一种层流等离子强化合金钢辙叉的制作方法

本实用新型涉及一种表面具有高硬度、高耐磨特性的层流等离子强化合金钢辙叉，属合金钢辙叉制造领域。

背景技术：

201621036898.9、名称“一种层流等离子强化at尖轨”，钢轨主体的顶部设置倾斜顶面，倾斜顶面高的一侧与钢轨主体形成锐角，倾斜顶面另一侧与钢轨主体形成圆弧面过渡，倾斜顶面、圆弧面表面层为马氏体层，倾斜顶面斜度为1∶13，圆弧面的半径为15毫米。本实用新型尖轨的顶面廓形与车轮匹配更好，更能适应轮轨接触关系，提高列车通过的平稳性，同时又保证尖轨具有良好的韧性和抗剥离掉块的性能。

201811556199.0、名称“一种基于层流等离子的钢轨表面在线移动处理装置”，包括：龙门架主体、等离子发生器驱动装置、层流等离子发生器、龙门架驱动轮、龙门架驱动装置、第一龙门架支撑臂、第二龙门架支撑臂、龙门架支撑板和在线移动处理装置，所述龙门架主体包括第一龙门架支撑臂、第二龙门架支撑臂和龙门架支撑板，所述第一龙门架支撑臂和第二龙门架支撑臂上设置有龙门架驱动轮，所述龙门架驱动轮上设置有龙门架驱动装置，所述龙门架支撑板上设置有等离子发生器驱动装置，所述等离子发生器驱动装置上设置有层流等离子发生器，所述在线移动处理装置设置在第一龙门架支撑臂上。

201621088984.4、名称“一种层流等离子钢轨表面处理装置”，包括非转移弧层流等离子束喷枪、工业机器人、送丝送粉装置和钢轨安装平台；采用非转移弧层流等离子发生器作为热源，非转移弧层流等离子发生器沿钢轨纵向轴线相对平行匀速移动，由送丝送粉装置沿非转移弧层流等离子发生器中心轴向送粉，钢轨安装平台上安装的钢轨进行表面处理。本实用新型采用层流电弧等离子体束再制造系统设备对铁路道岔、钢轨、车轮及其它轨道车辆零部件进行热表面强化处理，经过处理的材料表面硬度增强效果非常明显，其耐磨性也获得极大提高。

上述背景技术，均没有涉及对合金钢辙叉普通翼轨、叉跟轨轨顶强化而提升该辙叉整体性能和使用寿命的技术问题。

技术实现要素：

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种通过对合金钢辙叉的翼轨、叉跟轨轨头进行强化处理，使合金钢辙叉其表层0.5mm～2mm形成一种具有高硬度、高耐磨性的层流等离子强化合金钢辙叉层。

设计方案：为了实现上述设计目的。本实用新型涉及的层流等离子强化合金钢辙叉主要由合金钢心轨、连接在心轨跟端的叉跟轨和分布在心轨两侧的翼轨组成，通过间隔铁和高强度螺栓等连接件连接在一起。

为了使合金钢辙叉其表面具有高硬度、高耐磨性，本实用新型对翼轨、叉跟轨表层通过层流等离子束进行快速加热，使轨件表层金属进行快速升温，达到相变临界点以上，使加热表层区域显微组织发生改性变化，形成超细、均匀的淬硬组织，但不改变基体内部组织和性能，达到强化钢轨表层的目的。因为该组织强度和硬度较高，不易碎裂掉块，具有与基体强韧的匹配性。表面硬化区呈连续或不连续状，且均匀稳定分布，其次，根据翼轨和叉跟轨使用工况，对翼轨、叉跟轨的轨顶及工作边进行局部或全部强化处理。

为进一步提高辙叉整体性能，便于层流等离子强化处理，翼轨采用标准断面钢轨制作，心轨理论尖端至心轨50mm断面对应翼轨工作边刨切成竖直面，两端轨角圆弧过渡至r13与标准钢轨断面轨角圆弧相接，减小轨角圆弧影响，提高翼轨承载力，轨顶面和工作边表层为淬硬组织层；叉跟轨顶部设置斜面，工作边一侧设置斜面，工作边斜面与顶部斜面通过一段或多段圆弧连接，多段圆弧半径各不相同，非工作边一侧为竖直面与心轨跟端配合，轨顶斜面、圆弧和工作边斜面表层为淬硬组织层。

为使车轮平顺通过辙叉心翼轨过渡区域，心轨小断面设置与翼轨匹配的降低值，减少冲击改善心轨小断面受力。

技术方案：一种层流等离子强化合金钢辙叉，由合金钢心轨、连接在心轨跟端的叉跟轨和分布在心轨两侧的翼轨组成，通过间隔铁和高强度螺栓连接件连接在一起，其特征是：翼轨、叉跟轨表层0.5mm～2mm为层流等离子强化层。

本实用新型与背景技术相比，层流等离子强化合金钢辙叉通过对辙叉中翼轨、叉跟轨进行强化处理，表面形成淬硬组织，其硬度、深度在轨件表面分布均匀，使表面硬度大幅提高，增强了其承载能力和耐磨性能，同时也保护了心轨小断面，使整组辙叉的性能和使用寿命得到提高约50%。

附图说明

图1是是合金钢辙叉强化示意图。

图2是翼轨轨顶截面及强化区域示意图。

图3是叉跟轨轨顶截面及强化区域示意图。

具体实施方式

实施例1：参照附图1-3。层流等离子强化合金钢辙叉主要由合金钢心轨1、连接在心轨跟端的叉跟轨3和分布在心轨两侧的翼轨2组成，通过间隔铁4和高强度螺栓5等连接件连接在一起。

对翼轨2、叉跟轨3表层进采用层流等离子束快速加热，在轨件表层形成超细、均匀的淬硬组织，硬化区在轨件表面不连续状均匀分布。

翼轨2采用标准断面钢轨制作，心轨理论尖端至心轨50mm断面对应翼轨工作边刨切成竖直面，两端圆弧过渡至r13与标准钢轨断面圆弧相接，轨顶面和工作边表层为淬硬组织层6；叉跟轨顶部设置斜度1:40～1:15，叉跟轨顶部斜度可在此范围内根据车轮磨耗状态或钢轨是否设置斜度等，取不同值，工作边斜面与顶部斜面通过多段圆弧连接，其多段圆弧至少为2段圆弧。工作边一侧设置斜度1:40～1:3，（斜度可在此范围内根据钢轨是否设置斜度等，取不同值，工作边斜面与顶部斜面通过一个圆弧r10～r15连接，通过不同斜度、连接圆弧的组合设置形成新的轨头廓形，增强车轮与轨头廓形的匹配性，改善轮轨接触受力。非工作边一侧为竖直面与心轨跟端配合，轨顶斜面、圆弧和工作边斜面表层为淬硬组织层7。为使车轮平顺通过辙叉心翼轨过渡区域，心轨小断面设置与翼轨匹配的降低值，减少冲击改善心轨小断面受力。

需要理解到的是：上述实施例虽然对本实用新型的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本实用新型设计思路的简单文字描述，而不是对本实用新型设计思路的限制，任何不超出本实用新型设计思路的组合、增加或修改，均落入本实用新型的保护范围内。

技术特征：

1.一种层流等离子强化合金钢辙叉，由合金钢心轨、连接在心轨跟端的叉跟轨和分布在心轨两侧的翼轨组成，通过间隔铁和高强度螺栓连接件连接在一起，其特征是：翼轨、叉跟轨表层为0.5mm～2mm为层流等离子强化合金钢辙叉层。

2.根据权利要求1所述的层流等离子强化合金钢辙叉，其特征是：翼轨采用标准断面钢轨制作，心轨理论尖端至心轨50mm断面对应翼轨工作边刨切成竖直面，两端轨角圆弧过渡至r13与标准钢轨断面轨角圆弧相接。

3.根据权利要求1所述的层流等离子强化合金钢辙叉，其特征是：叉跟轨顶部设置斜度1:40～1:15，工作边一侧设置斜度1:40～1:3。

4.根据权利要求3所述的层流等离子强化合金钢辙叉，其特征是：工作边斜面与顶部斜面通过一段或多段圆弧连接，多段圆弧半径各不相同，非工作边一侧为竖直面与心轨跟端配合，轨顶斜面、圆弧和工作边斜面表层为淬硬组织层。

5.根据权利要求4所述的层流等离子强化合金钢辙叉，其特征是：工作边斜面与顶部斜面通过一段圆弧连接时，其圆弧为r13mm。

6.根据权利要求4所述的层流等离子强化合金钢辙叉，其特征是：工作边斜面与顶部斜面通过多段圆弧连接，其多段圆弧至少为2段圆弧。

7.根据权利要求1所述的层流等离子强化合金钢辙叉，其特征是：心轨小断面设置与翼轨匹配的降低值使车轮在心翼轨间初始过渡点约在心轨30mm断面处。

技术总结
本实用新型涉及一种表面具有高硬度、高耐磨特性的层流等离子强化合金钢辙叉，由合金钢心轨、连接在心轨跟端的叉跟轨和分布在心轨两侧的翼轨组成，通过间隔铁和高强度螺栓连接件连接在一起，翼轨、叉跟轨表层为0.5mm～2mm为层流等离子强化合金钢辙叉层。优点：层流等离子强化合金钢辙叉通过对辙叉中翼轨、叉跟轨进行强化处理，表面形成淬硬组织，其硬度、深度在轨件表面分布均匀，使表面硬度大幅提高，增强了其承载能力和耐磨性能，同时也保护了心轨小断面，使整组辙叉的性能和使用寿命得到提高。

技术研发人员：车伟;王磊;郑会锋;付涛;高尚君
受保护的技术使用者：中铁宝桥集团有限公司
技术研发日：2019.11.13
技术公布日：2020.12.01