K1000钢轨焊机推瘤刀的研制
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技术综合
摘要:研制了采用多层堆焊工艺的K1000 钢轨焊机推瘤刀,介绍了该推瘤刀的材料选择、结构特点和加工要点。
1 引言
2 推瘤刀的设计
2.1 材料选择
(ГОСТ5632)≤0.12≤0.8≤2.00≤0.035≤0.0217.00~19.009.00~11.00≤0.30≤0.20≥5×C%1Cr18Ni9Ti
(GB/T1221)≤0.12≤1.0≤2.00≤0.035≤0.0317.00~19.008.00~11.00——5×(C%-0.02)~0.80表2 12Х18Н10Т和1Cr18Ni9Ti的力学性能对照钢号热处理σ
b(MPa)σ0.2(MPa)δ5(%)Ø(%)硬度(HB)12X18H10T
(ГОСТ5632)1050~1100℃, 空、油或水冷5101954055—1Cr18Ni9Ti
(GB/T1221)固溶920~ 1150℃,快冷5202054050≤187
图1
图2
图3
图4
图5
2.2 结构设计
- 选择断屑结构
- 由于焊机推瘤后的废屑呈封闭状态且温度较高(见图2a),难以从很长的钢轨上取下,必须将封闭的废屑断成两段以上,以便清理。
- 选择钢轨底部两侧为断屑口,使轨底废屑可自动掉下,钢轨头部和腰部废屑也可轻松地挑出(在复杂的专用推瘤机上可将废屑切成三段以上,使所有废屑均可自动掉下)。可采用断屑刀加工法(先加工断口处)或断口处留屑的方法来实现轨底两侧断屑。
- 断屑刀加工法:在推瘤刀轨底外侧处增加两把断屑刀(见图3a),利用断屑刀先加工断屑处的焊后余高来实现断屑(加工后的断屑形状见图2b)。但采用这种方法时焊机必须要有安装断屑刀的空间。
- 断口处留屑法:将推瘤刀的轨底两侧刀口后缩(见图3b),使该处刀口部加工焊后余高,来实现断屑(加工后的断屑形状见图2c)。采用这种方法将在钢轨焊接接头轨底两侧留有少量焊后余高,需经打磨除去。
图3
- 比较上述两种方法,考虑到K1000钢轨焊机留有空间位置可安装断屑刀,为了减少推瘤后的打磨工作量,提高加工效率,因此选择断屑刀加工法(方法①,先加工断口处)。两把断屑刀由定位螺栓分别固定在推瘤刀的左右刀片上(见图1)。
- 确定后角
- 为了防止推瘤后焊缝表面拉伤、保证焊缝接头成型美观,推瘤刀口应有一定的后角α;考虑到刀口硬度高难加工同时避免降低刀口的强度,后角α 应距刃口一段距离L(见图4)。图4图5
- 确定刀口尺寸
- 刀口尺寸的确定是实现推瘤加工的关键:如果刀口尺寸过大,推瘤后留下的打磨工作量太大,就失去了推瘤的意义;如果刀口尺寸太小,则有可能在推瘤时损伤母轨,造成损失。此外,由于我国铁道行业标准《钢轨型式尺寸》中规定钢轨腰部最大允许偏差达1mm,其它部分最大允许偏差一般为0.5mm,钢轨尺寸也非完全一致,因此必须选择适当的刀口尺寸。经过分析,确定刀口尺寸比标准钢轨型式尺寸大1~1.5 mm。
- 刀口厚度的确定
- 采用多层堆焊工艺时,为了保证堆焊层具有所需性能,考虑到母材对堆焊层的稀释作用(即稀释率的影响),刀口厚度应适当增加;而考虑到堆焊材料钴基合金的价格昂贵,刀口厚度则应尽量减少。综合考虑后,确定刀口厚度一般取为8~12mm。
3 推瘤刀的加工
- 推瘤刀刀口尺寸为仿钢轨型式尺寸,形状较复杂且需加工后角,因此其关键工序的基准选择应一致,并在相应的数控机床上加工。
- 实施刀口多层堆焊时,为了降低堆焊层稀释率,应采用较小的电流作短弧焊接,增加横向摆动的频率。
- 为了防止刀口堆焊层开裂,焊接前应对推瘤刀预热至200℃~400℃;在焊接过程中,每焊完几道都要进行消除应力处理;推瘤刀刀口堆焊完成后应立即放入干燥箱中保温,然后进行缓冷处理。
- 为了防止焊接后变形过大,在焊接过程中应将推瘤刀压装在专用的工装上,使其向焊接变形的反方向产生预变形s(见图5),直到焊接后完全冷却。
4 结语
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