[发明专利]一种层流等离子技术用于钢轨表面的点状处理方法

说明书

本发明属于钢轨表面处理领域，具体涉及一种层流等离子技术用于钢轨表面的点状处理方法，其特征在于包括如下步骤：对钢轨表面质量和平直度进行检查，去除锈迹或油污直到满足钢轨表面强化处理的要求；钢轨定位并自动夹紧，开启层流等离子束发生器，自动升功至稳定工作状态；在预定的处理范围内进行钢轨表面强化处理，处理后在钢轨表面形成多个点状强化带；处理完毕之后对钢轨进行检查，检查合格之后入库，将新的钢轨放入。

技术领域

本发明属于钢轨表面处理领域，具体涉及一种层流等离子技术用于钢轨表面的点状处理方法。

背景技术

钢轨是铁路线路的重要组成部分，其主要作用是支持并引导车轮沿运行方向前进，直接承受来自车轮的压力、震动和冲击。随着我国重载货运铁路、高速铁路、客运专线、快速客货混跑铁路以及城市轨道交通的大规模建设与发展，对钢轨的耐磨性和使用寿命的要求不断提高。

目前，我国铁路钢轨一般采用钢厂轧制成型，其强度和硬度都难以适应现代重载铁路发展的需要，造成使用中出现磨耗量大、剥离掉块、轨面压溃等损伤。在重载荷、年通过量大等地段，钢轨磨耗和损伤更快、寿命更短，导致其更换频繁，严重影响行车安全和运输秩序，同时也增加了运营成本。

铁路钢轨的损伤大致可以分为磨损和滚动接触疲劳。磨损的主要损伤类型包括钢轨侧磨、钢轨压溃、钢轨剥离、钢轨波磨，占到钢轨磨损损伤量的80%以上。滚动接触疲劳会诱发棘齿裂纹和垂直裂纹，根据接触疲劳裂纹在钢轨踏面处形成的位置和形状，可以将疲劳裂纹分为鱼鳞状剥离裂纹和斜裂纹。几种常见的损伤模式如下：

侧磨：磨耗常表现为在钢轨头部发生的沿全长的磨损，以侧面磨耗为主，一般出现在曲线外股钢轨的头部。列车运行过程中，车轮与钢轨之间的粘着、螺滑及滑动，车轮与钢轨之间由于存在冲击角而造成的对钢轨的冲击，都会严重磨损钢轨。同时，由于车体离心力和向心力得不到平衡而造成的内外轨偏载，也会加剧钢轨的侧磨。例如在一些山区的铁路线上，决定曲线钢轨是否需要更换的主要因素就是钢轨侧磨。车轮在直线钢轨上运行时，车轮和钢轨是一点接触，也就是说，钢轨的顶面和车轮踏面之间接触。然而，如果钢轨的曲率半径比较小，车轮通过钢轨的时候，由于惯性的原因，车轮的轮缘会向钢轨的一侧贴靠，也就是两点接触。如果车轮在钢轨上纯滚动，则滑动必然存在于另一个远离回转轴线的轮缘与轨侧的接触点上，导致剧烈磨损出现在轮缘与轨侧之间。研究认为，横向水平力的大小是决定钢轨侧磨的主要因素。线路几何尺寸不达标会加重钢轨侧磨，具体体现在外轨超高、轨底坡、曲线半径、曲线圆顺度、轨距等几何参数上的影响。此外，钢轨材质和线路道床的清洁程度也会对侧磨带来影响。

波磨：钢轨投入使用后，轨顶面沿纵向出现有一定规律性的凸凹不平现象被称为波浪型磨损，简称波磨。较大的轮轨载荷导致钢轨塑性变形不均匀是钢轨产生波磨的主要原因。波磨的形成与钢轨材料的安定极限值有关，其安定值越大，波磨越不易形成。波磨可以分为重载波磨、轻轨波磨、轨枕振动、车轮压痕和响轨，对应损伤机理为波谷塑性变形、塑性弯曲、波谷侧面磨损和波峰塑性变形、波谷纵向振动磨损、波谷纵向滑动磨损。线路上出现波磨，会加剧轮轨垂向振动，引起钢轨扣件松动、枕轨下沉、路基破坏等后果，这不仅缩短钢轨使用寿命，而且损坏运行车辆零部件。同时，波磨将导致轮轨作用力的急剧增加，这可能引起钢轨和车轴的断裂，增加列车行车风险。

压溃：钢轨连续塑性变形会引起钢轨的压溃。所谓钢轨压溃，是指发生在轨头踏面处由被压溃的金属所形成的飞边。钢轨压溃已经成为重载线路钢轨的一种主要损伤类型，常见于重载线路曲线低股钢轨上，表现为钢轨内轨角处轨头被挤压成蘑菇状。造成钢轨压溃的原因可归结为：轨道材料强度不足，硬度不够，曲线超高过高或过低，或者低股钢轨轨底坡不合适，有害夹杂物和元素偏析。