委內(nèi)瑞拉高速鐵路18號(hào)道岔加工制造工藝研究

張 偉

(中鐵山橋集團(tuán)有限公司，河北 秦皇島 066205)

0 引言

委內(nèi)瑞拉鐵路道岔是中國(guó)中鐵為委內(nèi)瑞拉高速鐵路設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造的系列道岔。其中18號(hào)道岔GLC(10)102作為正線(xiàn)道岔，以其通過(guò)速度最高、號(hào)數(shù)最大、采用可動(dòng)心軌轍叉具有代表性。該道岔旅客列車(chē)直向容許通過(guò)速度為220 km/h,側(cè)向容許通過(guò)速度為80 km/h，基本達(dá)到中國(guó)高速鐵路道岔的技術(shù)水準(zhǔn)。通過(guò)廠內(nèi)試制試鋪，完善了產(chǎn)品設(shè)計(jì)，優(yōu)化了制造工藝，研制出了質(zhì)量可靠的產(chǎn)品。

1 主要技術(shù)特點(diǎn)

GLC(10)102道岔的線(xiàn)型如圖1所示，前長(zhǎng)、后長(zhǎng)、全長(zhǎng)分別為31 729 mm,37 271 mm,69 000 mm，設(shè)計(jì)曲線(xiàn)半徑為R1 100 717.5 mm,尖軌為相離半切線(xiàn)型，相離值為12 mm，尖軌尖端至道岔前端軌縫中心距離為1 955 mm，軌距均為1 435 mm。

本道岔的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有：道岔牽引裝置采用分動(dòng)鉤型外鎖閉裝置，尖軌設(shè)4個(gè)牽引點(diǎn)，有效控制了尖軌轉(zhuǎn)換過(guò)程中的不足位移，心軌設(shè)2個(gè)牽引點(diǎn)；尖軌跟端采用限位器結(jié)構(gòu)，有利于限制尖軌的前后竄動(dòng)；轉(zhuǎn)轍器間隔設(shè)置滾輪滑床板和防跳限位裝置，有利于減小尖軌的轉(zhuǎn)換阻力和限制尖軌的上下跳動(dòng)；采用組合式可動(dòng)心軌轍叉，消除了轍叉有害空間，提高了列車(chē)過(guò)岔平穩(wěn)性；扣件系統(tǒng)采用分開(kāi)式Ⅱ型彈條扣件，設(shè)置軌距塊及緩沖調(diào)距塊，使軌距可調(diào)。扣件系統(tǒng)螺紋連接采用弧面防松型式，在Ⅱ型彈條上放置弧面防轉(zhuǎn)墊圈，墊圈上用弧面冒型防松螺母或弧面防松螺母擰緊，通過(guò)墊圈和螺母間的弧形接觸面防松，該防松型式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且防松效果好。

2 道岔主要鋼軌件的加工要點(diǎn)、難點(diǎn)及解決方案

2.1 尖軌

尖軌采用UIC60D40鋼軌制造，跟端軋制成UIC60鋼軌軌型，主要加工流程為：下料→鋸切→跟端模鍛→跟端軌底銑削→跟端扭1∶40斜→鉆孔→軌頭銑削→淬火并時(shí)效→頂調(diào)→軌底、通長(zhǎng)軌頂1∶40斜和跟端軌頭銑削→頂調(diào)成型→二次下料并鋸切。尖軌加工中的重點(diǎn)主要有曲線(xiàn)尖軌頂彎的圓順度和尖軌軌頂面的加工質(zhì)量控制。

1)在曲線(xiàn)尖軌頂調(diào)時(shí)，將非工作邊調(diào)平，母材段彎曲成與銑削曲線(xiàn)段半徑相同的圓弧，半徑值為R1 100 717.5 mm。為保證曲線(xiàn)尖軌工作邊圓順，拉弦線(xiàn)測(cè)量曲線(xiàn)尖軌跟端支距的同時(shí)，要增加圓順測(cè)量點(diǎn)并采取矢距測(cè)量。用1 m平尺和塞尺測(cè)量，根據(jù)計(jì)算公式f=L2/2R(L=0.5 m,R=1 100 717.5 mm)可算得每米矢度為0.11 mm,保證每段曲線(xiàn)圓順都符合要求。在尖軌跟端軋制后和扭斜后須進(jìn)行探傷，避免出現(xiàn)裂紋、損傷。

2)在銑削尖軌軌頂面1∶40斜時(shí)，數(shù)控銑床班組以前采用的是尖軌軌頂縱坡銑刀，該銑刀銑削不到尖軌的工作邊，加工后會(huì)使尖軌頂面圓弧與工作邊之間產(chǎn)生較大的接刀棱(如圖2所示)，影響尖軌的輪廓和外觀質(zhì)量。為改善尖軌工作輪廓狀況，經(jīng)研究后決定采用350 km/h翼軌工作邊銑刀，該銑刀輪廓(如圖3所示)可以銑削到整個(gè)軌頭工作邊及軌頂面，消除了接刀棱現(xiàn)象，提高了鋼軌表面質(zhì)量。但在加工過(guò)程中要注意控制各斷面寬度。

2.2 翼軌

翼軌采用60TY鋼軌制造，趾端軋制成UIC60軌型。翼軌的主要加工流程為：下料→鋸切→趾端模鍛→調(diào)趾端4 mm臺(tái)→鉆孔→粗銑削趾端軌頭，銑削前段工作邊、假輪緣，銑削后段軌頭及軌底、下顎→趾端扭1∶40斜→精銑削工作邊→淬火及時(shí)效→頂調(diào)→刨修下顎→頂調(diào)成型。翼軌的加工重點(diǎn)主要有趾端模鍛和扭斜以及各彎折點(diǎn)處的頂彎支距。

1)作為翼軌加工的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為了使趾端軋制成UIC60軌型，車(chē)間設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了1套60TY-UIC60跟端模鍛模具(如圖4所示),模具采用活動(dòng)組合式結(jié)構(gòu),在模具設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到模鍛前后鋼軌斷面變化大，60TY鋼軌軌頭金屬余量充足等特點(diǎn)，新設(shè)計(jì)模具要確保金屬流動(dòng)順暢，避免飛邊過(guò)大和折疊等現(xiàn)象出現(xiàn)。經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的試驗(yàn)和對(duì)鋼軌加熱溫度的調(diào)整及模具結(jié)構(gòu)的改進(jìn),形成了軌底在下、軌頭搟壓，在6 000 t熱模鍛壓力機(jī)上熱鍛壓成型的工藝方法,該方法滿(mǎn)足了60TY-UIC60鋼軌趾端成型的技術(shù)要求。

2)在翼軌頂調(diào)時(shí)，用專(zhuān)門(mén)制作的頂彎樣板檢測(cè)彎折點(diǎn)位置的彎折程度，并拉線(xiàn)測(cè)量圖紙上各測(cè)量點(diǎn)處的支距。在第一個(gè)彎折點(diǎn)處將工作邊調(diào)平后，要注意檢查直線(xiàn)度，不合格時(shí)上刨床刨修。同時(shí)，只需對(duì)翼軌前段車(chē)輪行走段進(jìn)行淬火，后端不需要淬火；在翼軌趾端扭斜后必須進(jìn)行探傷，避免出現(xiàn)裂紋、損傷等。

2.3 短心軌

短心軌工作狀態(tài)時(shí)的軌頭線(xiàn)型如圖5所示，即工作邊全長(zhǎng)為半徑R1 100 717.5的圓弧，非工作邊刨切段全長(zhǎng)為一條直線(xiàn)。但軌腰中心線(xiàn)彎折點(diǎn)位置(即圖中1 356.5 mm處)在軌頭刨切起點(diǎn)前，而且前段中心線(xiàn)為直線(xiàn)，后段為半徑R1 100 753.1 mm的圓弧。由于在數(shù)控銑床銑削軌頭時(shí)鋼軌軌腰必須為直線(xiàn)狀態(tài)，這就使得短心軌加工過(guò)程中彎折點(diǎn)前后的軌頭加工線(xiàn)型不同。利用CAD軟件繪制加工線(xiàn)型時(shí)，根據(jù)鋼軌彎折狀況和工作狀態(tài)線(xiàn)型，可得出如下結(jié)論：AB段工作邊為半徑R1 100 717.5的圓弧，非工作邊為直線(xiàn)段；CD段工作邊為一條直線(xiàn)，非工作邊為半徑R1 100 717.5的圓弧，如圖6所示。

而對(duì)于BC段，如果AB段和CD段延長(zhǎng)直接相交于軌腰彎折點(diǎn)(距前端1 156.5 mm處),那么在后續(xù)頂彎后工作邊將不可能形成前后相交一致的圓弧。為了優(yōu)化短心軌彎折后工作邊線(xiàn)型狀況，做出如下處理：數(shù)控加工時(shí)對(duì)軌腰彎折點(diǎn)前后200 mm范圍內(nèi)的工作邊和非工作邊加工線(xiàn)型做出反向圓弧，兩圓弧分別與兩側(cè)相接的工作邊和非工作邊相切，其中非工作邊圓弧半徑為R11 119,工作邊圓弧半徑為R11 183.7。在頂彎后可保證工作邊圓弧一致，非工作邊刨切段呈一條直線(xiàn)。

3 道岔的首組整體鋪設(shè)

道岔的鋪設(shè)主要分為轉(zhuǎn)轍器、可動(dòng)心軌轍叉和導(dǎo)軌三部分。三部分同時(shí)鋪設(shè)既要保證自身精度，還要保證相互之間連接順利、無(wú)錯(cuò)牙現(xiàn)象。這要求每部分鋪設(shè)都必須嚴(yán)格按照項(xiàng)點(diǎn)要求進(jìn)行，并以直股鋼軌(直基本軌及其后面導(dǎo)軌)作為試鋪基準(zhǔn)。試鋪用岔枕擺放在廠內(nèi)特制胎型上，可實(shí)現(xiàn)對(duì)岔枕的上下、前后、左右方向調(diào)整。

通過(guò)科學(xué)分解試鋪流程，制定有效的試鋪工藝，同時(shí)采用一系列的質(zhì)量控制手段，圓滿(mǎn)完成了該道岔的廠內(nèi)試制、試鋪，并通過(guò)了專(zhuān)家組和業(yè)主的驗(yàn)收，具備上道使用條件，見(jiàn)圖7。

4 結(jié)語(yǔ)

委內(nèi)瑞拉18號(hào)道岔的加工制造，代表了中國(guó)鐵路道岔設(shè)計(jì)、制造的先進(jìn)技術(shù)。在整個(gè)加工制造過(guò)程中，嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)文件有關(guān)要求，精細(xì)編制加工制造工藝，制作了大量樣板、胎型，有力保證了該道岔的首組驗(yàn)收合格，并為后續(xù)批量生產(chǎn)做好了技術(shù)儲(chǔ)備。委內(nèi)瑞拉高速道岔的研制成功，為中國(guó)高鐵走出國(guó)門(mén)、走向世界做出了貢獻(xiàn)。