委內(nèi)瑞拉高速鐵路18號道岔加工制造工藝研究

張 偉

(中鐵山橋集團有限公司，河北 秦皇島 066205)

0 引言

委內(nèi)瑞拉鐵路道岔是中國中鐵為委內(nèi)瑞拉高速鐵路設(shè)計、研發(fā)、制造的系列道岔。其中18號道岔GLC(10)102作為正線道岔，以其通過速度最高、號數(shù)最大、采用可動心軌轍叉具有代表性。該道岔旅客列車直向容許通過速度為220 km/h,側(cè)向容許通過速度為80 km/h，基本達到中國高速鐵路道岔的技術(shù)水準。通過廠內(nèi)試制試鋪，完善了產(chǎn)品設(shè)計，優(yōu)化了制造工藝，研制出了質(zhì)量可靠的產(chǎn)品。

1 主要技術(shù)特點

GLC(10)102道岔的線型如圖1所示，前長、后長、全長分別為31 729 mm,37 271 mm,69 000 mm，設(shè)計曲線半徑為R1 100 717.5 mm,尖軌為相離半切線型，相離值為12 mm，尖軌尖端至道岔前端軌縫中心距離為1 955 mm，軌距均為1 435 mm。

本道岔的主要結(jié)構(gòu)特點有：道岔牽引裝置采用分動鉤型外鎖閉裝置，尖軌設(shè)4個牽引點，有效控制了尖軌轉(zhuǎn)換過程中的不足位移，心軌設(shè)2個牽引點；尖軌跟端采用限位器結(jié)構(gòu)，有利于限制尖軌的前后竄動；轉(zhuǎn)轍器間隔設(shè)置滾輪滑床板和防跳限位裝置，有利于減小尖軌的轉(zhuǎn)換阻力和限制尖軌的上下跳動；采用組合式可動心軌轍叉，消除了轍叉有害空間，提高了列車過岔平穩(wěn)性；扣件系統(tǒng)采用分開式Ⅱ型彈條扣件，設(shè)置軌距塊及緩沖調(diào)距塊，使軌距可調(diào)。扣件系統(tǒng)螺紋連接采用弧面防松型式，在Ⅱ型彈條上放置弧面防轉(zhuǎn)墊圈，墊圈上用弧面冒型防松螺母或弧面防松螺母擰緊，通過墊圈和螺母間的弧形接觸面防松，該防松型式結(jié)構(gòu)簡單且防松效果好。

2 道岔主要鋼軌件的加工要點、難點及解決方案

2.1 尖軌

尖軌采用UIC60D40鋼軌制造，跟端軋制成UIC60鋼軌軌型，主要加工流程為：下料→鋸切→跟端模鍛→跟端軌底銑削→跟端扭1∶40斜→鉆孔→軌頭銑削→淬火并時效→頂調(diào)→軌底、通長軌頂1∶40斜和跟端軌頭銑削→頂調(diào)成型→二次下料并鋸切。尖軌加工中的重點主要有曲線尖軌頂彎的圓順度和尖軌軌頂面的加工質(zhì)量控制。

1)在曲線尖軌頂調(diào)時，將非工作邊調(diào)平，母材段彎曲成與銑削曲線段半徑相同的圓弧，半徑值為R1 100 717.5 mm。為保證曲線尖軌工作邊圓順，拉弦線測量曲線尖軌跟端支距的同時，要增加圓順測量點并采取矢距測量。用1 m平尺和塞尺測量，根據(jù)計算公式f=L2/2R(L=0.5 m,R=1 100 717.5 mm)可算得每米矢度為0.11 mm,保證每段曲線圓順都符合要求。在尖軌跟端軋制后和扭斜后須進行探傷，避免出現(xiàn)裂紋、損傷。

2)在銑削尖軌軌頂面1∶40斜時，數(shù)控銑床班組以前采用的是尖軌軌頂縱坡銑刀，該銑刀銑削不到尖軌的工作邊，加工后會使尖軌頂面圓弧與工作邊之間產(chǎn)生較大的接刀棱(如圖2所示)，影響尖軌的輪廓和外觀質(zhì)量。為改善尖軌工作輪廓狀況，經(jīng)研究后決定采用350 km/h翼軌工作邊銑刀，該銑刀輪廓(如圖3所示)可以銑削到整個軌頭工作邊及軌頂面，消除了接刀棱現(xiàn)象，提高了鋼軌表面質(zhì)量。但在加工過程中要注意控制各斷面寬度。

2.2 翼軌

翼軌采用60TY鋼軌制造，趾端軋制成UIC60軌型。翼軌的主要加工流程為：下料→鋸切→趾端模鍛→調(diào)趾端4 mm臺→鉆孔→粗銑削趾端軌頭，銑削前段工作邊、假輪緣，銑削后段軌頭及軌底、下顎→趾端扭1∶40斜→精銑削工作邊→淬火及時效→頂調(diào)→刨修下顎→頂調(diào)成型。翼軌的加工重點主要有趾端模鍛和扭斜以及各彎折點處的頂彎支距。

1)作為翼軌加工的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為了使趾端軋制成UIC60軌型，車間設(shè)計開發(fā)了1套60TY-UIC60跟端模鍛模具(如圖4所示),模具采用活動組合式結(jié)構(gòu),在模具設(shè)計時充分考慮到模鍛前后鋼軌斷面變化大，60TY鋼軌軌頭金屬余量充足等特點，新設(shè)計模具要確保金屬流動順暢，避免飛邊過大和折疊等現(xiàn)象出現(xiàn)。經(jīng)過多次反復(fù)的試驗和對鋼軌加熱溫度的調(diào)整及模具結(jié)構(gòu)的改進,形成了軌底在下、軌頭搟壓，在6 000 t熱模鍛壓力機上熱鍛壓成型的工藝方法,該方法滿足了60TY-UIC60鋼軌趾端成型的技術(shù)要求。

2)在翼軌頂調(diào)時，用專門制作的頂彎樣板檢測彎折點位置的彎折程度，并拉線測量圖紙上各測量點處的支距。在第一個彎折點處將工作邊調(diào)平后，要注意檢查直線度，不合格時上刨床刨修。同時，只需對翼軌前段車輪行走段進行淬火，后端不需要淬火；在翼軌趾端扭斜后必須進行探傷，避免出現(xiàn)裂紋、損傷等。

2.3 短心軌

短心軌工作狀態(tài)時的軌頭線型如圖5所示，即工作邊全長為半徑R1 100 717.5的圓弧，非工作邊刨切段全長為一條直線。但軌腰中心線彎折點位置(即圖中1 356.5 mm處)在軌頭刨切起點前，而且前段中心線為直線，后段為半徑R1 100 753.1 mm的圓弧。由于在數(shù)控銑床銑削軌頭時鋼軌軌腰必須為直線狀態(tài)，這就使得短心軌加工過程中彎折點前后的軌頭加工線型不同。利用CAD軟件繪制加工線型時，根據(jù)鋼軌彎折狀況和工作狀態(tài)線型，可得出如下結(jié)論：AB段工作邊為半徑R1 100 717.5的圓弧，非工作邊為直線段；CD段工作邊為一條直線，非工作邊為半徑R1 100 717.5的圓弧，如圖6所示。

而對于BC段，如果AB段和CD段延長直接相交于軌腰彎折點(距前端1 156.5 mm處),那么在后續(xù)頂彎后工作邊將不可能形成前后相交一致的圓弧。為了優(yōu)化短心軌彎折后工作邊線型狀況，做出如下處理：數(shù)控加工時對軌腰彎折點前后200 mm范圍內(nèi)的工作邊和非工作邊加工線型做出反向圓弧，兩圓弧分別與兩側(cè)相接的工作邊和非工作邊相切，其中非工作邊圓弧半徑為R11 119,工作邊圓弧半徑為R11 183.7。在頂彎后可保證工作邊圓弧一致，非工作邊刨切段呈一條直線。

3 道岔的首組整體鋪設(shè)

道岔的鋪設(shè)主要分為轉(zhuǎn)轍器、可動心軌轍叉和導(dǎo)軌三部分。三部分同時鋪設(shè)既要保證自身精度，還要保證相互之間連接順利、無錯牙現(xiàn)象。這要求每部分鋪設(shè)都必須嚴格按照項點要求進行，并以直股鋼軌(直基本軌及其后面導(dǎo)軌)作為試鋪基準。試鋪用岔枕擺放在廠內(nèi)特制胎型上，可實現(xiàn)對岔枕的上下、前后、左右方向調(diào)整。

通過科學(xué)分解試鋪流程，制定有效的試鋪工藝，同時采用一系列的質(zhì)量控制手段，圓滿完成了該道岔的廠內(nèi)試制、試鋪，并通過了專家組和業(yè)主的驗收，具備上道使用條件，見圖7。

4 結(jié)語

委內(nèi)瑞拉18號道岔的加工制造，代表了中國鐵路道岔設(shè)計、制造的先進技術(shù)。在整個加工制造過程中，嚴格執(zhí)行技術(shù)文件有關(guān)要求，精細編制加工制造工藝，制作了大量樣板、胎型，有力保證了該道岔的首組驗收合格，并為后續(xù)批量生產(chǎn)做好了技術(shù)儲備。委內(nèi)瑞拉高速道岔的研制成功，為中國高鐵走出國門、走向世界做出了貢獻。