一种堆焊和钎焊结合的耐磨捣镐头及其焊接工艺的制作方法

1.本发明属于铁路维修机械技术领域，具体涉及一种堆焊和钎焊结合的耐磨捣镐头及其焊接工艺。


背景技术：

2.铁路道碴捣固机捣固装置中耐磨捣镐,由于其直接与被捣固道碴接触，作业中需要承受较大的冲击和振动载荷及下插力的作用,特别是在板结道床上作业时，捣镐须在振动力和下插力的联合作用下，对板结道床进行破碎和捣固作业，因此捣镐头承受的捣固力会数倍增加。尽管镐柄已经采用了合金钢整体结构，但出于整机生产成本的考虑，捣镐头材质的使用寿命经常会少于整机其他部件的总体使用寿命，造成更早地出现捣镐头部磨损变形，超过使用限度时需提前更换。捣固装置属于铁路专用设备，设计空间紧凑，结构复杂，更换维修捣镐操作困难，工作强度较大，频繁地更换捣镐增加了设备使用人员的劳动强度，同时，捣镐属于基础易损件，需求量较大，影响整机使用成本。
3.目前，捣镐的制造方式主要有堆焊耐磨材料、粘贴合金片和高锰钢整体铸造。捣固镐堆焊耐磨材料，有一定的韧性，但耐磨性能不够理想。粘贴硬质合金片造价极高，对形状较复杂的捣镐头部，很难做到全部位均能与基体牢固焊合，加工难度较大，极易出现气泡和空隙，成品率低，造价极高。


技术实现要素：

4.本发明采用堆焊及钎焊相结合的工艺，在保证捣镐头部耐磨性的前提下，尽量降低制造成本，根据捣镐受力状况，将捣镐头部划分为两部分，一是捣镐头端部，仍旧采取高强度、高硬度的耐磨合金片作为捣镐头最初的受力点，承受道碴的冲击力，在捣镐头部平面部分，采取开槽堆焊工艺抗道碴的磨损，耐磨堆焊层高出捣镐本体，形成凹凸不平的表面，利用高度差实现磨损的分级，凸出部位的耐磨层最先受到磨损，分层次的抵抗磨损，可有效延长捣镐头使用寿命，提高捣镐头的性价比。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种堆焊和钎焊结合的耐磨捣镐头，包括：捣镐头本体、凹槽、凹槽焊体、耐磨合金片、捣镐头端部、端部凹槽、侧面凹槽、凸起、基体表面焊体；所述捣镐头本体表面包括：本体斜面、本体平面、本体底面；所述本体斜面、本体平面、本体底面均开设有凹槽，使凹槽之间形成相对应的凸起，所述凹槽内堆焊凹槽焊体与所述凸起形成凹凸不平的表面，在其表面堆焊基体表面焊体；所述捣镐头端部设有端部凹槽，所述端部凹槽内钎焊耐磨合金片；所述捣镐头本体侧面设有侧面凹槽，所述侧面凹槽内钎焊侧面耐磨合金片。
6.进一步的，所述捣镐头端部的端部凹槽为锥形开口。
7.进一步的，所述端部凹槽内钎焊的耐磨合金片为呈伞状断面的耐磨合金片，且多片钎焊于端部凹槽内。
8.进一步的，所述侧面凹槽为键槽型。
9.进一步的，所述侧面凹槽内钎焊的侧面耐磨合金片为键型的耐磨合金片，且单片钎焊于两侧面凹槽内。
10.本发明还供一种堆焊和钎焊结合的耐磨捣镐头的焊接工艺，其特征在于，该工艺步骤具体如下：
11.(1)捣镐头本体加工，在捣镐头本体表面，包括：本体斜面、本体平面、本体底面，加工若干长条形凹槽；所述凹槽结构之间需留有一定宽度的凸起，所述凸起的宽度少于凹槽的宽度。
12.(2)捣镐头两侧面加工：在捣镐头两侧面开设侧面凹槽，所述侧面凹槽为键槽型；
13.(3)凹槽层堆焊，选用适合于中碳或中碳合金钢捣镐头本体材质焊接性能的焊材，在凹槽内堆焊适当厚度的打底堆焊层，形成凹槽焊体；
14.(4)：耐磨层堆焊，选用耐磨性能符合捣镐头使用工况，具有较高耐磨性能，又与打底层熔合焊接性能良好的耐磨焊材，在凹槽焊体的基础上进行耐磨层堆焊，形成基体表面焊体；
15.(5)捣镐头端部加工：在捣镐头端部开设端部凹槽，所述端部凹槽为锥形开口；
16.(6)在端部凹槽内钎焊多片断面呈伞状的耐磨合金片，使耐磨合金片牢固的嵌入捣镐头端部；
17.(7)在侧面凹槽内钎焊键型侧面耐磨合金片，使侧面耐磨合金片牢固的嵌入捣镐头本体侧面。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.1、通过捣镐头本体表面设有凹槽，在凹槽内堆凹槽焊体与所述凸起形成凹凸不平的平面；焊材熔化后与基体呈冶金结合，可显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热性能。通过侧面凹槽内钎焊耐磨合金片，使捣镐头侧面耐磨性能提高，有效的减少了捣镐作业过程中对捣镐侧面基体的磨损。通过捣镐头前端部内钎焊耐磨合金片，包络捣镐头本体受力和磨损最大的顶端外部，充分发挥出耐磨合金的耐磨性能，有效地避免了在捣镐头部下插过程中，捣镐头部本体最先受力产生磨损的情况。
20.2、堆焊和钎焊结合的耐磨捣镐头的焊接工艺，选用与中碳或中碳合金钢具有很好熔合焊接性能的焊材施焊，保证捣镐头本体与焊道的结合强度。选用耐磨性能符合捣镐头使用工况要求的具有较高耐磨性能又与打底焊层熔合焊接性能良好的耐磨焊材，在凹槽焊体的基础上进行耐磨层堆焊，形成基体表面焊体，保证基体表面焊体要高于捣镐头本体，利用基体表面焊体与捣镐头本体高度差，保证在作业时，道碴最先接触到的是耐磨堆焊层，从而保护捣镐头本体不被剧烈磨损，从而有效保护了捣镐本体，延长捣镐的使用寿命。
21.3、采用堆焊和钎焊结合的耐磨捣镐头的焊接工艺，使材料成本远低于整体镶嵌合金片的捣镐头，既保证了捣镐头前端硬度耐磨性，又提高镐的韧性，延长使用寿命，并有效的降低了制造成本，达到了全部镶耐磨合金片捣镐的效果，同时解决了镶片合金脱落的难题。而且选用的堆焊材料品种也比较多，操作灵活方便，对镐头的各部位能随意去实施堆焊，还可多次重复堆焊，这样极有利于对磨损严重的部位实行修复处理或者对重点磨损部位实施加厚堆焊层或选择硬度高些的焊材，因此能实现捣镐头的均匀磨损，也为旧镐的修复提供了便捷途径。
附图说明
22.图1为本发明一种堆焊和钎焊结合的耐磨捣镐头的进行加工后的侧面示意图；
23.图2为本发明一种堆焊和钎焊结合的耐磨捣镐头的进行加工后的底面示意图；
24.图3为本发明一种堆焊和钎焊结合的耐磨捣镐头堆焊示意图；
25.图4为本发明一种堆焊和钎焊结合的耐磨捣镐头立体示意图。
26.图中：1、凹槽；2、凹槽焊体；3、耐磨合金片；4、捣镐头端部；5、端部凹槽；6、捣镐头本体；7、凸起；8、基体表面焊体；9、侧面凹槽；10、侧面耐磨合金片；61、本体斜面；62、本体平面；63、本体底面。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.如图1-4所示，本发明提供一种技术方案：一种堆焊和钎焊结合的耐磨捣镐头，包括：捣镐头本体6、凹槽1、凹槽焊体2、耐磨合金片3、捣镐头端部4、端部凹槽5、凸起7、基体表面焊体8、侧面凹槽9；捣镐头本体6表面包括：本体斜面61、本体平面62、本体底面63；捣镐头本体6表面，包括本体斜面61、本体平面62、本体底面63均开设有凹槽1，使凹槽1之间形成相对应的凸起7，凹槽1内堆焊凹槽焊体2与凸起7形成凹凸不平的表面，焊材熔化后与捣镐头本体6呈冶金结合；再在凹凸不平的表面上堆焊基体表面焊体8，可显著改善捣镐头本体6材料表面的耐磨、耐蚀、耐热性能。捣镐头端部4设有端部凹槽5，所述端部凹槽5内钎焊耐磨合金片3，使主要受力点落在耐磨合金片3上，捣镐头侧面设有侧面凹槽9，所述侧面凹槽9内钎焊侧面耐磨合金片10，从而有效保护了捣镐头本体6。
29.如图1-4所示，捣镐头端部4的端部凹槽5为锥形开口，使耐磨合金片3能够更好的钎焊在捣镐头端部4内，使耐磨合金片3与捣镐头本体6成为整体，不易脱落。侧面凹槽9呈键槽型，使侧面耐磨合金片10钎焊在捣镐头侧面内，有效降低侧面的磨损程度。
30.如图1-4所示，端部凹槽5内镶嵌的耐磨合金片3为呈伞状断面的耐磨合金片，且多片分布于端部凹槽5内。这种呈伞状断面，能够包络捣镐头本体6，使捣镐头在使用中将主要受力点落在耐磨合金片3上，充分发挥出耐磨合金的耐磨性能。通耐磨合金片3过多片分布于捣镐头部位的形式，更有利于钎焊的粘合牢固，在捣镐头部下插受到巨大冲击力的过程中，有效地避免了捣镐头部本体最先受力产生磨损。侧面凹槽9内钎焊侧面耐磨合金片10，分别布置在捣镐头两侧面，能够有效减少捣镐头侧面的磨损，使捣镐头整体寿命大大延长。
31.如图1-4所示，一种堆焊和钎焊结合的耐磨捣镐头的焊接工艺的步骤具体如下：
32.(1)捣镐头本体加工，在捣镐头本体6表面，包括：本体斜面61、本体平面62、本体底面63进行加工，开设若干长条形凹槽1，来增加凹槽焊体2与捣镐头本体6结合面积。凹槽1之间需留有一定宽度的凸起7，所述凸起7的宽度少于凹槽1的宽度；使凹槽焊体2与捣镐头本体6具有更好的结合状态，实现更强的抗冲击和较大动载荷作用的基体与焊缝结合作用力。
33.(2)捣镐头两侧面加工：在捣镐头两侧面开设侧面凹槽9，所述侧面凹槽9为键槽型；
34.(3)凹槽层堆焊，选用适合于中碳或中碳合金钢的捣镐头本体6材质焊接性能的焊材，在凹槽1内堆焊适当厚度的打底堆焊层，形成凹槽焊体2；通过选用与中碳或中碳合金钢具有很好熔合焊接性能的焊材施焊，保证捣镐头本体6的焊道的结合强度。
35.(4)耐磨层堆焊，选用耐磨性能符合捣镐头使用工况，具有较高耐磨性能，又与打底层熔合焊接性能良好的耐磨焊材，在凹槽焊体2的基础上进行耐磨层堆焊，形成基体表面焊体8；通过选用耐磨性能良好的耐磨焊条，保证耐磨堆焊形成的基体表面焊体8要高于捣镐头本体7，利用基体表面焊体8与捣镐头本体6的高度差，保证在作业时，道碴最先接触到的是基体表面焊体8，从而保护镐头本体6不被剧烈磨损。
36.(5)捣镐头端部加工：在捣镐头端部4开设端部凹槽5，端部凹槽5为锥形开口，更有利于钎焊的粘合牢固。
37.(6)在端部凹槽5内钎焊多片断面呈伞状的耐磨合金片3，使耐磨合金片3牢固的嵌入捣镐头端部4。在捣镐头部下插过程中，使主要受力点落在耐磨合金片3上，从而有效保护了捣镐头本体6，延长捣镐的使用寿命。
38.(7)：在侧面凹槽9内钎焊键型，分别钎焊于镐掌两侧面耐磨合金片10，使侧面耐磨合金片10牢固的嵌入捣镐头部侧面，在捣镐下插过程中，利用耐磨合金片的高耐磨型很好地保护捣镐头本体不被剧烈磨损，延长捣镐的使用寿命。
39.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。