BS80A護軌開口段淬火試驗

汪廣志，高 凡

(中鐵寶橋集團天元實業發展有限公司，陜西 寶雞 721001)

BS80A護軌是BS80A系列道岔中的一個關鍵部件，采用的材料牌號為900A。設于固定轍叉的兩側，用于引導火車車輪輪緣，使之進入適當的輪緣槽，防止與叉心嚴重碰撞。轍叉護軌由中間平直段、兩端開口段、兩端緩沖段三部分構成，如圖1所示。

圖1 BS80A護軌實物圖Fig.1 Physical map of BS80A guardrail

護軌平直段起著防止互作用，開口段和緩沖段起著將車輪平順地引入護軌平直段的作用[1]。為了提高道岔整體壽命，TB/T 412標準軌距鐵路道岔技術條件規定：護軌軌頭頂面必須全長進行感應淬火處理；TB 1779標準道岔鋼軌件淬火技術條件要求：軌頭處淬火表面布氏硬度為298～380 HB，硬化層深度大于8 mm，硬化層金相組織為細珠光體。由于中間平直段中頻感應淬火比較容易，開口段和緩沖段因結構復雜凸變，中頻感應淬火時難度很大。因此，本文重點介紹了BS80A護軌開口段采用SQ欠速淬火法[2]的試驗過程及工裝設計應用情況，BS80A護軌軌頭經過淬火提高了機械強度、改善了力學性能和耐磨耗性能。

1 試驗內容及方法

1.1 試驗材料

采用900A牌號鋼軌制成的BS80A護軌試驗件，原材料質量應符合UIC860—0標準的有關規定。淬火試驗前復檢護軌原材料的化學成分：從試驗件開口段鋸切取δ=15 mm樣片，雙面經過銑磨加工后，用電火花切割成15 mm×35 mm×35 mm長方條，用酒精清洗干凈后，在日本島金PDA-7000型直讀式光譜儀上檢測試驗件的化學成分。具體結果如表1所示。

表1 BS80A護軌原材料化學成分(質量分數，%)

1.2 試驗設備

1000 Hz頻率的J1改進型中頻感應淬火機床。

1.3 主要工裝

四節噴霧盒、П型強力感應器。

1.4 試驗內容

依據試驗需求，設計制作了П型強力感應器，加大了感應器磁感應能力，在機床感應加熱裝置[3]上設計加裝了可使感應器空中懸浮停留機構。用非接觸式TI210紅外線測溫儀測定護軌軌頭淬火溫度和回火溫度；用手提式電動砂輪磨亮淬火試驗軌頂面后，用TH140里氏硬度計檢測其表面布氏硬度值；在淬火后的護軌開口段中間位置畫線鋸切取樣片，再用電火花線切割成15 mm×56 mm×35 mm長方條，經過磨床加工后檢驗；用Observer.DIm金相顯微鏡檢驗硬化層微觀組織；用200HRS-150臺式硬度機檢測護軌開口段樣片截面洛氏硬度梯度分布情況。

1.5 淬火工藝

BS80A護軌加工工藝流程：下料→鋸切→鉆孔→銑開口段軌頭→淬火→檢測矯直→檢測→裝配。

BS80A護軌開口段軌頭淬火試驗的主要步驟為：檢查設備和電源正常完好→安裝感應器及試驗軌件→啟動設備、調節風壓及水壓→調電參數、調諧、調頻→調車速、調功率→調淬火溫度、回火溫度→淬火及檢測質量。

BS80A護軌軌頭中頻感應淬火時采用連續加熱法[4]，護軌固定在機床移動臺車面上，強力感應器懸掛在BS80A護軌開口段端頭上方，為減少漏磁，感應器工作邊與軌頭間隙保持在10 mm左右。當臺車以一定速度向前移動，感應器加熱和噴霧盒冷卻同時進行，完成護軌開口段軌頭表面感應淬火，淬火冷卻速度快慢由噴霧盒噴霧量大小間接控制[5]。

表2 BS80A護軌開口段淬火工藝參數

BS80A護軌開口段淬火試驗主要工藝參數見表2。

2 試驗結果與討論

BS80A護軌開口段經過淬火后，具體實物如圖2所示。

BS80A護軌開口段軌頭淬火后，工作邊表面硬度由原材料的240～260 HB提高到了310～360 HB。硬化層宏觀形狀為帽型，深度大于8 mm，如圖3所示；開口段軌頭截面硬度梯度檢測結果見圖4，均完全達到技術要求。BS80A護軌開口段軌頭淬火后，硬化層金相組織為珠光體+少量鐵素體，如圖5所示，符合技術要求。

圖2 淬火后BS80A護軌開口段實物圖Fig.2 Physical map for opening section of BS80A guardrail after quenching

圖3 BS80A護軌開口段感應淬火硬化層Fig.3 Harden layer for opening section of BS80A guardrail after induction quenching

圖4 BS80A護軌開口段截面硬度梯度Fig.4 Hardness gradient on cross section for opening section of BS80A guardrail

圖5 BS80A護軌開口段硬化層金相組織Fig.5 Microstruture of hardened layer for opening section of BS80A guardrail

3 結論

1)BS80A護軌開口段軌頭表面經過中頻感應淬火后，表面硬度達到了310～360 HB，硬化層深度大于8 mm，金相組織為珠光體。

2)BS80A護軌開口段軌頭淬火工藝和工裝滿足了BS80A道岔制造技術標準要求，生產實際中取得了很好的經濟效益。