BS80A护轨开口段淬火试验

汪广志，高 凡

(中铁宝桥集团天元实业发展有限公司，陕西 宝鸡 721001)

BS80A护轨是BS80A系列道岔中的一个关键部件，采用的材料牌号为900A。设于固定辙叉的两侧，用于引导火车车轮轮缘，使之进入适当的轮缘槽，防止与叉心严重碰撞。辙叉护轨由中间平直段、两端开口段、两端缓冲段三部分构成，如图1所示。

图1 BS80A护轨实物图Fig.1 Physical map of BS80A guardrail

护轨平直段起着防止互作用，开口段和缓冲段起着将车轮平顺地引入护轨平直段的作用[1]。为了提高道岔整体寿命，TB/T 412标准轨距铁路道岔技术条件规定：护轨轨头顶面必须全长进行感应淬火处理；TB 1779标准道岔钢轨件淬火技术条件要求：轨头处淬火表面布氏硬度为298～380 HB，硬化层深度大于8 mm，硬化层金相组织为细珠光体。由于中间平直段中频感应淬火比较容易，开口段和缓冲段因结构复杂凸变，中频感应淬火时难度很大。因此，本文重点介绍了BS80A护轨开口段采用SQ欠速淬火法[2]的试验过程及工装设计应用情况，BS80A护轨轨头经过淬火提高了机械强度、改善了力学性能和耐磨耗性能。

1 试验内容及方法

1.1 试验材料

采用900A牌号钢轨制成的BS80A护轨试验件，原材料质量应符合UIC860—0标准的有关规定。淬火试验前复检护轨原材料的化学成分：从试验件开口段锯切取δ=15 mm样片，双面经过铣磨加工后，用电火花切割成15 mm×35 mm×35 mm长方条，用酒精清洗干净后，在日本岛金PDA-7000型直读式光谱仪上检测试验件的化学成分。具体结果如表1所示。

表1 BS80A护轨原材料化学成分(质量分数，%)

1.2 试验设备

1000 Hz频率的J1改进型中频感应淬火机床。

1.3 主要工装

四节喷雾盒、П型强力感应器。

1.4 试验内容

依据试验需求，设计制作了П型强力感应器，加大了感应器磁感应能力，在机床感应加热装置[3]上设计加装了可使感应器空中悬浮停留机构。用非接触式TI210红外线测温仪测定护轨轨头淬火温度和回火温度；用手提式电动砂轮磨亮淬火试验轨顶面后，用TH140里氏硬度计检测其表面布氏硬度值；在淬火后的护轨开口段中间位置画线锯切取样片，再用电火花线切割成15 mm×56 mm×35 mm长方条，经过磨床加工后检验；用Observer.DIm金相显微镜检验硬化层微观组织；用200HRS-150台式硬度机检测护轨开口段样片截面洛氏硬度梯度分布情况。

1.5 淬火工艺

BS80A护轨加工工艺流程：下料→锯切→钻孔→铣开口段轨头→淬火→检测矫直→检测→装配。

BS80A护轨开口段轨头淬火试验的主要步骤为：检查设备和电源正常完好→安装感应器及试验轨件→启动设备、调节风压及水压→调电参数、调谐、调频→调车速、调功率→调淬火温度、回火温度→淬火及检测质量。

BS80A护轨轨头中频感应淬火时采用连续加热法[4]，护轨固定在机床移动台车面上，强力感应器悬挂在BS80A护轨开口段端头上方，为减少漏磁，感应器工作边与轨头间隙保持在10 mm左右。当台车以一定速度向前移动，感应器加热和喷雾盒冷却同时进行，完成护轨开口段轨头表面感应淬火，淬火冷却速度快慢由喷雾盒喷雾量大小间接控制[5]。

表2 BS80A护轨开口段淬火工艺参数

BS80A护轨开口段淬火试验主要工艺参数见表2。

2 试验结果与讨论

BS80A护轨开口段经过淬火后，具体实物如图2所示。

BS80A护轨开口段轨头淬火后，工作边表面硬度由原材料的240～260 HB提高到了310～360 HB。硬化层宏观形状为帽型，深度大于8 mm，如图3所示；开口段轨头截面硬度梯度检测结果见图4，均完全达到技术要求。BS80A护轨开口段轨头淬火后，硬化层金相组织为珠光体+少量铁素体，如图5所示，符合技术要求。

图2 淬火后BS80A护轨开口段实物图Fig.2 Physical map for opening section of BS80A guardrail after quenching

图3 BS80A护轨开口段感应淬火硬化层Fig.3 Harden layer for opening section of BS80A guardrail after induction quenching

图4 BS80A护轨开口段截面硬度梯度Fig.4 Hardness gradient on cross section for opening section of BS80A guardrail

图5 BS80A护轨开口段硬化层金相组织Fig.5 Microstruture of hardened layer for opening section of BS80A guardrail

3 结论

1)BS80A护轨开口段轨头表面经过中频感应淬火后，表面硬度达到了310～360 HB，硬化层深度大于8 mm，金相组织为珠光体。

2)BS80A护轨开口段轨头淬火工艺和工装满足了BS80A道岔制造技术标准要求，生产实际中取得了很好的经济效益。