CN115156852B - 爬坡式尖轨加工制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种爬坡式尖轨加工制造方法，包括步骤S1、下料；S2、钻孔；S3、装补强板步骤，还包括：步骤S4、一次加工；S5、热处理；S6、调直；S7、二次加工至成品尺寸步骤。本发明采用调整尖轨加工制造工序及方法，结合热处理工艺的方式，解决现有制造方法尖轨外观质量不佳的技术问题；本发明方法制造的爬坡式尖轨，淬硬层深度和硬度达到标准要求，避免显微组织异常；线路使用时，尖轨小断面强度、硬度有效增加；过车时，尖轨承受压应力、剪切力和冲击力提升，耐磨性提升；产品外观及内在质量显著提升；工艺简单，容易实现，质量稳定，经济实用；尖轨寿命有效增长。
Description
技术领域
本发明属于化学冶金钢轨淬火技术领域，具体涉及一种爬坡式尖轨加工制造方法。
背景技术
普通铁路道岔中的尖轨，按照制造过程中所用的钢轨断面，可以分为普通断面和特种断面两种。普通断面尖轨由基本轨加工而成，轨腰较窄，为了提高尖轨断面的刚度，在轨腰两侧安装材质为Q235B的补强板。特种断面AT尖轨由矮型特种断面钢轨加工而成，AT尖轨各部位均加厚加宽，整体性能优良。爬坡式尖轨，是普通断面钢轨中常见的一种形式；它是为避免切去基本轨的轨底，将尖轨底面切去一部分，使其叠盖在基本轨轨底之上，尖轨轨底高于基本轨轨底6mm，用于减少尖轨底面刨切。
现有技术下，爬坡式尖轨加工制造流程如下：下料→钻孔→装补强板→机加工成品尺寸→热处理→调直。其中，热处理工序是为增强尖轨轨头强度与耐磨性，热处理质量的好坏，直接影响尖轨后期线路上的使用效果。根据标准TB/T 1779-93《中华人民共和国铁道行业标准之道岔钢轨件淬火技术条件》要求，尖轨10mm断面到跟端，淬硬层深度≥8mm，淬硬层断面硬度为HRC32～40，且淬硬层不得出现马氏体或贝氏体等组织。实际生产中，为保证淬硬层深度及硬度，热处理过程需要喷风处理，由于机加工成品尺寸后热处理前的尖轨尖端断面面积过小，10mm断面附近很容易产生马氏体组织；且经过加工，小断面轨头下颚与补强板之间存在明显缝隙与台阶，感应加热过程中，由于“尖角效应”，造成台阶处的电流集聚，易产生微区打火过烧缺陷，给产品外观及质量带来影响和隐患。为此，需要对现有爬坡式尖轨热处理工艺以及加工工序及方法进行改进，以提升产品外观及质量。对此，现提出如下改进技术方案。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种爬坡式尖轨加工制造方法，采用调整尖轨加工制造工序及方法并结合热处理工艺的方式，解决现有制造方法尖轨外观及内在质量不佳的技术问题。
本发明采用的技术方案：爬坡式尖轨加工制造方法，包括步骤S1、下料；S2、钻孔；S3、装补强板步骤，还包括：步骤S4、一次加工；S5、热处理；S6、调直；S7、二次加工至成品尺寸步骤。
上述技术方案中，进一步地：步骤S4、一次加工步骤中：用数控铣床加工轨头；加工轨头时：尖轨跟端至尖轨长度方向35mm断面处轨头按图纸尺寸要求加工到位；尖轨长度方向35mm断面处至尖轨尖端轨头加工预留呈35mm断面处形状。
上述技术方案中，进一步地：步骤S5、热处理步骤中：将加热感应器放置于尖轨尖端处，静止状态下对步骤S4一次加工后的尖轨尖端处增加功率加热15～20s；且当尖轨加热位置的温度达到900±50℃后启动小车；小车搭载尖轨以车速400～500mm/min移动，在尖轨轨顶面加热温度为900～1000℃状态下，对尖轨施加0.30～0.50Mpa的压缩空气对尖轨喷风冷却；喷风冷却的风压，随着尖轨移动的位置而变化；当尖轨喷风冷却余温至200～450℃后，停止喷风冷却，并将尖轨空冷至室温，且待尖轨全长热处理结束后，小车停止传送。
上述技术方案中，进一步地：步骤S5、热处理步骤中，尖轨冷却传送速度和冷却风压大小与尖轨断面大小的关系满足：尖轨断面小的部位冷却传送车速快，冷却压缩空气的风压小；尖轨断面大的部位冷却传送车速慢，冷却压缩空气的风压大。
上述技术方案中，进一步地：冷却风压调节变换所对应的尖轨长度分区为0～35mm断面处、35mm段面处～50mm断面处、50mm断面处至尖轨跟端；传送车速调节变换所对应的尖轨长度分区为0～50mm断面处、50mm断面处至跟端。
本发明与现有技术相比的优点：
1、本发明通过调整尖轨加工制造工序及方法，尤其在热处理步骤前，尖轨35mm断面至尖端增加预留轨头断面面积；确保尖轨小断面热处理后，淬硬层深度和硬度达到标准要求，避免淬硬层显微组织出现异常；保证线路使用时，小断面有足够的强度和硬度；过车时，能承受更大的压应力、剪切力和冲击力，且具有较好的耐磨性；本发明爬坡尖轨小断面，特别是10mm～30mm断面之间，淬硬层深度、硬度，以及显微组织均可满足标准要求，有效提升尖轨使用寿命。
2、本发明通过对热处理前的轨头下颚加宽，消除尖轨小断面轨头与补强板间的加工台阶，避免感应加热过程中，由于“尖角效应”在台阶处产生的打火现象，提高产品外观及内在质量。
3、本发明在保证尖轨各项性能的前提下，整个制造流程未增加新的复杂工序，只是在机加工环节多细分了一个步骤，容易实现，质量稳定，经济实用。
附图说明
图1为本发明一次加工后的尖轨轨头宽度示意图；
图2为本发明二次加工至成品尺寸的尖轨轨头宽度示意图；
图3为本发明43kg/m尖轨尖端断面示意图；
图4为本发明43kg/m尖轨10mm～30mm断面示意图；
图5为本发明43kg/m尖轨35mm断面示意图；
图6为本发明43kg/m尖轨10mm断面低倍形貌；
图7为本发明43kg/m尖轨30mm断面低倍形貌；
图8为本发明43kg/m尖轨50mm断面低倍形貌；
图9为43kg/m尖轨原轨断面低倍形貌；
图中：1-尖轨跟端，2-35mm断面处，3-尖轨尖端，4-尖轨，5-补强板，6-弹簧垫圈，7-螺栓。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
爬坡式尖轨加工制造方法，包括步骤：
步骤S1、下料。
步骤S2、钻孔。
步骤S3、装补强板步骤。补强板需在一次加工前安装好，在热处理冷却过程中，补强板将起到缓解冷却的作用，对于轨头异常显微组织的出现有抑制作用。
其中，下料、钻孔、装补强板步骤与现有技术相同。
与现有技术不同的是：步骤S4、一次加工。
上述实施例中，步骤S4、一次加工步骤中：本发明用数控铣床加工轨头；加工轨头时：尖轨跟端1至尖轨长度方向35mm断面处2轨头按图纸尺寸要求加工到位；尖轨长度方向35mm断面处2至尖轨尖端3轨头加工预留呈35mm断面处形状(如图1所示)。
需要说明的是：本发明通过调整尖轨加工制造工序及方法，尤其在热处理步骤前，尖轨35mm断面至尖端增加预留轨头断面面积；确保尖轨小断面热处理后，淬硬层深度和硬度达到标准要求，避免淬硬层显微组织出现异常；保证线路使用时，小断面有足够的强度和硬度；过车时，能承受更大的压应力、剪切力和冲击力，且具有较好的耐磨性。
再者，本发明通过对热处理前的轨头下颚加宽，消除尖轨小断面轨头与补强板间的加工台阶，避免感应加热过程中，由于“尖角效应”在台阶处产生的打火现象，提高产品外观及内在质量。
S5、热处理。
与现有技术不同的是：步骤S5、热处理步骤中：将加热感应器放置于尖轨尖端处，静止状态下对步骤S4一次加工后的尖轨尖端处增加功率加热15～20s；且当尖轨加热位置的温度达到900±50℃后启动小车；小车搭载尖轨以车速400～500mm/min移动，在尖轨轨顶面加热温度为900～1000℃状态下，对尖轨施加0.30～0.50Mpa的压缩空气对尖轨喷风冷却；喷风冷却的风压，随着尖轨移动的位置而变化；当尖轨喷风冷却余温至200～450℃后，停止喷风冷却，并将尖轨空冷至室温，且待尖轨全长热处理结束后，小车停止传送。
需要说明的是：将加热感应器放置于尖轨尖端处对尖轨尖端处静止加热时，所述感应器具有一定长度，且将尖轨尖端加热至所需温度即900±50℃后就启动小车的目的在于，防止感应器加热过烧问题的出现。且尖轨温度不超过900～1000℃状态下，对尖轨喷风冷却的过程为连续的过程。
上述实施例中，进一步地：步骤S5、热处理步骤中，尖轨冷却传送速度和冷却风压大小与尖轨断面大小的关系满足：尖轨断面小的部位冷却传送车速快，冷却压缩空气的风压小；尖轨断面大的部位冷却传送车速慢，冷却压缩空气的风压大。
例如：步骤S5、热处理步骤中：尖轨断面小的部位，小车对其冷却传送的车速为500mm/min，冷却压缩空气的风压为0.30Mpa；尖轨断面大的部位，小车对其冷却传送的车速为400mm/min，冷却压缩空气的风压为0.50Mpa。
上述实施例中，进一步地：冷却风压调节变换所对应的尖轨长度分区为0～35mm断面处、35mm段面处～50mm断面处、50mm断面处至尖轨跟端；传送车速调节变换所对应的尖轨长度分区为0～50mm断面处、50mm断面处至跟端。
需要说明的是：热处理过程中，对于尖轨不同断面长度区间，采用不同的热处理工艺，小断面相对要采用更快的车速，以及更小的风压，从而使钢轨通长获得接近的力学性能。
与现有技术相同的是：步骤S6、调直。
步骤S7、二次加工至成品尺寸步骤。对调直后的尖轨进行二次加工，并将二次加工后的尖轨尺寸满足设计要求(如图2所示)。
关于本发明步骤S5淬火、车速、风压的具体实施例：
实施例1：
将尖轨一次加工后，按如下热处理工艺参数进行热处理：
感应加热温度为900～970℃；
车速为尖端至50mm断面：450mm/min；50mm断面至跟端：400mm/min；
风压为尖端至35mm断面：0.33Mpa；35mm～50mm断面：0.38Mpa；50mm断面至跟端：0.48Mpa。
后空冷至室温调直，进行二次加工。
按照实施例1处理后的尖轨不同断面低倍形貌如图6、7、8、9所示。
实施例2：
将尖轨一次加工后，按如下热处理工艺参数进行热处理：
感应加热温度为920～980℃；
车速为尖端至50mm断面：500mm/min；50mm断面至跟端：450mm/min；
风压为尖端至35mm断面：0.35Mpa；35mm～50mm断面：0.38Mpa；50mm断面至跟端：0.50Mpa。
其它过程与实施例1相同。
表1为43kg/m尖轨，按上述实施例中机加工及热处理参数完成后的尖轨性能结果。
表1实施例性能表
通过以上描述可以发现：本发明应用于诸如43kg/m带补强板尖轨的制造方法，即43kg/m基本轨轨腰钻孔与Q235材质的钢板栓接；用数控铣床一次加工钢轨轨头，轨头35mm断面至尖端长度范围按35mm断面尺寸加工；其余轨头加工区域按成品尺寸加工；再将一次加工后的尖轨在热处理机床上加热至900～1000℃，车速400～500mm/min，以0.30～0.50Mpa的压缩空气冷却，冷却余温为200～450℃，之后空冷至室温；热处理过程中，根据尖轨断面的尺寸特点，分段分区域分别采用不同的车速、风压工艺参数；待钢轨冷却至室温，在压力机上进行调直后，用数控铣床将尖轨加工至成品尺寸。
综上所述，本发明确保尖轨小断面热处理后，淬硬层深度和硬度达到标准要求，避免淬硬层显微组织出现异常；保证线路使用时，小断面有足够的强度和硬度；过车时，能承受更大的压应力、剪切力和冲击力，且具有较好的耐磨性。同时，有效避免感应加热过程中，由于“尖角效应”在台阶处产生的打火现象，提高产品外观及内在质量。在保证尖轨各项性能的前提下，整个制造流程未增加新的复杂工序，只是在机加工环节多细分了一个步骤，容易实现，质量稳定，经济实用。再者，本发明爬坡尖轨小断面，特别是10mm～30mm断面之间，淬硬层深度、硬度，以及显微组织均可满足标准要求，提升尖轨使用寿命。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.爬坡式尖轨加工制造方法，包括步骤S1、下料；S2、钻孔；S3、装补强板步骤，其特征在于，还包括：步骤S4、一次加工；S5、热处理；S6、调直；S7、二次加工至成品尺寸步骤；步骤S4、一次加工步骤中：用数控铣床加工轨头；加工轨头时：尖轨跟端(1)至尖轨长度方向35mm断面处(2)轨头按图纸尺寸要求加工到位；尖轨长度方向35mm断面处(2)至尖轨尖端(3)的轨头部分加工预留呈35mm断面处形状。
2.根据权利要求1所述爬坡式尖轨加工制造方法，其特征在于：步骤S5、热处理步骤中：将加热感应器放置于尖轨尖端处，静止状态下对步骤S4一次加工后的尖轨尖端处增加功率加热15～20s；且当尖轨加热位置的温度达到900±50℃后启动小车；小车搭载尖轨以车速400～500mm/min移动，在尖轨轨顶面加热温度为900～1000℃状态下，对尖轨施加0.30～0.50Mpa的压缩空气对尖轨喷风冷却；喷风冷却的风压，随着尖轨移动的位置而变化；当尖轨喷风冷却余温至200～450℃后，停止喷风冷却，并将尖轨空冷至室温，且待尖轨全长热处理结束后，小车停止传送。
3.根据权利要求2所述爬坡式尖轨加工制造方法，其特征在于：步骤S5、热处理步骤中，尖轨冷却传送速度和冷却风压大小与尖轨断面大小的关系满足：尖轨断面小的部位冷却传送车速快，冷却压缩空气的风压小；尖轨断面大的部位冷却传送车速慢，冷却压缩空气的风压大。
4.根据权利要求3所述爬坡式尖轨加工制造方法，其特征在于：冷却风压调节变换所对应的尖轨长度分区为0～35mm断面处、35mm断面处～50mm断面处、50mm断面处至尖轨跟端；传送车速调节变换所对应的尖轨长度分区为0～50mm断面处、50mm断面处至跟端。
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