75/60異型軌試制

趙治國

摘 要：異型軌是不同軌型線路間連接過渡的鋼軌，過渡段熱鍛壓成型式異型軌具有金屬纖維完整、整體強(qiáng)度大等優(yōu)點，能取代異型魚尾板，可有效減少接頭沖擊，提高進(jìn)出站車速。另外，它結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，能滿足線路安全運營的需要。簡要介紹了75/60異型軌試制的技術(shù)方案以及產(chǎn)品的試制過程和檢驗結(jié)果，針對關(guān)鍵工序以及試制過程中遇到的技術(shù)難點和存在的問題提出切實可行的解決方案。

關(guān)鍵詞：75 kg/m線路；異型軌；熱鍛壓；鋼軌

中圖分類號：U213.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.127

我國鐵路線路廣泛使用不同類型的鋼軌。通常情況下，不同鋼軌軌頭的連接使用的是異型夾板，用螺栓連接。但是，這種連接接頭經(jīng)常會被折斷，為行車安全埋下嚴(yán)重的隱患，所以，工務(wù)部門不得不依靠人工巡守來保證行車安全。鑒于此，為了提高車輛的運行速度，保證線路的運輸安全，異型軌得到了廣泛的應(yīng)用。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路運輸向高速重載的方向發(fā)展，75 kg/m鋼軌線路被廣泛應(yīng)用，與原有的60 kg/m鋼軌連接的接頭也逐漸增多。采用75/60異型軌可以實現(xiàn)不同類型鋼軌的連接，提高接頭強(qiáng)度，有利于提高行車速度，保證行車安全。特別是在我局，隨著大秦線向南調(diào)撥鋼軌的逐步增加，75 kg/m鋼軌在線路上的使用量大增，大大滿足了貨運重載發(fā)展的需要。75 kg/m鋼軌的上道后，75/60異型軌的用量將逐步增加。現(xiàn)在，我局使用的75/60異型軌主要是從外局單位進(jìn)采購的，為了改變這種情況，節(jié)約采購和維修成本，2014年經(jīng)路局科委立項，由大同工務(wù)段與我廠合作共同試制75/60異型軌。如果試制成功，將填補(bǔ)我局在這一領(lǐng)域的技術(shù)空白。

1 技術(shù)方案的確定

1.1 連接方式

通常情況下，不同線路間的連接方式有2種：①采用異型夾板，用螺栓連接；②將大號數(shù)鋼軌一端壓制成與小號數(shù)鋼軌斷面相同的異型軌，將其與普通夾板利用螺栓連接或焊接起來。

1.2 2種方案的優(yōu)、缺點

1.2.1 方案一

優(yōu)點：現(xiàn)場只需要安裝異型夾板，安裝時間短。

缺點：兩側(cè)夾板不能互換，必須對稱制造，通用性差；夾板受力不均，易折斷，維護(hù)成本高；接縫處平順性差。

1.2.2 方案二

優(yōu)點：接縫處平順性好；整體強(qiáng)度高，夾板受力均勻，使用壽命長，易維護(hù)；夾板可互換，通用性好；可采用螺栓連接方式，又可采用焊接方式，選擇靈活。

缺點：異型軌需在工廠制造，然后再運到現(xiàn)場，運輸中裝卸不方便；安裝時需松開線路扣件，安裝完畢還需恢復(fù)線路扣件，安裝時間比較長。

綜合考慮后，結(jié)合我廠生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)能力，確定采用現(xiàn)有成熟、可靠的熱壓成型技術(shù)路線，即方案二。

2 產(chǎn)品試制過程

2.1 產(chǎn)品試制工藝流程

產(chǎn)品試制工藝流程：下料→刨切→壓制→正火→調(diào)直→鋸切→銑底→鉆孔→刨軌底→淬火→時效→調(diào)直→探傷→檢驗。

2.2 產(chǎn)品試制關(guān)鍵工序和技術(shù)難點

2.2.1 跟端壓制

2.2.1.1 壓制模具的設(shè)計制造

75 kg/m鋼軌與60 kg/m鋼軌斷面的尺寸相差比較大，要將75 kg/m鋼軌壓制為60 kg/m鋼軌，從鍛壓角度講，是將一種復(fù)雜截面改變?yōu)榱硪环N復(fù)雜截面，且要保證鍛壓后不形成毛邊。異型軌的壓制精度完全靠模具的精度來保證，所以，相關(guān)工作人員對模具的設(shè)計、制造提出了很高的要求。經(jīng)過認(rèn)真分析，參考國內(nèi)壓制模具專業(yè)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的同類模具和我廠60/50異型軌壓制模具資料，與專業(yè)模具生產(chǎn)廠家共同設(shè)計、制造了75/60異型軌壓制模具，其分為預(yù)壓模和終壓模。

2.2.1.2 壓制程序

壓制75/60異型軌的鋼軌截面是由高變矮，這就容易出現(xiàn)折疊的情況。同時，75/60異型軌截面壓制屬于對稱壓制，對軌頭和軌底的對稱度要求高。為此，筆者反復(fù)試驗了模具定位和壓制操作程序，取得了測量數(shù)據(jù)，從而確定了不同模具的相互定位位置和不同模具的壓制順序。

跟端壓制程序是：①第一火。用方壓鐵壓軌頭入下模→預(yù)壓模合模→用彎板整形過渡段→用趕鐵趕壓軌端壓制段。②第二火。用方壓鐵壓軌頭入下模→終壓模合模→增壓器增壓使軌腰達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求→用彎板整形過渡段→長壓板整形軌底。

2.2.1.3 壓制過程中出現(xiàn)的問題和解決辦法

軌鄂與軌頭側(cè)面交接處壓出肥邊。出現(xiàn)這種情況的原因是：從75 kg/m鋼軌斷面向60 kg/m鋼軌斷面變化時，斷面面積急劇收縮，軌頭、軌腰、軌底都在收縮。壓制時，多余的金屬將沿著鋼軌縱向方向增長，軌頭多余部分只能向底模交界處流動。而縱向增長的速度慢，抵消不了橫向斷面快速收縮產(chǎn)生的多余金屬，這些金屬只能沿著底模與上模交界處的間隙生長。這樣，不僅會出現(xiàn)肥邊，還會導(dǎo)致鋼軌脫模困難。針對這個問題，具體的解決方法是：壓制前，將軌頭兩側(cè)面400 mm長一段銑削掉一部分，這樣在壓制時，軌腰多余的金屬就會補(bǔ)充到軌頭缺少的部分。經(jīng)過多次試驗，找到了最佳切銑削量，將軌頭銑削至寬67 mm時，可以有效避免肥邊的產(chǎn)生，也不至于出現(xiàn)軌頭填充不足、不飽滿的問題。

2.2.2 正火

將異型軌壓制端放入箱式電阻爐進(jìn)行正火處理。正火可以消除壓制過程中產(chǎn)生的晶粒粗大、魏氏組織等缺陷，細(xì)化組織晶粒，滿足標(biāo)準(zhǔn)中過渡段晶粒度不得低于母材的要求，并提高抗拉強(qiáng)度等機(jī)械性能。

2.2.3 壓制段軌頂面淬火

淬火工藝采用與基本軌相同的工藝，使用中頻感應(yīng)加熱和噴風(fēng)冷卻的方式獲得細(xì)珠光體組織。淬火的目的是進(jìn)一步細(xì)化軌頭組織的晶粒度，提高軌頭的硬度和耐磨度。

3 檢驗

3.1 金相組織

按標(biāo)準(zhǔn)要求，分別在過渡段的軌頭、軌腰、軌底取3個試樣觀察金相組織。金相組織為珠光體和少量鐵素體，未見過燒。

3.2 晶粒度

按照標(biāo)準(zhǔn)要求，分別在過渡段和母材的軌頭、軌腰、軌底取試樣觀察晶粒度，評定結(jié)果如表1所示。

4 結(jié)束語

試制的75/60異型軌送鐵科院質(zhì)檢中心檢測，通過了200萬次疲勞試驗，機(jī)械性能檢驗和落錘試驗均達(dá)到TB/T 3066—2002要求的性能指標(biāo)。該產(chǎn)品的試制成功使太原局?jǐn)[脫了對外局同類產(chǎn)品的依賴，節(jié)約了采購維修成本，同時，增加了我廠的銷售產(chǎn)值和利潤，產(chǎn)生了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

〔編輯：白潔〕