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铁路与轨道交通 |
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Corus提供低成本改良铁路轨道缺陷的焊接修理质量的解决方案 |
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| http://cn.newmaker.com
8/20/2010 2:50:00 PM
佳工机电网
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 Corus Rail已经研发出了一个可降低需要维修的铁轨路面上分散着的缺陷及问题的新技术。这个新技术的亮点在于可以替代过去那些依靠传统的人工而进行的利用金属电弧焊接法（MMA），MMA经常会导致在使用自动运转和更多受人工控制操作时出现的很多可变性。 这种先进的半自动方法使用焊剂在焊弧心的明弧焊接，并且依靠低温预热的方法，预先控制在高热影响区（HAZ）内，从而可去除冶金学上的变质。做出一个维修或进行短轨替换的平均维修成本有可能累积达到数千欧元，并且轮式的铁轨表面缺陷问题的出现可能在大多数的铁路上随着交通数量的提高而有明显的增加，这样新方法的重要性就能够很容易的被理解了。
在包括法国和英国等一些欧洲国家的铁路网络上，这种方法已经经过了彻底地测试，并且有一个专门的装置已经被制造出来，用以确保行驶示范。
当车厢轮子在铁轨上滚动时，铁轨/轮子的接触会有高且复杂的压力形式产生，而这些现象将导致铁轨表面的退化。轨道设计、车轮外形和运输工具种类的范围会导致出现多种表面缺陷，这种缺陷会缩短轨道的寿命。很多缺陷例如铁轨下沉和车轮灼烧等甚至出现在现代的并被很好维护的铁路网络中，从广义上一般来说，每一个铁路网路每年每两公里就会产生一个这样的缺陷。用短轨部件替代是很昂贵的，并且效果不一定能够让人满意，正如这种方法以铝热剂焊接（放热反应利用铝作为还原剂）的形式在轨道上引入两个新的断点，它也会破坏加热亚光棍长铁轨（最高120米）包含的很多优点。另外一个修理这类缺陷的传统技术是人工金属电弧焊接法。尽管这种技术应用于多个行业，但它还是非常依赖于焊接工人的技能水平的，而且是耗费时间的，还有它更加易于产生内部缺陷例如多孔性，如果没有被超声波检查发现出来，铁轨将会渐渐变得疲劳，最终导致铁轨的断裂。
下面的因素将关注于新发展技术的成本效率和技术健全性：
1．从常规的摄氏350度预热温度降至只需摄氏80度的改变之优势在于能够更快地维修，降低高热影响区的纵深，以及更多健全的微观结构。
2．扎齿边控制下的缺陷区域标准化移除的使用之优势在于重复能力和操作员主观判断的排除。
3．半自动程序化应用于焊剂在焊弧心的明弧焊接确保了供热的控制和可预知的操作时间。
采用先进的方法维修可很大程度的抵抗铁轨的疲劳从而保证修复轨面的焊接质量，并且在焊接修复的区域有与标准Grade R260铁轨相似的磨损抵抗力、一致的硬度和微观的结构。
Corus新专利维修技术包括四个步骤：
第一步，使用一个便携的三轴钢轨轧机夹紧铁轨的各个侧面来移除缺陷。这样就能确保在第一时间不会遗漏发现已经遇到过的缺陷。这是它本身在运用人工碾磨或火焰嵌接上的一个重要改进，人工碾磨和火焰嵌接都没有给出一个一致的孔型或表面抛光来为自动程序化焊接提供帮助。
第二步，一个传统的加热炉会加热毗邻的区域和孔。Grade 260铁轨规定温度是在摄氏60度至80度之间。选定这个温度是为了在HAZ中控制微观结构，随后的/邻近的被程序化的方波形式的珠子沉淀物质以确保微观结构在HAZ里的是精细珠光体且没变脆的马氏体。这个温度适用于在如今使用的绝大多数的高碳钢轨，但它也许需要对钢的不同变质特性进行改良，例如低碳无贝氏体钢。
第三阶段使用一个半自动焊接维修机，用明弧焊接方法，一个网路轨道（英国）认可的TN3-0焊接耗材和规定的焊接参数。顶层的布置对于防止一个新的高热影响区的产物是至关重要的。大多数的焊接顶层是由于表面碾磨来部分地被移除的。
第四步也是最后一步是由使用传统的铁轨碾磨器对横向和纵向的铁轨表面进行碾磨来修复所组成的混合铁轨。
用植入式热电偶来记录现有的人工金属电弧焊接法（MMA）和新方法的受热历程以对这两种方法进行比对评估。一些重要的结论证明新方法有健全的冶金学优势：
——尽管只用摄氏80度来预热，每个沉淀下来的焊珠在HAZ中的温度仍然保持200摄氏度以上，这样防止了任何马氏体微观结构的变质（马氏体对于Grade 260铁轨的起始温度是摄氏160度）
——在先进方法中，除了第一个以外，对于所有沉淀物用过后的冷却速度几乎与传统的人工金属电弧焊接法（MMA）方法是一样的。在第一个焊珠冷却之后有比5.2摄氏度/秒更快的速度，这个速度是对于马氏体变质速度的一半。
——无裂缝焊接沉淀物表面显然具有全部的珠光体微观结构而且无马氏体和贝氏体
——坚硬的表面展示了贝氏体焊接沉淀物的磨损抵抗能力可以和Grade R260上一代铁轨相比并且确保了一个很好的纵剖面。
——焊接沉淀物通过了强度相当于正常使用时三倍的外加压力的挠曲疲劳测试。完成了五百万次的循环测试且无一次失败。相同的沉淀物在强度相当于正常使用时八倍的外加压力范围内确保了额外的四百三十万循环测试的成功。
CORUS钢轨产品公司 — 关键数字
-Corus钢轨产品公司为TATA钢铁集团（世界上排名第五的钢铁制造商）旗下Corus集团条形产品分公司的一个部分。
-钢轨产品公司的职工总数：508人。
-2009年钢轨与枕木产量为456,000吨。
-具有150多年的钢轨生产经验。
-生产产品用于：高速铁路、传统网络、重载轨道、地铁及电车轨道。
www.corusrail.com
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