[发明专利]一种钢轨焊接接头的激光强韧化处理方法

说明书

本发明提供了一种钢轨焊接接头的激光强韧化处理方法，属于铁路钢轨养护领域。该方法为：将低于母材平均硬度，且差值超过第一预设值的区域作为软化区，对其进行激光淬火处理或激光冲击强化处理，以提高其表面硬度和耐磨性；如存在高于母材平均硬度且差值超过第二预设值的区域，则将其作为硬化区，对其进行激光退火处理或激光回火处理，以降低其表面硬度和耐磨性，进而保证钢轨焊接接头与母材耐磨性相同或基本相同。本发明能够实现钢轨焊接接头各区与母材同步磨耗，延长钢轨服役寿命，排除了常规焊补工艺中涂层金属与母材因结合性不强而产生剥离掉块的风险，并且无需繁琐的打磨除锈前道工序，具有更强的适应性，能够有效提高加工效率。

技术领域

本发明属于铁路钢轨养护领域，更具体地，涉及一种钢轨焊接接头的激光强韧化处理方法。

背景技术

无缝钢轨的运用不仅显著减缓了轮轨冲击，延长了轮轨服役寿命，而且提高了轨道的平稳性、舒适性、可靠性。实现钢轨无缝连接的主要技术包括闪光焊、气压焊、铝热焊等钢轨焊接技术，这些技术在实现钢轨高效率连接的同时，也带来了一些问题。以闪光焊为例，焊接时的大量热输入使得焊接接头的焊缝区、热影响区的显微组织与母材明显不同，导致相应区域的硬度、耐磨性与母材也存在明显差异。其中，焊接接头热影响区的硬度与耐磨性最低，焊缝区的硬度与耐磨性最高。随着服役时间的持续，焊接接头踏面因为耐磨性不一致而在热影响区产生塌陷病害，即形成所谓的“低接头”。这些“低接头”若不及时治理，不仅会产生剧烈的轮轨冲击，加剧钢轨破损，严重时甚至会导致断轨，给铁路运输带来严重的安全隐患。

目前，行业内对于低接头病害的处理有两种方法：一种是手工电弧焊焊补，该方法不仅费时费力，焊补的接头长时间服役后还存在掉块风险，带来新的隐患；另一种方法是采用大型打磨车整体维护性打磨，该方法在消除接头塌陷的同时，也加速消耗母材，导致铁路线整体的服役年限明显降低，产生巨大的经济损失。因此，如果能够采用技术手段对钢轨焊接接头进行强韧化处理，使其的硬度和耐磨性与钢轨基体相当，不仅可以消除甚至根治钢轨焊接接头区域产生的低接头现象，通过防患于未然来避免各种断轨事故的发生，而且可以大幅度减少打磨次数，以此大幅度减少铁路工务部门的维护成本，确保铁路运输线的安全，产生巨大的经济与社会效益。

同时，现有技术中只考虑到热影响区硬度降低易形成“低接头”的问题，忽略了焊缝区硬度升高容易产生“高接头”的问题。对于无缝钢轨，无论是“低接头”还是“高接头”，只要存在轨道表面不平整的问题，都将严重影响到铁路的安全运行，若不对焊缝区进行相应处理，同样会给铁路运输带来严重的安全隐患。

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种钢轨焊接接头的激光强韧化处理方法，旨在解决现有的钢轨焊接接头处理成本较高、影响钢轨服役年限的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种钢轨焊接接头的激光强韧化处理方法，该方法具体为：该方法具体为：将低于母材平均硬度，且差值绝对值超过第一预设值的区域作为软化区，对其进行激光淬火处理或激光冲击强化处理，以提高其表面硬度和耐磨性；如存在高于母材平均硬度且差值绝对值超过第二预设值的区域，则将其作为硬化区，对其进行激光退火处理或激光回火处理，以降低其表面硬度和耐磨性，进而保证钢轨焊接接头与母材耐磨性相同或基本相同。

作为进一步优选的，采用点阵强化的方式对所述软化区进行选区激光处理。

作为进一步优选的，进行激光淬火处理时，根据激光器的功率选取淬火斑的横向间距，淬火斑的直径，淬火斑的纵向间距，每个光斑淬火时间，使软化区与母材的耐磨性相同或基本相同；作为更进一步优选，激光淬火处理时，淬火斑的横向间距为0～10mm，淬火斑的直径为3～10mm，淬火斑的纵向间距为0～10mm，每个光斑淬火时间为0.1s～1s，激光器功率为1800w～20000w。

作为进一步优选的，所述第一预设值为0～3HRC，所述第二预设值为0～3HRC，第一预设值，第二预设值相等或不等；作为更进一步优选，所述第一预设值为2～3HRC，所述第二预设值为2～3HRC；或者第一预设值，第二预设值均等于0，进而保证强韧化处理后的钢轨焊接接头与母材耐磨性相同。