CN107815684B - 一种钢轨电弧熔覆合金方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢轨电弧熔覆合金方法，属于轨道熔覆领域，其特征在于，包括以下步骤：a、将钢轨熔覆机放置在钢轨上，电弧焊枪匀速移动，在钢轨轨头踏面待熔覆部位上方熔覆合金；b、合金带宽度为4‑30mm，钢轨的热影响区厚度控制在0.6‑6mm；c、将感应加热器布置在熔覆后的合金带上方；合金带静置2‑180秒以后，开始沿钢轨长度方向匀速移动感应加热器进行加热，以加热后钢轨热影响区的组织为回火索氏体或回火索氏体+回火屈氏体或回火屈氏体为准。本发明不需控制熔覆热影响区降温速度，能够减小钢轨熔覆机的体积和重量，提高熔覆适用性和熔覆效率，且能保障现场钢轨熔覆后热影响区组织的性能满足钢轨使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及到轨道熔覆技术领域，尤其涉及一种钢轨电弧熔覆合金方法。
背景技术
轨道电路是以铁路线的两根钢轨为导体，用引接线连接信号电源和接收设备构成的电气回路。在铁路调车线、货物线、专用线等列车长期较少通过的区段，钢轨轨面严重氧化生锈，当列车在生锈严重的钢轨上行驶时，虽然列车车轮与轨道接触但不导通，表明该轨道电路已失去了对轨道区段占用状态检查的功能。这种现象就叫轨道电路分路不良。在轨道电路分路不良区段的钢轨轨头踏面上熔覆一层防锈耐磨合金带，使车轮和不生锈的耐磨合金带有效接触，可以有效消除轨道电路分路不良现象。钢轨为高碳钢，在熔覆过程中，钢轨热影响区的基体组织会发生相变。熔覆后，表面迅速降温，表面降温速度的快慢决定热影响区的组织。
根据钢轨降温CCT曲线，当降温速度较慢，热影响区组织变为珠光体，与原钢轨组织相同，热影响区机械性能不变。当降温速度较快，热影响组织变成马氏体。马氏体是一种又硬又脆的组织，它大大降低钢轨的韧性，在列车碾压下易导致钢轨产生裂纹，造成断轨。
为了避免马氏体产生，现有的钢轨熔覆合金技术均采用感应加热的方法，在熔覆后给轨头快速加热。表现在感应加热器紧挨着焊枪，感应加热器随焊枪移动，同时快速加热，目的都是减缓熔覆后钢轨热影响区的降温速度，避免钢轨热影响区产生马氏体，使热影响区得到珠光体组织。
如公开号为CN 103132008A，公开日为2013年06月05日的中国专利文献公开了一种感应加热器及其在钢轨上非预热熔覆合金的方法，其中：感应加热器，其特征在于：包括加热区一和加热区二，加热区一分为两个加热面，第一个加热面的形状为缺少了下底的梯形状，第二个加热面的形状为U形状，梯形状的加热面的两腰与所述U形状的加热面连接在一起，第一个加热面和第二个加热面之间具有夹角；所述加热区二为“一”字形结构，加热区二与所述第一个加热面连接，加热区二和第一个加热面处于同一水平面上；所述加热区一和加热区二经铜管或银管弯曲、弯折或焊接形成，所述铜管或银管包括位于水平面上的第一段，第二段、第三段、第四段、第八段和第九段，以及位于竖直平面上的第五段、第六段和第七段，第一段为加热区二，第二段、第三段、第四段、第八段和第九段围绕形成所述缺少了下底的梯形状的第一个加热面，第五段、第六段和第七段连接形成U形的第二个加热面，按第一段至第九段的顺序，每段由铜管或银管依次形成；所述第三段和第九段一起形成了梯形状加热面的上底，第三段和第九段的断面形状是半圆形，第八段是梯形状加热面的其中一个腰，第四段是梯形状加热面的另一个腰；所述第八段包括依次连接的第八一段，第八二段和第八三段，其中，第八一段与第七段连接，第八三段与第九段连接，第八一段与第二段的向下延伸处齐平。感应加热器在钢轨上非预热熔覆合金的方法，其特征在于：包括熔覆步骤：采用等离子熔覆或电弧焊熔覆在钢轨轨头表面熔覆合金，焊枪布置在待熔覆部位的上方，感应加热器紧随其后，焊枪与感应加热器的距离为2—40mm，焊枪距离轨面高6—15mm，焊枪沿钢轨纵向移动熔覆合金，感应加热器也跟随移动加热钢轨，感应加热器的移动速度与焊枪的移动速度一致。
该专利文献公开的感应加热器及其在钢轨上非预热熔覆合金的方法，其特点是通过焊枪和感应加热器的布置，取消了钢轨预热；感应加热器的具体结构设计，使感应加热效率更高，更加节能。
又如公开号为CN 103484855A，公开日为2014年01月01日的中国专利文献公开了一种在钢轨上加热熔覆合金用于解决分路不良的方法，其特征在于：将焊枪布置在钢轨踏面待熔覆部位的上方，将平面感应加热器布置在焊枪后方，平面感应加热器由处于同一水平面上并连接在一起的第一加热面和第二加热面构成，第一加热面呈梯形或方形或圆形，第二加热面呈“一”字形结构，平面感应加热器在钢轨踏面横向位置可调，焊枪沿钢轨踏面纵向移动在钢轨踏面待熔覆部位熔覆合金粉末形成合金带，平面感应加热器也跟随焊枪移动并加热钢轨踏面，平面感应加热器的移动速度与焊枪的移动速度相同。
该专利文献公开的在钢轨上加热熔覆合金用于解决分路不良的方法，其特点是通过进一步改进感应加热器的结构，使熔覆合金带能位于钢轨踏面内侧，便于合金带与车轮良好接触，且加热效率进一步提高。
以上述专利文献为代表的现有技术，在钢轨熔覆合金过程中均需控制熔覆热影响区降温速度，存在诸多不足，如：现场施工受设备条件、施工条件、技术条件制约，存在加热设备过大，施工速度慢，效率低的现象。钢轨热影响区的降温速度与钢轨环境温度、感应加热功率、熔覆移动速度有关，这三大因素相互影响，如钢轨环境温度越低，感应加热功率就应当越大，熔覆移动速度就越慢。加热功率过大，钢轨会产生变形，特别是道岔尖轨。熔覆现场施工采用发电机供电，如果发电机功率超过40kw，设备过重，人工无法搬运。熔覆移动速度过慢，通常熔覆速度30-40m/h，而分路不良区段一般在60-100m/处，而天窗作业时间只有1h/天，1个分路不良区段施工需要2-3天，施工效率低，成本高。在我国北方及高海拔地区，冬天温度低，现有熔覆合金方法使用受限。环境温度越低，熔覆热影响区降温越快。降温速度大于2.5℃/s，就会产生马氏体；环境温度低于5℃，降温速度就很难控制在2.5℃/s以内，而我国北方及高海拔地区，温度低于5℃是很常见的。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种钢轨电弧熔覆合金方法，本发明不需要控制熔覆热影响区降温速度，能够减小钢轨熔覆机的体积和重量，提高熔覆适用性和熔覆效率，且能够保障现场钢轨熔覆后热影响区组织的性能满足钢轨使用要求。
本发明通过下述技术方案实现：
一种钢轨电弧熔覆合金方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将钢轨熔覆机放置在钢轨上，钢轨熔覆机上的电弧焊枪跟随第一移动小车匀速移动，电弧焊枪在钢轨轨头踏面待熔覆部位上方熔覆合金；
b、经熔覆合金后形成的合金带位于钢轨轨头踏面的中心偏内侧，合金带宽度为4-30mm，钢轨的热影响区厚度控制在0.6-6mm；
c、将钢轨熔覆机上的感应加热器布置在熔覆后的合金带上方；熔覆后的合金带静置2-180秒以后，开始沿钢轨长度方向匀速移动感应加热器对合金带进行加热，以加热后钢轨热影响区的组织为回火索氏体或回火索氏体+回火屈氏体或回火屈氏体为准。
所述步骤a中，合金的化学成分重量百分比为：0-0.3%的C、0-0.3%的Cr、1-2%的B、0-10%的Fe、0-0.2%的Mn、2-4%的Si、0-0.2%的Mo和余量的Ni。
所述步骤a中，合金的化学成分重量百分比为：0-0.3%的C、2-5%的Cr、1-2%的B、0-10%的Fe、2-4%的Si和余量的Ni。
所述步骤a中，合金的化学成分重量百分比为：0-0.2%的C、14-20%的Cr、8-14%的Ni、0-1%的B、0-1.5%的Si、0-2%的Mn和余量的Fe。
所述步骤c中，感应加热器为平面长条形，宽度为25毫米，长度为150毫米。
所述钢轨熔覆机，包括第一移动小车、第二移动小车、熔覆加热装置和供电装置，供电装置固定在第二移动小车上，熔覆加热装置包括熔覆机架、感应加热装置、电焊机、冷却机构和与电焊机连接的保护气瓶，熔覆机架和保护气瓶安装在第一移动小车上，感应加热装置、冷却机构和电焊机设置在熔覆机架上，冷却机构和感应加热装置联接。
所述电焊机包括电弧焊枪、焊接电源和送丝部件，焊接电源通过电缆与电弧焊枪连接，电弧焊枪分别与送丝部件和保护气瓶连接。
所述感应加热装置包括高频电源、高频变压器和感应加热器，高频电源通过电缆与高频变压器连接，高频变压器与感应加热器联接。
所述冷却机构包括循环水箱和固定在循环水箱上的制冷压缩机，制冷压缩机与感应加热器连接。
所述第一移动小车和第二移动小车均包括车架、车轮、联轴套和驱动电机，车架由铝合金框架和钢板连接而成，驱动电机固定在钢板上，驱动电机的电机轴通过联轴套与车轮的车轮轴连接。
所述供电装置包括柴油发动机，柴油发动机为四台，四台柴油发动机均固定在第二移动小车上。
所述熔覆加热装置为两个，两个熔覆加热装置并列布置在第一移动小车上。
还包括PLC控制器，PLC控制器分别与电焊机、冷却机构、第一移动小车、第二移动小车和供电装置联接；PLC控制器用于控制电焊机启动、送丝和摆动；用于控制冷却机构启动和调节温度；用于控制第一移动小车和第二移动小车的启停；用于控制供电装置送电。
所述驱动电机为行星齿轮减速电机。
本发明所述热影响区厚度是指热影响区内最大厚度尺寸。
本发明的基本原理如下：
通过电弧焊枪熔覆后，不控制热影响区降温速度，熔覆后的合金带静置2-180秒以后，热影响区就会产生马氏体，此时对产生的马氏体进行感应加热处理，使热影响区最终得到回火索氏体或回火索氏体+回火屈氏体或回火屈氏体。马氏体是一种又硬又脆的组织，它大大降低轨道的韧性，但马氏体产生后一段时间内，轨道不添加外力，马氏体不会使轨道产生裂纹。通过感应加热处理，马氏体及时转变为回火索氏体或回火索氏体+回火屈氏体或回火屈氏体。回火索氏体或回火索氏体+回火屈氏体或回火屈氏体的组织其综合机械性能好于珠光体组织，因而满足轨道使用机械性能要求。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
一、本发明，a、将钢轨熔覆机放置在钢轨上，钢轨熔覆机上的电弧焊枪跟随第一移动小车匀速移动，电弧焊枪在钢轨轨头踏面待熔覆部位上方熔覆合金；b、经熔覆合金后形成的合金带位于钢轨轨头踏面的中心偏内侧，合金带宽度为4-30mm，钢轨的热影响区厚度控制在0.6-6mm；c、将钢轨熔覆机上的感应加热器布置在熔覆后的合金带上方；熔覆后的合金带静置2-180秒以后，开始沿钢轨长度方向匀速移动感应加热器对合金带进行加热，以加热后钢轨热影响区的组织为回火索氏体或回火索氏体+回火屈氏体或回火屈氏体为准，通过电弧焊枪熔覆后，不需要控制热影响区降温速度，熔覆后的合金带静置2-180秒以后，热影响区就会产生马氏体；因此能够减小钢轨熔覆机的体积和重量，通过对产生的马氏体进行感应加热处理，就能够使热影响区最终得到回火索氏体或回火索氏体+回火屈氏体或回火屈氏体。回火索氏体或回火索氏体+回火屈氏体或回火屈氏体的组织其综合机械性能好于珠光体组织，能够保障现场钢轨熔覆后热影响区组织的性能满足钢轨使用要求，极大的提高了熔覆适用性和熔覆效率。
二、本发明，步骤a中，合金的化学成分重量百分比为：0-0.3%的C、0-0.3%的Cr、1-2%的B、0-10%的Fe、0-0.2%的Mn、2-4%的Si、0-0.2%的Mo和余量的Ni，采用这种特定配比的合金，能够保持钢轨性能不变，而且由于合金元素Ni的含量高，因此能够提高合金带的耐腐蚀和耐磨特性。
三、本发明，步骤a中，合金的化学成分重量百分比为：0-0.3%的C、2-5%的Cr、1-2%的B、0-10%的Fe、2-4%的Si和余量的Ni，采用这种特定配比的合金，能够保持钢轨性能不变，而且提高了Cr的含量，合金元素Ni的含量也较高，能够进一步提高合金带的耐磨性和耐腐蚀性。
四、本发明，步骤a中，合金的化学成分重量百分比为：0-0.2%的C、14-20%的Cr、8-14%的Ni、0-1%的B、0-1.5%的Si、0-2%的Mn和余量的Fe，合金元素Ni的含量较少，在保障合金带基本的耐磨性和耐腐蚀性的前提下，能够降低成本。
五、本发明，步骤c中，感应加热器为平面长条形，宽度为25毫米，长度为150毫米，具有较好的感应加热面积，能够有效保障感应加热效果。
六、本发明，钢轨熔覆机，包括第一移动小车、第二移动小车、熔覆加热装置和供电装置，供电装置固定在第二移动小车上，熔覆加热装置包括熔覆机架、感应加热装置、电焊机、冷却机构和与电焊机连接的保护气瓶，熔覆机架和保护气瓶安装在第一移动小车上，感应加热装置、冷却机构和电焊机设置在熔覆机架上，冷却机构和感应加热装置联接，使用时，通过电焊机对合金进行电弧焊，再对形成的合金带进行感应加热，在保护气瓶的作用下，能够保障整个电弧焊的稳定性和连续性，利于提高熔覆效率，缩短现场作业时间。
七、本发明，电焊机包括电弧焊枪、焊接电源和送丝部件，焊接电源通过电缆与电弧焊枪连接，电弧焊枪分别与送丝部件和保护气瓶连接，采用电弧焊枪熔覆合金，不仅熔覆操作方便，而且具有良好的熔覆效果。
八、本发明，感应加热装置包括高频电源、高频变压器和感应加热器，高频电源通过电缆与高频变压器连接，高频变压器与感应加热器联接，感应加热操作方便，加热均匀性好。
九、本发明，冷却机构包括循环水箱和固定在循环水箱上的制冷压缩机，制冷压缩机与感应加热器连接，能够对感应加热器进行良好的冷却，保障感应加热器的使用稳定性。
十、本发明，第一移动小车和第二移动小车均包括车架、车轮、联轴套和驱动电机，车架由铝合金框架和钢板连接而成，驱动电机固定在钢板上，驱动电机的电机轴通过联轴套与车轮的车轮轴连接，整个车架质地较轻，且具有良好的刚性，承载能力强，利于保障整个熔覆机的工作稳定性。
十一、本发明，供电装置包括柴油发动机，柴油发动机为四台，四台柴油发动机均固定在第二移动小车上，能够为整个熔覆机提供充沛的电能，满足熔覆需要。
十二、本发明，还包括PLC控制器，PLC控制器分别与电焊机、冷却机构、第一移动小车、第二移动小车和供电装置联接；PLC控制器用于控制电焊机启动、送丝和摆动；用于控制冷却机构启动和调节温度；用于控制第一移动小车和第二移动小车的启停；用于控制供电装置送电，将熔覆机放置在钢轨上，通过PLC控制器输入参数，熔覆机即可自动在钢轨上移动，熔覆钢轨，自动化程度高。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明，其中：
图1为本发明钢轨熔覆机的结构示意图；
图2为本发明熔覆加热装置的局部结构示意图；
图3为本发明熔覆加热装置的局部俯视图；
图4为本发明移动小车的局部侧视图；
图5为现有技术热影响区珠光体组织的金相图；
图6为本发明未加热回火热影响区马氏体组织的金相图；
图7为本发明加热回火热影响区回火索氏体组织的金相图；
图8为本发明加热回火热影响区回火屈氏体组织的金相图；
图9为本发明加热回火热影响区回火索氏体+回火屈氏体组织的金相图；
图中标记：1、电弧焊枪，2、第一移动小车，3、感应加热器，4、第二移动小车，5、供电装置，6、熔覆机架，7、感应加热装置，8、电焊机，9、冷却机构，10、保护气瓶，11、焊接电源，12、送丝部件，13、高频电源，14、高频变压器，15、循环水箱，16、制冷压缩机，17、车架，18、车轮，19、联轴套，20、驱动电机，21、柴油发动机，22、PLC控制器。
具体实施方式
实施例1
一种钢轨电弧熔覆合金方法，包括以下步骤：
a、将钢轨熔覆机放置在钢轨上，钢轨熔覆机上的电弧焊枪1跟随第一移动小车2匀速移动，电弧焊枪1在钢轨轨头踏面待熔覆部位上方熔覆合金；
b、经熔覆合金后形成的合金带位于钢轨轨头踏面的中心偏内侧，合金带宽度为4mm，钢轨的热影响区厚度控制在0.6mm；
c、将钢轨熔覆机上的感应加热器3布置在熔覆后的合金带上方；熔覆后的合金带静置2秒以后，开始沿钢轨长度方向匀速移动感应加热器3对合金带进行加热，以加热后钢轨热影响区的组织为回火索氏体或回火索氏体+回火屈氏体或回火屈氏体为准。
以加热后钢轨热影响区的组织为回火索氏体或回火索氏体+回火屈氏体或回火屈氏体为准是指：
当环境温度为20℃，感应加热器加热移动速度为30m/h时，加热后，对钢轨熔覆部位作金相检测，热影响区的组织为回火索氏体或回火索氏体+回火屈氏体或回火屈氏体，产品合格。当环境温度为10℃时，由于温度比20℃低，要到达同样的加热效果，需要调大感应加热器功率，加热后，对钢轨熔覆部位作金相检测，热影响区的组织同样为回火索氏体或回火索氏体+回火屈氏体或回火屈氏体。
实施例2
一种钢轨电弧熔覆合金方法，包括以下步骤：
a、将钢轨熔覆机放置在钢轨上，钢轨熔覆机上的电弧焊枪1跟随第一移动小车2匀速移动，电弧焊枪1在钢轨轨头踏面待熔覆部位上方熔覆合金；
b、经熔覆合金后形成的合金带位于钢轨轨头踏面的中心偏内侧，合金带宽度为10mm，钢轨的热影响区厚度控制在2mm；
c、将钢轨熔覆机上的感应加热器3布置在熔覆后的合金带上方；熔覆后的合金带静置20秒以后，开始沿钢轨长度方向匀速移动感应加热器3对合金带进行加热，以加热后钢轨热影响区的组织为回火索氏体或回火索氏体+回火屈氏体或回火屈氏体为准。
所述步骤a中，合金的化学成分重量百分比为：1%的B、2%的Si和余量的Ni。
实施例3
一种钢轨电弧熔覆合金方法，包括以下步骤：
a、将钢轨熔覆机放置在钢轨上，钢轨熔覆机上的电弧焊枪1跟随第一移动小车2匀速移动，电弧焊枪1在钢轨轨头踏面待熔覆部位上方熔覆合金；
b、经熔覆合金后形成的合金带位于钢轨轨头踏面的中心偏内侧，合金带宽度为18mm，钢轨的热影响区厚度控制在2.8mm；
c、将钢轨熔覆机上的感应加热器3布置在熔覆后的合金带上方；熔覆后的合金带静置35秒以后，开始沿钢轨长度方向匀速移动感应加热器3对合金带进行加热，以加热后钢轨热影响区的组织为回火索氏体或回火索氏体+回火屈氏体或回火屈氏体为准。
所述步骤a中，合金的化学成分重量百分比为：0.3%的C、0.3%的Cr、2%的B、10%的Fe、0.2%的Mn、4%的Si、0.2%的Mo和余量的Ni。
实施例4
一种钢轨电弧熔覆合金方法，包括以下步骤：
a、将钢轨熔覆机放置在钢轨上，钢轨熔覆机上的电弧焊枪1跟随第一移动小车2匀速移动，电弧焊枪1在钢轨轨头踏面待熔覆部位上方熔覆合金；
b、经熔覆合金后形成的合金带位于钢轨轨头踏面的中心偏内侧，合金带宽度为22mm，钢轨的热影响区厚度控制在3.5mm；
c、将钢轨熔覆机上的感应加热器3布置在熔覆后的合金带上方；熔覆后的合金带静置65秒以后，开始沿钢轨长度方向匀速移动感应加热器3对合金带进行加热，以加热后钢轨热影响区的组织为回火索氏体或回火索氏体+回火屈氏体或回火屈氏体为准。
所述步骤a中，合金的化学成分重量百分比为：2%的Cr、1%的B、2%的Si和余量的Ni。
实施例5
一种钢轨电弧熔覆合金方法，包括以下步骤：
a、将钢轨熔覆机放置在钢轨上，钢轨熔覆机上的电弧焊枪1跟随第一移动小车2匀速移动，电弧焊枪1在钢轨轨头踏面待熔覆部位上方熔覆合金；
b、经熔覆合金后形成的合金带位于钢轨轨头踏面的中心偏内侧，合金带宽度为26mm，钢轨的热影响区厚度控制在4.5mm；
c、将钢轨熔覆机上的感应加热器3布置在熔覆后的合金带上方；熔覆后的合金带静置80秒以后，开始沿钢轨长度方向匀速移动感应加热器3对合金带进行加热，以加热后钢轨热影响区的组织为回火索氏体或回火索氏体+回火屈氏体或回火屈氏体为准。
所述步骤a中，合金的化学成分重量百分比为：0.3%的C、5%的Cr、2%的B、10%的Fe、4%的Si和余量的Ni。
实施例6
一种钢轨电弧熔覆合金方法，包括以下步骤：
a、将钢轨熔覆机放置在钢轨上，钢轨熔覆机上的电弧焊枪1跟随第一移动小车2匀速移动，电弧焊枪1在钢轨轨头踏面待熔覆部位上方熔覆合金；
b、经熔覆合金后形成的合金带位于钢轨轨头踏面的中心偏内侧，合金带宽度为28mm，钢轨的热影响区厚度控制在5mm；
c、将钢轨熔覆机上的感应加热器3布置在熔覆后的合金带上方；熔覆后的合金带静置100秒以后，开始沿钢轨长度方向匀速移动感应加热器3对合金带进行加热，以加热后钢轨热影响区的组织为回火索氏体或回火索氏体+回火屈氏体或回火屈氏体为准。
所述步骤a中，合金的化学成分重量百分比为：14%的Cr、8%的Ni和余量的Fe。
实施例7
一种钢轨电弧熔覆合金方法，包括以下步骤：
a、将钢轨熔覆机放置在钢轨上，钢轨熔覆机上的电弧焊枪1跟随第一移动小车2匀速移动，电弧焊枪1在钢轨轨头踏面待熔覆部位上方熔覆合金；
b、经熔覆合金后形成的合金带位于钢轨轨头踏面的中心偏内侧，合金带宽度为30mm，钢轨的热影响区厚度控制在6mm；
c、将钢轨熔覆机上的感应加热器3布置在熔覆后的合金带上方；熔覆后的合金带静置180秒以后，开始沿钢轨长度方向匀速移动感应加热器3对合金带进行加热，以加热后钢轨热影响区的组织为回火索氏体或回火索氏体+回火屈氏体或回火屈氏体为准。
所述步骤a中，合金的化学成分重量百分比为：0.2%的C、20%的Cr、14%的Ni和余量的Fe。
所述步骤c中，感应加热器3为平面长条形，宽度为25毫米，长度为150毫米。
所述钢轨熔覆机，包括第一移动小车2、第二移动小车4、熔覆加热装置和供电装置5，供电装置5固定在第二移动小车4上，熔覆加热装置包括熔覆机架6、感应加热装置7、电焊机8、冷却机构9和与电焊机8连接的保护气瓶10，熔覆机架6和保护气瓶10安装在第一移动小车2上，感应加热装置7、冷却机构9和电焊机8设置在熔覆机架6上，冷却机构9和感应加热装置7联接。
所述电焊机8包括电弧焊枪1、焊接电源11和送丝部件12，焊接电源11通过电缆与电弧焊枪1连接，电弧焊枪1分别与送丝部件12和保护气瓶10连接。
所述感应加热装置7包括高频电源13、高频变压器14和感应加热器3，高频电源13通过电缆与高频变压器14连接，高频变压器14与感应加热器3联接。
所述冷却机构9包括循环水箱15和固定在循环水箱15上的制冷压缩机16，制冷压缩机16与感应加热器3连接。
所述第一移动小车2和第二移动小车4均包括车架17、车轮18、联轴套19和驱动电机20，车架17由铝合金框架和钢板连接而成，驱动电机20固定在钢板上，驱动电机20的电机轴通过联轴套19与车轮18的车轮轴连接。
所述供电装置5包括柴油发动机21，柴油发动机21为四台，四台柴油发动机21均固定在第二移动小车4上。
所述熔覆加热装置为两个，两个熔覆加热装置并列布置在第一移动小车2上。
还包括PLC控制器22，PLC控制器22分别与电焊机8、冷却机构9、第一移动小车2、第二移动小车4和供电装置5联接；PLC控制器22用于控制电焊机8启动、送丝和摆动；用于控制冷却机构9启动和调节温度；用于控制第一移动小车2和第二移动小车4的启停；用于控制供电装置5送电。
所述驱动电机20为行星齿轮减速电机。
钢轨熔覆机，包括第一移动小车、第二移动小车、熔覆加热装置和供电装置，供电装置固定在第二移动小车上，熔覆加热装置包括熔覆机架、感应加热装置、电焊机、冷却机构和与电焊机连接的保护气瓶，熔覆机架和保护气瓶安装在第一移动小车上，感应加热装置、冷却机构和电焊机设置在熔覆机架上，冷却机构和感应加热装置联接，使用时，通过电焊机对合金进行电弧焊，再对形成的合金带进行感应加热，在保护气瓶的作用下，能够保障整个电弧焊的稳定性和连续性，利于提高熔覆效率，缩短现场作业时间。
电焊机包括电弧焊枪、焊接电源和送丝部件，焊接电源通过电缆与电弧焊枪连接，电弧焊枪分别与送丝部件和保护气瓶连接，采用电弧焊枪熔覆合金，不仅熔覆操作方便，而且具有良好的熔覆效果。
感应加热装置包括高频电源、高频变压器和感应加热器，高频电源通过电缆与高频变压器连接，高频变压器与感应加热器联接，感应加热操作方便，加热均匀性好。
冷却机构包括循环水箱和固定在循环水箱上的制冷压缩机，制冷压缩机与感应加热器连接，能够对感应加热器进行良好的冷却，保障感应加热器的使用稳定性。
第一移动小车和第二移动小车均包括车架、车轮、联轴套和驱动电机，车架由铝合金框架和钢板连接而成，驱动电机固定在钢板上，驱动电机的电机轴通过联轴套与车轮的车轮轴连接，整个车架质地较轻，且具有良好的刚性，承载能力强，利于保障整个熔覆机的工作稳定性。
供电装置包括柴油发动机，柴油发动机为四台，四台柴油发动机均固定在第二移动小车上，能够为整个熔覆机提供充沛的电能，满足熔覆需要。
还包括PLC控制器，PLC控制器分别与电焊机、冷却机构、第一移动小车、第二移动小车和供电装置联接；PLC控制器用于控制电焊机启动、送丝和摆动；用于控制冷却机构启动和调节温度；用于控制第一移动小车和第二移动小车的启停；用于控制供电装置送电，将熔覆机放置在钢轨上，通过PLC控制器输入参数，熔覆机即可自动在钢轨上移动，熔覆钢轨，自动化程度高。
Claims (10)
1.一种钢轨电弧熔覆合金方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将钢轨熔覆机放置在钢轨上，钢轨熔覆机上的电弧焊枪（1）跟随第一移动小车（2）匀速移动，电弧焊枪（1）在钢轨轨头踏面待熔覆部位上方熔覆合金；
b、经熔覆合金后形成的合金带位于钢轨轨头踏面的中心偏内侧，合金带宽度为4-30mm，钢轨的热影响区厚度控制在0.6-6mm；
c、将钢轨熔覆机上的感应加热器（3）布置在熔覆后的合金带上方；熔覆后的合金带静置2-180秒以后，开始沿钢轨长度方向匀速移动感应加热器（3）对合金带进行加热，以加热后钢轨热影响区的组织为回火索氏体或回火索氏体+回火屈氏体或回火屈氏体为准。
2.根据权利要求1所述的一种钢轨电弧熔覆合金方法，其特征在于：所述步骤a中，合金的化学成分重量百分比为：0-0.3%的C、0-0.3%的Cr、1-2%的B、0-10%的Fe、0-0.2%的Mn、2-4%的Si、0-0.2%的Mo和余量的Ni。
3.根据权利要求1所述的一种钢轨电弧熔覆合金方法，其特征在于：所述步骤a中，合金的化学成分重量百分比为：0-0.3%的C、2-5%的Cr、1-2%的B、0-10%的Fe、2-4%的Si和余量的Ni。
4.根据权利要求1所述的一种钢轨电弧熔覆合金方法，其特征在于：所述步骤a中，合金的化学成分重量百分比为：0-0.2%的C、14-20%的Cr、8-14%的Ni、0-1%的B、0-1.5%的Si、0-2%的Mn和余量的Fe。
5.根据权利要求1所述的一种钢轨电弧熔覆合金方法，其特征在于：所述步骤c中，感应加热器（3）为平面长条形，宽度为25毫米，长度为150毫米。
6.根据权利要求1所述的一种钢轨电弧熔覆合金方法，其特征在于：所述钢轨熔覆机，包括第一移动小车（2）、第二移动小车（4）、熔覆加热装置和供电装置（5），供电装置（5）固定在第二移动小车（4）上，熔覆加热装置包括熔覆机架（6）、感应加热装置（7）、电焊机（8）、冷却机构（9）和与电焊机（8）连接的保护气瓶（10），熔覆机架（6）和保护气瓶（10）安装在第一移动小车（2）上，感应加热装置（7）、冷却机构（9）和电焊机（8）设置在熔覆机架（6）上，冷却机构（9）和感应加热装置（7）联接。
7.根据权利要求6所述的一种钢轨电弧熔覆合金方法，其特征在于：所述电焊机（8）包括电弧焊枪（1）、焊接电源（11）和送丝部件（12），焊接电源（11）通过电缆与电弧焊枪（1）连接，电弧焊枪（1）分别与送丝部件（12）和保护气瓶（10）连接。
8.根据权利要求6所述的一种钢轨电弧熔覆合金方法，其特征在于：所述感应加热装置（7）包括高频电源（13）、高频变压器（14）和感应加热器（3），高频电源（13）通过电缆与高频变压器（14）连接，高频变压器（14）与感应加热器（3）联接。
9.根据权利要求6所述的一种钢轨电弧熔覆合金方法，其特征在于：所述冷却机构（9）包括循环水箱（15）和固定在循环水箱（15）上的制冷压缩机（16），制冷压缩机（16）与感应加热器（3）连接。
10.根据权利要求6所述的一种钢轨电弧熔覆合金方法，其特征在于：还包括PLC控制器（22），PLC控制器（22）分别与电焊机（8）、冷却机构（9）、第一移动小车（2）、第二移动小车（4）和供电装置（5）联接；PLC控制器（22）用于控制电焊机（8）启动、送丝和摆动；用于控制冷却机构（9）启动和调节温度；用于控制第一移动小车（2）和第二移动小车（4）的启停；用于控制供电装置（5）送电。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20191108 |