BS80A護軌開口段淬火試驗

汪廣志，高 凡

(中鐵寶橋集團天元實業(yè)發(fā)展有限公司，陜西 寶雞 721001)

BS80A護軌是BS80A系列道岔中的一個關(guān)鍵部件，采用的材料牌號為900A。設(shè)于固定轍叉的兩側(cè)，用于引導(dǎo)火車車輪輪緣，使之進入適當(dāng)?shù)妮喚壊?，防止與叉心嚴(yán)重碰撞。轍叉護軌由中間平直段、兩端開口段、兩端緩沖段三部分構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 BS80A護軌實物圖Fig.1 Physical map of BS80A guardrail

護軌平直段起著防止互作用，開口段和緩沖段起著將車輪平順地引入護軌平直段的作用[1]。為了提高道岔整體壽命，TB/T 412標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路道岔技術(shù)條件規(guī)定：護軌軌頭頂面必須全長進行感應(yīng)淬火處理；TB 1779標(biāo)準(zhǔn)道岔鋼軌件淬火技術(shù)條件要求：軌頭處淬火表面布氏硬度為298～380 HB，硬化層深度大于8 mm，硬化層金相組織為細(xì)珠光體。由于中間平直段中頻感應(yīng)淬火比較容易，開口段和緩沖段因結(jié)構(gòu)復(fù)雜凸變，中頻感應(yīng)淬火時難度很大。因此，本文重點介紹了BS80A護軌開口段采用SQ欠速淬火法[2]的試驗過程及工裝設(shè)計應(yīng)用情況，BS80A護軌軌頭經(jīng)過淬火提高了機械強度、改善了力學(xué)性能和耐磨耗性能。

1 試驗內(nèi)容及方法

1.1 試驗材料

采用900A牌號鋼軌制成的BS80A護軌試驗件，原材料質(zhì)量應(yīng)符合UIC860—0標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。淬火試驗前復(fù)檢護軌原材料的化學(xué)成分：從試驗件開口段鋸切取δ=15 mm樣片，雙面經(jīng)過銑磨加工后，用電火花切割成15 mm×35 mm×35 mm長方條，用酒精清洗干凈后，在日本島金PDA-7000型直讀式光譜儀上檢測試驗件的化學(xué)成分。具體結(jié)果如表1所示。

表1 BS80A護軌原材料化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

1.2 試驗設(shè)備

1000 Hz頻率的J1改進型中頻感應(yīng)淬火機床。

1.3 主要工裝

四節(jié)噴霧盒、П型強力感應(yīng)器。

1.4 試驗內(nèi)容

依據(jù)試驗需求，設(shè)計制作了П型強力感應(yīng)器，加大了感應(yīng)器磁感應(yīng)能力，在機床感應(yīng)加熱裝置[3]上設(shè)計加裝了可使感應(yīng)器空中懸浮停留機構(gòu)。用非接觸式TI210紅外線測溫儀測定護軌軌頭淬火溫度和回火溫度；用手提式電動砂輪磨亮淬火試驗軌頂面后，用TH140里氏硬度計檢測其表面布氏硬度值；在淬火后的護軌開口段中間位置畫線鋸切取樣片，再用電火花線切割成15 mm×56 mm×35 mm長方條，經(jīng)過磨床加工后檢驗；用Observer.DIm金相顯微鏡檢驗硬化層微觀組織；用200HRS-150臺式硬度機檢測護軌開口段樣片截面洛氏硬度梯度分布情況。

1.5 淬火工藝

BS80A護軌加工工藝流程：下料→鋸切→鉆孔→銑開口段軌頭→淬火→檢測矯直→檢測→裝配。

BS80A護軌開口段軌頭淬火試驗的主要步驟為：檢查設(shè)備和電源正常完好→安裝感應(yīng)器及試驗軌件→啟動設(shè)備、調(diào)節(jié)風(fēng)壓及水壓→調(diào)電參數(shù)、調(diào)諧、調(diào)頻→調(diào)車速、調(diào)功率→調(diào)淬火溫度、回火溫度→淬火及檢測質(zhì)量。

BS80A護軌軌頭中頻感應(yīng)淬火時采用連續(xù)加熱法[4]，護軌固定在機床移動臺車面上，強力感應(yīng)器懸掛在BS80A護軌開口段端頭上方，為減少漏磁，感應(yīng)器工作邊與軌頭間隙保持在10 mm左右。當(dāng)臺車以一定速度向前移動，感應(yīng)器加熱和噴霧盒冷卻同時進行，完成護軌開口段軌頭表面感應(yīng)淬火，淬火冷卻速度快慢由噴霧盒噴霧量大小間接控制[5]。

表2 BS80A護軌開口段淬火工藝參數(shù)

BS80A護軌開口段淬火試驗主要工藝參數(shù)見表2。

2 試驗結(jié)果與討論

BS80A護軌開口段經(jīng)過淬火后，具體實物如圖2所示。

BS80A護軌開口段軌頭淬火后，工作邊表面硬度由原材料的240～260 HB提高到了310～360 HB。硬化層宏觀形狀為帽型，深度大于8 mm，如圖3所示；開口段軌頭截面硬度梯度檢測結(jié)果見圖4，均完全達到技術(shù)要求。BS80A護軌開口段軌頭淬火后，硬化層金相組織為珠光體+少量鐵素體，如圖5所示，符合技術(shù)要求。

圖2 淬火后BS80A護軌開口段實物圖Fig.2 Physical map for opening section of BS80A guardrail after quenching

圖3 BS80A護軌開口段感應(yīng)淬火硬化層Fig.3 Harden layer for opening section of BS80A guardrail after induction quenching

圖4 BS80A護軌開口段截面硬度梯度Fig.4 Hardness gradient on cross section for opening section of BS80A guardrail

圖5 BS80A護軌開口段硬化層金相組織Fig.5 Microstruture of hardened layer for opening section of BS80A guardrail

3 結(jié)論

1)BS80A護軌開口段軌頭表面經(jīng)過中頻感應(yīng)淬火后，表面硬度達到了310～360 HB，硬化層深度大于8 mm，金相組織為珠光體。

2)BS80A護軌開口段軌頭淬火工藝和工裝滿足了BS80A道岔制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，生產(chǎn)實際中取得了很好的經(jīng)濟效益。