75-12ZH高锰钢辙叉机加工工艺改进
75kg_m钢轨12号高锰钢辙叉受力有限元分析
70 k N , 按荷载布置分四种工况 :①心轨 降低值 3 m m 处 , 垂向力在心轨与翼轨分 别按 2 /3 和 1 /3 分布 , 横 向力作 用 于心 轨 ;②垂 、 横 向 力均 作 用于 心 轨顶 宽 50 m m后第一枕跨跨中截面处心轨 ;③垂向 力作用于 辙叉咽喉区翼轨 , 横向力作用于心轨 ;④垂 向力作用 于心轨顶宽 20 m m 截面处轨缘槽内 , 横向力作用于心 轨 。 四种工况计算结果见表 1。
式中 B 为单元的应变矩阵 。 子矩阵为 k i j =
e
∫ ∫ ∫
T
1 1 1
B B d x d y d z= iD j
111
BD B ∫ ∫ ∫
T i
j
J d ξ d η d ζ
i = 1, 2, 3… 20;j =1, 2, 3… 20 ( 3) 式中 J 为 三维 雅 可比 矩阵 。 采用 高斯 求 积法 求解 , 得到 每 个 元 素 后 , 按 直 接 刚 度 法 叠 加 成 整 体 刚 度 矩阵 。 辙叉在趾端与导曲线钢轨联结 , 在跟端 与基本轨 联结 , 因此辙叉趾 、 跟端在空间三方向的位 移及转角 均受到相邻钢轨的约束 。 实际辙叉由轨 枕支撑 , 为简 化模型节约计算资源 , 以等效节点支承弹簧 来模拟轨 枕的节点支承 , 辙叉 实体模型 如图 1。 轨下基 础的支 承间距是 599. 5 m m , 扣件 支承 刚度 K 80 k N /m m , r= 道床支承刚度 K = 200 k N/m m , 换算为节点 垂向支承 s 刚度 K N /m m , 节 点 横 向 支 承 刚 度 为 50 v =57 k k N/m m 。
( N C E T05 -0798) , 西 南交通大学创新团队培育计划项目 ( 2007I R T 06) 。 陈 嵘 , 男 , 博士研究生 。
重载铁路嵌入式组合高锰钢辙叉强度分析研究
线路／路基重载铁路嵌入式组合高锰钢辙叉强度分析研究李培刚，王平，刘学毅(西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室，成都610031)摘要：运用有限元方法，研究分析重栽铁路75ks／m钢轨12号嵌入式组合高锰钢辙叉的强度。
结果表明：在所选的3个薄弱位置钢轨件(翼轨和心轨)的竖向位移均在2hi m以内，横向位移除荷戢作用在咽喉处外均在l m m以内；钢轨件、螺栓及间隔铁的等效应力均小于其相应屈服强度，满足强度要求；建议在道岔的实际生产过程中采取一定的措施避免或减小螺栓与钢轨件或间隔铁之间的应力集中，尤其是咽喉区附近。
关键词：重栽铁路；组合辙又；强度分析中图分类号：U213．6+2文献标识码：A文章编号：1004—2954(2012)02—000l一03St udy on t he St r e ngt h of E m bedded H i gh M a nganes e St e el C om bi ne d Fr ogL i Pei gang，W ang Pi ng，L i u X ueyi(M O E K e y Labor a t ory of H i gh-speed R ai l w ay Eng i neer i ng，Sou t hw es t Ji a ot ong U ni ver s i t y，C hengdu610031)A bs t r act：B y us i ng t he f i ni t e el em ent m e t hod，t hi s pa pe r s t udi es t he s t r engt h of N o．12em bed ded hi ghm anganes e s t eel com bi ned f rog o n heavy haul r ai l w ay w i t h75kg／m r a i l．T he r es ul t show s：f or t he r ai l s(i ncl udi ng w i ng r ai l a nd poi nt r ai l)w hi ch i n t he t hr ee w eak posi t i ons，t he ver t i cal di spl a cem ent s a r ew i t hi n2m m，and t he l a t era l di spl a cem ent s a r e w i t hi n1m m exc ept t he l oad i s o n t he t hr oat．T heequi val e nt s t r e s s of r ai l s，bol t s and f i l l er bl ocks ar e l ess t han t hei r cor r es pondi ng yi el d st r ess es．So t hei rs t r engt hs m e e t t he r e qui r em ent s．I n t he act ual pr o duct i on，i t i s sug gest ed t o t ake s om e m ea s ur es t opr event or r e duc e t he s t r e ss conc ent r at i on bet w ee n r ai l s a nd bol t s o r f i l l er bl ocks and r ai l s，es peci al l y nea rt hroatr e gi on．K ey w or ds：heavy haul r ai l w ay；c om bi ned f r og；s t r engt h anal ys i s我国开始发展重载铁路已有近20年的历史…，固定型辙叉以其造价低、易更换、维修工作量小等优点，受到现场的好评，比较适应重载铁路养护维修的现状。
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》范文
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》篇一一、引言辙叉作为铁路轨道的重要组成部分，其材料性能和结构稳定性直接关系到铁路运行的安全性和平稳性。
高锰钢因其优良的耐磨性和抗冲击性能被广泛应用于辙叉制造中。
然而，在实际使用过程中，由于长期受到周期性应力的作用，高锰钢辙叉容易出现疲劳裂纹，并可能导致材料失效和铁路事故。
因此，研究高锰钢在辙叉应用中的疲劳裂纹扩展行为具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、高锰钢的疲劳裂纹扩展理论基础高锰钢的疲劳裂纹扩展行为受到多种因素的影响，包括材料性能、环境条件、加载方式等。
本部分将对高锰钢的疲劳裂纹扩展相关理论进行梳理和介绍，为后续的实证研究提供理论支撑。
三、实验材料与方法（一）实验材料本实验选用某品牌高锰钢作为研究对象，对其在辙叉应用中的疲劳裂纹扩展行为进行研究。
（二）实验方法1. 试样制备：根据实际使用条件，制备高锰钢试样。
2. 疲劳试验：采用疲劳试验机对试样进行周期性加载，模拟实际使用过程中的应力状态。
3. 裂纹观测与测量：通过显微镜观测试样裂纹的形态和扩展情况，并使用测量设备对裂纹长度进行精确测量。
四、实验结果与分析（一）实验结果通过实验，我们得到了高锰钢在不同应力水平下的疲劳裂纹扩展数据，包括裂纹扩展速率和扩展路径等。
（二）结果分析1. 裂纹扩展速率分析：随着应力水平的提高，高锰钢的裂纹扩展速率逐渐增大。
分析原因，可能与材料在高应力水平下更容易发生损伤有关。
2. 裂纹扩展路径分析：高锰钢的裂纹扩展路径受到材料内部缺陷、晶粒大小等因素的影响。
在特定条件下，裂纹可能沿晶界扩展或穿过晶粒扩展。
3. 影响因素分析：环境条件（如温度、湿度）和加载方式（如加载频率、加载波形）等也会对高锰钢的疲劳裂纹扩展行为产生影响。
通过实验数据对比分析，我们可以找出影响裂纹扩展的主要因素。
五、高锰钢疲劳裂纹扩展的预防与控制措施针对高锰钢在辙叉应用中出现的疲劳裂纹问题，我们可以采取以下预防与控制措施：1. 优化材料选择：选用具有更高抗疲劳性能的高锰钢或其他材料，以提高辙叉的抗疲劳性能。
高锰钢铁路辙叉热处理工艺的改进
高锰钢铁路辙叉热处理工艺的改进高锰钢铁路辙叉热处理工艺的改进高锰钢辙叉是目前我国铁路运输中的主要工务部件,它型号繁多,铺设遍及全国。
近几年来,铁路的几次大提速,对这种部件的使用性能与寿命提出了更高的要求,各生产厂家也在努力提高质量,以满足更高的要求。
过去某厂在生产高锰钢辙叉过程中,由于没有充分认识到高锰钢的特性,没有真正搞清其导热等性能对这类件热处理过程的影响,长期以来制定的热处理工艺不合理,致使裂纹废品频繁发生,此项废品率达15,左右,给企业带来较大损失。
1.裂纹废品情况及初步分析产生裂纹的高锰钢辙叉数量与其在热处理窑中的摆放位置及排序(见图1)有关。
我们选择有代表的10窑110件辙叉进行热处理后统计的废品情况见表1,共有14件裂纹废品,其废品率为12.7,。
易发生裂纹废品的叉位集中在上部和边缘,因为这些叉位距火口近,受热义急又快,升温较快。
裂纹产生的部位及其特性见表2。
裂纹形状见图2。
可以看出,产生的都是横裂纹。
裂纹多发生在结构上应力集中处,裂纹的宽度和长度都比较接近,属同一类型,应属同一原因所致。
从15,25mm不同的结构厚度中均产生相同裂纹,也可说明这些裂纹基本由同一原因引起。
对产生裂纹的辙叉取样进行金相检验,其组织为奥氏体和极少量的碳化物,碳化物的数量与形状在国标允许的范围内。
这说明裂纹并未产生在水淬阶段,而是产生在热处理的升温阶段。
2.原热处理工艺我厂过去对高锰钢辙叉进行热处理,根据热处理窑的冷热情况及水爆后辙叉的温度高低,同时执行三种工艺,现场操作者依据实际情况选择其中一种工艺来执行。
三种工艺分别是热辙叉热窑(冷窑)工艺、冷辙叉热窑工艺和冷辙叉冷窑工艺。
三种工艺的工艺曲线如图3所示。
表3为原三种热处理工艺的废品分布。
可见,根据炉况及辙叉的残留温度,所选择的热处理工艺应用后都不同程度地产生了裂纹废品,尤其是冷辙叉热窑工艺废品率更高。
3.产生裂纹原因分析与碳钢件相比,高锰钢件的导热能力很差,其导热系数仅为碳钢的1/4,1/6,导致其在热处理的加热或冷却过程中不同部位大的温差,这样会在件内产生巨大的热应力。
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》范文
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》篇一一、引言辙叉作为铁路轨道的重要组成部分，其材料的选择与性能直接关系到铁路运营的安全与效率。
高锰钢因其优良的耐磨性、抗冲击性及抗腐蚀性在铁路轨道中广泛应用。
然而，高锰钢在使用过程中会遭受疲劳裂纹的困扰，这些裂纹的扩展行为对辙叉的寿命和安全性具有重要影响。
因此，对高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究显得尤为重要。
二、高锰钢的特性和应用高锰钢作为一种重要的工程材料，具有较高的强度、韧性及耐磨性。
在铁路轨道中，高锰钢被广泛应用于制造辙叉等部件。
然而，在长期的使用过程中，由于受到列车运行产生的交变载荷作用，高锰钢部件容易产生疲劳裂纹。
这些裂纹的扩展和延伸将直接影响到辙叉的使用寿命和安全性。
三、疲劳裂纹扩展行为的研究方法为了研究高锰钢疲劳裂纹的扩展行为，可以采用多种研究方法。
首先，可以通过实验手段，对高锰钢进行疲劳试验，观察裂纹的扩展过程。
其次，可以利用数值模拟方法，对高锰钢的疲劳裂纹扩展进行仿真分析。
此外，还可以结合理论分析，研究裂纹扩展的机理和影响因素。
四、高锰钢疲劳裂纹扩展的行为特征高锰钢疲劳裂纹的扩展行为具有明显的特征。
在交变载荷的作用下，裂纹从初始阶段的小裂纹逐渐扩展成大裂纹。
在扩展过程中，裂纹的形状、扩展速度和扩展方向都会发生变化。
此外，裂纹的扩展还受到材料性能、环境因素和载荷条件等多种因素的影响。
五、影响高锰钢疲劳裂纹扩展的因素影响高锰钢疲劳裂纹扩展的因素较多。
首先，材料的性能对裂纹扩展具有重要影响。
高锰钢的强度、韧性、硬度等性能参数将直接影响裂纹的扩展速度和方向。
其次，环境因素如温度、湿度等也会对裂纹扩展产生影响。
此外，载荷条件如载荷频率、载荷幅度等也会对裂纹扩展产生重要影响。
六、研究高锰钢疲劳裂纹扩展的意义研究高锰钢疲劳裂纹的扩展行为具有重要意义。
首先，通过研究可以深入了解高锰钢的疲劳性能和损伤机理，为材料的优化设计和使用提供依据。
其次，通过对裂纹扩展行为的研究，可以预测辙叉的使用寿命和安全性，为铁路运营提供保障。
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》范文
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》篇一一、引言辙叉作为铁路轨道的重要组成部分，其材料的选择与性能直接关系到铁路的安全与稳定。
高锰钢以其良好的耐磨性、抗冲击性以及较高的强度，在铁路辙叉制造中得到了广泛应用。
然而，在长期的使用过程中，高锰钢辙叉常常因疲劳而产生裂纹，这严重影响了铁路的安全运行。
因此，研究高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为，对于预防和减少铁路事故、提高铁路运行效率具有重要意义。
二、高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展机理高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展主要受到材料性能、外部载荷和环境因素的影响。
首先，材料本身的强度、韧性以及抗疲劳性能决定了其抵抗裂纹扩展的能力。
其次，外部载荷如列车运行产生的冲击力、摩擦力等，是导致高锰钢辙叉产生疲劳裂纹的主要原因。
此外，环境因素如温度、湿度等也会对裂纹的扩展产生影响。
三、高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为研究方法为了研究高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为，可以采用多种研究方法。
首先，可以通过实验室的疲劳试验，模拟列车对辙叉的实际载荷情况，观察并记录裂纹的扩展过程。
其次，利用金相显微镜、电子显微镜等手段，观察和分析裂纹的微观形态，以揭示其扩展机理。
此外，还可以利用有限元分析等数值模拟方法，对高锰钢辙叉的应力分布、裂纹扩展等进行预测和评估。
四、高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为分析通过对高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为进行研究，可以发现其具有明显的阶段性特征。
在裂纹的初始阶段，由于材料内部存在微小的缺陷或应力集中区，导致裂纹在此处萌生并缓慢扩展。
随着外部载荷的持续作用，裂纹逐渐扩展并加深，最终可能导致辙叉的断裂。
在这一过程中，材料的强度、韧性以及抗疲劳性能起到了关键的作用。
同时，环境因素如温度、湿度等也会对裂纹的扩展速度和方向产生影响。
五、防止高锰钢辙叉疲劳裂纹扩展的措施为了预防和减少高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展，可以采取以下措施：首先，选用具有优异抗疲劳性能的高锰钢材料，以提高其抵抗裂纹扩展的能力。
其次，通过优化设计，减少辙叉内部的应力集中区，降低裂纹萌生的可能性。
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》范文
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》篇一一、引言辙叉是铁路轨道的关键部件之一，其性能直接关系到铁路运输的安全与效率。
高锰钢因其良好的耐磨性、抗冲击性和抗疲劳性，被广泛应用于制造辙叉等铁路轨道部件。
然而，在高强度、高负荷的铁路运输环境下，高锰钢辙叉的疲劳裂纹问题日益突出，其裂纹的扩展行为直接关系到辙叉的使用寿命和安全性能。
因此，对高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为进行研究，具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展机理高锰钢辙叉在长期使用过程中，由于受到循环载荷的作用，其内部会出现微小的裂纹。
这些裂纹的扩展与金属的微观结构、力学性能、环境因素等密切相关。
疲劳裂纹的扩展主要包括三个阶段：萌生阶段、稳定扩展阶段和快速扩展阶段。
在萌生阶段，由于材料内部存在微小的缺陷或杂质，循环载荷作用下，这些微小区域会首先出现应力集中，从而形成微裂纹。
随着循环次数的增加，这些微裂纹逐渐扩展，进入稳定扩展阶段。
在这一阶段，裂纹的扩展速率相对稳定，与材料的力学性能、环境因素等密切相关。
当裂纹扩展到一定程度时，进入快速扩展阶段，此时裂纹的扩展速度迅速增加，直至导致材料失效。
三、高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为研究方法研究高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为，需要采用多种研究方法。
首先，可以通过金属材料学的方法，研究高锰钢的微观结构、力学性能等基本性能。
其次，采用疲劳试验机进行疲劳试验，模拟实际使用过程中的循环载荷，观察裂纹的萌生、扩展过程。
此外，还可以利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段，观察裂纹的微观形态，分析裂纹扩展的机理。
同时，通过数值模拟的方法，建立疲劳裂纹扩展的数学模型，预测裂纹的扩展趋势。
四、高锰钢辙叉的抗疲劳性能优化措施为了延长高锰钢辙叉的使用寿命，提高其抗疲劳性能，可以采取以下措施：一是优化材料成分，通过合金化等手段提高材料的强度和韧性；二是改善制造工艺，提高材料的致密度和均匀性；三是采用表面强化技术，提高材料表面的耐磨性和抗疲劳性；四是加强维护和检修，及时发现并修复微小裂纹，防止其扩展。
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》范文
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》篇一一、引言辙叉作为铁路轨道的重要组成部分，其性能直接关系到铁路的运输安全与效率。
高锰钢以其出色的耐磨性、抗冲击性及抗变形能力在辙叉制造中得到了广泛应用。
然而，在实际使用过程中，由于承受反复的交变载荷，高锰钢辙叉常会出现疲劳裂纹，并可能进一步扩展导致断裂。
因此，研究高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为，对于提高铁路轨道的可靠性、安全性及使用寿命具有重要意义。
二、高锰钢辙叉材料与结构特点高锰钢因其优异的物理和机械性能被广泛应用于铁路辙叉制造中。
高锰钢具有较高的强度、韧性及耐磨性，在承受冲击载荷时表现出良好的抗变形能力。
此外，高锰钢的加工性能良好，可以满足复杂结构件的生产需求。
辙叉的结构设计需满足其承载能力和使用寿命的要求。
在设计和制造过程中，要确保其结构能够承受列车的重复冲击和压力，同时还要考虑到材料的疲劳性能和抗裂性能。
三、疲劳裂纹扩展行为研究（一）实验方法为研究高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为，可以采用疲劳试验、裂纹扩展速率测试等方法。
其中，疲劳试验可模拟列车运行过程中辙叉所承受的交变载荷；裂纹扩展速率测试则可获得裂纹在不同应力水平下的扩展速率。
（二）实验过程与结果分析通过进行疲劳试验，可以观察到高锰钢辙叉在交变载荷作用下的裂纹扩展过程。
在裂纹扩展过程中，可通过观察和分析裂纹的形态、扩展速率等参数，研究其扩展机制。
同时，结合材料力学、断裂力学等相关理论，可进一步揭示高锰钢的疲劳性能及抗裂性能。
（三）裂纹扩展机理高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展受到多种因素的影响，包括材料性能、结构特点、外部环境等。
在交变载荷作用下，材料内部会产生微裂纹，这些微裂纹会逐渐扩展、连接，最终形成宏观裂纹。
在裂纹扩展过程中，材料的力学性能会发生变化，导致裂纹扩展速率发生变化。
四、影响因素及改善措施（一）影响因素影响高锰钢辙叉疲劳裂纹扩展行为的因素较多，主要包括材料性能、结构特点、外部环境等。
其中，材料性能包括强度、韧性、硬度等；结构特点包括结构形状、尺寸、连接方式等；外部环境包括温度、湿度、腐蚀等。
锰钢辙叉产品钻孔工艺优化及机构设计
锰钢辙叉产品钻孔工艺优化及机构设计摘要：高锰钢辙叉是铁路道岔产品中常用的重要部件之一，型号繁多结构差异大。
为实现产品多品种、大批量快速加工，优化设计专用组合多孔钻床意义较大。
我们设计的优化方案，适应范围大、设计功能合理。
设计移动工作台、滚珠丝杠传动装置、数字控制系统，配备自定心装置，实现快速装夹；采用多孔钻一次装夹完成12孔加工；机床四个动力头设计旋转装置。
经过优化设计，解决了已有普通加工设备找正困难、对正精确度低、多次移动工件、定位性差、耗时多劳动强度大、劳动效率低等问题；辙叉钻孔工序实现了快速、准确定位，辅助时间大大缩短，加工质量及生产效率大幅提高。
关键词：铁路高锰钢辙叉产品；钻孔工序机构优化设计；移动工作台；滚珠丝杠传动数控系统；自定心装置；工件快速装夹；动力头旋转装置；生产效率高1.概述长期以来，高锰钢由于其优异的冲击硬化性能、具有较高的强度和冲击韧性，作为最好的材料广泛应用于铁路道岔的关键部件—辙叉的制造。
高锰钢辙叉型号繁多，结构差异较大，且具有加工硬化特性，给机械加工增加困难。
钻孔工序作为高锰钢辙叉机械加工中的重要一环，长期以来一直存在生产效率低、辅助时间长、劳动强度大、工件加工精度不易控制等问题。
本文是利用新建项目，在综合分析行业内现有辙叉钻孔工艺及设备现状，以全新设计理念，设计一套多功能专用组合设备，采用科学合理配置，实现了工作台快速移动、精确定位、大大减少辅助时间，极大的改善和优化了生产工艺，使其在保证质量的前提下，满足高锰钢辙叉多品种、批量大的高效生产特点。
2.高锰钢辙叉钻孔工序工艺过程及设备现状2.1高锰钢辙叉钻孔工序工艺过程现状（1）吊装工件，放置在工作台面上。
（2）用撬杠调整工件定位。
保持工件与机床沟槽平行并垂直于主轴。
（3）用螺栓对称夹紧工件。
（4）钻一端两侧6个孔。
（5）用天车吊起旋转180°重新调整夹紧；同法，加工另一端6个孔。
2.2 高锰钢辙叉钻孔工序设备现状2.2.1 现状目前，行业内的知名企业生产该产品的设备均投资较早，受当时机械行业整体技术水平的制约，其机构简单、操作性差，效率低下，且加工适用范围相对较小。
高锰钢辙叉产品
三、对产品创新改进的预期
当前锰叉产品的普遍使用寿 命为通过总重1.2亿吨，造 成报废的主要原因是磨耗到 限和疲劳开裂。通过创新改 进，期望产品表面硬度可以 达到350-450HBW，产品投 用初期未达到5000万吨通 过量时，不得出现裂纹、剥 离掉块等现象，其普遍使用 寿命可以达到2亿吨的通过 总重。
当前国内生产锰叉的主要厂家，有宝桥集团、山桥集 团、铁建重工集团、沈阳铁路局、芜湖中铁等，其中 宝桥和山桥集团的产能最强，产品质量最优。 锰叉产品上道之前的表面硬度要求大于170HBW，一 般可大于200HBW；宝桥和山桥集团的部分产品爆炸 预硬化技术进行强化处理，其表面硬度可达 300~350HBW。高锰钢材料有加工硬化的特性，产品 投入使用后，在列车车轮的冲击作用下，与车轮接触 过的部位，表面硬度可达500HBW以上，从而使这种 材料具有了良好的耐磨性。采用爆炸预硬化处理之后， 因其提高了产品的初始表面硬度，使初期磨耗减缓， 一定程度上延长了产品的使用寿命。 锰叉产品的使用寿命，要求在铺设后至损坏下道前通 过的运输总重达到1亿吨以上。
二、产品制造工艺及影响质量的关键因素 锰叉产品因其结构复杂，目前全部采用砂型铸造— —水淬热处理——局部机加工的方法和程序来生产。
化学成分 五大元素的配比，特别是Mn、C含量及 Mn/C值，以及P、S含量，对产品性能有重 要影响。冶炼过程控制、钢水的洁净度（含 气量、夹杂物含量）等都对产品最终性能产 生影响。一些厂家也做过添加其它元素（铬、 钼、稀土等）进行微合金化的试验，没有取 得明显效果。
高锰钢辙叉产品 现状和预期改进目标的说明
青海青铁轨道科技有限公司 2018年7月9日
一、简介
高锰钢辙叉（以下简称“锰叉”）是当前铁路 线路上普速道岔中的核心部件，其材质为 ZGMn13，经过铸造——热处理——机械加工 等工艺程序获得产品。
重载铁路用锻造高锰钢辙叉的结构设计和应用
重载铁路用锻造高锰钢辙叉的结构设计和应用闫旭辉【期刊名称】《《山西建筑》》【年(卷),期】2019(045)018【总页数】3页(P105-107)【关键词】高锰钢; 锰叉心; 结构设计【作者】闫旭辉【作者单位】中铁宝桥集团有限公司陕西宝鸡 721006【正文语种】中文【中图分类】U213.621 概述重载运输是国际上公认的铁路货物运输的有效方式之一，具有轴重大、牵引质量大、运量大的特点。
主要代表大秦铁路是中国第一条双线电气化开行重载单元列车的运煤专线，2018年运量达到4.51亿t，重载列车开行数量、密度、货运总重均达到世界之最，同时，随着重载铁路的发展，铁路道岔(辙叉)无缝化技术逐渐进行推广，作为道岔的核心部件——辙叉，整铸辙叉寿命仅为1亿t～1.3亿t，而线路天窗时间短，更换轨件工作量大，较频繁的更换，不但增加养护维修成本，对行车安全也造成隐患，已不能满足既有线路要求。
为此，采用锻造高锰钢材料研发的75kg/m钢轨12号锻造高锰钢组合辙叉，不但结构安全性高，而且锻造高锰钢高强度、超强韧的特点得以充分发挥，大幅延长服役寿命，材料性能见表1。
表1 材料性能材料拉伸强度Rm/MPa断后伸长率A/%冲击吸收功KU2(+20 ℃)/J 铸造高锰钢≥735≥35≥118锻造高锰钢≥900≥50≥1422 设计原则1)适用30 t轴重以下，货车以V≤90 km/h速度通过的运行条件。
2)与既有SC559、研线1116道岔中的辙叉可互换。
3)适应跨区间无缝线路。
3 结构75 kg/m钢轨12号锻造高锰钢组合辙叉(以下简称组合辙叉)由锻造高锰钢心轨(以下简称锰叉心)、翼轨、叉跟轨、间隔铁、铁垫板、高强螺栓、弹性扣件、轨下及板下垫层等部件组成，见图1。
3.1 锰叉心3.1.1 材质采用高强度、高韧性、低裂纹敏感性的锻造高锰钢制造。
锻造后基本消除内部缩孔、缩松等铸造缺陷，组织更加均匀，力学性能优异。
3.1.2 锰叉心与翼轨配合结构1)锰叉心中间区域。
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》篇一一、引言随着交通运输业的飞速发展，铁路运输的安全与稳定性成为关注的焦点。
辙叉作为铁路轨道的重要部件，承受着列车往返行驶带来的巨大疲劳载荷，因此其材料性能和结构稳定性显得尤为重要。
高锰钢因其良好的耐磨性、抗冲击性以及较高的抗拉强度，被广泛应用于辙叉制造中。
然而，高锰钢在长期使用过程中，由于疲劳载荷的作用，往往会出现裂纹扩展的现象，这对铁路运输的安全构成了潜在威胁。
因此，对高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为进行研究，对于提高铁路运输的安全性和稳定性具有重要意义。
二、高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展机制高锰钢辙叉在长期使用过程中，由于受到列车行驶的周期性载荷作用，容易产生疲劳裂纹。
这些裂纹在应力的作用下不断扩展，最终可能导致辙叉的断裂。
为了研究这一过程，我们首先需要了解高锰钢的疲劳裂纹扩展机制。
高锰钢的疲劳裂纹扩展主要受到材料内部微观结构、外部载荷以及环境因素的影响。
在微观层面上，材料内部的晶粒、夹杂物、缺陷等都会影响裂纹的扩展速度和方向。
外部载荷则决定了裂纹扩展的速率和模式。
此外，环境因素如温度、湿度等也会对裂纹扩展产生影响。
三、高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为研究方法为了研究高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为，我们采用了多种方法。
首先，通过金相显微镜和扫描电子显微镜观察了裂纹的形态和扩展过程。
其次，利用有限元分析软件对辙叉在周期性载荷作用下的应力分布进行了模拟，从而预测了裂纹的扩展方向和速率。
此外，还通过实验方法对高锰钢的疲劳性能进行了测试，得到了材料的S-N曲线和疲劳极限。
四、实验结果与分析通过实验，我们观察到了高锰钢辙叉在周期性载荷作用下的裂纹扩展过程。
结果表明，裂纹在初期主要以穿晶方式扩展，随着扩展的进行，裂纹逐渐转向沿晶扩展。
这一过程受到材料内部微观结构的影响较大。
此外，我们还发现环境因素如温度、湿度等也会对裂纹扩展产生影响。
在低温环境下，裂纹扩展速度较快；而在高温或潮湿环境下，由于材料的腐蚀作用，裂纹扩展速度会进一步加快。
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》篇一一、引言辙叉作为铁路轨道的重要组成部分，其性能直接关系到铁路运输的安全与效率。
高锰钢因其良好的耐磨性、抗冲击性以及较高的强度，在辙叉制造中得到了广泛应用。
然而，在实际使用过程中，由于受到列车反复碾压、振动等复杂环境因素的影响，高锰钢辙叉常常会出现疲劳裂纹，进而影响其使用寿命和行车安全。
因此，研究高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为，对于提升铁路运输安全性和轨道维护效率具有重要意义。
二、材料与方法本研究选取了某型号高锰钢辙叉作为研究对象，采用疲劳试验机对其进行循环加载，模拟列车在实际运行中对辙叉的疲劳作用。
通过观察和记录裂纹的萌生、扩展过程，分析高锰钢的疲劳裂纹扩展行为。
同时，结合扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）等手段，对裂纹扩展过程中的材料组织结构变化进行深入研究。
三、实验结果（一）裂纹萌生与扩展在高锰钢辙叉的疲劳试验中，我们发现裂纹首先在材料表面或亚表面萌生。
随着循环次数的增加，裂纹逐渐扩展，其扩展方向受材料内部组织结构和外部应力状态共同影响。
在裂纹扩展过程中，可以观察到明显的材料磨损和塑性变形现象。
（二）材料组织结构变化通过扫描电子显微镜和能谱分析，我们发现随着裂纹的扩展，高锰钢的微观组织结构发生了明显变化。
裂纹附近的晶粒出现了明显的塑性变形，同时伴随着碳化物、夹杂物等第二相的析出和聚集。
这些变化对裂纹的扩展速度和扩展路径产生了重要影响。
四、讨论根据实验结果，我们可以从以下几个方面对高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为进行讨论：（一）裂纹萌生与扩展机制裂纹的萌生与扩展是高锰钢辙叉疲劳损伤的主要过程。
在循环加载过程中，材料内部的微裂纹逐渐扩展、连接，最终形成宏观裂纹。
裂纹的扩展受材料内部组织结构、外部应力状态以及环境因素等多种因素的影响。
（二）材料组织结构对裂纹扩展的影响高锰钢的微观组织结构对其疲劳裂纹扩展行为具有重要影响。
晶粒大小、第二相的分布和形态等因素都会影响材料的力学性能和抗疲劳性能。
75kg_m钢轨12号高锰钢辙叉受力有限元分析
2. 2 疲劳荷载作用 疲劳 荷载轮 轨垂向 力 P 为 250 k N , 横向 力 H 为 30 k N , 四种 工况 荷 载布 置 与极 限 荷载 作 用 时 相同 。 图 3、 图 4为中铁山桥 改进型 疲劳荷载 工况 1条 件下 的应力和位移分布 。 从表 1看出 , 在前三种工况中 , 既有高 锰钢辙叉 最大疲劳等效应力约为 157 ～ 159 M P a , 略小于材料的 疲劳强度 176 MP a , 这表明既 有高锰 钢辙叉的 疲劳强 度储备不足 , 在辙叉出现磨耗 、 截面惯性矩 降低的情 况下 , 易出现疲劳应力超过疲劳强度的 现象 , 最终导 致高锰钢辙叉开裂 。 既有辙叉工况 4的最大 疲劳等效 应力 为 177. 468 MP a , 超 过 了 材 料 的 疲 劳 强 度 176 MP a , 表明既有辙叉不允许 轮缘槽 直接承受 轮载 。 中
铁山桥改进型和中铁宝桥改进型辙叉最大等 效应力分 别为 131. 426 MP a 和 146. 897 MP a , 均小于材料的疲劳
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路基工程 2009 年第 4 期 ( 总第 145 期 )
路面国际摩阻指数 I F I 的确立及应用探讨 ＊
贾锦绣
1, 2
陈 嵘等 : 75 k g /m钢轨 12 号高锰钢辙叉 受力有限元分析
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k N 。 在辙 叉 区 段 , 由 于 轮 轨 剧 烈 的动 力 相 互 作 用 , 使动轮载达静轮载的 2 ～ 3 倍 , 最不利情况甚至可达 4 倍左右 。 计算分析时考虑一定的动力附加效应 。 2 计算分析 2. 1 极限荷载作用 极限 荷载轮 轨垂向 力 P 为 450 k N , 横向 力 H 为
( N C E T05 -0798) , 西 南交通大学创新团队培育计划项目 ( 2007I R T 06) 。 陈 嵘 , 男 , 博士研究生 。
75kg_m钢轨12号重载道岔服役性能优化分析
图1
钢轨垂磨和肥边
Fig． 1 Vertical wear of rail
∫ （ δA）
γ
T
dΓ
（ 1）
式中： a 和 F 分别为整体坐标系中的增量结点位移 （ 3 ） 在螺孔和间隔铁位置普遍存在轨面不同 造成轨面极为不平顺， 影 程度的压溃且垂磨不均， 响列车运行平稳性， 如图 2 所示。 现场调查还发 现， 在钢轨压溃比较严重部位， 间隔铁与钢轨轨头 下颚接触紧密。 向量和等效增量结点力向量； A 和 ∑ 分别为局部 坐标系中的增量相对位移向量和增量接触应力向 量。 引入插值函数矩阵 N、 坐标转换矩阵 C ， 得到 三维接触应力与结点力之间的关系为 ： C T Sσ = F S = 式中， （ 2）
令 Q = R a + （ I － R ） Q 则约束方程（ 3 ） 式可写 成： RCa + （ I － R ） σ = Q （ 4 ） 两式合并可得到 将（ 2 ） 、 0 [ RC 向量为 Kc = 0 [ RC fc = C S I －R
T
（ 4）
图5 轮轨接触应力分布 Fig． 5 Wheel － rail contact stress distribution
Optimization of service performance of No． 12 heavy haul railway turnout with 75 kg / m rail
CHEN Rong，WANG Ping，LI Chenghui
（ MOE Key Laboratory of High － speed Railway Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031 ，China）
高速道岔高锰钢整铸翼轨机加工工艺优化
高速道岔高锰钢整铸翼轨机加工工艺优化摘要:本文以时速350公里的客运专线道岔制造为依托,介绍了高锰钢整铸翼轨在高速道岔中的作用、结构、机加工存在的问题,提出了工艺优化方案和工艺改进措施,对整体机加工工艺进行了优化研究，并对优化后的效果进行了跟踪验证。
结果表明:按照改进优化后的机加工工艺生产的高锰钢整铸翼轨，其关键部位加工精度得到了保证，表面质量大幅提升，同时生产效率提高了40%，操作工人的劳动强度也大幅降低。
关键词:高速道岔;高锰钢整铸翼轨;机加工工艺Research machining technology optimization ofthe whole casting wing rail for Passenger special turnoutWang xianli(China Railway Baoji Bridge Group Co., Ltd., Baoji 721006, China)Abstract: Based on the turnout manufacturing of passenger special line at 350 kilometers per hour, this paperintroduces the problems of the function, structure and machining of the whole cast wing rail, puts forward theimprovement measures, optimizes the overall machining process, and tracks and verifies the effect after optimization. The results show that the machining accuracyof the key parts of the whole cast wing rail is guaranteed, the surface quality is also greatly improved, and the production efficiency is also increased by 40%, and thelabor intensity of the operators is also greatly reduced.Keywords:high-speed turnout; whole-cast wing rail ofhigh-manganese steel; Machining process客专道岔广泛应用于国内高速铁路运输上，具有列车通过速度快、结构复杂和制造精度要求高等特点。