钢铝复合接触轨的制作方法

文档序号:15327576发布日期:2018-09-01 04:42阅读:1552来源:国知局

本实用新型涉及一种钢铝复合接触轨,属于轨道交通设备领域。



背景技术:

接触轨系统是设置在车辆侧面或下方,由导电轨等组成的,向地铁和城市轨道交通系统电力牵引车辆上传输电能的装置。钢铝复合轨具有传输电流大、重量轻、安装方便、耐磨损、使用寿命长等优点,已成为接触轨(第三轨)广泛采用的材料。目前钢铝复合工艺主要有钢铝共挤复合、机械加焊接复合、机械复合三种。

(1)钢铝共挤复合,钢铝凸凹连接结构是预先制作好的,依靠模具挤压力使钢铝结合面密贴,其主要缺点是:a、钢铝材料的状态只能是挤压态,无法通过热处理使材料达到各自的最佳性能,组织状态、力学性能、耐磨性能等综合性能差,钢带表面质量较差;b、由于钢、铝材料的膨胀系数相差近一倍,从挤压状态高温到室温、日常工作温度变化时,钢铝间易出现纵向位移;c、钢铝结合面产生缝隙,导致接触电阻大,影响导电性,腐蚀介质容易侵入钢铝结合面,进一步恶化导电性,降低产品寿命;d、钢铝间没有机械结合力,钢带靠两侧少许铝包边的阻拦而保持不分离,随着使用中的磨损,铝包边被磨去后钢带将会脱落,从而降低了产品的使用寿命,生产设备及工艺较复杂;

(2)机械加焊接复合,先通过挤制工艺,成型铝本体,钢带通过滚压或模压的方法制成两个J形。将制好的两个J形钢带分别钩在铝本体的两侧,对钢带的顶面和侧面同时加压,使其与铝本体密贴,并使两个J形钢带的顶面处于一个平面内,在保压的条件下,将两个J形钢带的接缝焊合,最后将焊缝修平即可,这种复合轨的特点是,钢铝凸凹连接结构是预先制作好的,在复合的过程中不需要二次冷变形优点是复合工艺简单,易于实现;但缺点是:a、焊接过程的热影响使钢铝材料的局部组织和性能发生变化,对复合前的形状和表面质量都有影响,且难于消除,影响钢铝复合轨的整体质量;b、钢带尺寸较其它类型大,重量重,易因偶然因素而造成两金属层的相互移位;c、受制造技术的限制,其钢带的厚度不能作的较厚,只适合于轻轨的场合,不太适合当今地铁及高速铁路的要求;d、必须沿整个钢铝复合轨纵向进行焊接,需要焊接专用设备,工序复杂,对焊接技术及机加工精度要求高,对要求极高的钢带的平直度及平顺性有较大影响;e、钢、铝间同样存在缝隙,接触电阻大,腐蚀介质易侵入来实现;

(3)机械复合,接触轨的生产工艺为铝轨本体单独挤压成型,不锈钢嵌入层预先加工成平直的不锈钢带。不锈钢带呈槽形,两侧预先制好排气孔。先将处理好的不锈钢带扣入铝本体,使两者完全吻合,然后采用模压的方式,对轨头的顶面加压,使钢带槽底内面与铝本体轨头顶面之间形成一定的压应力,在保压的同时,对铝本体轨头部分两侧面同时加压,使铝本体包住钢带,同时在铝本体上正对着钢带壁板小孔的部位外侧面压出圆柱形凹坑,则在内侧面形成圆柱形凸起并嵌入钢带壁板上的圆孔内,使钢铝结合的界面间形成了足够的压应力,实现密贴的要求,同时也形成了凸凹连接功能,从而使不锈钢带与铝轨紧密连接。在外力冲击和运行振动的情况下,其连接仍是可靠的、密切的,即使6mm厚的顶部全部磨完,也不会剥落;但缺点是:a、需要专用设备,工序复杂,对母材挤压技术及机加工精度要求高,要求有极高的钢带的平直度;b、钢、铝间同样存在缝隙,接触电阻大;c、带弧度的弯轨加工难度较大。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提出一种钢铝复合接触轨,该钢铝复合接触轨结构简单、安全、可靠,接头质量好,焊接过程发生同质材料焊接,焊接处形成熔核及塑性环,熔核在压力继续作用下冷却结晶,形成组织致密、无缩孔、裂纹的焊点,热影响区小,变形与应力也小,使铝轨本体与钢滑触面紧密连接,钢滑触面不易脱落,钢铝间不出现纵向位移;满足持续载流量规定的要求,性能稳定。

本实用新型所述的钢铝复合接触轨,包括铝轨本体和钢滑触面,铝轨本体头部与钢滑触面之间设有铝钢过渡焊块,钢滑触面两端向下弯曲,将铝轨本体头部的支耳包围;铝钢过渡焊块包括铝材部和钢材部,铝钢过渡焊块的铝材部与铝轨本体焊接固定,铝钢过渡焊块的钢材部与钢滑触面焊接固定。

所述的铝钢过渡焊块为铝方杆与铸钢件(与滑触面材料材质相同)通过设备焊接而成,铝钢过渡焊块接头质量好,接头性能稳定,焊接过程用时短,效率高,可在流水线上生产,节能、节材、低耗,所需功率是传统焊接工艺的1/5~1/15,并且不需焊条、焊剂、钎料、保护气体,不需填加金属,也不需消耗电极等,环保,无污染,焊接过程不产生烟尘或有害气体,不产生飞溅,没有弧光和火花,没有放射线,并且接头成型连续、均匀、美观,焊接完成后的铝钢过渡焊块原料,可以根据具体需要加工成不同尺寸的铝钢过渡焊块。

钢铝复合接触轨的制作方法,

1)材料准备:利用较大型铝挤压机生产成品的3000A、4000A、4500A等规格接触轨中的铝轨本体,利用成型设备生产复合要求的钢滑触面;根据已经申请的发明专利的制作生产铝钢过渡焊块;

2)焊前准备:对标准的铝轨本体进行预加工,可以根据用户要求进行非标预制(加工成弧形弯轨),利用设备将钢滑触面加工成标准形状;

3)焊接过程:第一步在加工成型的钢滑触面内部利用设备与铝钢过渡焊块点焊,使铝钢过渡焊块的钢材部与钢母材形成钢与钢熔点焊缝,焊后具有相当强度的铝钢过渡焊块在钢滑触面内均匀分布;

4)复合过程:带有焊好铝钢过渡焊块的钢滑触面放置在铝轨本体上方,利用设备将钢滑触面的两端向下弯曲,将铝轨本体头部的支耳包围,组装成铝钢复合导轨初品;

5)二次焊接:组装成的铝钢复合导轨初品利用设备进行二次焊接,使铝钢过渡焊块的铝材部与铝轨本体形成铝与铝熔点焊缝,使铝钢复合轨通过两次焊接形成牢固的结合体。

铝轨本体可以为铝镁硅合金,钢滑触面可以为不锈钢或者优质奥氏体不锈钢。

优选的,所述的铝轨本体头部与钢滑触面之间的相邻铝钢过渡焊块的间距为10cm-80cm。

优选的,所述的铝钢过渡焊块的厚度为0.5cm-5cm。

优选的,所述的铝钢过渡焊块的上部分为钢材部,下部分为铝材部。

优选的,所述的铝钢过渡焊块的左部分为钢材部,右部分为铝材部。

本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果是:

本实用新型结构简单、安全、可靠,焊接过程发生同质材料焊接,焊接处形成熔核及塑性环,熔核在压力继续作用下冷却结晶,形成组织致密、无缩孔、裂纹的焊点,热影响区小,变形与应力也小,使铝轨本体与钢滑触面紧密连接,钢滑触面不易脱落,钢铝间不出现纵向位移,具有较高的抗拉强度和抗剪强度,适合多种场所的直轨和弯轨;满足持续载流量规定的要求,性能稳定;并且生产过程操作简单,易于实现机械化和自动化,改善了劳动条件,生产率高,且无噪声及有害气体,在大批量生产中,可以和其他制造工序一起编到组装线上。

附图说明

图1、钢铝复合接触轨结构示意图一(主视图);

图2、钢铝复合接触轨结构示意图(左视图);

图3、钢铝复合接触轨结构示意图二(主视图)。

图中:1、铝轨本体;2、钢滑触面;3、铝钢过渡焊块;4、铝与铝熔点焊缝;5、钢与钢熔点焊缝;6、钢材部;7、铝材部;8、支耳。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述:

如图1-图3,本实用新型所述的钢铝复合接触轨,包括铝轨本体1和钢滑触面2,铝轨本体1头部与钢滑触面2之间设有铝钢过渡焊块3,钢滑触面2两端向下弯曲,将铝轨本体1头部的支耳8包围;铝钢过渡焊块3包括铝材部7和钢材部6,铝钢过渡焊块3的铝材部7与铝轨本体1焊接固定,铝钢过渡焊块3的钢材部6与钢滑触面2焊接固定。

铝轨本体1头部与钢滑触面2之间的相邻铝钢过渡焊块3的间距为50cm,铝钢过渡焊块3的厚度为2cm。

实施例1:

如图1,铝钢过渡焊块3的上部分为钢材部6,下部分为铝材部7,上部分的钢材部6与钢滑触面2焊接固定,下部分的铝材部7与铝轨本体1焊接固定,同质材料焊接性质更加稳定。

实施例2:

如图3,铝钢过渡焊块3的左部分为钢材部6,右部分为铝材部7,左部分的钢材部6与钢滑触面2焊接固定,右部分的铝材部7与铝轨本体1焊接固定,同质材料焊接性质更加稳定。

所述的铝钢过渡焊块3为铝方杆与铸钢件(与滑触面材料材质相同)通过设备焊接而成,铝钢过渡焊块3接头质量好,接头性能稳定,焊接过程用时短,效率高,可在流水线上生产,节能、节材、低耗,所需功率是传统焊接工艺的1/5~1/15,并且不需焊条、焊剂、钎料、保护气体,不需填加金属,也不需消耗电极等,环保,无污染,焊接过程不产生烟尘或有害气体,不产生飞溅,没有弧光和火花,没有放射线,并且接头成型连续、均匀、美观,焊接完成后的铝钢过渡焊块3原料,可以根据具体需要加工成不同尺寸的铝钢过渡焊块3。

钢铝复合接触轨的制作方法,

1)材料准备:利用较大型铝挤压机生产成品的3000A、4000A、4500A等规格接触轨中的铝轨本体1,利用成型设备生产复合要求的钢滑触面2;根据已经申请的发明专利的制作生产铝钢过渡焊块3;

2)焊前准备:对标准的铝轨本体1进行预加工,可以根据用户要求进行非标预制(加工成弧形弯轨),利用设备将钢滑触面2加工成标准形状;

3)焊接过程:第一步在加工成型的钢滑触面2内部利用设备与铝钢过渡焊块3点焊,使铝钢过渡焊块3的钢材部6与钢母材形成钢与钢熔点焊缝5,焊后具有相当强度的铝钢过渡焊块3在钢滑触面2内均匀分布;

4)复合过程:带有焊好铝钢过渡焊块3的钢滑触面2放置在铝轨本体1上方,利用设备将钢滑触面2的两端向下弯曲,将铝轨本体1头部的支耳8包围,组装成铝钢复合导轨初品;

5)二次焊接:组装成的铝钢复合导轨初品利用设备进行二次焊接,使铝钢过渡焊块3的铝材部7与铝轨本体1形成铝与铝熔点焊缝4,使铝钢复合轨通过两次焊接形成牢固的结合体。

铝轨本体1可以为铝镁硅合金,钢滑触面2可以为不锈钢或者优质奥氏体不锈钢。

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