9)钎焊在所述钎焊槽(8)内。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述堆焊选用奥氏体不锈钢焊条，在镐掌心、镐掌背和镐头两侧面的基体母材(11)上焊成网格状焊道(12)，再选用硬度HRC≥65的堆焊焊条，在焊完网格状焊道的镐头上面堆焊耐磨合金层(6)。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述机械加工的方法为刨、铣、磨或电火花线切割。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述钎焊的方法为高频钎焊或火焰钎焊，钎料为银基钎料、铜基钎料或银铜合金钎料。

Images