CN106513894B - 一种提高铁路专用捣镐使用寿命复合工艺及铁路专用捣镐 - 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。首先通过电镀工艺在捣镐镐掌和耐磨材料（金属陶瓷TiB2或TiC）表面电镀一定厚度（20~50μm）的Cu过渡层，随后通过真空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3.77J，捣镐使用里程能达到150km。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，尤其涉及一种铁路专用捣镐及其延寿工艺。
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，但是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与钎焊包覆于搞掌表面，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使用寿命复合工艺，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，先采用电镀工艺分别于镐掌易磨损部位和耐磨材料表面电镀Cu过渡层，再通过真空钎焊将表面电镀有Cu过渡层的耐磨材料包覆于捣镐镐掌易磨损部位如镐掌表面。
优选的，所述耐磨材料为含质量分数30-50%Ni的TiB2或TiC或TiB2和TiC的粉末冶金块体材料，包覆在镐掌易磨损部位的耐磨材料平均厚度1-10mm。
优选的，镐掌易磨损部位和耐磨材料表面电镀Cu厚度为20~50μm。
优选的，所述捣镐镐掌与耐磨材料间的连接工艺为真空钎焊。
优选的，真空钎焊工艺为真空度为5× 10-3Pa，加热速率15℃/min，钎焊温度范围1050~1140℃，保温时间为15分钟。
优选的，耐磨材料质量分数为30%Ni和70%TiC，镐掌与耐磨材料分别采用电镀，Cu过渡层电镀厚度为30μm；在真空钎焊炉中进行钎焊，钎焊工艺为：真空度5× 10-3Pa，加热速率15℃/min，钎焊温度范围1050℃，保温时间为15分钟，随后进行热处理和冷却。
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制备方法。本发明在镐掌与耐磨材料连接前，先采用电镀工艺在其表面电镀一定厚度的Cu作用过渡层，然后再采用真空钎焊技术使耐磨材料包覆于镐掌表面，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。本发明与传统外加钎料（粉或箔）钎焊工艺相比，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 3.77J，现场作业发现，使用本发明所得捣镐，其捣固里程可达150公里。
附图说明
图1为本发明实施例1、2、3和4以及对比例真空钎焊后微观组织图；其中，图1(a)为对比例，图1(b)为实施例1，图1(c)为实施例2，图1(d)为实施例3，图1(e)为实施例4。
具体实施方式
实施例1：
耐磨材料质量分数为30%Ni、70%TiB2，镐掌与耐磨材料分别采用电镀领域熟知的工艺电镀厚度为30μm Cu过渡层。然后采用本领域熟知的工艺将耐磨材料与镐掌固定，在真空钎焊炉中进行钎焊，钎焊工艺为：真空度5× 10-3Pa，加热速率15℃/min，钎焊温度范围1050℃，保温时间为15分钟。随后按本领域熟知的工艺进行热处理和冷却。真空钎焊后微观组织图如图1(b)所示。
实施例2：耐磨材料质量分数为40%Ni、60%TiB2，镐掌与耐磨材料分别采用电镀领域熟知的工艺电镀厚度为40μm Cu过渡层。然后采用本领域熟知的工艺将耐磨材料与镐掌固定，在真空钎焊炉中进行钎焊，钎焊工艺为：真空度5× 10-3Pa，加热速率15℃/min，钎焊温度范围1100℃，保温时间为15分钟。随后按本领域熟知的工艺进行热处理和冷却。真空钎焊后微观组织图如图1(c)所示。
实施例3：耐磨材料质量分数为30%Ni、70%TiC，镐掌与耐磨材料分别采用电镀领域熟知的工艺电镀厚度为30μm Cu过渡层。然后采用本领域熟知的工艺将耐磨材料与镐掌固定，在真空钎焊炉中进行钎焊，钎焊工艺为：真空度5× 10-3Pa，加热速率15℃/min，钎焊温度范围1050℃，保温时间为15分钟。随后按本领域熟知的工艺进行热处理和冷却。真空钎焊后微观组织图如图1(d)所示。
实施例4：耐磨材料质量分数为40%Ni、60%TiC，镐掌与耐磨材料分别采用电镀领域熟知的工艺电镀厚度为40μm Cu过渡层。然后采用本领域熟知的工艺将耐磨材料与镐掌固定，在真空钎焊炉中进行钎焊，钎焊工艺为：真空度5× 10-3Pa，加热速率15℃/min，钎焊温度范围1100℃，保温时间为15分钟。随后按本领域熟知的工艺进行热处理和冷却。真空钎焊后微观组织图如图1(e)所示。
对比例：
耐磨材料和镐掌不进行电镀，使用厚度为100μm厚度Cu箔作为钎料，其它工艺与实施例3相同。真空钎焊后微观组织图如图1(a)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，图1（a）及图1（d）中插图分别为对比例和实施例3真空钎焊后局部界面放大图，从图1（a）插图中可以发现，采用传统钎焊方法，在钎料与基材界面处存在较大缺陷，而图1（d）中插图则说明，使用本发明方法能有效解决传统方法所产生的缺陷。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3.77J。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150km。
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使用寿命的复合工艺，其特征在于，镐掌易磨损部位采用耐磨材料通过真空钎焊进行包覆；镐掌易磨损部位和耐磨材料真空钎焊前需采用电镀工艺分别于镐掌易磨损部位和耐磨材料表面电镀Cu过渡层；耐磨材料质量分数为30%Ni和70%TiC，Cu过渡层电镀厚度为30μm；在真空钎焊炉中进行钎焊，钎焊工艺为：真空度5×10-3Pa，加热速率15℃/min，钎焊温度范围1050℃，保温时间为15分钟，随后进行热处理和冷却。
2.由权利要求1所述的复合工艺制备得到的铁路专用捣镐。
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