CN114164337B - 一种具有反变形效果的工字型超轻尖轨的淬火工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了所述的一种具有反变形效果的工字型超轻尖轨的淬火工艺，包括下列步骤：步骤一：机器和尖轨准备；步骤二：尖轨定位固定；尖轨以轨头朝上的方式固定在尖轨固定装置上，尖轨尖端向斜上方伸出并通过可伸缩的拉钩机构向下拉住，拉钩机构与所述夹板之间沿尖轨固定装置方向设有若干支座，通过支座上的顶升机构和拉钩机构令所述尖轨弯曲成朝上方凸出的弧形；步骤三：自尖轨尖端5mm断面向前对所述尖轨进行全长淬火；步骤四：淬火作业完成，移除尖轨。本发明实现尖轨朝淬火后自然变形方向相反的方向弯曲，实现对尖轨弯曲变形的抵消防弯作用，在原设备上所需改进成本较低，能避免对淬火效果造成影响。

Description

一种具有反变形效果的工字型超轻尖轨的淬火工艺

技术领域

本发明属于轨道工程领域，具体涉及一种具有反变形效果的工字型超轻尖轨的淬火工艺。

背景技术

在对工字型超轻尖轨进行淬火时，由于冷却介质的喷射方向通常接近于轨头，导致轨头轨底冷却速度不一致，同时轨头轨底结构不同因此冷却后直线方向收缩量不同，因此在对尖轨进行淬火后会出现向轨头一侧弯曲翘起的现象，导致后续工序必须对变形的尖轨进行矫直，当变形幅度较大时，矫直工序难度大耗时长，并有可能对尖轨造成损坏。目前现有技术在对尖轨淬火的工序中采用的防弯措施包括同时对轨头和轨底进行加热和冷却，以及在尖轨淬火过程中沿长度方向对轨头和轨底进行多段压紧强制将尖轨压平。上述两种方法均有缺陷，前者需要对加热、冷却和尖轨的固定结构进行较复杂的改装，并且该方法中加热装置的加热效果较强，并且是从两面加热，因此淬火过程中必需注意控制加热温度，否则容易因为加热温度过高导致尖轨烧伤，所以该种方法不仅改装成本高、改装调试也比较复杂。而对尖轨的轨头和轨底进行多处压紧保持平整的防弯曲工艺，相应施压结构会影响冷却介质与该位置尖轨的接触，对淬火效果和效率都会有很大影响，有可能导致淬火效果不满足要求，因此也需要采用其它方法解决这些问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有反变形效果的工字型超轻尖轨的淬火工艺，用于解决现有技术中在尖轨淬火时实现防弯效果的淬火工艺所需改装成本和调试复杂性较高并且可能影响淬火效果的技术问题。

所述的一种具有反变形效果的工字型超轻尖轨的淬火工艺，包括下列步骤：

步骤一：机器和尖轨准备；

步骤二：尖轨定位固定；尖轨以轨头朝上的方式固定在尖轨固定装置上，尖轨尖端向斜上方伸出并通过可伸缩的拉钩机构向下拉住，

具体包括：(1)将尖轨以轨头朝上的方式放置在所述淬火机床的尖轨固定装置上；

(2)通过夹板固定的尖轨尖端沿尖轨固定装置方向向斜上方伸出，所述尖轨尖端通过可伸缩的拉钩机构向下拉住；

(3)所述拉钩机构与所述夹板之间沿尖轨固定装置方向设有若干支座，所述支座包括可升降的顶升机构，顶升机构向上顶住所述尖轨的轨底令所述尖轨弯曲成朝上方凸出的弧形；

步骤三：自尖轨尖端5mm断面向前对所述尖轨进行全长淬火；淬火头启动后加热所述尖轨尖端的5mm断面处，当达到设定温度启动冷却装置，同时让淬火头沿所述尖轨向尖轨跟端移动，每当淬火头经过一个支座后，该支座上的顶升机构开始下降脱离与尖轨的接触，拉钩机构在淬火头后面的顶升机构下降后也拉动所述尖轨尖端下降直至再次实现上下两个方向力的平衡；

步骤四：淬火作业完成，移除尖轨。

优选的，所述步骤二中，各个顶升机构的上端高度从尖轨跟端朝尖轨尖端方向逐渐升高，最靠近所述拉钩机构的顶升机构上端高度与所述拉钩机构的钩端高度接近，在起始状态下淬火设备的淬火头位于所述尖轨尖端位置，所述顶升机构均位于所述淬火头前方。

优选的，所述步骤三中，各个支座上的顶升机构都有与之对应的最低高度要求，即顶升机构的上端高度即使在脱离与所述尖轨接触后，仍不得低于相应的最低高度要求，各个支座的最小高度也是自尖轨跟端开始逐渐增大。

优选的，所述步骤二中，所述尖轨跟端插入尖轨固定装置的夹板内与引导轨连接，所述尖轨跟端与引导轨之间保持2-3mm的间隙；所述步骤三中，当淬火头沿尖轨移动一直移动到所述尖轨跟端的引导轨上后，关闭感应加热器和冷却装置，淬火结束。

优选的，所述热处理机床包括尖轨固定装置和淬火设备主体，淬火设备主体包括安装框架和淬火头，设有感应加热头和冷却介质喷嘴的淬火头与安装框架之间通过可升降的滑动机构连接，所述滑动机构的可滑动端通过可转动结构与所述淬火头转动连接。

优选的，所述步骤三具体包括下列步骤：

(1)启动感应加热器，在尖轨尖端5mm断面处停留加热，当温度达到900℃左右启动小车驱动尖轨固定装置相对所述淬火设备主体平移；

(2)在淬火过程中根据淬火工艺参数调整小车速度和加热功率；

(3)在淬火过程中，随淬火头移动，每当淬火头经过一个支座后，该支座上的顶升机构开始下降脱离与尖轨的接触，从而保持淬火头前面相邻的一个顶升机构的上端顶紧所述尖轨，且该处为所述尖轨的最高受力点，而淬火头后面的顶升机构下降脱离与尖轨的接触；

(4)当淬火头沿尖轨移动一直移动到所述尖轨跟端的引导轨上后，关闭感应加热器和冷却装置，淬火结束；

(5)对淬火后的尖轨进行检查，其表面不得有烧伤、裂纹及深度大于1mm的伤痕等缺陷。

优选的，尖轨长度小于设定的阈值范围时，所述淬火工艺需要的支座数量小于对阈值范围内的尖轨淬火所需要支座数量，尖轨长度大于设定的阈值范围时，所述淬火工艺需要的支座(8)数量大于对阈值范围内的尖轨淬火所需要支座数量。

本发明具有以下优点：本方案通过若干设置顶升机构的支座和拉钩机构，实现尖轨朝淬火后自然变形方向相反的方向弯曲，实现对尖轨弯曲变形的抵消防弯作用。由于加热前尖轨刚性较大，尖轨的弯曲幅度有限，本方案在淬火过程中，随淬火的进度让已被淬火的部分进一步向下弯曲，从而提高反弯幅度并带来更好的抵消作用。而为了避免反弯幅度过大，本方案还设置了顶升机构下降所能达到的最低高度，利用设置合理的顶升机构的最小高度防止淬火后尖轨发生逆向弯曲，从而有效实现对尖轨淬火的防弯作用。

该工艺是对尖轨固定装置进行改进，淬火头只需要能相对安装框架升降或调整角度即可，无需设置额外的加热装置和冷却装置，所用成本较低，并且加热方式仍为对轨头一侧加热，其加热效果和相应淬火参数不需要进行大的修改，也不容易出现尖轨烧伤现象。另一方面，实现尖轨变形的结构是顶在尖轨轨底底面的顶升机构，与被加热和冷却的轨头部分不接触，因此不会影响淬火头进行淬火的部分，避免对淬火效果造成影响。

附图说明

图1为本发明一种具有反变形效果的工字型超轻尖轨的淬火工艺在淬火前的初始状态下尖轨固定结构的结构示意图。

图2为本发明一种具有反变形效果的工字型超轻尖轨的淬火工艺在淬火过程中尖轨固定结构的结构示意图。

附图中的标记为：1、淬火头，2、尖轨固定装置，3、钩子，4、尖轨，5、夹板，6、引导轨，7、顶升机构，8、支座，9、拉钩机构。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和伸入的理解。

如图1、2所示，本发明提供一种具有反变形效果的工字型超轻尖轨的淬火工艺，包括下列步骤：

步骤一：机器和尖轨4准备，对热处理机床、尖轨4和检具做淬火前准备。

包括，热处理机床准备：检查电源电压、油箱油位、冷却水位；检查引导轨6是否烧损严重；设定冷却装置风压、感应加热器的中频加热功率、小车行走速度等参数。

尖轨4准备：淬火前清除飞边、毛刺、表面浮锈和氧化皮。

检具准备：所有检具就位，校正检具或保证检具在校正有效期内。

本方案中热处理机床包括尖轨固定装置2和淬火设备主体，淬火设备主体包括安装框架和淬火头1，设有感应加热头和冷却介质喷嘴的淬火头1贴近所述尖轨4的轨头处，感应加热头靠前而冷却介质喷嘴靠后，实现先加热在冷却。淬火头1与安装框架之间通过可升降的滑动机构连接，滑动机构的可滑动端通过转轴或其他类型的可转动结构与所述淬火头1转动连接，这样淬火头1能够升降并能在一定范围内随尖轨4的弯曲结构调整角度。

步骤二：尖轨4定位固定。

具体包括：(1)将尖轨4以轨头朝上的方式放置在所述淬火机床的尖轨固定装置2上，所述尖轨跟端插入尖轨固定装置2的夹板5内与引导轨6连接，尖轨跟端与引导轨6之间保持2-3mm的间隙。

引导轨6的设置让淬火头1到达引导轨6位置时能依据引导轨6定位，从而利用淬火头1靠后的冷却介质喷嘴对尖轨跟端进行冷却，避免淬火头1定位不准。注意引导轨6为倾斜设置，其角度和方向与尖轨跟端的结构相一致。引导轨6和尖轨4之间设置空隙避免加热造成尖轨4膨胀时被引导轨6挤压造成变形。

(2)通过夹板5固定的尖轨4沿尖轨固定装置2方向向斜上方伸出，所述尖轨尖端通过可伸缩的拉钩机构9向下拉住。

(3)所述拉钩机构9与所述夹板5之间沿尖轨固定装置2方向设有若干支座8，所述支座8包括可升降的顶升机构7，顶升机构7向上顶住所述尖轨4的轨底令所述尖轨4弯曲成朝上方(即具有轨头一侧)凸出的弧形。

各个顶升机构7的上端高度从跟端朝尖端方向逐渐升高，最靠近所述拉钩机构9的顶升机构7上端高度与所述拉钩机构9的钩端高度接近，在起始状态下淬火设备的淬火头1位于尖轨尖端位置，所述顶升机构7均位于所述淬火头1前方。

通过尖端的拉钩机构9和顶住所述轨底的各个支座8能将尖轨4弯曲成弧形，其尖端部分接近水平，尖轨4被顶弯后的凸出方向与现有技术中尖轨4淬火后弯曲变形的凸出方向相反，因此利用顶升机构7造成的反向弯曲减少了淬火过程对尖轨4造成的弯曲变形，能够有效将变形幅度限制在较小范围，因此后续矫直简单甚至无需单独工序进行矫直。

采用该工艺是对尖轨固定装置2进行改进，淬火头1只需要能相对安装框架升降或调整角度即可，无需设置额外的加热装置和冷却装置，所用成本较低，并且加热方式仍为对轨头一侧加热，其加热效果和相应淬火参数不需要进行大的修改，也不容易出现尖轨4烧伤现象。另一方面，实现尖轨4变形的结构是顶在尖轨轨底底面的顶升机构7，与被加热和冷却的轨头部分不接触，因此不会影响淬火头1进行淬火的部分，避免对淬火效果造成影响，也不必因此对淬火参数做大的调整，调试也比较方便。

步骤三：自尖轨尖端5mm断面向前对所述尖轨4进行全长淬火。

具体包括：(1)启动感应加热器，在尖轨尖端5mm断面处停留加热，当温度达到900℃左右启动小车驱动尖轨固定装置2相对所述淬火设备主体平移，此时启动冷却装置，其冷却介质喷嘴随淬火头1一同相对所述尖轨4朝跟端方向移动。小车可以用于承载尖轨固定装置2也可以用于承载设置淬火头1的安装框架，只要令尖轨固定装置2与淬火设备主体二者能相对移动即可。淬火头1沿尖轨4滑动受其引导，淬火头1的高度和喷嘴等部件的角度均与尖轨4相适应。设置好小车的移动速度，令淬火头1始终沿所述尖轨4相对移动，小车的移动速度决定淬火头1的移动速度。

(2)在淬火过程中根据淬火工艺参数调整小车速度和加热功率。淬火工艺参数包括淬火过程中的尖轨4加热后温度和冷却后温度。小车移动速度转化为淬火头1沿尖轨4的移动速度，结合尖轨4的淬火工艺参数调节感应加热器的加热温度和小车移动速度，保证淬火温度的同时防止过度加热造成尖轨4烧伤。

(3)在淬火过程中，随淬火头1移动，每当淬火头1经过一个支座8后，该支座8上的顶升机构7开始下降脱离与尖轨4的接触，从而保持淬火头1前面相邻的一个顶升机构7的上端顶紧所述尖轨4，且该处为所述尖轨4的最高受力点，而淬火头1后面的顶升机构7下降脱离与尖轨4的接触。

拉钩机构9包括液压缸、连接到所述液压缸的活塞杆上的拉钩连接件和连接在所述拉钩连接件上的钩子3，钩子3用于钩住尖轨尖端，液压缸用于下拉钩子3，并在淬火过程中保持下拉力量稳定。

拉钩机构9在淬火头1后面的顶升机构7下降后也拉动钩子3下降，钩子3拉动尖轨尖端下降直至再次实现上下两个方向力的平衡。上述顶升机构7的下降过程中，尖轨4在上端最高的顶升机构7之后的部分会随拉钩机构9的作用向下变形，同时淬火头1也在淬火头1升降机构的作用下与对应的尖轨4部位同步下降，并在下降时保持淬火头1与该处尖轨轨头的相对位置，淬火头1随所述尖轨4的变形一同下降后继续沿尖轨4向前移动。

这里各个支座8上的顶升机构7都有与之对应的最低高度要求，即顶升机构7的上端高度即使在脱离与所述尖轨4接触后，仍不得低于相应的最低高度要求。由于加热前尖轨4刚性较大，因此在步骤二对尖轨4定位固定时，尖轨4的弯曲幅度是有限的，淬火时这种反弯作用对淬火造成的尖轨4弯曲变形的抵消作用有时不足，因此在实际淬火过程中，还要随淬火的进度让已被淬火的部分进一步向下弯曲。加热后的尖轨4部分刚性降低更容易弯曲，因此能进一步下拉尖轨尖端，以此提高反弯幅度并带来更好的抵消作用，从而令淬火后的尖轨4弯曲变形降至最低。但是这种进一步反弯的过程也可能因为弯曲过度导致尖轨4在淬火后发生逆向弯曲(即尖轨4向上的轨头一侧凸出产生弯曲)，因此需要设置最低高度，当尖轨4被下拉弯曲时，若轨底接触到收缩至最小高度的顶升机构7上端，则无法进一步被拉弯，这样利用设置合理的顶升机构7的最小高度就能防止淬火后尖轨4发生逆向弯曲的问题。

(4)当淬火头1沿尖轨4移动一直移动到尖轨跟端的引导轨6上后，关闭感应加热器和冷却装置，淬火结束。当淬火头1前部在引导轨6上移动时，后部的冷却装置的喷嘴部分正沿着尖轨4方向对尖轨跟端进行冷却，从而在一段时间后对整段尖轨4完成淬火，避免由于缺少引导轨6导致尖轨跟端不能受到温度可靠的冷却效果。

(5)对淬火后的尖轨4进行检查，其表面不得有烧伤、裂纹及深度大于1mm的伤痕等缺陷。这里由于加热装置与现有技术没有增减，并且也是沿尖轨4的方向移动，保持与轨头部分的合理距离，因此本方案的加热效果相比现有技术没有大的变化，也不容易发送烧伤现象。

步骤四：淬火作业完成，移除尖轨4。

具体包括：对每一个被检查后的尖轨4进行标识，并在通过吊装设备抓住淬火后的尖轨4后，接触尖轨4与钩子3以及夹板5的连接，将所述淬火后的尖轨4吊装到淬火设备外。

上述淬火工艺中，对于长度不同的尖轨4，其在淬火过程前后需要准备的支座8及其顶升机构7的数量不同，相应的各个顶升机构7具有不同的最小高度，用于在对应的尖轨4位置被淬火后将顶升机构7的上端降低到对应高度。具体支座8数量和对应最小高度与尖轨4长度之间的关系如下表。

表1：淬火结束时各支座的顶升机构上端的最小高度

由上可知，对于不同长度的尖轨4，只需调整支座8的位置、数量和其上顶升机构7的最小高度，就能有效实现对相应型号长度尖轨4的淬火，并且能有效避免淬火带来的尖轨4弯曲变形问题。由于跟端采用倾斜设置，因此各个支座8的最小高度也是自跟端开始逐渐增大，这样符合被下拉后倾斜设置的尖轨4所需的形状，并能有效保证防弯曲变形的作用，避免反弯幅度过大造成反方向的尖轨4弯曲变形问题。

对应设定的阈值范围[7000mm≤L＜11000mm)，尖轨4长度小于设定的阈值范围时，所述淬火工艺需要的支座8数量小于对阈值范围内的尖轨4淬火所需要支座8数量，尖轨4长度大于设定的阈值范围时，所述淬火工艺需要的支座8数量大于对阈值范围内的尖轨4淬火所需要支座8数量。

上述表格中的尖轨4长度范围与支座8数量及支座8最小高度的关系仅限于本实施例对应的尖轨4型号和材质，对于不同材质和型号的尖轨4而言，尖轨4长度范围的阈值也会发生变化，支座8数量及支座8最小高度也会随因此发生变化，本技术本发明具体实现的阈值范围和具体支座8数量和高度的选择不限于该实施例所公开的范围。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的发明构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有反变形效果的工字型超轻尖轨的淬火工艺，其特征在于：包括下列步骤：

步骤一：机器和尖轨(4)准备；

步骤二：尖轨(4)定位固定；尖轨(4)以轨头朝上的方式固定在尖轨固定装置(2)上，尖轨尖端向斜上方伸出并通过可伸缩的拉钩机构(9)向下拉住，

具体包括：（1）将尖轨(4)以轨头朝上的方式放置在所述淬火机床的尖轨固定装置(2)上；

（2）通过夹板(5)固定的尖轨尖端沿尖轨固定装置(2)方向向斜上方伸出，所述尖轨尖端通过可伸缩的拉钩机构(9)向下拉住；

（3）所述拉钩机构(9)与所述夹板(5)之间沿尖轨固定装置(2)方向设有若干支座(8)，所述支座(8)包括可升降的顶升机构(7)，顶升机构(7)向上顶住所述尖轨(4)的轨底令所述尖轨(4)弯曲成朝上方凸出的弧形；

步骤三：自尖轨尖端5mm断面向前对所述尖轨(4)进行全长淬火；淬火头(1)启动后加热所述尖轨尖端的5mm断面处，当达到设定温度启动冷却装置，同时让淬火头(1)沿所述尖轨(4)向尖轨跟端移动，每当淬火头(1)经过一个支座(8)后，该支座(8)上的顶升机构(7)开始下降脱离与尖轨(4)的接触，拉钩机构(9)在淬火头(1)后面的顶升机构(7)下降后也拉动所述尖轨尖端下降直至再次实现上下两个方向力的平衡；

步骤四：淬火作业完成，移除尖轨(4)；

所述步骤三中，各个支座(8)上的顶升机构(7)都有与之对应的最低高度要求，即顶升机构(7)的上端高度即使在脱离与所述尖轨(4)接触后，仍不得低于相应的最低高度要求，各个支座(8)的最小高度也是自尖轨跟端开始逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的一种具有反变形效果的工字型超轻尖轨的淬火工艺，其特征在于：所述步骤二中，各个顶升机构(7)的上端高度从尖轨跟端朝尖轨尖端方向逐渐升高，在起始状态下淬火设备的淬火头(1)位于所述尖轨尖端位置，所述顶升机构(7)均位于所述淬火头(1)前方。

3.根据权利要求1-2中任一所述的一种具有反变形效果的工字型超轻尖轨的淬火工艺，其特征在于：所述步骤二中，所述尖轨跟端插入尖轨固定装置(2)的夹板(5)内与引导轨(6)连接，所述尖轨跟端与引导轨(6)之间保持2-3mm的间隙；所述步骤三中，当淬火头(1)沿尖轨(4)移动一直移动到所述尖轨跟端的引导轨(6)上后，关闭感应加热器和冷却装置，淬火结束。

4.根据权利要求3所述的一种具有反变形效果的工字型超轻尖轨的淬火工艺，其特征在于：热处理机床包括尖轨固定装置(2)和淬火设备主体，淬火设备主体包括安装框架和淬火头(1)，设有感应加热头和冷却介质喷嘴的淬火头(1)与安装框架之间通过可升降的滑动机构连接，所述滑动机构的可滑动端通过可转动结构与所述淬火头(1)转动连接。

5.根据权利要求2所述的一种具有反变形效果的工字型超轻尖轨的淬火工艺，其特征在于：所述步骤三具体包括下列步骤：

（1）启动感应加热器，在尖轨尖端5mm断面处停留加热，当温度达到900℃启动小车驱动尖轨固定装置(2)相对所述淬火设备主体平移；

（2）在淬火过程中根据淬火工艺参数调整小车速度和加热功率；

（3）在淬火过程中，随淬火头(1)移动，每当淬火头(1)经过一个支座(8)后，该支座(8)上的顶升机构(7)开始下降脱离与尖轨(4)的接触，从而保持淬火头(1)前面相邻的一个顶升机构(7)的上端顶紧所述尖轨(4)，且该处为所述尖轨(4)的最高受力点，而淬火头(1)后面的顶升机构(7)下降脱离与尖轨(4)的接触；

（4）当淬火头(1)沿尖轨(4)移动一直移动到所述尖轨跟端的引导轨(6)上后，关闭感应加热器和冷却装置，淬火结束；

（5）对淬火后的尖轨(4)进行检查，其表面不得有烧伤、裂纹及深度大于1mm的伤痕的缺陷。

6.根据权利要求2所述的一种具有反变形效果的工字型超轻尖轨的淬火工艺，其特征在于：尖轨(4)长度小于设定的阈值范围时，所述淬火工艺需要的支座(8)数量小于对阈值范围内的尖轨(4)淬火所需要支座(8)数量，尖轨(4)长度大于设定的阈值范围时，所述淬火工艺需要的支座(8)数量大于对阈值范围内的尖轨(4)淬火所需要支座(8)数量。

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