披露了一种通过在焊接之前、在焊接过程中、在焊接之后或者在对用旧了的轨道进行修补的过程中利用超声冲击处理（ＵＩＴ）工艺对焊接接头进行再加工从而对通过焊接联接在一起的轨道的部段的性能作出改进的方法，所述再加工包括围绕接头和／或一定长度的轨道对接头进行的处理，以便改进焊接轨道部段的疲劳寿命和／或其它性质。所述方法使得减少了应力缺陷且提供了轨道的焊接接缝附近的内应力型式的再分布。所述超声冲击处理提供了对焊接轨道中的表面进行的周期性脉冲能量冲击处理从而引发出内部压缩波，所述内部压缩波在轨道的焊接接缝附近或在轨道本身中引发产生了金属塑性状态。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过在焊接之前、在焊接过程中、在焊接之后或者在对用旧了的轨道进行修补的过程中利用超声沖击处理(UIT)工艺对焊接 接头进行再加工从而对通过焊接联接在一起的轨道的部段的性能作出 的改进，所述焊接例如是热焊或者热剂焊接，如铝热焊或者铜热焊，以 及例如电弧焊接、气体压力焊接和闪光焊等焊接工艺，所述再加工包括 通过超声冲击工具以手动或自动的方式连续或分批地施加超声沖击处 理从而围绕接头和/或一定长度的轨道对接头进行的处理，其目的在于 改善焊接轨道部段的疲劳寿命和/或其它性质。
技术介绍
轨道被用来提供一种用于铁路和地铁机车车辆、有轨电车、机车、 单轨、电车以及其它活动的、旋转的和转动的结构的运输手段。轨道必 须满足所在国家规定的各种标准和规范。轨道可由适当的材料制成并且 以适当的方式例如通过热剂焊接被联接在一起。在对轨道进行热剂焊接 的过程中，化学反应导致产生了热剂焊接钢(thermite steel )，这使 得形成了具有铸造结构的焊接部(weld)。由于不充分的预热或者由于 在焊接面之间存在过大的间隙而使得产生的不良熔合可能导致在焊接 过程中在轨道中出现裂紋。移位的轨道端部也可能导致出现裂紋。焊接 轨道的其它缺陷包括不完全的焊透和热结晶裂紋。轨道接头，例如用于桥式起重机和轨道车通行的轨道接头，通常会经受高栽荷循环、高车轮载荷和接触应力的作用。被用旧、受损、破裂或分离开的轨道接头可能会给运输工业带来严重且昂贵的问题。因此， 使列车和生产用起重机以高效率且在维护修补时间和成本都较低的情况下来进行安全且可靠的运行是很关键的。因此，可靠的轨道条件对于 起重机或列车良好的运行而言是必要的。更特别地，许多轨道问题是由被用旧、受损和/或分离开的接头失 效所带来的。劣化的轨道接头导致在起重机/列车和支承结构上产生了 高沖击栽荷，所述支承结构例如为大梁、桥梁和建筑物支柱。已经发现向架、轨道车和结构性构件中疲劳裂紋的产生。此外，由于起重机/列 车的运转而在有缺陷的轨道接头上产生的沖击振动会导致起重机/列车 内的其它部件产生失效或损伤。由于修补轨道接头是昂贵的和/或并不存在快捷且容易的解决方 案，从而带来许多问题。许多年来，已经采用了多种轨道联接方法来修 补和/或防止轨道裂紋和轨道接头失效。这些轨道联接方法包括拼接板 螺栓连接、电弧悍接、热剂焊接、闪光对接焊和气体压力焊接。在这些 方法中，热剂焊接工艺尤其由于成本方面的优点而因此是轨道网络中最 常用的工艺。然而，闪光对接焊工艺更经常地用于敷设新轨道的情况下。闪光对接焊是一种提供了高质量接头的方法，与其它联接方法相 比，该高质量接头有最强的耐破裂性。此外，闪光焊接部不会被磨耗(battering out)，而这是其它联接方法所遇到的共同的问题。通过 闪光对接焊工艺联接的轨道代表了接近真正连续轨道的条件。闪光对接 焊工艺是一种用来联接轨道部段的自动工艺。通过被充电的焊接机使轨 道的长度对齐且轨道的端部被置于一起。当端部进行接触时，形成了电 弧，使得在不利用焊条的情况下端部被熔融并焊接在一起。整个焊接工 艺耗时约2至3分钟且所得的接头是坚固且均勻的且失效的风险较低。 通过电弧焊接获得良好的焊接接头是困难且耗时的过程，通常需要 10至12小时才能完成且需要具有高技能的操作者。电弧焊接技术需要 在轨道头部的端部处具有35。的全斜角、在轨腹上具有35。的双斜角且 在轨底的上侧上具有35。的全斜角。在焊接前需要通过焊接接头对轨道 进行对准以便确保平直度。通常通过位于接头开口下方中心处的8乘以 2乘以1/4英寸的铜垫片确定出1/8英寸的根部间隙。该垫片用作用于 初始焊头的垫板且提供了有助于补偿随着焊接部的冷却而出现的收缩 性扭曲的垂直弧面。轨道端部被预热至500。F且在焊接过程中被保持在 该温度下。在两侧上交替地顺序进行对轨道的底部、腹部和头部的焊接。 为了确保完全的焊透，有必要采取专门的措施来避免异物、熔渣等的夹 带。随后通过磨削且随后焊后加热至700。F来去除过多的焊接材料。通过绝缘覆层来防止焊接部受到雨或雪和环境低温的作用。应该允许将接 头尽可能緩慢地冷却至环境温度。目前，电弧焊接继续得以普遍使用且被用于特定应用情况下并提供了可接受的接头。然而，长度为约3英寸的磨耗效应是固有的磨损特性。 由于无法识别出这种状态的开始阶段且由于采取了早期的矫正作用，因 此使得磨耗区域被深化并且因此使得在车轮穿过接头时产生了更高的 冲击，由此导致产生破裂。接头的拼接板螺栓连接首先被用作修补方法且随后被用于对项目 体进行复轨(for rerailing project)'为了有助于减少所需接头的 数量，60英尺的轨道长度成为标准长度。起初，起重机/列车在新的螺 栓连接的接头上安静且平滑地运行。然而，在几个月内，端部被磨耗且 被切碎。为了使乘车变得平稳，要进行焊接修补，这些焊接修补被证明 仅仅是暂时的解决方案且需要被频繁地重复。螺栓连接的接头的其它特 性还使得修补活动复杂化并且削弱了其合意性。由于存在来自拼接板、轨夹和螺栓的干扰，因此在切去缺陷后用千 斤顶降下轨道以便闭合间隙的作法并不令人满意。此外，轨夹必须在拼 接板处被除去且螺栓被狞松且在轨道端部之间出现了间隙。此外，出现 了轨道在弱化螺栓孔区域处被穿透的事件。目前，通常认为，拼接板螺 栓连接的接头在某些轨道应用中被视为是不可接受的。在轨道的热剂焊接工艺中，在铝与铁的氧化物之间进行的高度放热 的反应导致产生了熔融的钢，所述熔融的钢被浇注入围绕着要被焊接到 间隙的模型内。过热的熔融金属导致轨道在要被焊接的间隙的边缘处产 生熔化且还用作填料金属，以使得来自轨道的材料随着其固化而与添加 的熔融钢相结合并与其联接，从而形成了焊接部。用于进行热剂焊接的过程通常发生在被切成方形的轨道以及被制 备成处于预定界限内的要被焊接的间隙上。通过刷用钢丝或磨具对要被 焊接的边缘进行机械清洁以便除去锈迹、毛刺、氧化物或油脂污染物。 钢质的长且直的边缘被用来对齐轨道头部的运行边缘。轨道端部被尖 顶化(peaked)以便适应在热剂焊接钢的固化和冷却过程中产生的收 缩。如果并未进行轨道的提升(rising)，则接头将由于在冷却之 后轨道头部(在所述轨道头部处有更多的材料且因此冷却更为緩慢)与 轨足之间的差别冷却而产生下垂。下垂的接头使得乘坐变得不舒服且成 为了轨道的维护问题。这种接头将受到由于动力增量而导致产生的更大 应力的作用。用于坩埚和焊炬的垫座随后在适当位置处且在焊接间隙的相对侧上被固定在轨道头部上，并且通过将预热燃烧器或焊炬放置在焊炬垫座 上来检查并调节该焊炬垫座的高度，所述焊炬垫座随后被除去并被置于 一旁以便稍后使用。随后选择适当轨道部段的一组预制模型。模型被置于模瓦(mold shoe)，即夹具中，并利用封泥沙(luting sand)对所 述模瓦进行适当地密封。模型应该被放置在间隙上方的中心，原因在于 否则的话，在浇注熔融金属时， 一个轨道端部将获得比另一端部更多的 热量且在该另一轨道处可能发生不完全的金属熔合。出渣盘(slag bowl ) 被附接到模型底座上以便收集在浇注过程中溢出的熔渣和熔融金属。衬 有镁石的坩埚在转动的坩埚垫座上并且在适当本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种通过脉冲处理来改进或产生轨道中的至少一种预定性质以便在所述轨道中获得至少一种技术效应的方法，所述方法包括： －通过超声冲击处理对轨道的至少一部分进行处理；并且 －通过所述超声冲击处理在所述轨道中获得至少一种技术效应。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-7-1 11/171,3521、一种通过脉冲处理来改进或产生轨道中的至少一种预定性质以便在所述轨道中获得至少一种技术效应的方法，所述方法包括-通过超声冲击处理对轨道的至少一部分进行处理；并且-通过所述超声冲击处理在所述轨道中获得至少一种技术效应。2、 根据权利要求1所述的方法，其中所述超声冲击处理的所述至 少一种技术效应是以下技术效应中的至少一种-提高了韧性、接触强度、对热和收缩尺寸变化的耐受性、低周和高周持久性、对腐蚀和腐蚀疲劳损伤的耐受性、在可变载荷下的耐久极限和/或冲击阻力；-与实际标准相比提高了对于材料强度而言的保证的最大可允许栽荷；-在焊接部的剖面中、热影响区带(HAZ)中和/或焊趾中提供了均 匀性得到保证的细晶粒结构；-增加了液相焊接材料的产量； -提供了脱气的焊接材料；-由于使液态金属在超声冲击处理脉沖的效应下从熔池的中心进行和质量交换； ； * 、、-由于超声沖击处理脉冲的作用所致的现象而因此使得抑制了作为孔隙、液化裂紋、不稳定相、晶粒间沉积物和损伤和/或不良熔合存在的微观和宏观缺陷；-控制了第一类、第二类和第三类应力和结构变形； -控制了由对材料挠曲模式以及晶粒、子晶粒和镶嵌结构产生的影响所决定的材料性质；-优化了拉伸应力区域中的焊接部和热影响区带金属的挠曲模式； -基于在超声冲击处理效应下改进了的工艺可靠性和接头质量而使:及在焊接过程中的限制最小化:一以及、-改进了焊接接头的焊接后热处理工艺的统计学可靠性且消除了对 焊接接头进行的热处理。3、 根据权利要求1所述的方法，其中所述超声冲击处理的所述至术效应中的至少一种-在焊接部、热影响区带、焊趾、索氏体结构和/或贝氏体结构中具 有细晶粒和良好的晶粒均匀性；...
【专利技术属性】
技术研发人员：ES斯塔尼科夫，VY科罗斯特尔，V维泰亚泽夫，O科罗尔科夫，
申请(专利权)人：UIT有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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