75/60异型轨试制

赵治国

摘 要：异型轨是不同轨型线路间连接过渡的钢轨，过渡段热锻压成型式异型轨具有金属纤维完整、整体强度大等优点，能取代异型鱼尾板，可有效减少接头冲击，提高进出站车速。另外，它结构简单，安装方便，能满足线路安全运营的需要。简要介绍了75/60异型轨试制的技术方案以及产品的试制过程和检验结果，针对关键工序以及试制过程中遇到的技术难点和存在的问题提出切实可行的解决方案。

关键词：75 kg/m线路；异型轨；热锻压；钢轨

中图分类号：U213.4 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.127

我国铁路线路广泛使用不同类型的钢轨。通常情况下，不同钢轨轨头的连接使用的是異型夹板，用螺栓连接。但是，这种连接接头经常会被折断，为行车安全埋下严重的隐患，所以，工务部门不得不依靠人工巡守来保证行车安全。鉴于此，为了提高车辆的运行速度，保证线路的运输安全，异型轨得到了广泛的应用。

随着社会经济的快速发展，铁路运输向高速重载的方向发展，75 kg/m钢轨线路被广泛应用，与原有的60 kg/m钢轨连接的接头也逐渐增多。采用75/60异型轨可以实现不同类型钢轨的连接，提高接头强度，有利于提高行车速度，保证行车安全。特别是在我局，随着大秦线向南调拨钢轨的逐步增加，75 kg/m钢轨在线路上的使用量大增，大大满足了货运重载发展的需要。75 kg/m钢轨的上道后，75/60异型轨的用量将逐步增加。现在，我局使用的75/60异型轨主要是从外局单位进采购的，为了改变这种情况，节约采购和维修成本，2014年经路局科委立项，由大同工务段与我厂合作共同试制75/60异型轨。如果试制成功，将填补我局在这一领域的技术空白。

1 技术方案的确定

1.1 连接方式

通常情况下，不同线路间的连接方式有2种：①采用异型夹板，用螺栓连接；②将大号数钢轨一端压制成与小号数钢轨断面相同的异型轨，将其与普通夹板利用螺栓连接或焊接起来。

1.2 2种方案的优、缺点

1.2.1 方案一

优点：现场只需要安装异型夹板，安装时间短。

缺点：两侧夹板不能互换，必须对称制造，通用性差；夹板受力不均，易折断，维护成本高；接缝处平顺性差。

1.2.2 方案二

优点：接缝处平顺性好；整体强度高，夹板受力均匀，使用寿命长，易维护；夹板可互换，通用性好；可采用螺栓连接方式，又可采用焊接方式，选择灵活。

缺点：异型轨需在工厂制造，然后再运到现场，运输中装卸不方便；安装时需松开线路扣件，安装完毕还需恢复线路扣件，安装时间比较长。

综合考虑后，结合我厂生产设备的生产能力，确定采用现有成熟、可靠的热压成型技术路线，即方案二。

2 产品试制过程

2.1 产品试制工艺流程

产品试制工艺流程：下料→刨切→压制→正火→调直→锯切→铣底→钻孔→刨轨底→淬火→时效→调直→探伤→检验。

2.2 产品试制关键工序和技术难点

2.2.1 跟端压制

2.2.1.1 压制模具的设计制造

75 kg/m钢轨与60 kg/m钢轨断面的尺寸相差比较大，要将75 kg/m钢轨压制为60 kg/m钢轨，从锻压角度讲，是将一种复杂截面改变为另一种复杂截面，且要保证锻压后不形成毛边。异型轨的压制精度完全靠模具的精度来保证，所以，相关工作人员对模具的设计、制造提出了很高的要求。经过认真分析，参考国内压制模具专业生产厂家生产的同类模具和我厂60/50异型轨压制模具资料，与专业模具生产厂家共同设计、制造了75/60异型轨压制模具，其分为预压模和终压模。

2.2.1.2 压制程序

压制75/60异型轨的钢轨截面是由高变矮，这就容易出现折叠的情况。同时，75/60异型轨截面压制属于对称压制，对轨头和轨底的对称度要求高。为此，笔者反复试验了模具定位和压制操作程序，取得了测量数据，从而确定了不同模具的相互定位位置和不同模具的压制顺序。

跟端压制程序是：①第一火。用方压铁压轨头入下模→预压模合模→用弯板整形过渡段→用赶铁赶压轨端压制段。②第二火。用方压铁压轨头入下模→终压模合模→增压器增压使轨腰达到标准要求→用弯板整形过渡段→长压板整形轨底。

2.2.1.3 压制过程中出现的问题和解决办法

轨鄂与轨头侧面交接处压出肥边。出现这种情况的原因是：从75 kg/m钢轨断面向60 kg/m钢轨断面变化时，断面面积急剧收缩，轨头、轨腰、轨底都在收缩。压制时，多余的金属将沿着钢轨纵向方向增长，轨头多余部分只能向底模交界处流动。而纵向增长的速度慢，抵消不了横向断面快速收缩产生的多余金属，这些金属只能沿着底模与上模交界处的间隙生长。这样，不仅会出现肥边，还会导致钢轨脱模困难。针对这个问题，具体的解决方法是：压制前，将轨头两侧面400 mm长一段铣削掉一部分，这样在压制时，轨腰多余的金属就会补充到轨头缺少的部分。经过多次试验，找到了最佳切铣削量，将轨头铣削至宽67 mm时，可以有效避免肥边的产生，也不至于出现轨头填充不足、不饱满的问题。

2.2.2 正火

将异型轨压制端放入箱式电阻炉进行正火处理。正火可以消除压制过程中产生的晶粒粗大、魏氏组织等缺陷，细化组织晶粒，满足标准中过渡段晶粒度不得低于母材的要求，并提高抗拉强度等机械性能。

2.2.3 压制段轨顶面淬火

淬火工艺采用与基本轨相同的工艺，使用中频感应加热和喷风冷却的方式获得细珠光体组织。淬火的目的是进一步细化轨头组织的晶粒度，提高轨头的硬度和耐磨度。

3 检验

3.1 金相组织

按标准要求，分别在过渡段的轨头、轨腰、轨底取3个试样观察金相组织。金相组织为珠光体和少量铁素体，未见过烧。

3.2 晶粒度

按照标准要求，分别在过渡段和母材的轨头、轨腰、轨底取试样观察晶粒度，评定结果如表1所示。

4 结束语

试制的75/60异型轨送铁科院质检中心检测，通过了200万次疲劳试验，机械性能检验和落锤试验均达到TB/T 3066—2002要求的性能指标。该产品的试制成功使太原局摆脱了对外局同类产品的依赖，节约了采购维修成本，同时，增加了我厂的销售产值和利润，产生了良好的社会效益和经济效益。

〔编辑：白洁〕