CN103192225B - 冶金车轮对的修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冶金车轮对的修复方法，该方法包括如下步骤：1）磨去疲劳层；2）焊前热处理：将轮对加热至200~300℃，并保温0.9~1.5h；3）拉网焊底层：用镍铬合金钢焊条在轮对轮缘上焊底层，使底层焊缝交叉焊接形成网状结构；4）轮缘堆焊：用高锰钢焊接材料在轮对轮缘焊接的底层上进行堆焊，堆焊采用短焊道、多焊层、边焊边捶击的方法进行；5）焊后热处理：于150~250℃保温3~5小时；6）机加工：按标准轮缘、踏面的尺寸要求机加工，粗磨、精磨至标准尺寸。本发明修复的冶金车轮对由于很好地消除了焊接材料与母材之间的应力，修复后具有较高的硬度和耐磨性能，因此，增加了使用寿命，降低了使用成本和安全隐患。

Description

冶金车轮对的修复方法

技术领域

本发明属于金属表面改性技术领域，具体涉及一种冶金车轮对的修复方法。

背景技术

铁路车辆运输是冶金企业生产运输方式中最重要的组成部分。由于冶金企业作业环境差、线路弯道多、载重量大，致使其铁路运输车辆轮对的轮缘磨损迅速且较为严重，给生产运输带来较大的安全隐患。针对冶金车轮对轮缘的异常磨耗，现行的修复办法主要有两种，一种是直接加工踏面轮缘达到尺寸要求，另一种是经过焊补后再加工踏面轮缘达到尺寸要求。虽然直接加工踏面轮缘的修复方法在技术方面没有任何问题，但是修复成本较高。因为该方法在加工旋修车轮踏面时，轮缘厚度每提高1mm，踏面切削量就接近2mm，且是浪费性切削，一个轮对的轮辋厚度为65mm，轮辋的最低厚度为23mm，采用直接加工踏面轮缘的方法修复轮对，加工二至三次此轮对即达报废标准，而且该方法作业效率也较低。经过焊补后再加工踏面轮缘的方法是采用结构钢焊条在磨耗的轮缘处进行堆焊，堆焊尺寸大于标准尺寸，然后在轮对机床上进行机加工至标准尺寸后投入运用，这样可以有效减少踏面的浪费性切削，提高轮对的使用寿命。轮对车轮的材质有铸钢和辗钢两种，这两种材质的车轮用结构钢焊条焊接，焊接性较好，产生焊接缺陷的情况较少，但其缺陷是硬度低，不耐磨，使用较短的时间就需进库进行再次的修复，这既带来了较大的成本消耗，同时也存在一定的安全隐患。

高锰钢是一种抗磨钢，组织为奥氏体加碳化物，其特点是在强烈的冲击、挤压条件下，表层迅速发生加工硬化现象，使其在心部仍保持奥氏体良好的韧性和塑性的同时硬化层具有良好的耐磨性能，因此特别适用于冲击磨料磨损和高应力碾碎磨料磨损工况，在铁路运输企业应用最多的就是铁道道岔。由于铁道道岔都是锰钢道岔，发生缺陷时，采用锰钢焊条进行修复的焊接性能较好。但高锰钢与其他钢种如铸钢或辗钢的焊接性能很差，在焊接时极易产生裂纹，特别是连续焊接时，易发生母材的撕裂现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种冶金车轮对的修复方法，该方法修复的冶金车轮对使用寿命较长，使用成本较低，安全隐患较小。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

1）磨去疲劳层：将待修复的轮对轮缘及踏面清洗干净，并将轮对轮缘磨去1~2mm，去除疲劳层；

2）焊前热处理：将轮对加热至200~300℃，并保温0.9~1.5h；

3）拉网焊底层：用焊条在轮对轮缘上焊底层，所焊底层的焊缝相互交叉焊接形成网状结构，焊缝两两之间的间隔为8~12mm；所述焊条焊芯为镍铬合金钢，所述镍铬合金钢中铬的含量为22~25%，镍的含量为12~14%；

4）轮缘堆焊：采用高锰钢焊接材料在轮对轮缘焊接的底层上进行堆焊，所述高锰钢的锰含量为11~18%；堆焊采用短焊道、多焊层、边焊边捶击的方法进行，其中焊接电流为100~160A，焊接电压为70V；所述短焊道为焊道长90~110mm，焊道间隔140~160mm，所述多焊层为单次焊接厚度1.5~2mm，多次重叠焊接；

5）焊后热处理：于150~250℃温度范围内保温3~5小时；

6）机加工：按标准轮缘、踏面的尺寸要求进行机加工，粗磨、精磨至标准尺寸。

本发明具有如下的优点：

1）采用本发明方法，由于很好地消除了高锰钢焊接材料与铸钢或辗钢材料的轮对之间的应力，因此，不易产生裂纹和发生母材撕裂现象。

2）由于堆焊的高锰钢具有较高的硬度和较好的耐磨性能，因此，经其焊接修复后，较采用结构钢焊接材料修复大大增加了使用寿命，降低了使用成本；并且由于修复的轮对磨耗较小，有助于维护人员及时测量发现，有效避免脱线事故，因此也大为降低了安全隐患。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

探伤检测待修复轮对，确定是否有裂纹。如果有裂纹且裂纹是纵向（即与车轴平行），作报废处理。如果裂纹是横向，深度在3mm以内，长度在10mm以内，可用气刨清除后再实施修复；否则作报废处理。

实施例1

经探伤检测后，对可以实施修复的轮对，按以下方法步骤进行修复：

1）磨去疲劳层：将待修复的轮对轮缘及踏面清洗干净，并将轮对轮缘磨去1~2mm，去除疲劳层；

2）焊前热处理：将轮对加热至250℃，并保温1h；

3）拉网焊底层：用焊条在轮对轮缘上焊底层，所焊底层的焊缝相互交叉焊接形成网状结构，焊缝两两之间的间隔为10mm；所述焊条焊芯为镍铬合金钢（购自于四川大西洋焊接材料股份有限公司，牌号为CHS302焊条，铬Cr的含量为24.44%，镍的含量为13.81%）

4）轮缘堆焊：采用高锰钢焊接材料在轮对轮缘焊接的底层上进行堆焊，所述高锰钢的锰含量为17%；堆焊的焊道长100mm，焊道间隔为150mm；单次焊接厚度1.5~2mm；边焊边用重5磅的手锤，对焊缝进行自由锤击，手锤抬离踏面高度为600~700mm，每焊一道后锤击时间为8分种，经多次重叠焊接至轮缘的厚度为32~32.5mm；其中焊接电流为160A，焊接电压为70V；

5）焊后热处理：于200℃温度范围内保温4小时；

6）机加工：按标准轮缘、踏面的尺寸要求进行机加工，粗磨、精磨至标准尺寸。

实施例2

经探伤检测后，对可以实施修复的轮对，按以下方法步骤进行修复：

1）磨去疲劳层：将待修复的轮对轮缘及踏面清洗干净，并将轮对轮缘磨去1~2mm，去除疲劳层；

2）焊前热处理：将轮对加热至200℃，并保温1.5h；

3）拉网焊底层：用焊条在轮对轮缘上焊底层，所焊底层的焊缝相互交叉焊接形成网状结构，焊缝两两之间的间隔为12mm；所述焊条焊芯为镍铬合金钢（购自于四川大西洋焊接材料股份有限公司，牌号为CHS302焊条，铬Cr的含量为24.44%，镍的含量为13.81%）

4）轮缘堆焊：采用高锰钢焊接材料在轮对轮缘焊接的底层上进行堆焊，所述高锰钢的锰含量为15%；堆焊的焊道长90mm，焊道间隔为140mm；单次焊接厚度1.5~2mm；边焊边用重5磅的手锤，对焊缝进行自由锤击，手锤抬离踏面高度为600~700mm，每焊一道后锤击时间为8分种，经多次重叠焊接至轮缘的厚度为32~32.5mm；其中焊接电流为100A，焊接电压为70V；

5）焊后热处理：于250℃温度范围内保温3小时；

6）机加工：按标准轮缘、踏面的尺寸要求进行机加工，粗磨、精磨至标准尺寸。

经检测，修复完成的轮对硬度为195~239HBHLD，优于现有技术修复完成的轮对硬度（183~235HBHLD）。

通过本发明方法修复的轮对分别安装在武钢130t保温车324#、334#、347#、322#、0302#投入运用，投入运用时间已近一年，平均磨耗量为0.24mm/月，轮对的磨耗在正常范围之内，未发现异常磨耗现象，设备运行正常，稳定可靠。现有技术修复的轮对投入运用后轮对轮缘平均磨耗1mm/月，新工艺修复的轮对投入运用后轮对轮缘平均磨耗0.24mm/月，轮对轮缘平均磨耗量每月降低0.76mm，按新工艺修复的轮对投入运用时间增大了4.17倍。因此，本发明修复方法能够大幅节省人力物力。

Claims (2)

1.一种冶金车轮对的修复方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1）磨去疲劳层：将待修复的轮对轮缘及踏面清洗干净，并将轮对轮缘磨去1~2mm，去除疲劳层；

2）焊前热处理：将轮对加热至200~300℃，并保温0.9~1.5h；

3）拉网焊底层：用焊条在轮对轮缘上焊底层，所焊底层的焊缝相互交叉焊接形成网状结构，焊缝两两之间的间隔为8~12mm；所述焊条焊芯为镍铬合金钢，所述镍铬合金钢中铬的含量为22~25%，镍的含量为12~14%；

4）轮缘堆焊：采用高锰钢焊接材料在轮对轮缘焊接的底层上进行堆焊，所述高锰钢的锰含量为11~18%；堆焊采用短焊道、多焊层、边焊边捶击的方法进行，其中焊接电流为100~160A，焊接电压为70V；所述短焊道为焊道长90~110mm，焊道间隔140~160mm，所述多焊层为单次焊接厚度1.5~2mm，多次重叠焊接；

5）焊后热处理：于150~250℃温度范围内保温3~5小时；

6）机加工：按标准轮缘、踏面的尺寸要求进行机加工，粗磨、精磨至标准尺寸。

2.根据权利要求1所述的冶金车轮对的修复方法，其特征在于：所述步骤4）中，高锰钢的锰含量为14~17%。