本發(fā)明屬于鐵路養(yǎng)路機(jī)械搗固車專用搗鎬制造領(lǐng)域，尤其涉及一種提高鐵路專用搗鎬壽命的工藝方法及鐵路專用搗鎬。
背景技術(shù)：
搗鎬是使用在鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械—搗固車上的一種易耗工具，其作用是搗實(shí)并緊固位于鐵路線路道床中的石碴，使石碴為軌枕提供穩(wěn)定而堅實(shí)的支撐。搗鎬工作時，先以很大的沖擊力自上而下插入道床石碴中，再進(jìn)行橫向的高頻小幅震動，使石渣向能夠取得較穩(wěn)定位置的方向移動，形成更加密實(shí)的狀態(tài)，以增加道床密實(shí)度，提高軌道的穩(wěn)定程度。搗固作業(yè)時，由于道床是散粒結(jié)構(gòu)，搗鎬的受力情況很復(fù)雜，不僅受到?jīng)_擊力和摩擦力的作用，還受到交變應(yīng)力的作用。在搗鎬插入道床的過程中，鎬掌特別是鎬尖部位要承受很大的沖擊力；在振動夾持石碴過程中，鎬身要承受振動力和夾持彎矩的作用，與此同時，搗鎬鎬掌與石碴之間同樣存在強(qiáng)烈摩擦力作用。在這樣復(fù)雜的工況下，要想取得良好的工作效果并保持長久的使用壽命，就要求搗鎬具有較高的耐磨性和足夠的抗疲勞能力。
使用更加優(yōu)質(zhì)耐用的搗鎬，搗鎬使用壽命的延長可以減少更換搗鎬所需的時間，減少消耗，節(jié)約能源和工具費(fèi)用。有關(guān)資料顯示，普通搗鎬的使用壽命在12—18km左右。奧地利普拉塞爾陶依爾鐵路機(jī)械工業(yè)股份有限公司(Plasser & Theurer)采用堆焊工藝使搗鎬使用壽命延長到30公里。美國Pandrol Jackson公司生產(chǎn)的CT—500K搗鎬，鎬身采用整體鑄造，鎬掌面上鍍覆了一層碳化物。能夠在堅硬的花崗石道碴上進(jìn)行50多萬次的插入試驗(yàn)。
目前，國內(nèi)對搗鎬的研究重點(diǎn)大多放在搗鎬的材質(zhì)選擇、熱處理工藝的改進(jìn)以及對鎬掌進(jìn)行堆焊等方面，已取得一些重要的成果。例如中國鐵道建筑總公司昆明機(jī)械廠選用低碳低合金鋼鑄造搗鎬鎬體，并進(jìn)行“高溫均勻化退火+淬火+回火處理”鎬掌、堆焊特殊耐磨材料等工藝，初步研制出強(qiáng)度和韌性配合良好、鎬掌具有較高抗磨硬度的08—32搗固車搗鎬。其鎬體抗拉強(qiáng)度=1225MPa、硬度為HRC36，堆焊層硬度為HRC55—60。在超極限磨損的情況下，未經(jīng)焊修，直鎬作業(yè)40km，平均磨損量為0.85mm/km，彎鎬作業(yè)20km，平均磨損量為1.75mm/km。中國專利 CN 1019358356 A和CN 101935817 A分別公開了搗鎬耐磨金屬堆焊熔敷延壽技術(shù)及搗鎬耐磨金屬噴焊熔敷層延壽技術(shù)兩種，這兩種方法雖均能在一定程度上提高搗鎬的使用里程，但耐磨層厚度受工藝限制，進(jìn)而使得搗鎬壽命提高幅度有限
因此提高搗鎬使用壽命，提升使用里程，對于降低鐵路線路養(yǎng)護(hù)成本有著較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
鑒于搗鎬使用壽命較短問題，本發(fā)明通過特殊工藝將耐磨材料包覆于搞掌表面，以此達(dá)到提高搗鎬使用里程之目的。
本發(fā)明之目的主要通過以下手段實(shí)現(xiàn)。
一種提高鐵路專用搗鎬壽命的工藝方法，目的在于提高鐵路大型搗固車搗鎬的使用壽命，其特征在于，首先通過電刷鍍工藝在搗鎬鎬掌側(cè)刷鍍一層厚度10~30μm的Cu，在耐磨材料（金屬陶瓷TiB2或TiC）側(cè)刷鍍厚度10~30μm的Ni，隨后通過高頻感應(yīng)釬焊將鎬掌與耐磨材料連接起來。
優(yōu)選的，所述耐磨材料為含質(zhì)量分?jǐn)?shù)30-50%Ni的TiB2或TiC中的一種或多種。
優(yōu)選的，鎬掌側(cè)刷鍍層厚度及材料為10~30μm的Cu。
優(yōu)選的，耐磨材料側(cè)刷鍍厚度及材料為10~30μm的Ni。
優(yōu)選的，釬劑為硼酸鹽、氟化物和硼等的膏狀水性和油性中的一種。
優(yōu)選的，搗鎬鎬掌與耐磨材料間的連接工藝為高頻感應(yīng)釬焊。
優(yōu)選的，焊接時間為30-90s，預(yù)熱溫度為150-250℃，焊接溫度為800~1100℃，施加壓力為20-40N，焊后保溫溫度250-350℃，焊后保溫時間3-8h。
本發(fā)明還提供了由上述任一種工藝制備得到的鐵路專用搗鎬。
本發(fā)明提供了一種鐵路搗鼓車專用搗鎬及其工藝方法。本發(fā)明在鎬掌與耐磨材料連接前，先通過電刷鍍工藝在搗鎬鎬掌側(cè)刷鍍一層厚度為10~30μm的Cu，在耐磨材料（金屬陶瓷TiB2或TiC）側(cè)刷鍍厚度為10~30μm的Ni，隨后通過高頻感應(yīng)釬焊將鎬掌與耐磨材料連接起來。借此工藝達(dá)到提高搗鎬的耐磨性能，進(jìn)而提高其使用壽命之目的。本發(fā)明與傳統(tǒng)直接外加釬料（粉或箔）工藝相比，釬料與基材之間具有更好的結(jié)合強(qiáng)度，缺陷較少，更能有效提高防止耐磨材料從鎬掌表面脫落，進(jìn)而影響其使用壽命。采用本發(fā)明方法，耐磨材料與鎬體之間具有較高的結(jié)合強(qiáng)度，結(jié)合處沖擊功可達(dá) 3.02J，現(xiàn)場作業(yè)發(fā)現(xiàn)，使用本發(fā)明所得搗鎬，其搗固里程可達(dá)125公里。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1、2、3和4以及對比例高頻感應(yīng)釬焊后微觀組織圖；其中，圖1a為對比例，圖1b為實(shí)施例1，圖1c為實(shí)施例2，圖1d為實(shí)施例3，圖1e實(shí)施例4。
具體實(shí)施方案
首先通過電刷鍍領(lǐng)域所熟悉的工藝在搗鎬鎬掌側(cè)刷鍍一層厚度10~30μm的Cu，在耐磨材料（金屬陶瓷TiB2或TiC）側(cè)采用電刷鍍領(lǐng)域所熟悉的工藝刷鍍厚度10~30μm的Ni，隨后通過高頻感應(yīng)釬焊將鎬掌與耐磨材料連接起來。釬焊參數(shù)為：優(yōu)選的焊接時間為30-90s，更優(yōu)選為40-80s，最優(yōu)選為50-70s；優(yōu)選的預(yù)熱溫度為150-250℃，更優(yōu)選為180-230℃，最優(yōu)選為200-210℃；優(yōu)選的焊接溫度為800~1100℃，更優(yōu)選為850-1050℃，最優(yōu)選為900-1000℃；優(yōu)選的施加壓力為20-40N，更優(yōu)選為25-35N，最優(yōu)選為28-33N；優(yōu)選的焊后保溫溫度250-350℃，更優(yōu)選為270-330℃，最優(yōu)選為290-310℃；優(yōu)選的焊后保溫時間3-8h，更優(yōu)選為4-7h，最優(yōu)選為5-6h。隨后安本領(lǐng)域熟知的工藝進(jìn)行熱處理和冷卻。
實(shí)施例1：
耐磨材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%Ni、70%TiB2，搗鎬鎬掌側(cè)通過電刷鍍領(lǐng)域所熟知的工藝刷鍍一層厚度為15μm的Cu，耐磨材料側(cè)通過電刷鍍領(lǐng)域所熟知的工藝刷鍍一次厚度為15μm的Ni。然后采用本領(lǐng)域熟知的工藝將耐磨材料與鎬掌固定，采用高頻感應(yīng)釬焊設(shè)備進(jìn)行釬焊。焊接參數(shù)為：焊接時間為55s；預(yù)熱溫度為200℃；焊接溫度為900℃；施加壓力為30N；焊后保溫溫度為295；焊后保溫時間為5h。隨后按本領(lǐng)域熟知的工藝進(jìn)行熱處理和冷卻。釬焊后微觀組織圖如圖1b所示。
實(shí)施例2：耐磨材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%Ni、60%TiB2，搗鎬鎬掌側(cè)通過電刷鍍領(lǐng)域所熟知的工藝刷鍍一層厚度為25μm的Cu，耐磨材料側(cè)通過電刷鍍領(lǐng)域所熟知的工藝刷鍍一次厚度為25μm的Ni。然后采用本領(lǐng)域熟知的工藝將耐磨材料與鎬掌固定，采用高頻感應(yīng)釬焊設(shè)備進(jìn)行釬焊。焊接參數(shù)為：焊接時間為60s；預(yù)熱溫度為210℃；焊接溫度為950℃；施加壓力為32N；焊后保溫溫度為300；焊后保溫時間為6h。隨后按本領(lǐng)域熟知的工藝進(jìn)行熱處理和冷卻。釬焊后微觀組織圖如圖1c所示。
實(shí)施例3：耐磨材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%Ni、70%TiC，搗鎬鎬掌側(cè)通過電刷鍍領(lǐng)域所熟知的工藝刷鍍一層厚度為10μm的Cu，耐磨材料側(cè)通過電刷鍍領(lǐng)域所熟知的工藝刷鍍一次厚度為10μm的Ni。然后采用本領(lǐng)域熟知的工藝將耐磨材料與鎬掌固定，采用高頻感應(yīng)釬焊設(shè)備進(jìn)行釬焊。焊接參數(shù)為：焊接時間為58s；預(yù)熱溫度為195℃；焊接溫度為980℃；施加壓力為32N；焊后保溫溫度為305；焊后保溫時間為5.5h。隨后按本領(lǐng)域熟知的工藝進(jìn)行熱處理和冷卻。釬焊后微觀組織圖如圖1d所示。
實(shí)施例4：耐磨材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%Ni、60%TiC，搗鎬鎬掌側(cè)通過電刷鍍領(lǐng)域所熟知的工藝刷鍍一層厚度為20μm的Cu，耐磨材料側(cè)通過電刷鍍領(lǐng)域所熟知的工藝刷鍍一次厚度為20μm的Ni。然后采用本領(lǐng)域熟知的工藝將耐磨材料與鎬掌固定，采用高頻感應(yīng)釬焊設(shè)備進(jìn)行釬焊。焊接參數(shù)為：焊接時間為65s；預(yù)熱溫度為205℃；焊接溫度為1000℃；施加壓力為33N；焊后保溫溫度為310；焊后保溫時間為5.8h。隨后按本領(lǐng)域熟知的工藝進(jìn)行熱處理和冷卻。釬焊后微觀組織圖如圖1e所示。
對比例：
耐磨材料和鎬掌不進(jìn)行電刷鍍，使用厚度為20μm厚度Cu箔和Ni箔作為釬料，Cu箔與鎬掌側(cè)相鄰，Ni箔與耐磨才倆側(cè)相鄰，其它工藝與實(shí)施例4相同。釬焊后微觀組織圖如圖1a所示。
通過對實(shí)施例1、2、3、4和對比例微觀組織觀察，得到結(jié)果如圖1所示。圖1說明，使用本發(fā)明方法可以使釬料與基材之間具有較好的結(jié)合界面。對比例所得焊接接頭微觀結(jié)構(gòu)如圖1a所示，從圖1a中可以清楚發(fā)現(xiàn)，使用傳統(tǒng)工藝所得接頭存在較大缺陷，主要表現(xiàn)在釬料與基體之間界面結(jié)合存在嚴(yán)重質(zhì)量問題，其次釬料的熔解不夠充分，導(dǎo)致在焊縫處存在明顯夾雜現(xiàn)象。表1揭示了采用實(shí)施例1、2、3、4和對比例方法所得試樣抗沖擊能力，以及相應(yīng)搗鎬最大使用里程對比。從表1中可以發(fā)現(xiàn)，鎬掌使用本發(fā)明方法所包覆的耐磨材料與鎬掌之間具有較好結(jié)合強(qiáng)度，耐磨材料與鎬掌連接處具備相對較高的抗沖擊能力，最高可達(dá)3.02J。從表1中還可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)本發(fā)明方法所強(qiáng)化后的搗鎬其使用里程也相對較高，最高可達(dá)125km。
表1 接頭性能及使用效果對比
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。