[发明专利]一种钢轨表面连续等温度梯度熔覆的熔覆设备及熔覆方法

说明书

本发明公开了一种钢轨表面连续等温度梯度熔覆的熔覆设备，包括加热系统、熔覆系统，熔覆系统用于对钢轨表面进行连续熔覆，加热系统包括预热铜轮电极组和保温铜轮电极组，预热铜轮电极组和保温铜轮电极组均与钢轨轨面及侧面接触用以为钢轨表面加热，熔覆系统的熔覆点位于预热铜轮电极组和保温铜轮电极组之间，且熔覆点更靠近预热铜轮电极组。采用预热铜轮电极组在对钢轨进行熔覆前先预热，采用保温铜轮电极组对熔覆结束的钢轨进行保温，使得熔覆区域内在等温度梯度下连续熔覆金属，避免了常见熔覆过程中金属的熔化和凝固因激冷而引起的熔覆层内应力大、易开裂等问题，从而获得连续稳定的高质量熔覆层，解决了熔覆层与钢轨间的结合性差的问题。

技术领域

本发明涉及钢轨表面处理，具体是涉及一种钢轨表面连续等温度梯度熔覆的熔覆设备及熔覆方法。

背景技术

随着社会的发展，交通的重要性愈发凸显，而交通强国，铁路先行，轨道运输是重要的交通方式之一。高速化的轨道运行，给承载列车的钢轨带来了更严重的损伤。面对钢轨损伤，当前主要的解决办法有两种，一是在钢轨服役前利用合金化等手段提高其表面性能，二是对于已受损伤的钢轨换下后运至工厂进行修复，或是在轨道现场修复。这两种方法尽管有效，但仍存在弊端。对于服役前的表面强化，其性能提升效果有限，随着运行时间增加，还是免不了发生损伤。由于钢轨一般采用高锰钢、U75V等中高碳含量的合金钢，其可焊性差，钢轨熔覆修复工艺复杂，修复困难，修复质量低，所以对于受损钢轨的修复，时间、经济成本都太高。

发明内容

发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种对已受损的钢轨进行熔覆修复的钢轨表面连续等温度梯度熔覆的熔覆设备。

本发明还提供一种上述熔覆设备的熔覆方法。

技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种钢轨表面连续等温度梯度熔覆的熔覆设备，包括加热系统、熔覆系统，所述熔覆系统用于对钢轨表面进行连续熔覆，所述加热系统包括预热铜轮电极组和保温铜轮电极组，预热铜轮电极组和保温铜轮电极组均与钢轨轨面及侧面接触用以为钢轨表面加热，熔覆系统的熔覆点位于预热铜轮电极组和保温铜轮电极组之间，且熔覆点更靠近预热铜轮电极组。

进一步的，所述预热铜轮组与熔覆点之间的设置距离L＝T*V，其中T为钢轨熔覆后的保温时间，V为钢轨进给速度。

进一步的，所述熔覆系统包括熔覆装置、送料装置和冷却装置，所述熔覆装置包括熔覆头和两轴运动装置，两轴运动装置带动熔覆头沿竖直以及水平且垂直于钢轨进给方向的两个方向运动，所述送料装置用于向熔覆头提供熔覆材料，所述冷却装置用于冷却熔覆头。

进一步的，所述熔覆头沿水平方向运动的速度U满足公式W_mVW/U，其中W_m为熔覆头熔化熔覆材料在钢轨表面形成的熔道宽度，W为钢轨表面熔覆层宽度。

进一步的，还包括气体保护系统，所述气体保护系统包括气源、气泵、氛围气体送气管、工作气体送气管和氛围舱，所述熔覆装置、预热铜轮电极组和保温铜轮电极组设置于氛围舱中，所述气源通过氛围气体送气管向氛围舱中输送惰性气体，气源通过工作气体送气管向熔覆头输送惰性气体，所述气泵将氛围舱中的气体抽离。

进一步的，还包括观察检测系统，所述观察检测系统包括红外热成像仪、视频传感器、熔道质量检测系统，所述红外热成像仪用于测量进行熔覆的钢轨的温度分布，所述视频传感器用于采集进行熔覆的钢轨的加工形貌，所述熔道质量检测系统用于检测熔覆头熔化熔覆材料在钢轨表面形成的熔道的质量。

进一步的，还包括控制系统，所述控制系统控制预热铜轮电极组和保温铜轮电极组的工作从而控制钢轨温度，控制系统控制熔覆头的运动，且处理和显示观察检测系统的检测数据。

本发明还采用一种上述熔覆设备的熔覆方法，包括以下步骤：

S1.进给钢轨并定位熔覆部位，对熔覆工作环境提供保护气体；