CN106351085B - 一种提高铁路专用捣镐寿命的工艺方法及铁路专用捣镐 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高铁路专用捣镐使用寿命的连接工艺。首先通过电刷镀工艺在捣镐镐掌侧刷镀一层厚度10~30μm的Cu，在耐磨材料（金属陶瓷TiB2或TiC）侧刷镀厚度10~30μm的Ni，随后通过高频感应钎焊将镐掌与耐磨材料连接起来。采用本发明工艺，可以有效提高镐掌与耐磨材料之间的结合强度，抗冲击能力可达3.02J，捣镐使用里程能达到125km。由于捣镐使用寿命提高，相应维修频次也会有所降低，从而减缓现场工作人员劳动强度。
Description
技术领域
本发明属于铁路养路机械捣固车专用捣镐制造领域，尤其涉及一种提高铁路专用捣镐寿命的工艺方法及铁路专用捣镐。
背景技术
捣镐是使用在铁路大型养路机械—捣固车上的一种易耗工具，其作用是捣实并紧固位于铁路线路道床中的石碴，使石碴为轨枕提供稳定而坚实的支撑。捣镐工作时，先以很大的冲击力自上而下插入道床石碴中，再进行横向的高频小幅震动，使石渣向能够取得较稳定位置的方向移动，形成更加密实的状态，以增加道床密实度，提高轨道的稳定程度。捣固作业时，由于道床是散粒结构，捣镐的受力情况很复杂，不仅受到冲击力和摩擦力的作用，还受到交变应力的作用。在捣镐插入道床的过程中，镐掌特别是镐尖部位要承受很大的冲击力；在振动夹持石碴过程中，镐身要承受振动力和夹持弯矩的作用，与此同时，捣镐镐掌与石碴之间同样存在强烈摩擦力作用。在这样复杂的工况下，要想取得良好的工作效果并保持长久的使用寿命，就要求捣镐具有较高的耐磨性和足够的抗疲劳能力。
使用更加优质耐用的捣镐，捣镐使用寿命的延长可以减少更换捣镐所需的时间，减少消耗，节约能源和工具费用。有关资料显示，普通捣镐的使用寿命在12—18km左右。奥地利普拉塞尔陶依尔铁路机械工业股份有限公司(Plasser & Theurer)采用堆焊工艺使捣镐使用寿命延长到30公里。美国Pandrol Jackson公司生产的CT—500K捣镐，镐身采用整体铸造，镐掌面上镀覆了一层碳化物。能够在坚硬的花岗石道碴上进行50多万次的插入试验。
目前，国内对捣镐的研究重点大多放在捣镐的材质选择、热处理工艺的改进以及对镐掌进行堆焊等方面，已取得一些重要的成果。例如中国铁道建筑总公司昆明机械厂选用低碳低合金钢铸造捣镐镐体，并进行“高温均匀化退火+淬火+回火处理”镐掌、堆焊特殊耐磨材料等工艺，初步研制出强度和韧性配合良好、镐掌具有较高抗磨硬度的08—32捣固车捣镐。其镐体抗拉强度=1225MPa、硬度为HRC36，堆焊层硬度为HRC55—60。在超极限磨损的情况下，未经焊修，直镐作业40km，平均磨损量为0.85mm/km，弯镐作业20km，平均磨损量为1.75mm/km。中国专利 CN 1019358356 A和CN 101935817 A分别公开了捣镐耐磨金属堆焊熔敷延寿技术及捣镐耐磨金属喷焊熔敷层延寿技术两种，这两种方法虽均能在一定程度上提高捣镐的使用里程，但耐磨层厚度受工艺限制，进而使得捣镐寿命提高幅度有限
因此提高捣镐使用寿命，提升使用里程，对于降低铁路线路养护成本有着较强的现实意义。
发明内容
鉴于捣镐使用寿命较短问题，本发明通过特殊工艺将耐磨材料包覆于搞掌表面，以此达到提高捣镐使用里程之目的。
本发明之目的主要通过以下手段实现。
一种提高铁路专用捣镐寿命的工艺方法，目的在于提高铁路大型捣固车捣镐的使用寿命，其特征在于，首先通过电刷镀工艺在捣镐镐掌侧刷镀一层厚度10~30μm的Cu，在耐磨材料（金属陶瓷TiB2或TiC）侧刷镀厚度10~30μm的Ni，随后通过高频感应钎焊将镐掌与耐磨材料连接起来。
优选的，所述耐磨材料为含质量分数30-50%Ni的TiB2或TiC中的一种或多种。
优选的，镐掌侧刷镀层厚度及材料为10~30μm的Cu。
优选的，耐磨材料侧刷镀厚度及材料为10~30μm的Ni。
优选的，钎剂为硼酸盐、氟化物和硼等的膏状水性和油性中的一种。
优选的，捣镐镐掌与耐磨材料间的连接工艺为高频感应钎焊。
优选的，焊接时间为30-90s，预热温度为150-250℃，焊接温度为800~1100℃，施加压力为20-40N，焊后保温温度250-350℃，焊后保温时间3-8h。
本发明还提供了由上述任一种工艺制备得到的铁路专用捣镐。
本发明提供了一种铁路捣鼓车专用捣镐及其工艺方法。本发明在镐掌与耐磨材料连接前，先通过电刷镀工艺在捣镐镐掌侧刷镀一层厚度为10~30μm的Cu，在耐磨材料（金属陶瓷TiB2或TiC）侧刷镀厚度为10~30μm的Ni，随后通过高频感应钎焊将镐掌与耐磨材料连接起来。借此工艺达到提高捣镐的耐磨性能，进而提高其使用寿命之目的。本发明与传统直接外加钎料（粉或箔）工艺相比，钎料与基材之间具有更好的结合强度，缺陷较少，更能有效提高防止耐磨材料从镐掌表面脱落，进而影响其使用寿命。采用本发明方法，耐磨材料与镐体之间具有较高的结合强度，结合处冲击功可达 3.02J，现场作业发现，使用本发明所得捣镐，其捣固里程可达125公里。
附图说明
图1为本发明实施例1、2、3和4以及对比例高频感应钎焊后微观组织图；其中，图1a为对比例，图1b为实施例1，图1c为实施例2，图1d为实施例3，图1e实施例4。
具体实施方案
首先通过电刷镀领域所熟悉的工艺在捣镐镐掌侧刷镀一层厚度10~30μm的Cu，在耐磨材料（金属陶瓷TiB2或TiC）侧采用电刷镀领域所熟悉的工艺刷镀厚度10~30μm的Ni，随后通过高频感应钎焊将镐掌与耐磨材料连接起来。钎焊参数为：优选的焊接时间为30-90s，更优选为40-80s，最优选为50-70s；优选的预热温度为150-250℃，更优选为180-230℃，最优选为200-210℃；优选的焊接温度为800~1100℃，更优选为850-1050℃，最优选为900-1000℃；优选的施加压力为20-40N，更优选为25-35N，最优选为28-33N；优选的焊后保温温度250-350℃，更优选为270-330℃，最优选为290-310℃；优选的焊后保温时间3-8h，更优选为4-7h，最优选为5-6h。随后安本领域熟知的工艺进行热处理和冷却。
实施例1：
耐磨材料质量分数为30%Ni、70%TiB2，捣镐镐掌侧通过电刷镀领域所熟知的工艺刷镀一层厚度为15μm的Cu，耐磨材料侧通过电刷镀领域所熟知的工艺刷镀一次厚度为15μm的Ni。然后采用本领域熟知的工艺将耐磨材料与镐掌固定，采用高频感应钎焊设备进行钎焊。焊接参数为：焊接时间为55s；预热温度为200℃；焊接温度为900℃；施加压力为30N；焊后保温温度为295℃；焊后保温时间为5h。随后按本领域熟知的工艺进行热处理和冷却。钎焊后微观组织图如图1b所示。
实施例2：耐磨材料质量分数为40%Ni、60%TiB2，捣镐镐掌侧通过电刷镀领域所熟知的工艺刷镀一层厚度为25μm的Cu，耐磨材料侧通过电刷镀领域所熟知的工艺刷镀一次厚度为25μm的Ni。然后采用本领域熟知的工艺将耐磨材料与镐掌固定，采用高频感应钎焊设备进行钎焊。焊接参数为：焊接时间为60s；预热温度为210℃；焊接温度为950℃；施加压力为32N；焊后保温温度为300℃；焊后保温时间为6h。随后按本领域熟知的工艺进行热处理和冷却。钎焊后微观组织图如图1c所示。
实施例3：耐磨材料质量分数为30%Ni、70%TiC，捣镐镐掌侧通过电刷镀领域所熟知的工艺刷镀一层厚度为10μm的Cu，耐磨材料侧通过电刷镀领域所熟知的工艺刷镀一次厚度为10μm的Ni。然后采用本领域熟知的工艺将耐磨材料与镐掌固定，采用高频感应钎焊设备进行钎焊。焊接参数为：焊接时间为58s；预热温度为195℃；焊接温度为980℃；施加压力为32N；焊后保温温度为305℃；焊后保温时间为5.5h。随后按本领域熟知的工艺进行热处理和冷却。钎焊后微观组织图如图1d所示。
实施例4：耐磨材料质量分数为40%Ni、60%TiC，捣镐镐掌侧通过电刷镀领域所熟知的工艺刷镀一层厚度为20μm的Cu，耐磨材料侧通过电刷镀领域所熟知的工艺刷镀一次厚度为20μm的Ni。然后采用本领域熟知的工艺将耐磨材料与镐掌固定，采用高频感应钎焊设备进行钎焊。焊接参数为：焊接时间为65s；预热温度为205℃；焊接温度为1000℃；施加压力为33N；焊后保温温度为310℃；焊后保温时间为5.8h。随后按本领域熟知的工艺进行热处理和冷却。钎焊后微观组织图如图1e所示。
对比例：
耐磨材料和镐掌不进行电刷镀，使用厚度为20μm厚度Cu箔和Ni箔作为钎料，Cu箔与镐掌侧相邻，Ni箔与耐磨才俩侧相邻，其它工艺与实施例4相同。钎焊后微观组织图如图1a所示。
通过对实施例1、2、3、4和对比例微观组织观察，得到结果如图1所示。图1说明，使用本发明方法可以使钎料与基材之间具有较好的结合界面。对比例所得焊接接头微观结构如图1a所示，从图1a中可以清楚发现，使用传统工艺所得接头存在较大缺陷，主要表现在钎料与基体之间界面结合存在严重质量问题，其次钎料的熔解不够充分，导致在焊缝处存在明显夹杂现象。表1揭示了采用实施例1、2、3、4和对比例方法所得试样抗冲击能力，以及相应捣镐最大使用里程对比。从表1中可以发现，镐掌使用本发明方法所包覆的耐磨材料与镐掌之间具有较好结合强度，耐磨材料与镐掌连接处具备相对较高的抗冲击能力，最高可达3.02J。从表1中还可以发现，经本发明方法所强化后的捣镐其使用里程也相对较高，最高可达125km。
表1 接头性能及使用效果对比
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种提高铁路专用捣镐寿命的工艺方法，其特征在于，采用电刷镀工艺于镐掌易磨损部位刷镀Cu和于耐磨材料表面刷镀Ni；刷镀Cu的厚度为10~30μ m，刷镀Ni的厚度为10~30μm；然后在刷镀Cu的镐掌易磨损部位采用刷镀Ni的耐磨材料通过高频感应钎焊进行包覆；
所述耐磨材料主要选择含质量分数30-50%Ni的TiB2或TiC粉末冶金块体材料；耐磨材料的平均厚度1-5mm；
高频感应钎焊工艺参数为，焊接时间20-120s，预热温度100-300℃，焊接温度750~1200℃，施加压力为10-50N，焊后保温温度200-400℃，焊后保温时间2-10h。
2.由权利要求1所述的工艺方法制备得到的铁路专用捣镐。
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