铁轨接合方法及接合铁轨技术

铁轨接合方法和接合铁轨。在锰合金钢铁轨１０和碳素钢铁轨１２之间的接合端面之间，插入中间材料１４和一对夹住中间材料１４的嵌件１６、１８。在相互对接在锰合金钢铁轨１０、第一嵌件１６、中间材料１４、第二嵌件１８及碳素钢１２的状态下，在对各接合面施加所需压力Ｐ的同时，把接合部附近加热到两个嵌件１６、１８的熔点以上且比这两段铁轨１０、１２和中间材料１４的熔点低的加热温度Ｔ并将加热温度Ｔ保持预定时间Ｓ。由此一来，获得了通过中间材料１４接合锰合金钢铁轨１０和碳素钢铁轨１２而成的接合铁轨２２。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及接合由不同类型的金属材料制成的锰合金钢铁轨和碳素钢铁轨的方法以及通过该方法获得的接合铁轨。上述接合方法是这样的方法，即在高锰合金钢整铸辙叉和碳素钢制普通铁轨的接合面之间插入其熔点比辙叉熔点低的嵌件的状态下，在该接合面之间施加压力并把接合部加热到比嵌件熔点高但比辙叉熔点低的温度，由此使嵌件向两段铁轨接合部扩散地将这两段铁轨接合在一起。根据这种接合方法，没有引起锰合金钢辙叉热脆化的问题并且能够在短时间内接合两段铁轨。但根据该方法，接合部的抗弯强度在每个产品中产生了很大的差异，所以存在着产品质量不稳定的困难。因而，本申请人作为“异种金属的接合方法”专利技术地提出了针对上述问题的专利技术申请。折中接合方法是这样的，即在通过嵌件接合碳素钢铁轨和具有所需厚度的中间材料后，通过嵌件来接合该中间材料和锰合金钢辙叉，根据该接合方法，没有引起每个产品的抗弯强度差异并且能够稳定地接合两段铁轨。在通过嵌件接合上述碳素钢铁轨和中间材料的场合下，为了不进行嵌件的扩散并获得足够高的抗弯强度，人们认为必须加热到比锰合金钢辙叉的固相线温度1280℃高的1300℃以上的温度。因此，根据上述接合方法，在碳素钢铁轨与中间材料接合后，该中间材料和锰合金钢辙叉接合，两段铁轨的接合过程分两步进行。因此，指出了难以稳定获得足够高的所需抗弯强度以及因工序多而成本高昂的缺点。
技术实现思路
与在上述碳素钢铁轨与中间材料接合时所施加的温度有关地，专利技术人重新进行了验证，结果发现，如果该加热温度高，则抗弯强度提高，但在比锰合金钢辙叉的固相线温度1280℃低的1250℃以上时，抗弯强度不会再超过一定值。因此，专利技术人也认识到，在取加热温度为1250℃左右的场合下，在确保铁轨所需的抗弯强度的同时，获得了也与疲劳强度相关地足以让人满意的值。即，鉴于上述现有技术所包含的上述课题，本专利技术提出了应适当解决这个课题的技术方案。本专利技术的目的是提供一种可以进行锰合金钢铁轨和碳素钢铁轨的稳定接合的并且能够减少工序而降低成本的铁轨接合方法机接合铁轨。解决上述课题并合理实现预期目的的本专利技术的铁轨接合方法是接合锰合金钢铁轨和碳素钢的方法，其特点是，在锰合金钢铁轨接合端面和由奥氏体系金属材料制成的且具有理想厚度的中间材料之间插入其熔点比锰合金钢铁轨和中间材料的熔点低的第一嵌件地对接的同时，在所述碳素钢铁轨接合端面和所述中间材料之间插入其熔点比碳素钢铁轨和中间材料的熔点低的第二嵌件地对接的状态下，在这两个接合面上施加所需压力并把接合部附近加热到这两个嵌件的熔点以上且比这两段铁轨和中间材料的熔点低的预定温度并保持在该温度上，由此通过该中间材料接合锰合金钢铁轨和碳素钢铁轨。此外，解决上述课题并合理实现预期目的的本专利技术另一个技术方案的接合铁轨是一种接合锰合金钢铁轨与碳素钢铁轨而成的接合铁轨，其特征是，在锰合金钢铁轨接合端面和由奥氏体系金属材料制成的且具有理想厚度的中间材料之间插入其熔点比锰合金钢铁轨和中间材料的熔点低的第一嵌件地对接的同时，在碳素钢铁轨接合端面和中间材料之间插入其熔点比碳素钢铁轨和中间材料的熔点低的第二嵌件地对接的状态下，在这两个接合面上施加所需压力并把接合部附近加热到这两个嵌件的熔点以上且比这两段铁轨和中间材料的熔点低的预定温度并保持在该温度上，由此通过该中间材料接合锰合金钢铁轨和碳素钢铁轨。附图说明图1是根据一个实施例的铁轨接合方法的工程图。图2是在根据实施例的接合方法中通过液相扩散接合法接合两段铁轨的说明图。图1表示根据一个实施例的接合方法过程，在接合作为锰合金钢铁轨的锰合金钢辙叉10和碳素钢12时，在这两段铁轨10、12的接合端面之间插入中间材料14和一对夹住中间材料14的嵌件16、18。就是说，在锰合金钢辙叉10和中间材料14相对的端面之间插入其熔点比锰合金钢辙叉10和中间材料的熔点14低的第一嵌件16并使它们对接。而在碳素钢铁轨12和中间材料14的相对端面之间插入其熔点比碳素钢铁轨12和中间材料14的熔点低的第二嵌件18并使它们对接。中间材料14是这样的具有所需厚度的板材，即它由在锰合金钢辙叉10和碳素钢铁轨12上通过设置各嵌件16、18而获得良好接合的奥氏体金系金属材料构成并且被制成与这两段铁轨10、12的接合端面一样的形状，其厚度最好为2毫米以上并优选为6毫米以上。此外，在接合奥氏体系锰合金钢辙叉10和铁素体系碳素钢铁轨12的实施例中，虽然最好把如奥氏体系不锈钢、双相不锈钢、奥氏体系镍基超合金和锰钢用作中间材料14的材料，但如果是奥氏体系金属材料，则其它材料也可行。此外，响应于碳化物稳定化、晶界稳定化、强度提高、奥氏体稳定化等目的地在上述各材料中添力Ti、Nb、B、V、W、Co等添加物，也可以按所需比例添加一种或两种以上元素。其中，Ti、Nb有利于碳化物的稳定化，B有利于晶界稳定化，V有利于强度提高和碳化物的稳定化，W有利于强度提高，Co有利于奥氏体的稳定化。此外，作为第一嵌件和第二嵌件16、18，优选具有40微米厚度的这样的板材(非晶态合金箔)，即它由其熔点比是锰合金钢辙叉10的母材的高锰铸钢的熔点(1375℃)和是碳素钢铁轨12的母材的碳素钢的熔点(1470℃)低的镍硅硼合金(熔点1040℃)和镍铬硅硼合金(熔点1135℃)等镍硅硼系合金制成并且同中间材料16一样地被制成与两段铁轨10、12的接合端面一样的形状，但不局限于此，如果其它材料具有比两段铁轨10、12和中间材料14的熔点低的熔点，则也能使用它。与在接合碳素钢铁轨12和中间材料时使用的第二嵌件18有关地，不局限于镍合金地可以使用铁合金。此外，两段铁轨10、12的接合表面的粗糙度最好为Rmax≤100微米。如上所述，在相互对接锰合金钢辙叉10、第一嵌件16、中间材料14、第二嵌件18及碳素钢铁轨12的状态下，如图2所示，在各接合面上施加理想压力P的同时，如通过高频感应线圈20把其接合部附近加热到在两个嵌件16、18的熔点以上且比锰合金钢辙叉10、碳素钢铁轨12和中间材料14的熔点低即具体地说是锰合金钢辙叉10的固相线温度的1280℃低的预定加热温度T，并将该加热温度T保持预定时间S，由此一来，获得了锰合金钢辙叉10和碳素钢铁轨12通过中间材料14接合而成的接合铁轨22。为了获得碳素钢12和中间材料14的接合部的高抗弯强度，作为上述加热温度T地最好是约1250℃，但由于由铁轨形状等引起的温度分布差有30℃，优选加热温度为1220℃。即，通过用线圈20加热而熔融的第一嵌件16扩散到锰合金钢辙叉10和中间材料14的端部，由此在金属复合两者10、14的同时，同样通过用线圈20加热而熔融的第二嵌件18向碳素钢铁轨12和中间材料14的端部扩散，由此将两者12、14金属复合在一起。在这种场合下，如上所述地，取加热温度T为比锰合金钢辙叉10的固相线温度1280℃低的温度，这也能确保碳素钢铁轨12和中间材料14之间获得所必需的充分的接合强度(抗弯强度、疲劳强度)。因此，实现了锰合金钢辙叉10和碳素钢铁轨12的牢固接合。此外，根据这样的液相扩散接合方法，缩短了加热时间，由于在短时间内降低温度，所以，没有产生锰合金钢辙叉10的热脆化。因此，所述液相扩散接合方法是在这样的状态下进行的，即给两段铁轨10、12的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接合锰合金钢铁轨（１０）与碳素钢铁轨（１２）的方法，其特征在于，在所述锰合金钢铁轨（１０）的接合端面和由奥氏体系金属材料制成的且具有理想厚度的中间材料（１４）之间插入其熔点比锰合金钢铁轨（１０）和中间材料（１４）的熔点低的第一嵌件（１６）地对接的同时，在所述碳素钢铁轨（１２）的接合端面和所述中间材料（１４）之间插入其熔点比碳素钢铁轨（１２）和中间材料（１４）的熔点低的第二嵌件（１８）地对接的状态下，在这两个接合面上施加所需压力并把接合部附近加热到这两个嵌件（１６，１８）的熔点以上且比这两段铁轨（１０，１２）和中间材料（１４）的熔点低的预定温度并保持在该温度上，由此通过该中间材料（１４）接合锰合金钢铁轨（１０）和碳素钢铁轨（１２）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：石岛圭三，堀尾浩次，
申请(专利权)人：大同特殊钢株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]