[發(fā)明專利]一種鋼軌表面導(dǎo)電層制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710091900.5
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號(hào): CN106862719B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李輝;李玉龍;林健;符寒光
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K9/04
• 分類號(hào): B23K9/04;B23K26/342;C23C26/02;B23K101/26
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本發(fā)明提出一種鋼軌表面導(dǎo)電涂層的制備方法，旨在克服傳統(tǒng)電弧焊的缺點(diǎn)，并易于現(xiàn)場實(shí)施。其特征在于利用以電弧或激光為熱源的高溫熔滴制備裝置加熱金屬絲材，獲得熔化的高溫熔滴撞擊鋼軌表面后鋪展，僅依靠其自身攜帶的熱量完成冶金結(jié)合。以電弧為熱源的高溫熔滴制備裝置中，電弧在空心陽極和絲材端部產(chǎn)生，陽極處電弧產(chǎn)生的熱量通過循環(huán)冷卻水帶走。以激光為熱源的高溫熔滴制備裝置中，激光器發(fā)出的激光直接對絲材端部進(jìn)行加熱，絲材端部熔化的高溫熔滴在重力作用下墜落并撞擊鋪展到母材表面。采用以電弧為熱源的高溫熔滴制備裝置制備鎳涂層，冶金結(jié)合層厚度約為10微米，滿足要求。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于鐵路信號(hào)領(lǐng)域，涉及一種鋼軌表面導(dǎo)電涂層的制備方法及相關(guān)材料。

背景技術(shù)：

鐵路軌道電路在列車控制信息的傳輸過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，對交通安全和運(yùn)輸效率有著直接的影響。由于鋼軌軌面生銹造成的軌道電路分路不良現(xiàn)象會(huì)使得信號(hào)錯(cuò)誤開放，不僅會(huì)延誤列車的運(yùn)行，影響作業(yè)效率和經(jīng)濟(jì)效益，甚至還會(huì)給鐵路運(yùn)輸、生產(chǎn)安全帶來巨大的安全隱患。

為了克服軌道表面因生銹而造成的電路分路不良的問題，目前通常采用的方法是在鋼軌表面采用堆焊、熱噴涂、電鍍等制備防銹的導(dǎo)電金屬層或者直接焊接不銹鋼鋼帶等方法制備耐銹蝕的金屬導(dǎo)電層。采用堆焊或者焊接鋼帶這類方法的優(yōu)勢是所制備的導(dǎo)電層與鋼軌基體為冶金結(jié)合，涂層耐碾壓壽命長，但是由于鋼軌本身為高碳鋼，電弧對基體的熱輸入較大，焊接熱影響區(qū)極易形成馬氏體組織引發(fā)開裂。為避免焊接過程中熱影響區(qū)形成馬氏體，需要將鋼軌整體預(yù)熱至300度以上，現(xiàn)場施工很難實(shí)現(xiàn)，而且由此帶來嚴(yán)重的鋼軌變形和殘余應(yīng)力問題。采用熱噴涂方法制備導(dǎo)電層，基體可不受熱影響，但是導(dǎo)電涂層與基體以機(jī)械結(jié)合為主，結(jié)合力差，不耐碾壓。采用電鍍方法制備導(dǎo)電層對鋼軌前處理要求較為苛刻，現(xiàn)場不宜實(shí)施，而且涂層沉積效率低，孔隙多，涂層耐蝕性和耐候性較差。

采用熔焊方法時(shí)電弧將直接作用于基材，熱輸入比較大，近年來出現(xiàn)了STT，CMT等方法通過數(shù)字電路來控制絲材熔化時(shí)的熔滴過渡過程，可以減小熔滴過渡階段的電弧電流，從而有效降低對母材的熱輸入，但電弧對母材的熱作用仍然存在，鋼軌熱影響區(qū)內(nèi)仍極易形成馬氏體。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明提出一種與鋼軌具有局部冶金結(jié)合但對基材熱影響極小的導(dǎo)電層制備方法，它在保留弧焊時(shí)熔滴過渡過程的同時(shí)，徹底摒棄了電弧對基材的熱作用。本發(fā)明利用激光或電弧加熱金屬絲材獲得熔化的高溫熔滴，激光或者電弧并不直接作用鋼軌表面，由熔化的高溫熔滴撞擊鋼軌表面后鋪展，并逐漸堆積形成連續(xù)的導(dǎo)電層，此時(shí)導(dǎo)電層與鋼軌僅依靠高溫熔滴自身攜帶的熱量完成冶金結(jié)合。

為解決上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下：

1，一種以電弧為熱源的高溫熔滴制備裝置，其特征在于其主體包括，水冷空心陽極、絲材送進(jìn)機(jī)構(gòu)、電源及控制器幾部分，其中電源負(fù)極與絲材送進(jìn)機(jī)構(gòu)相連，正極與空心陽極相連，通過電源的高頻起弧功能在絲材端部與空心陽極之間產(chǎn)生電弧，陽極處電弧產(chǎn)生的熱量通過強(qiáng)制循環(huán)冷卻水帶走，陰極熱量用于熔化不斷送進(jìn)的絲材，當(dāng)絲材端部熔化的金屬超過一定尺寸后，熔化的高溫熔滴會(huì)在重力作用下墜落，通過陽極中心孔撞擊到基材表面。

2，一種以激光為熱源的高溫熔滴制備裝置，其特征在于其主體包括，小功率激光器、絲材送進(jìn)機(jī)構(gòu)、控制器三部分，利用控制器對激光器和絲材送進(jìn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行同步協(xié)調(diào)，激光器發(fā)出的激光直接對絲材端部進(jìn)行加熱，當(dāng)絲材端部熔化量超過一定尺寸后，過熱的高溫熔滴會(huì)在重力作用下墜落，并直接撞擊到基材表面。

3，一種鋼軌表面導(dǎo)電涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)對待處理的鋼軌表面進(jìn)行除銹打磨處理，去除鋼軌表面銹蝕等附著物；

2)將高溫熔滴制備裝置置于可調(diào)高度的機(jī)頭上，由控制器控制電弧電源或者激光器，制備出高溫熔滴；