专利名称：一种消除高锰钢辙叉爆炸硬化变形的新工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种既能够有效地解决高锰钢辙叉的爆炸硬化变形问题，又能够满足同类型结构高锰钢辙叉爆炸硬化要求的新工艺，属高锰钢辙叉(以后简称辙叉)爆炸硬化工艺制造领域。
背景技术：
随着国内重载铁路和国外铁路制造技术的不断发展，辙叉的结构也在不断地发生变化。目前，新开发的大秦线75kg钢轨12号嵌入式组合辙叉以及北美新型嵌入式辙叉(136RE-10HP TH)的结构出现新的特点 (1)辙叉轨顶为两个沿对称中心线相交的斜面，心轨尖端顶面无降低要求；
(2)辙叉表面硬度要求提高，需对辙叉行车轨面进行爆炸硬化。根据此类辙叉的结构特点，以及辙叉爆炸硬化工艺的特性，辙叉的翼轨受爆炸冲击波的影响，造成爆炸后翼轨外倾变形，导致翼轨顶斜面角度发生变化，出现了翼轨、心轨顶面不同面的现象，影响行车安全。辙叉原爆炸硬化工艺①将塑性炸药按辙叉爆炸敷药工艺参数图(图1-1)加工成型，厚度控制在2. 4±0. 2mm 将加工成型的炸药敷于辙叉轨顶及行车接触面，保证炸药与辙叉表面密贴；③通过电雷管引爆，利用爆炸产生的冲击波作用使辙叉行车接触面的硬度提高。由于目前需爆炸硬化的辙叉轨顶为平面，心轨尖端顶面相对于翼轨顶面有降低要求。因此，这种工艺能满足现有产品的尺寸要求，但是对于轨顶为斜面，心、翼轨顶面没有相对降低值要求的这种结构的辙叉，在爆炸硬化后翼轨产生的外倾变形问题，不能满足其技术标准要求。按照原爆炸硬化工艺对新型结构辙叉爆炸时，其翼轨的受力分析如图2所示。具体如下
在轨顶面产生垂直于翼轨顶斜面(α° )的力2F1，可分解为水平方向的力SFlx,竖直方向的ZFIy;
在翼轨工作边圆弧产生垂直于圆弧面的力2F2，可分解为水平方向的力SF2X，竖直方向的SF2Y;
翼轨工作边产生垂直于其表面的力SF3，可分解为水平方向的力SF3X，竖直方向的2F3Y;
翼轨各部位受竖直方向瞬间冲击力SF1Y、SF2Y、XF3Y,使辙叉各部位在竖直方向收缩，这种爆炸收缩在炸前辙叉顶面加工时已考虑预留。而翼轨水平方向瞬间同时受SF1X、SF2x,XF3x的三个力，从局部分析可使翼轨工作边瞬间收缩，从翼轨整体受力上分析，翼轨整体水平受力为Σ Fx= Σ Flx+ Σ F2X+ Σ F3X,这个瞬间的冲击力，根据有关资料介绍,爆炸释放的能量在极短的时间(10* )S内
产生高压达3X10 7 Kpa的冲击力作用在翼轨上，使翼轨沿受力方向产生变形，导致翼轨顶斜面角度发生变化，翼轨受力不平衡是产生心轨、翼轨顶面平面度超差(不同面)的直接原因。
发明内容
设计目的避免背景技术中的不足之处，设计一种既能够有效地解决辙叉的爆炸变形问题，又能够满足同类型结构辙叉爆炸硬化的工艺要求。设计方案为了实现上述工艺设计目的，在现有辙叉爆炸硬化工艺的基础上，根据对辙叉翼轨的受力分析，通过改变炸药的敷设方案，使翼轨受力达到平衡，消除翼轨的外倾变形。具体方案如图3所示，新工艺中对辙叉翼轨受力分析如图4所示 在翼轨顶面产生垂直于翼轨顶斜面(α ° )的力SFl'，可分解为水平方向的力SFl χ，竖直方向的2F1 ；;
在翼轨工作边圆弧部位产生垂直于圆弧面的力2F2 ^，可分解为水平方向的力2F2 χ，竖直方向的2F2 ；;
在翼轨工作边产生垂直于其表面的力2F3丨，可分解为水平方向的力SF3 ζ，竖直方向的2F3 y ;
在翼轨外侧产生的垂直于其表面的力2F4 ';
翼轨各部位在竖直方向受瞬间冲击力SFl〗、SF2 y、SF3 F，使辙叉翼轨各部位在竖直方向收缩；而翼轨水平方向瞬间同时受SFl 'Jf JF2 - JF3 ^ ;的四个力，从局部分析可使工件表面瞬间收缩；从翼轨整体受力分析，翼轨整体水平受力=SFx=SFl x+ 2F2 x +XF3 +XF4丨=0，翼轨受力平衡，从而消除了翼轨水平方向上的受力不均的现象，使产品质量得到保证。根据爆炸硬化的辙叉结构特点和爆炸硬化工艺特点等综合因素考虑，确定消除翼轨爆炸硬化变形的工艺方法为①将塑性炸药按辙叉爆炸敷药工艺参数图(图5-1)加工成型，厚度控制在2. 4±0. 2mm 将加工成型的炸药按新工艺敷药，保证炸药与辙叉表面密贴；③通过电雷管引爆，利用爆炸产生的冲击波作用使辙叉行车接触面的硬度提高。本发明与背景技术相比，一是解决了辙叉翼轨爆炸硬化变形问题；二是该工艺用于同类型结构辙叉爆炸硬化的生产，质量稳定，效果良好；三是可作为一种预防(消除)爆炸硬化变形的有效方法。
图1-1是高锰钢辙叉原爆炸工艺敷药俯视结构示意图；图中阴影的部分表示爆炸敷药面积。图中标号1-1翼轨，1-2翼轨顶斜面，1-3翼轨工作边，1-4翼轨工作边圆弧，1-5心轨，1-6心轨顶面，1-7心轨工作边，1-8心轨工作边圆弧。图1-2是图1-1中E-E部的结构示意图；图中阴影的部分表示爆炸敷药区域。图1-3是图1-1中H-H部的结构示意图；图中阴影的部分表示爆炸敷药区域。图2是原工艺翼轨受力分析示意图。图中标号2-1翼轨，2-2翼轨顶斜面，2_3翼轨工作边，2-4翼轨工作边圆弧，2-5翼轨外侧。0 · —H髓舊林村!!賊角 m--_于翼_#_力 ￡P2—一垂亶于翼翁0.途||_位_力 調——鍾于糞tx#_A ΣΡ4——垂畫于翼_身個_力 膽--_■鮮受力图3是新工艺敷药方案示意图。图中标号1翼轨，2翼轨顶斜面，3翼轨工作边，4翼轨工作边圆弧，5翼轨外侧，6心轨，7心轨顶面，8心轨工作边，9心轨工作边圆弧。图4是新工艺翼轨受力分析示意图。
￡册一一垂畫于翼義J翁面_力 m/——德直于難工細籩綱力 iw——垂直于覊氟1作達_力· σ-—垂直于翼__力图5-1是高锰钢辙叉新工艺爆炸敷药俯视结构示意图；图中阴影的部分表示爆炸敷药区域。图5-2是图5-1中E-E部的结构示意图；图中阴影的部分表示爆炸敷药区域。图5-3是图5-1中D-D部的结构示意图；图中阴影的部分表示爆炸敷药面积(区域)。图5-4是图5-1中H-H部的结构示意图；图中阴影的部分表示爆炸敷药面积(区域)。图5-5是图5-1中B-B部((B ')向)的结构示意图。
具体实施例方式实施例I :参照附图5-1、5-2、5-3、5-4、5_5。一种消除高锰钢辙叉爆炸硬化变形的新工艺，⑴将塑性炸药按辙叉爆炸敷药工艺参数加工成型，厚度控制在2. 4±0. 2mm ；(2)将加工成型的炸药按翼轨整体水平受力敷药，保证炸药与辙叉表面密贴；⑶通过电雷管引爆，利用爆炸产生的冲击波作用对辙叉行车接触面进行硬化。所述辙叉翼轨受力分析如图4所示在翼轨顶面产生垂直于翼轨顶斜面(α ° )的力SFl'，可分解为水平方向的力
SFl ^ ,竖直方向的SFl ;在翼轨工作边圆弧部位产生垂直于圆弧面的力SF2 ^，可分解为水平方向的力2F2 ζ，竖直方向的SF2 y ;在翼轨工作边产生垂直于其表面的力2F3丨，可分解为水平方向的力SF3 z，竖直方向的SF3 'r ;在翼轨外侧产生的垂直于其表面的力2F4 ’ ;翼轨各部位在竖直方向受瞬间冲击力2F1 r、SF2〗、SF3〗，使辙叉翼轨各部位在竖直方向收缩；而翼轨水平方向瞬间同时受2F1 z、2F2 z、2F3 XF4 ;的四个力，从局部分析可使工件表面瞬间收缩；从翼轨整体受力分析，翼轨整体水平受力SFx=XFl z +XF2 χ +ΣΡ3 ^ +XF4丨=0，翼轨受力平衡，从而消除了翼轨水平方向上的受力不均而产生的外倾变形现象，使产品质量得到保证。需要理解到的是上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。·
权利要求
1.一种消除高锰钢辙叉爆炸硬化变形的新工艺，其特征是 (I)将塑性炸药按辙叉爆炸敷药工艺参数加工成型，厚度控制在2. 4±0. 2mm ； ⑵将加工成型的炸药按翼轨型面尺寸要求敷药，保证炸药与辙叉硬化表面贴实； ⑶通过电雷管引爆，利用爆炸产生的冲击波对辙叉行车接触面进行硬化，减小辙叉的初期磨耗，提高耐用度。
2.根据权利要求I所述的消除高锰钢辙叉爆炸硬化变形的新工艺，其特征是所述辙叉翼轨受力分析如图4所示 在翼轨顶面产生垂直于翼轨顶斜面(α° )的力SFl ’，可分解为水平方向的力SFl^，竖直方向的SFl 在翼轨工作边圆弧部位产生垂直于圆弧面的力2F2 ^，可分解为水平方向的力2F2 χ，竖直方向的2F2 ；； 在翼轨工作边产生垂直于其表面的力2F3 ’，可分解为水平方向的力SF3 ζ，竖直方向的2F3 I ； 在翼轨外侧产生的垂直于其表面的力2F4 '； 翼轨各部位在竖直方向受瞬间冲击力SFl〗、SF2 XF3 r ,使辙叉翼轨各部位在竖直方向收缩；而翼轨水平方向瞬间同时受SFl z、2F2 ZF3 x >XF4 ;的四个力，从局部分析可使工件表面瞬间收缩； 从翼轨整体受力分析，翼轨整体水平受力Σ Fx= Σ Fl z + Σ FZ + Σ ; F3a. +XF4; =0，翼轨受力平衡，从而消除了翼轨水平方向上的受力不均的现象，使产品质量得到保证。
全文摘要
本发明涉及一种既能够有效地解决高锰钢辙叉爆炸硬化的变形问题，又能够满足同类型结构辙叉爆炸硬化的工艺要求。将塑性炸药按辙叉爆炸敷药工艺参数加工成型，厚度控制在2.4±0.2mm；将加工成型的炸药按翼轨整体水平受力(型面尺寸要求)敷药，保证炸药与辙叉表面密贴；通过电雷管引爆，利用爆炸产生的冲击波作用对辙叉行车接触面进行硬化。优点一是解决了翼轨爆炸硬化产生的变形问题；二是该工艺可应用于同类辙叉的爆炸硬化生产，质量稳定，效果良好；三是可作为一种消除爆炸硬化变形的有效方法。
文档编号C21D1/09GK102888494SQ20121034358
公开日2013年1月23日 申请日期2012年9月17日 优先权日2012年9月17日
发明者王仙利, 寸向宁, 孙立彬 申请人:中铁宝桥集团有限公司