轨面除锈和防锈处理一体化设备的制作方法

本实用新型属于轨面除锈和防锈处理设备技术领域，尤其涉及一种轨面除锈和防锈处理一体化设备。

背景技术：

轨道电路分路不良是困扰行车及电务部门多年的难题。铁路相关部门从未停止过对轨道电路分路不良的研究，如调整轨道电路分路不良的发送电压，或采用电子高压脉冲轨道电路分路不良等。这些研究没有即安全又实用经济的解决方案。只有保证钢轨不产生氧化层才能彻底解决轨道电路问题。

据统计，当前全国铁路和城市轨道存在大量轨道电路因轨面锈蚀而不能正常分路的区段。这些不能正常分路的轨道电路区段无法完成列车占用检查，给铁路运输安全带来了隐患，也严重影响了铁路运输效率，已成为全国铁路管理部门亟待解决的安全问题之一。

轨道电路“分路不良”产生的主要原因有：长时间无车辆碾压，钢轨表面氧化形成二氧化铁，粉尘等堆积形成绝缘层。基于用钢轨做信息通道的轨道电路，钢轨稳定的电传输特性是轨道电路可靠工作的基础，轨面锈蚀程度是随着时间和环境变化的，因此保持稳定的轨面导电特性，是解决轨道电路分路不良的有效办法之一。目前，解决轨道电路分路不良的方式可分为两类：一是改进电信息制式，提高传输特性（击穿锈层），减少因轨面锈蚀影响轨道电路正常工作的机率，如高压不对称脉冲电信息。二是在轨道电路区段钢轨表面喷涂、刷镀、堆焊防锈导电金属，保持轨面的导电特性。

现有的焊接及喷涂设备存在以下问题：1.堆焊系统需要大功率发电机、堆焊焊机、除锈机构、电器元件等。2.喷涂系统需要喷砂机构、喷涂机构、电器元件等。安装在作业车上作业设备存在以下问题：1.堆焊技术产生高温，由于热应力集中，易导致钢轨裂纹。2.堆焊、喷涂设备体积和重量大，需要专用搬运和吊装设备。3.刷镀工艺要求基体清洁，现场施工作业难以保证，活性剂与镀液之间必需有间隔时间，用于连续作业有一定难度。4.激光熔覆设备系统需要大功率的发电机，对钢轨基体加热大会改变钢轨的金属组织，不允许用在正线上。

综上所述，目前使用的轨面防锈方法，仍然存在不足。

技术实现要素：

本实用新型要解决的问题就是提供一种热影响区小，环保无污染，施工效率高，作业成本低，设备轻便，对工况无特殊要求，可在正常温度和湿度中工作，可在固定场合使用，也可在野外条件下使用的轨面除锈和防锈处理一体化设备。

为解决上述问题，本实用新型轨面除锈和防锈处理一体化设备采用的技术方案为：包括带有车轮的车体和动力装置，在所述车体上设置有激光除锈装置，在所述激光除锈装置后方设置有激光打凹坑装置，在所述激光打凹坑装置后方设置有防锈处理装置，所述防锈处理装置为超音速低压冷喷涂装置或仿激光焊接装置。

其附加技术特征为：

所述激光除锈装置包括除锈激光器、除锈激光头及连接所述除锈激光器和除锈激光头的除锈激光传输线，所述激光打凹坑装置包括打凹坑激光器、打凹坑激光头及连接所述打凹坑激光器和打凹坑激光头的打凹坑激光连接线；所述超音速低压冷喷涂装置包括喷涂机构、空压机、气管；所述仿激光焊接装置包括焊枪、焊枪连接线和仿激光焊机；

所述除锈激光头、打凹坑激光头、喷涂机构或焊枪固定在固定架上，所述固定架通过高度调节机构与所述车体连接；

所述喷涂机构或焊枪通过摆动机构与所述车体连接；

在所述车体上有电控系统集成装置，该电控系统集成装置包括中央处理器、设备调节装置和手动操作控制箱；

在所述车体上设置有限位架，在所述限位架内部两侧设置有匀速平稳机构。

本实用新型所提供的轨面除锈和防锈处理一体化设备与现有技术相比，具有以下优点：其一，由于包括带有车轮的车体和动力装置，在所述车体上设置有激光除锈装置，在所述激光除锈装置后方设置有激光打凹坑装置，在所述激光打凹坑装置后方设置有防锈处理装置，所述防锈处理装置为超音速低压冷喷涂装置或仿激光焊接装置，先通过激光除锈装置对轨面除锈，然后通过激光打凹坑装置在轨面上打凹坑，最后通过超音速低压冷喷涂装置或仿激光焊机装置在带有凹坑的轨面上喷涂或焊接防锈导电层，激光除锈是一种“干式”清洗，不需要清洁液或其它的化学溶液，不会导致二次污染，而且清洁度远远高于化学清洗工艺；清洗对象广泛，同时不受基体材料的限制；激光清洗是一种非接触性加工，可以远距离操作，通过调控激光工艺参数，可以在不损伤基材表面的基础上，可以无残留的清除锈蚀，易实现自动化操作；激光打凹坑是根据激光打标的原理技术，把激光除完锈的轨面上进行阵列式打密密麻麻的凹坑，凹坑的直径是0.5mm深度0.2mm，凹坑主要作用是增加喷涂和焊接材料、增加耐磨强度、增长适用时间；采用不影响钢轨物理性能的超音速低压冷喷涂或仿激光焊接防锈导电材料技术，可有效保持轨道电路的特性，超音速低压冷喷涂技术是一种新型金属喷涂工艺，它不同于传统喷涂（超速火焰喷涂，等离子喷涂，爆炸喷涂等），不需要将喷涂的金属粒子融化，喷涂基体表面产生的温度一般不超过150℃；不会使基体产生热应力、无氧化无相变无烧蚀、可喷涂厚度0.2-10mm、且涂层均匀性好、表面光洁度高Rz20-40，涂层结合强度高30-100MPa、内聚力大0-100MPa、涂层致密、空隙率低（1-3%）、导热导电率高（92%以上）。仿激光焊接技术是一种与基体冶金结合的工艺，结合强度高属冶金结合；基体材料在焊接加工过程中仅表面微熔，基体不变形、不退火、不咬边和没残余应力，基体热影响区极小、不改变其金属组织状态，一般为焊接厚度0.1-3mm；超音速低压冷喷涂或仿激光焊接易实现自动化；设备重量轻，可分体人工搬运、适合野外作业；使用寿命长，效率高；现场作业成本低，有极好的经济效益前景；其二，由于所述除锈激光头、打凹坑激光头、喷涂机构或焊枪固定在固定架上，所述固定架通过高度调节机构与所述车体连接，可以根据需要调整除锈激光头、打凹坑激光头、喷涂机构或焊枪与轨面的距离，使用更加方便；其三，由于所述喷涂机构或焊枪通过摆动机构与所述车体连接，导电体以连续ν型波浪线横向方式的轨迹喷涂或焊接在轨面上，冷喷涂层或焊接层及其界面组织致密，晶体细小，无孔洞，无夹杂裂纹等缺陷；冷喷涂层或焊接层为由底层、中间层以及面层组成的各具特点的梯度功能材料，底层具有与基体浸润性好、结合强度高的特点、中间层具有强度和硬度高、抗裂性好，面层具有抗冲刷、耐磨损和耐腐蚀；其四，由于在所述车体上设置有限位架，在所述限位架内部两侧设置有匀速平稳机构，行进更加平稳，除锈、打凹坑及喷涂或焊接更加均匀，处理质量高。

附图说明

图1为本实用新型轨面除锈和防锈处理一体化设备控制原理图；

图2为本实用新型轨面除锈和防锈处理一体化设备的结构示意图；

图3为图2的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型轨面除锈和防锈处理一体化设备的结构和使用原理做进一步详细说明。

如图1和图2所示，轨面除锈和防锈处理一体化设备控制原理图和其结构示意图，轨面除锈和防锈处理一体化设备包括带有车轮1的车体2和动力装置3，在车体2上设置有激光除锈装置4，在激光除锈装置4后方设置有激光打凹坑装置5，在激光打凹坑装置5后方设置有防锈处理装置6，防锈处理装置6为超音速低压冷喷涂装置7或仿激光焊接装置8。激光除锈装置4包括除锈激光器41、除锈激光头42及连接除锈激光器41和除锈激光头42的除锈激光传输线43，激光打凹坑装置5包括打凹坑激光器51、打凹坑激光头52及连接打凹坑激光器51和打凹坑激光头52的打凹坑激光连接线53；超音速低压冷喷涂装置7包括喷涂机构71、空压机72、气管73；仿激光焊接装置8包括焊枪81、焊枪连接线82和仿激光焊机83；

先通过激光除锈装置4对轨面除锈，然后通过激光打凹坑装置5在轨面上打凹坑，最后通过超音速低压冷喷涂装置7或仿激光焊机装置8在带有凹坑的轨面上喷涂或焊接防锈导电层。激光除锈是一种“干式”清洗，不需要清洁液或其它的化学溶液，不会导致二次污染，而且清洁度远远高于化学清洗工艺；清洗对象广泛，同时不受基体材料的限制；激光清洗是一种非接触性加工，可以远距离操作，通过调控激光工艺参数，可以在不损伤基材表面的基础上，可以无残留的清除锈蚀，易实现自动化操作。激光打凹坑是根据激光打标的原理技术，把激光除完锈的轨面上进行阵列式打密密麻麻的凹坑，凹坑的直径是0.5mm深度0.2mm，凹坑主要作用是增加喷涂和焊接材料、增加耐磨强度、增长适用时间。采用不影响钢轨物理性能的超音速低压冷喷涂或仿激光焊接防锈导电材料技术，可有效保持轨道电路的特性，超音速低压冷喷涂技术是一种新型金属喷涂工艺，它不同于传统喷涂（超速火焰喷涂，等离子喷涂，爆炸喷涂等），不需要将喷涂的金属粒子融化，喷涂基体表面产生的温度一般不超过150℃；不会使基体产生热应力、无氧化无相变无烧蚀、可喷涂厚度0.2-10mm、且涂层均匀性好、表面光洁度高Rz20-40，涂层结合强度高30-100MPa、内聚力大0-100MPa、涂层致密、空隙率低（1-3%）、导热导电率高（92%以上）。仿激光焊接技术是一种与基体冶金结合的工艺，结合强度高属冶金结合；基体材料在焊接加工过程中仅表面微熔，基体不变形、不退火、不咬边和没残余应力，基体热影响区极小、不改变其金属组织状态，一般为焊接厚度0.1-3mm；超音速低压冷喷涂或仿激光焊接易实现自动化；设备重量轻，可分体人工搬运、适合野外作业；使用寿命长，效率高；现场作业成本低，有极好的经济效益前景。

如图2和3所示，除锈激光头42、打凹坑激光头52、喷涂机构71或焊枪81固定在固定架14上，固定架14通过高度调节机构10与车体1连接，可以根据需要调整除锈激光头42、打凹坑激光头52、喷涂机构71或焊枪81与轨面的距离，使用更加方便。

喷涂机构71或焊枪81通过摆动机构11与车体1连接，导电体以连续ν型波浪线横向方式的轨迹喷涂或焊接在轨面上，冷喷涂层或焊接层及其界面组织致密，晶体细小，无孔洞，无夹杂裂纹等缺陷；冷喷涂层或焊接层为由底层、中间层以及面层组成的各具特点的梯度功能材料，底层具有与基体浸润性好、结合强度高的特点、中间层具有强度和硬度高、抗裂性好，面层具有抗冲刷、耐磨损和耐腐蚀。

如图1和图2所示，在车体1上有电控系统集成装置9，该电控系统集成装置9包括中央处理器91、设备调节装置92和手动操作控制箱93；电控系统集成装置9存储所有控制程序，对整个设备进行参数设置，并进行手动或自动控制。

如图3所示，在车体1上设置有限位架12，在限位架12内部两侧设置有匀速平稳机构13，行进更加平稳，除锈、打凹坑及喷涂或焊接更加均匀，处理质量高。

本实用新型的保护范围不仅仅局限于上述实施例，只要结构与本实用新型轨面除锈和防锈处理一体化设备结构相同，就落在本实用新型保护的范围。