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激光清洗,拯救传统钢轨清洗的新生力量!
2017-7-24
来源:未知
点击数: 4216          作者:未知

  • 我国铁路发展现状

           2015年底我国运营铁路总长达12.1万公里 ,居世界第二。其中高铁里程超1.9万公里,居世界******。中国高铁运行速度160~320 km/h,要求全部使用无缝线路(道岔、隧道、桥梁、站台等特殊路段除外);无缝铁路能节省15%以上的维修费用,延长25%的钢轨使用寿命。

           无缝钢轨已成为整个铁路网络的主要铺轨类型,我国铁路线路的无缝化达70%以上!



    钢轨表面锈蚀组成:纸质标签、氧化皮、锈、漆、油脂、灰尘组成的多组分混合物




         无缝钢轨生产关键工序为钢轨焊接,而钢轨的清洗技术对焊接的影响至关重要。



    传统的砂轮打磨清洗存在多种问题

    1、深度打磨,保证清洁度,却破坏钢轨表面弧面形貌。钢轨间及钢轨与轮毂间存在不均匀过渡区及缝隙,列车抖动严重,高速运行列车产生微颤,降低了乘客的舒适性。





    2、减小打磨量,保证弧面形貌,却导致锈蚀残留严重。焊接电流大范围急剧变化(不稳度±(200~1600A ))。焊接电流大幅变化,使焊缝产生晶粒粗大、灰斑等难以探测的缺陷,埋下了严重的安全隐患。



    3、目前打磨清洗锈蚀残留20%~30%,导致焊接失败率达10%;修复工序极为繁琐,成本达3万元/焊头,制约了无缝铁路铺轨生产进程。



    4、消耗大量砂轮耗材,已对环境造成了粉尘污染,对工人健康产生了严重的危害。

    5、 铁路维护修理工作繁重,激光清洗技术将替代人工打磨清洗推动我国高效自动化铁路在线修复工作进程。


           我国高速铁路领域亟需一种更为先进的清洗技术,以解决目前钢轨焊接所面临的废品率高、安全性和舒适性低的现状,提高无缝铁路铺轨生产质量及速率。


    激光清洗—自适应、选择性的高效、绿色清洗技术

    1、清洗光源可自适应钢轨弧面形貌,******程度减少基材破坏

    2、激光清洗可实现污染物选择性清除,提高清洁度,保护基材

    3、无耗材绿色清洗技术,消除粉尘污染,大幅降低清洗成本

    4、清洗光源可利用光纤柔性传输,与机器人集成工作




          激光清洗技术可保证钢轨弧面形貌不受破坏的基础上,大幅提高清洗质量,提升焊接成品率,消除安全隐患,并解决打磨清洗粉尘污染严重的问题。




    激光清洗+毛化,大幅度提高钢轨焊接强度及可靠性。




    钢轨激光清洗研究

    激光清洗

    砂轮打磨清洗

    锈蚀清除率

    基材损伤深度

    锈蚀清除率

    基材损伤深度

    70%

    <0.01 mm

    70%

    0.02mm

    80%

    <0.01 mm

    80%

    0.05mm

    90%

    <0.01 mm

    90%

    0.17mm(报废)

    99%

    <0.01 mm

    99%

    0.2mm(报废)


    激光清洗: 锈蚀清除率大于99%,基材损伤<0.01mm

    打磨清洗:锈蚀清除率≈70%~80%, 基材损伤>0.05mm

    ******限度保护钢轨轮廓形貌基础上,大幅度提高锈蚀清除率。


    本技术已获郑州铁路局立项批准,将在郑州路段试测及生产,对该技术给与了充分的肯定。


    关键技术水平

        采用自主研发的高峰值功率全固态激光器进行激光清洗装备的研制及工艺的研究


    激光器参数指标

    名 称

    指 标

    输出波长

    1064nm

    平均功率

     500-1000W

    光束质量(BPP)

    < 10mm*mrad

    脉冲宽度

    ~100ns

    重复频率

    10~30kHz

    峰值功率

    160~500kW

    功率不稳定度

    ±5%

    输出方式

    400~1000μm光纤


    国内首台国产化激光清洗装备

           整机尺寸1103×256×124(mm),耗电量4kW/h,售价是国外同产品的1/4,处于国内领先地位。




    钢轨清洗现场实验


    可实现移动式钢轨清洗及固定式钢板清洗


          随着我国高速铁路的快速发展,在钢轨清洗方面存在着巨大需求及问题。研发国产高效、绿色激光钢轨清洗装备以及研究相关清洗工艺、解决我国高速轨道生产企业在钢轨清洗中存在的多个关键技术问题,对推动我国相关产业的科研发展和技术进步,将产生巨大的经济效益和社会效益。



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