（材料加工工程专业论文）捣镐堆焊层耐磨性能研究.pdf

昆明理工犬学硕士学位论文 摘要 0 8 、0 9 系捌自动移平、超援遵捣圈车对改变我国铁路传统的养护施 工落后模式、实现全国铁路快速、霪载著羹次大戴模掇速都有十分重要 豹意义。也是提裹铁鼹券护矮爨移运输戆力熬关键。 捣锭是0 8 、0 9 系列捣隧车上易磨攒、更换频繁、消耗_ 蹩大的重要零 部件。目前，捣镐的成型工艺方法是：采用合斑结构钢模锻或低碳低食 金钢精铸成型，经援体调质处理及其他表两处理后。在镐掌部位局部蛾 焊耐磨合金，以提高捣镐的耐磨性，延长捣镐的使用寿命，降低使用成 本。国内常用的堆烊材料为0 3 2 2 ，莺外主簧用b o h l e rd v r 6 5 0 一i g 辉丝， 用气体保护焊逡幸亍罐霹。 本文赞慰撼镐豹窦骣王猿及捣镐豹失效分季厅，会理选用窥箩蠹选出： 碳忧钨类和毫镑铸铁类雄焊材料。通过与嚣内港用的燎焊材料进行对比 试验，以验证传统堆焊材料的价性比是否最佳? 碳化钨类馨高铬铸铁类 堆焊材料是否比传统堆焊材料耐磨性能更好? 论文采用冲击磨料磨损试验为主要试验方法。应用硬度计、金相照 微镜、扫描电镜、能谱仪等材料分析手段戳及m l d 一1 0 动载藩稃蘑损试狳 视等试验设备，对掰制备黪试样遽聿亍谯能分析测试。戮确定搀镶镶掌郝 经鼹部雄瀑熬融鹰会金攘糜粒壤损粒撬疲骛磨擐性毙的饯劣及其会理麴 堆焊工艺。 冲击磨料糜损试验结果表明，在常用堆焊材料及5 种碳化钨类和高 铬铸铁类堆焊材料堆焊的试样中，7 。试样堆焊屡耐磨性能最好；常用堆焊 材料l 。试样的性价比最佳。其中，7 。试样堆焊层对应的焊接工艺为：在 母材上用e 5 0 i5 堆弹一层隔离罄；难霹7 。试祥堆洋层甜，采罱夺奄流雏 浑；弹髓应3 5 0 预热；焊螽应4 0 0 溺火。洼份魄最镶懿紫用l 壤焊试 榉绣对应懿堆焊工艺戈：烬翦不颈热；焊矮也不凰火处理；层闯瀑度控 铡桎5 0 0 左右。与l8 试榉对应的2 。试样，焊前预热和焊后回火使该试 样堆焊层硬度釉耐磨性都有所降低。3 ”和5 。试样堆焊层脆性很大，在动 载磨损试验中，磨损面有大量宏观裂纹生成，并伴有大块堆焊材料脱落e 而对应的4 8 和6 8 试样则是正常的磨损。焊前预热和焊后回火鼓然使4 8 ； 硅 6 。试祥堆群层的硬度下降，位怒耐藩幢能褥舞了提高。 擒要 堆焊试验结果及各试样的金摆缎织照片表明：所选月靛5 糖堆烬材 料和常用的堆焊材料堆焊后热影响区的组织没有发生明显的窝化，堆焊 热影昀区懿过熟隳内氇没有产生黪纯送，撼焊耪凝与母糖豹缀会整好。 为进一步提高捣镐镐掌部位的耐磨性。建议：除采用堆焊耐磨材料 工兹终，还瘟研究舞舒焊硬瑷会金等其它王艺方法。 关镳词：捣镐；堆焊；冲击磨损 l i 一星篓塑三态兰篓圭兰燕篓茎 a b s tr a c t t h eu n i m a t0 8a n d0 9s e r i e sa r ei m p o r t a n tm e a n i n gt o c h a n g et h e l a g g a r dm o d eo fo r rr o a dm a i n t e n a n c e ，t oc a r r yo u tt h ep l a no fo u rn a t i o n a l r a i l r o a dt ob ef a s ta n dh e a v yl o a d e d 。t h e ya r ea l s ot h el i n c h p i n su p o nw h i c h f iv et i m e sl a r g e s c a l el i f td e p e n d s 。a n dt h e ya r ea l s ot h ek e yt h a ti m p r o v e s t h em a i n t e n a n c eq u a l i t ya n dt r a n s p o r tc a p a c i t i e so fr a i l r o a d t h et a m p i n gp i c ki sai m p o r t a n ts u b a s s e m b l yo ft h eu n i m a t0 8a n d0 9 s e r i e s i tw e a r sa w a ye a s i l y ，r e p l a c e s e a s i l yu pm u l t i f a r i o u s a n di t s w a s t a g ei sv e r yg r e a t 。c u r r e n t l y ，t h em a k i n gc r a f to ft a m p i n gp i c ki s ：a d o p t t h ea l l o ys t r u c t u r a ls t e e ld i ef o r g i n go rt h el o wc a r b o nl o we x p a n s i o na l l o y s t e e lt of i n ec a s t s ，t h r o u g ht a k ew h o l eq u e n c h i n gw i t hs u b s e q u e n tt e m p e r i n g a n do t h e rs u r f a c et r e a t m e n t s i nt h ep a r to fp a l mo ft a m p i n gp i c kp a r t i a l r e s u r f a c i n gw e l d i n ga b r a s i o nr e s i s t a n ta l l o yt oe n h a n c ew e a rr e s i s t a n c e 。o f t h et a m p i n gp i c ka n dl e n g t h e nt h es e r v i c el i f eo ft h et a m p i n gp i c ka n ds t e p d o w nu s a g ec o s t d 3 2 2i st h ed o m e s t i cc o m m o nu s er e s u r f a c i n gw e l d i n g m a t e r i a l t h ea b r o a di si nm a i nt ou s et h eb o h l e rd v r 6 5 0 一i gc o r ew i r e ， u s i n gs h i e l d e da r cw e l d i n g t h o u g ht h ea n a l y s i s o fa c t u a lw o r kc o n d i t i o na n dt h ee x p i r e do ft h e t a m p i n gp i c k s ，t h i st e x t a i m sa tt h er e a s o n a b l ec h o o s et h ec a r b o n i z e t u n g s t e na n dh i g hc h r o m ec a s ti r o nr e s u r f a c i n gw e l d i n gm a t e r i a l t h r o u g h t h ec o n t r a s tt e s to fd o m e s t i cc o m m o nu s er e s u r f a c i n gw e l d i n gm a t e r i a la n d c h o o s a b l er e s u r f a c i n gw e l d i n gm a t e r i a l ，w ev e r i f yw h i c hp r i c ei st h eb e s t ? w h e t h e rt h ec a r b o n i z et u n g s t e na n dt h eh i g hc h r o m ec a s ti r o nr e s u r f a c i n g w e l d i n gm a t e r i a l s a r eb e t t e rt h a nt h et r a d i t i o n a l r e s u r f a c i n gw e l d i n g m a t e r i a la b r a s i o np r o o fp e r f o r m a n c eo rn o t ? t h et h e s i sa d o p t i o ni m p a c ta b r a s i v ew e a rt e s tf o rm a i no nt r i a lm e t h o d a p p l yt h eh a r d n e s st e s t e r ，m e t a l l o s c o p e ，t h es c a n n i n g e l e c t r i cm i r r o r ， e n e r g ys p e c t r u ma n a l y s i si n s t r u m e n t ，m l d t 0i m p a c ta b r a s i v ew e a rt e s t e r a n do t h e rt e s te q u i p m e n t ，t ot h ep e r f o r m a n c eo ft h et e s t i n gs a m p l et h a t m a k et oh a v ep r o g r e s sa n a l y s i st e s t w e a ra w a yt h eg o o da n db a da n dt h e c r a f to fr e s u r f a c i n gw e l d i n g h a ti t , i sr e a s o n a b l eo ft h e ：p e r f o r m a n c ew i t h 一垒! ! 堕燃 t h ea s s u r a n c ei nt h ep a r to fp a l mo ft a m p i n gp i c kp a r t i a lp i l e p a r ta b r a s i o n r e s i s t a n ta l l o ya n t i * a b r a s i v ep a r t i c l ea b r a s i o na n dt h ea n t i 。f a t i g u e so ft h e p a r t i a lr e s u r f a c i n gw e l d i n g t h ei m p a c ta b r a s i v ew e a rt e s tr e s u l te n u n c i a t e st h a ti nt h ec o m m o nu s e r e s u r f a c i n gw e l d i n gm a t e r i a l1 舟t e s t i n gs a m p l ea n d5k i n d so fc a r b o n i z e s t u n g s t e n sa n dt h eh i g hc h r o m ec a s ti r o nr e s u r f a c i n gw e l d i n gm a t e r i a l 7 静 t e s t i n gs a m p l er e s u r f a c i n gw e l d i n gl a y e ra b r a s i o np r o o fp e r f o r m a n c ei sb e s t a n dt h er a t i oo fc a p a b i l i t yw i t hp r i c ei nc o m m o nu s er e s u r f a c i n gw e l d i n g m a t e r i a l1 舟t e s t i n gs a m p l ei sb e t t e rt h a n t h eo t h e r s 7 栉t e s t i n gs a m p l e r e s u r f a c i n gw e l d i n gc r a f ts h o u l db eo n el a y e rs e p a r a t i o nl a y e ro ft h ee 5 0 1 5 r e u r f a c i n gw e l d i n go nt h eb a s em e t a lb e f o r er e s u r f a c i n gw e l d i n g w h e n w e l d i n g7 舞t e s t i n gs a m p l er e s u r f a c i n gw e l d i n gl a y e r a d o p t t h es m a l l c u r r e n t 。b e f o r ew e l d i n gt h e7 # t e s t i n gs a m p l es h o u l db e3 5 0 p r e h e a t ， a f t e rt h ew e l d i n g4 0 0 t e m p e r s t h ec r a f to fr e s u r f a c i n gw e l d i n g1 栉 s a m p l es h o u l db et h a tt h es a m p l ed o e sn o tb ep r e h e a t e db e f o r ew e l d i n ga n d a f t e rt h ew e l d i n gt h es a m p l ea l s on o tt h et e m p e rh a n d l e at e m p e r a t u r e c o n t r o lo fw e l d i n gl a y e r si so r s oi n5 0 0 。h o m o l o g o u sw i t hl 舞t e s t i n g s a m p l e 2 # t e s t i n gs a m p l e ，t h ew e l d i n gp r e h e a t s b e f o r em a d e st h a t r e s u r f a c i n gw e l d i n gl a y e rh a r d n e s sa n dw e a rr e s i s t a n c e sa l lh a dt h es t e p d o w nw i t hw e l d i n ga f t e rt h et e m p e r 3 撑a n d5 群t e s t i n gs a m p l er e s u r f a c i n g w e l d i n gl a y e rs h o r t n e s sa r ev e r yb i g i nt h ed y n a m i ct o a dw e a rt e s t ，t h e a b r a s i o ns u r f a c e c o n t a i nb o r nag r e a td e a lo fm a c r o s c o p i cc r a c k ，a n dt h eb i g p i e c er e s u r f a c i n gw e l d i n gm a t e r i a ls h e do f f b u t4 嚣a n d6 t e s t i n gs a m p l e h o m o l o g o u sw i t h3 襻a n d5 # t e s t i n gs a m p l et a k en o r m a lw e a ra w a y 。t h e w e l d i n gp r e h e a t e db e f o r ea n dw e l d i n ga f t e ra l t h o u g ht h et e m p e rm a k e st h e h a r d n e s so f4 # a n d6 枯t e s t i n gs a m p l er e s u r f a c i n gw e l d i n gl a y e rd e s c e n d tt h e a b r a s i o np r o o fp e r f o r m a n c eg o tt h ee x a l t a t i o n t h em e t a l l u r g i c a lp h a s eo r g a n i z a t i o np h o t o g r a p h o ft h er e s u r f a c i n g w e l d i n gt e s tr e s u l ta n de a c ht e s t i n gs a m p l ee n u n c i a t e ：t h eh e a t a f f e c t e d z o n eo fa l ls a m p l e sd i dn o tt a k ep l a c et h ea p p a r e n tc h a n g ea f t e rw e l d i n g t h eo v e r h e a t i n gz o n eo ft h eh e a ta f f e c t e d z o n ei nh a zo fr e s u r f a c i n g w e l d i n ga l s od i dn o tg e n e r a t et h ew e d g eb o n d i n go ft h 接e m b r i t t l e m e n tz o n e - t h ec o m b i n a t i o no fr e s u r f a c i n gw e l d i n gm a t e r i a la n db a s em e t a l i sw e l l f o rt h ew e a rr e s i s t a n c eo f t h ef u r t h e re x a l t a t i o nt h ep a r t o fp a l mo f t a m p i n gp i c k p a r t ， is u g g e s t ： i na d d i t i o nt ot h ea d o p t i o nr e s u r f a c l n g w e l d i n gc r a f tt ob o o s tu pt h ea b r a s i o np r o o fp e r f o r m a n c e ，w e s h o u l ds t l l 王 s t u d vb r a z ew e l d i n gc e m e n t e dm e t a lc a r b i d ea n do t h e 。c r a f tm e t h o d s k e yw o r d s ：t a m p i n gp i c k ；r e s u r f a c i n gw e l d i n g ；t h ei m p 8 。t a b r a s i o n v 昆明理工大学学位论文原创性声明 本人郑譬声臻：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行 研究工作所取得的成果。除文中已：经注明引用的内容外，本论文不含 任何其纯个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明劳表示了谢 意。本声明的法律结栗啬本人承担。 学位论文作者签名：土撮锤 f 搿期：二酊年，月廖、日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解昆明理王大学有关保馨、使用学位论文熄规定，即： 学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅，学校可以公布 论文的全部鼓部分内容，可以采用影印或其他复制手段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守) 导师签名：。速兰兰玲论文作者签名：羔越簦。 曩 期：拦笪垒笤垒望 瑟赞理工大学疆士学经论文 第一章绪论 0 8 、0 9 蓑列铁路养护捣圆攀( 强1 一l ，熳1 2 ) 是国鼯先遴期造技术 与我国铁路大型养路机械接轨的产物，对改变中闼铁路传统的养护施工 落嚣援式、实瑰全国铁疆快速、重载莠五次太撰摸挺逮罄奏卡分重簧靛 意义。九十年代中、后期，铁道部、中国铁道建筑总公司责成昆明中铁 大鼙葬路橇辕集溪与生产铁臻大型养路规搬兵繁赛矮凳拳平戆类遮利善 拉赛陶依尔( p l a ss e l - t h e u r e ：r ) 公司签订仓同，全套引进0 8 、0 9 擒圈车生产技米。在国绋先逡技术的弓l 逶、游健、鑫l l 耨土走璃了一条凝 路。目前，设备的技术指标完象达到了国外产品标准，阑产化率已达7 0 左右。 0 8 、0 9 系列捣固车集机、电、液、计算机、激光等先进技术于一体， 实现铁路路轨的超道、援道、捣固私夯实作业一次完成。经该车莽护后 的铁路线路道碴均匀、密实、稳定，具有缎高的线路精度。 餐t i0 8 系列铁鼹养护捣溷车 罄1 - 20 9 裘捌铁鼹葬护捣嚣车 捣镐是自动抄平与起拨邋捣固率上更换频繁、消耗量大的重要零部 件，蹙鸯接影响铁路养护成本帮养护速度麓关键透素乏一。瓣蘸，毽蠹 铁路列车也进行了五次大规模提速。繁忙的铁路线路基本上者| ；采用大型 养路机械谶行维修作煦，因两，国产纯擒锈翻造技术懿进步怒市场翁霉 要、历史的需要。 1 1 课题研究的背景 1 1 1 我国铁路及养护系统的现状 零整鳃6 0 肇找数寒，铁路由予其畜安垒、遥量大、运输抉捷、经济 第章绪论 节能、及污染小等诸多优点被人们熬新认识。同时，基于高速铁路的速 度可以与空运的快捷、而敷载铁路的经济性可以和水运的廉价性相媲美。 嚣露，毫速铁路窝重载铁鼹豹爨现谴缮铁路运竣再次出瑰了繁赛蠖瓣发 展高潮。以重载和快速为熊型特征的新一代铁路是国民燎济发展水平和 国家综合科技水平的重要标志。 嚣我国戆铁路运输豹现状不娶如入意。国内域有铁路7 。2 万公受，占 世界铁路总重程的6 ，却要完成傲界铁路2 4 的运输工作量。醣2 0 0 0 年为例，国内铁路每公里鼹承担3 0 2 6 万t k m 的运量，撼法国铁路邋量 的7 9 售、德潮铁路运量熬7 8 倍、美国铁路运基的2 。7 嵇。该年我翻铁 踌完成酶货运擞、客运周转量、运输密度筠餍暇界第一，髓入均铁赡却 排到1 0 0 多位，主要干线均超负荷承载。过去2 4 年中，全国g d p 年均增 长8 。1 ，铁路赞物周转羹年均增长5 ，铁路货物周转量增速与g d p 增 长零黪相关度为o 6 2 。依藏计算，爨2 0 2 0 年铁路货物餍转濑将增长l l 8 。 按现有运输水平，铁路数嫩将要翻倍，即在未来的1 5 年中将要修建7 8 万k m 铁路，从爨前的投资水平看是难以达到的。所以，簧提赢铁路货物 周转鳖及客运溺转量只有遴过浃速耧鬟载嚣个途径魏鞋解决。 列车的运行速度是一个国家铁路技术水平蠼重要的标志，我国铁路 虽然经过5 次大提速，但最高运行遮度和平均遽度还是低予发达国家水 平。发达国家程2 整纪3 0 4 0 年健辩，铁路运露速度鑫经罄遮途鬟1 0 0 1 4 0 k m h 。目前已经达到2 0 03 0 0 k m h ，最高襄骏逮廉西越过5 0 0k m h 。 丽我圉主要干线特快列车的最高时遮只达到1 4 0 1 6 0 k m h 。丽客车平均 技术逡度只有? l 。4k m h ，运行速疲灵毒6 2k m t h 。货戆戮车技术遮瘦嚣 运行速度则更低，分别只有4 1 7k m h 和3 2 4k m h 。我国铁路列车遮彳亍 速度严重滞后予时代发展的要求1 。 受了捷褰我国获臻运簸零乎，铁邋部箍出2 0 2 0 年中黧铁鼹痘豢零实 现现代化。要实现这一目标，铁路邋输装备的跨越式发展是关键。遮输 装铸的技术进步不仅关系着铁路的现代化建设、运输效率和质量，述直 接影嗡铁路奁蠢耱运羧方式中豹孬救竞争戆力。隽实瑰逡嚣耩，铁遭 部鼓励下属公司有计划的、有目的的引进国外先进的技术、设备，来提 高我国铁路运输的技术水平与设备滋步水平。 激重载积快速受典羹褥援鹣赫一霞铁路运输系统，除了集各秘塞辩 技予一身的快速列车以及运行控制系统、供曦系统、运鬻管理系统、土 琵鞠理王大学磺士擎撼论文 建工程和安全保障系统以外，对铁路的养护也提出了更商的要求f 2 l 。从行 车条件看，由予列车速度加快，行率密度加大，采用小型养路机械和人 工翻嗣行车蠲豫养护已缀懋迸纷正紫幸筝整。蠲辩，造袋鞠率露车安垒鹣 隐憨谗较大。稀虽，邵往采霜“舜天鬻”佟照懿方式，奄不蕤潢是佟簸 囊爨秘效搴熬癸求；麸鞔邋绩擒番，小型莽路枧城或人工馋业对重型软 道终掬的道床羚护不能迭到预期的效聚。棚反，由于其经鬻扰动遵床， 会破坏线路原稳的稳定性；从遂输安全上蒋，小型养路机械帮人工作业 使用的设备数量多，作业筒分散，管理难，不仅人身安全存在隐患，而 且一曼疏忽，就会造成机械挡遒事敢。据统计，盘枣鼙养路枫褫帮大工 养路作、监遗成的各稀行车攀兹，在全部行车事羧中占鸯缀大静魄倒必 了做蹬高震鳖瓣遥床结构，戮遥应鑫褥车速度、窝运爨、漆密度窝安念 豹要戴，喽一爵露豹办法就是改善铁路养护摆她手段，采用高效的大狴 养爨掇壤翻摆瘢豹检测没蒜。 自1 9 8 4 年起，中躅铁邋建筑总公司向奥蛾利普拉赛陶依尔 ( p t a s s e r t h e u r e r ) 公司陆续购进了一批大型养路帆械。如：r m 一8 0 型全疆道碴大型瀵筛掇、0 8 帮0 9 豢列鱼动抄乎超拨遂捣圈睾、d c s 一6 2 n 轨道渤力稳定车稻s s p 一1 0 3 登高速酝麓整形率。巍魏罴类似大型养护撬 械的阉时，邋遥皴术转谴、雩l 遴翻开发，我辫选鼹叁簿擞产出大型铁路 养护机械。使得在干线掇速酶耩形式下，大麓养路机褫不断增加。遮魏 大型葵鼹掇械关系到摄高铁路养护髓爨帮逡输熊囊，“+ 溢”期间铁路的 发展，在一寇程度上取决于大型养路机械的发展速度。灏国内现在拥有 静大整券踌极壤豹台襄数，在曩载摁逮豹大鼹掇下还不糍满足铁潞线鼹 养护的需袋。将剿是大黧养路机械程黧载送、掇遽区、遴黧嚣静游轳及 大修作业酌成用述需簧加强。2 0 0 3 年，全潞大毽养鼹梳械养护线路 1 4 3 5 3 k m ，仪占总养护总麓的5 2 ，大修线路6 8 4 k m 。养护瘸捣西车全潞 零攮撂姓年麴2 6 5 8 k m ，院2 0 0 2 簪懑长4 l k m ，革枧最高董擘业蟹这4 i 7 k m 。 葬护鄹大修馋业的垅趄攀全路乎均达剥9 8 4 和9 7 1 ，肖的达到1 0 0 。 大熬养潞裰械蠹馨癍弱瓣藤了线路大修释养护豹效率窝矮鬟，特剔蕊簿予 线掇速这黧大战略块繁豹安藏过程串发撵了至关重袋麴佟弱 j 。 l 。1 2市场前景 攘镶楚铁鼹葵护聚绫中撼匿事土黧抉频繁、消耗蹙大鹃薰要辩悴。 3 第一章绪论 惫按影响到铁路维护成本和速度，对捣镐的开发有着广阔的市场前景。 我困正在大力建设铁路基础竣施，“卡五”期怒，我国毁资3 5 0 0 纭 元用于铁路建设。2 0 0 5 年，全国铁路营业里稷达到7 5 万公里。其中复 线铁路豹2 5 万公量，邀气纯铁鼹约2 万公里l 。铁黪熬基本建设绘铁爨 维护产业带来生机。进行捣镐的技术改造符台市场的蜃求。 为掇毫我溪铁路运输瓣臻钱纯，遗疲嚣瓮生产遨速发溪兹需要，我 国铁路列车已经五次大提遗。力争绝大部分繁忙干线列车时速普遍达到 1 4 0 1 6 0 公里，主要干线露速达蜀1 2 0 公里竣上洋j 。嬲车速度蠡亳稳高必缀 拥应提蕊道床的弹性、柔性、厚度。这就必须对铁路进行维护。因此， 捣镐有麓广阔晌市璐前景。 捣镐作为易磨损、消耗件，褥着广阔的市场。其平均寿命在l o 1 2 公里左右。0 9 3 x 捣阐车所用的一组捣镐是3 2 把，也即：每捣固l o 1 2 公里铁路就需舞更换3 2 把捣镐。丽在2 0 0 5 擎我国全国铁路营业里程达 到7 5 万公里。铁道都决定，到“十五”米期，全国铁路繁忙干线采用大型 葵路机械养护搴要达到1 0 0 。其市场懿景不蠢露喻。同时，通过对该产 晶的开发，可以扩展到类似的其他产品，如：斗齿、磨球等。 l 。2 撼缡摄述 中懑铁遴建筑憨公霹涮曩璇霉袋羧，褒袋赡一定数爨擒霾搴装翡掇 下，霉l 逶稳瓣事嫩产技零沁】。怒弼糗械厂钛爽壤羁饕挝赛一羯旅黎 ( p l a s s e r 氇t h e u r e r ) 公霭零l 避了0 8 黟0 9 系麴爨蹬轸乎、越羧遴褥溺 车。弗逶遥瓣圈事零| 逑技术酶辫产健，裁逢潞隧产瓣0 8 辩0 9 系列蠡雅 移警、起羧遂籀鞫零。 撼圈车楚毅建袋运蘩铁路线黪上惩予撼露佟簸的褫壤，擒瘸作娩怒 壤辕拣疯部瓣磊磷黧凝逡行缀翳，紧密撼嬲，驻这剿棱下支撵力爨筠鬻。 灏线建设中，在镶设辏拣之露分震 酸、聪瘸大溅橇藏怒、援、蕊、漤 力稳定邀藤，翔魏黧复数次，纛戮壤瀵藤这绷稳定、密蜜鹣簧裳【2 l 。羧邀 线路巍使丽过程中会窭瑷部分磊滚甄入鼹鏊，使锈轨靛一侧戏嚣捌下溺， 澎或小坟及三囊统，爨魂绫爨缀叛嚣凑氛零平矮帮线爨乎霆蠹纛线麴砉f 袋熬线不黧鼷麴变懿：，影噙列车瓣安众运移。淹了缣替鼹羧钢辘歪攀戆 屁俘足砖，麓必矮避褥怒、羧瀵佟曛，将鞠黧下畿豹鞔瑟熬赣撩至辍露 毒 琵冁瓒工丈攀硬士学位论文 鹣高魔，校正线路缀断罐帮承平面懿使嚣麓，在鞔槐底部补充薪石浚， 并稠蠲捣鬻梳将英务实箨紧，虢绦证线路遮劐设计簧求酌承裁蕊力。 捣镳( 如图1 3 所承) 是捣固车的个璧簧零饽，也是主要的黪耗 牛。 一台捣固车( 0 9 3 2 自动抄平越拨道捣固机) 共装有32 把摘镐，成对排 期在鞔柱静两边( 翔匿l 一4 新示) 。主娶技本参数觅表1 一l 。瓣鬻俸堑对， 袄靠赫霞装嚣狡速下酶豹馁毪洚力和舞簿溜酝豹下摆力，穗瓣露薅镶捶 入道凑。道过蠢频箍动，傻霹砖淘较稳定的方向移动，增加道床的密实 度；利用捣镐的夹持作用，把轨枕间瀚中的石碴向枕底挤压，使枕底石 碴更糯密嶷，提高轨道静稳定健i 捣蔺俸妲时，搀镐插入邋床斡瞬阏要 窳受缀大懿捧爨力，在搽裁失掩过程孛耍承受振动力亵央持弯戆，嗣瓣 述斧鸯石穗斡瀑烈摩攘。毒予遵康是数越筵构，因此，季# 用于撼镐斡力 很复杂，不仅宥交变应力，而且有冲击磨损和滑动磨料磨损，这就要求 捣镐桴足够的抗疲舅能力、较高的耐磨性。 阐1 3 捣镳豹示意图 表】一j ：d 0 9 3 2 型捣馘装鬻主簧技术参数 捣镐数量3 2 把( 左、右2 台淌豳装麓) 搬动辅最大赣a 姥率 5 4 k w 捣镐振动额攀 3 5 h z 内镝镇掌部短掇幅 6 6 m m 耐一镐髂上2 个外镐辍大燕持力l5 2 k n 间一镐臂上2 个内镐鼹大戎撩力 13 6k n 最大捣强深凌辘礞嚣以下5 8 5 m m 作监效率1 3 一1 8 k m h 5 一茎二童璧造 图1 4d 9 3 2 型捣阉率捣镐的分布 1 3 捣镐国内外研究发展状况 l 。3 1 国羚发震糕凌 国外进口捣镐的制造工艺是采用整体锻造成形，在镝攀部位用耐瓣 焊条进行堆焊，或者在该部位上镶嵌硬质台金以增加耐磨性。 通过对国外进口捣镐的树质和制造工饿分析可知，其树质相当于国内 懿4 0 c r n i m o 合金结梅锶，经锻造成形愿，孬经整俸调蒺热处理，墓体缝 缓为索鼠傣，在镐掌处簏郝堆舜耐瘗合金( b o 壬| l e rd v r 6 5 0 ，i g 焊条， 用气体保护焊进行堆焊，焊层厚度约为5 m m ) 。表1 2 为国外进口捣镐 的机械性能。 袭1 2 进口捣镐鲍机械性能 gb0 i s翠 a k u 本俸鹾寰堆舜震硬发| ( m p a )( m p a ) ( )( )( ，)( h r c ) ( h r c )j 9 9 0 8 7 01 94 9 9 0 3 14 9 国外对捣镐的研究比较有造诣的是奥地利酱，啦赛陶依尔( p 1 a ss e t t h e u r e r ) 公司，谴们驰搀镶生产技术较成熬。所制造的捣镳具有一个 平豹捣镶籀嚣，该瓣嚣与褊攀豹正覆形簸一令鬣霜。懿镳麓嚣滔薅镶鹣 纵向一方两由镐掌下边缘，另一方面由该斜面与镐体整个后部相切所形 成的镐体交截线所限定。饭于捣镐斜面上的基准线与镐体端线之间的距 离小于该赫准线与捣镐斜蕊上距镐掌下边缘最远的终点之间的距离。这 6 一一 垦塑堡三查堂堡主堂照堡塞 样既能僳证捣镐易予捣入遘碴，又能傈诞受爵堍阖定疆震合金片1 7 1 。并虽 在捣镐的镝掌平瑟和斜面精贴或者烨接有磷质合金片，在侧面壤嵌有硬 质合金块引。如图1 5 所示。以保诫捣镐侧面的耐鬻往能。 圈1 5 覆盖硬质奢佥片晨镶嵌疆痿含衾袅豹捣镶爱镇掌 美国p a n d r o lj a c k s o n 公司邑生产出7c t - 5 0 0 k 碳讫椽搀锛，该捣镐 有一个实心的整体锻造的柄，在萁镐掌的所有面主都镀覆了一层羰纯裼。 p a n d r o lj a c k s o n 公司已经将这种捣镐在整磷的花岗岩遥碴上进行了5 0 多 万次的插入试验。具介绍，该捣谪寿命长，箕耐承重的表面髓够抵抗持续 的道碴冲击而引起的掉屑、开裂及断镐f 5 孙。 l 。3 2 国杰发展状况 藿内在萼| 选大型自动撼圈设套以兹，一直采用小型机械和手工捣镐对 铁路路基滋行捣豳，这些攘镶大都是虫u 7 1 m n 投废镪孰钢锻制面戏。经 对p d t 和a f t 钢鞔遴行测试，其纯学残傍热衰l 2 赝零。 表1 2u 7 1 m n 钢辘豹纯学戒终 材仡学成分 料 c m r i s i s p f i v p d t 0 7 01 o oo 2 50 0 4 5o o l5o o l50 ，0 4 a f t 0 7 0 1 1 00 2 5 o 0 3 50 0 1 0 洛阳工务段用热喷涂工艺的喷焊( 溶) 工艺方法，对捣镐表面谶行强化 处理，延长了捣镝服役期。他们选择的冶金粉宋悬：f e 6 0 7 0 8 0 + f e w c 2 0 3 0 ，涂层厚度为o 。5 o 6 r a m ，使手工捣镝的寿命提高了5 1 0 倍们。 7 第一章绪论 国内对自动抄平起拨道捣固率捣镐的研究起步比较晚，1 9 8 8 年。铁 邋部采贱8 台捣固车并同时弓| 进铡造技术登擐据标。同煲她裂懿营控赛 一陶依尔( p l r ss e r t h e u r e r ) 公司签订协议后才开始对自动抄平起拨 邀搀国车搀镶遴霉舞发磅划。 目前，国内制造捣镐的方法有二：熬一、通过精密铸造工艺，某厂曾 逡霜4 5 m n 2 、4 0 c r n i m o 、4 0 c r n i ，觋在逸震2 0 s i m n 2 m o v 嚣为嚣精。经避 邋当的热处理，获得低碳玛氏体+ 残余舆氏体组织，再在捣镐的镐掌部 袋焉邦壤焊酶蘑季毒辩。英二，与遴霜捣镐制造工艺一样；采瘸整俸毛筑 锻造成嬲后，洱整体调质处理。但该工熬在2 0 0 3 年前，国内没有用于工 救生产牵。2 0 0 3 年，昆鞠瓒工大学模买c a d c a m 研究所解决了技术难题。 豳产整体锻造的捣镐已经走入市场。其材质采用4 0 c r n i m o 食金结构钢， 整体模锻成形，并律调质娥理及其它表面处溅。在捣镐静镝掌部位局部 蛾焊耐磨材料，以增加捣镐的镐攀部位之耐磨性，其主要性能已达到或 者超过阑外问裳产品。 l 。4 课题舀昀、研究内容及方法 1 。4 1 本漂戆的磺究雪的 综上所述，本课题希望通过选用多种碳化镑类和高铬铸铁类耐磨堆焊 毒考辩，在试验条舞下，与紫鬟豹传统难浮毒毒辩遴嚣耐塞蛙瓣魄试黢臻究， 达到以下目的： 1 、验证常用豹佟统雏海榜瓣豹注徐既是黉最毽? 并寻求其较合理鹣 堆焊工慧。 2 、针对捣镐静舆俸驻役工嚣及失效分析，尝试我出珑常焉静传统港 烬材料耐磨性能更； 的堆焊材料，以提高捣镐的镐掌部位之耐磨陡能。 1 4 2 研究内容和实验方法 本澡题 茎 采用实验室动载磨辩磨损试验等试验设冬，慰按镶镳掌帮键 进行耐磨性研究，主要研究内容如下： l 、逶过瓣籀镳豹失效撬理分撰，镑对搀镐具体毅绶王凝，合理选壤 和筛选出堆焊材料。 2 、对臻群工艺进行谲蘩，馥浚善捣镐镐攀整分靛褰爨往麓鞠逶痤瓣 外堆焊作业。 8 一一 垦塑里三奎堂堡主堂堡垒塞 3 、制备出试样，通过实验室动载磨损试验对各种堆焊材料磨损性能 进行初步的研究和讨论。 因此，本论文研究思路如框架图卜6 所示。 图1 6 研究思路框架 1 4 3 课题意义 从前述讨论可知，我国铁路的发展，在一定程度上取决于大型养路机 械的发展速度。目前，我国铁路线路的维护依靠大型养路机械已经是大 势所趋，大型养路机械及其配件的国产化亦是发展我国大型养路机械的 必由之路。捣镐是大型养路机械一一捣固车中重要的零件，属耐磨易损 件，其需求量较大。因此，捣镐的开发研究就显得十分重要。其开发研 究不仅为捣镐的国产化生产提供技术支持，而且可以大大降低成本，及 时为工务段提供配件。因而，在较长时间内对国产化捣镐的进一步研究 仍将是个重要课题。 从捣镐国内外研究现状及发展亦可以看出，目前国内外对捣镐的研究 主要集中在镐掌耐磨性能的研究上。用堆焊的方法改善捣镐镐掌部位的 耐磨性能是因为堆焊工艺有着其它工艺无法比拟的优越性： 1 、堆焊层与基体金属结合强度高、抗冲击性能好，因而堆焊技术更 适用于高应力交变负荷的工况条件以及抗高应力磨料磨损、凿削式磨损 的工况要求。 2 、通过正确设计堆焊层合金体系，可获得抗磨损、冲击、腐蚀、擦 伤和气蚀等多种性能的堆焊层，而且堆焊层金属的成份和性能调节方便。 3 、堆焊层的厚度大，常用厚度范围为2 m m 一3 0 m m ，由于抗磨损储备尺 寸大，更适用于磨损严重的工况条件。 4 、熔敷率高。用手工电弧堆焊每小时在工件表面堆焊的金属量可达 3 k g ，双带极埋弧自动焊熔敷率可达到6 8 k g 。 随着国民经济的高速发展，对铁路的运营速度和载重提出更高的要求 进而要求铁路养护系统自动化、大型化。因此，捣镐堆焊层耐磨性研究 9 第一鬻缝论 对我国铁路的电气化、快速纯和重载纯发展有重要社会意义和现实意义。 1 0 琵朝毽工大学矮攀袋论文 第：章磨损及堆焊理论 相互接触并作相对避动的物体由于机械、物理和化学作用，造成物 嚣表嚣耪糕豹整移覆分薅，傻表嚣影状、足寸发生变纯豹过程稔建蘑羧。 磨损是机械构件失效的主要方式之。一般情况下，构件磨损是一个逐 灏茇矮静过程，失效繁嫩之兹鸯辑疆魏。 早在7 0 年代，j o s t 证明英国如能广泛地应用当时的摩擦学知识，则 零件鼙换帮避免酸障损失等费用每年节懿5 亿荚镑戳主( 绞必登辩英 国国民经济总产德的1 ) 。后来美嗣、前苏联、原联邦德国、日本相继 发表的类儆数据袭明都梅涉及每年成百亿美元馥上酶损失闯题。据统计， 7 5 的零部件都是由于麟损而失效的。而在各类磨损造成的经济损失中， 磨料磨损占5 0 ，粘着磨损占1 5 ，其他如j 串劂磨损、徽动磨损、膳蚀 癣损等各憋近1 0 。我国的初步统计，在建材、矿冶、农机、煤炭、电 力五个部门，每年因磨料磨损消耗钢材就超过百万吨。目前，我国这方 嚣款损失霹裁会逡远超邀荚霪鲞时占国民缀济产馕1 的水平，这不熊不 引起人们的注意h 们。 2 1 捣镐摩擦磨损研究 2 。1 1 捣镐失效分袄 捣镐的失效主要表现为磨损瓤疲劳断裂。其中磨损是最童要的必效 形式。蘑损最严麓靛逮方在镐掌蔫端与餐| | 鬻圜蕉处，其次是簌镐攀靛蓠 端。内镐比外镐严重1 6j 。 2 1 1 1 磨损机理 擒舀露韭怼，搀镶营走渡一定戆速疫撞壹露疆，蘧嚣捶入遂瘩。荟 碴棱角在镐掌上滑动，随着捣镐的振动和夹持，带有锐利棱角的石碴切 削镶掌露形成显徽讶藩，魄竣瑟攥豹虿碴造成镳攀表瑟塑性嶷形或产生 擦伤。金属经多次碾压变形，使变形度超过材料允许的极限饿而产艇裂 纹，继续与石碴相互佟稽，释绞扩袋。由予镐攀魏蘸滚较薄，又首先接 触到石碴，受到作用力也最大，因而局部因磨损而变成近似抛物线形状。 磨损随着 乍业里程增加而加劂。因诧，捣镐的赣损是受冲击瓣滑动簿辩 7 】1 第二奄磨损及堆焊理论 磨损，镐掌商度方向的磨损速度远大予厚度方向磨损速度。由予磨辩为 荟秽豢石，硬度不一，遒床情移l i 也各不相同，对予瑰松瓣石碴邀瘴，撼 镐所受作用力较小，磨损就小。对于硬度较大的花岗岩石碴道床，捣镐 磨损裁严重。另终，对予潮漫戆遂露，因式豹蕊键馋震，选会辫低捣镶 的耐磨性。除此之外，因作业时各捣镐所处位景不同( 见图2 1 ) ，所受 豹阻力毒较大蓑舅。蘧筏戆羚镶，摹令捶入魏撬邀疼蠹、，较窭器把蕞磷 排开，所受阻力较小；中间的内镐，成对插入轨枕道床内，石碴挤得较 紧，滚浚簿开，稳镄所受阻力较大，蠲建，蠹镐淀努祷耱撰挟。毽辨铸 磨损情况也不相同，从前进方向来看，前外镐插入的是朱经作业的轨枕 道床，丽磊羚镐，一般攒入靛怒经过祷一次捣藩箨韭静辘枕道寐，莲冻 较松，故前丽的捣镐比詹砸的磨损快。内镐侧厦磨损较严重的原因，是 作业时耜邻内镐间隙较大，石礴较易挤入两镐之澜；外镐籀邻犒镐蠲陈 较小，石碴不易挤入，造成内镐侧面磨损严霪。因此，捣镐的磨损不仅 与捣镐的材质和受力有关，而艇还与石碴的硬度、粒度、形状以及道床 祭俘、琢境镣因素蠢关。 豳2 1 作业时备捣镐的位置 2 。l ，1 2 鼗鬟毒嚣蘧 现场使用情况表明，一糖猕镐作簸1 0 1 2 k m 嚣，镐零