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激光清洗,拯救傳統鋼軌清洗的新生力量!
2017-7-24
來源:未知
點擊數: 7154          作者:未知

  • 我國鐵路發展現狀

           2015年底我國運營鐵路總長達12.1萬公里 ,居世界第二。其中高鐵里程超1.9萬公里,居世界第一。中國高鐵運行速度160~320 km/h,要求全部使用無縫線路(道岔、隧道、橋梁、站臺等特殊路段除外);無縫鐵路能節省15%以上的維修費用,延長25%的鋼軌使用壽命。

           無縫鋼軌已成為整個鐵路網絡的主要鋪軌類型,我國鐵路線路的無縫化達70%以上!



    鋼軌表面銹蝕組成:紙質標簽、氧化皮、銹、漆、油脂、灰塵組成的多組分混合物




         無縫鋼軌生產關鍵工序為鋼軌焊接,而鋼軌的清洗技術對焊接的影響至關重要。



    傳統的砂輪打磨清洗存在多種問題

    1、深度打磨,保證清潔度,卻破壞鋼軌表面弧面形貌。鋼軌間及鋼軌與輪轂間存在不均勻過渡區及縫隙,列車抖動嚴重,高速運行列車產生微顫,降低了乘客的舒適性。





    2、減小打磨量,保證弧面形貌,卻導致銹蝕殘留嚴重。焊接電流大范圍急劇變化(不穩度±(200~1600A ))。焊接電流大幅變化,使焊縫產生晶粒粗大、灰斑等難以探測的缺陷,埋下了嚴重的安全隱患。



    3、目前打磨清洗銹蝕殘留20%~30%,導致焊接失敗率達10%;修復工序極為繁瑣,成本達3萬元/焊頭,制約了無縫鐵路鋪軌生產進程。



    4、消耗大量砂輪耗材,已對環境造成了粉塵污染,對工人健康產生了嚴重的危害。

    5、 鐵路維護修理工作繁重,激光清洗技術將替代人工打磨清洗推動我國高效自動化鐵路在線修復工作進程。


           我國高速鐵路領域亟需一種更為先進的清洗技術,以解決目前鋼軌焊接所面臨的廢品率高、安全性和舒適性低的現狀,提高無縫鐵路鋪軌生產質量及速率。


    激光清洗—自適應、選擇性的高效、綠色清洗技術

    1、清洗光源可自適應鋼軌弧面形貌,最大程度減少基材破壞

    2、激光清洗可實現污染物選擇性清除,提高清潔度,保護基材

    3、無耗材綠色清洗技術,消除粉塵污染,大幅降低清洗成本

    4、清洗光源可利用光纖柔性傳輸,與機器人集成工作




          激光清洗技術可保證鋼軌弧面形貌不受破壞的基礎上,大幅提高清洗質量,提升焊接成品率,消除安全隱患,并解決打磨清洗粉塵污染嚴重的問題。




    激光清洗+毛化,大幅度提高鋼軌焊接強度及可靠性。




    鋼軌激光清洗研究

    激光清洗

    砂輪打磨清洗

    銹蝕清除率

    基材損傷深度

    銹蝕清除率

    基材損傷深度

    70%

    <0.01 mm

    70%

    0.02mm

    80%

    <0.01 mm

    80%

    0.05mm

    90%

    <0.01 mm

    90%

    0.17mm(報廢)

    99%

    <0.01 mm

    99%

    0.2mm(報廢)


    激光清洗: 銹蝕清除率大于99%,基材損傷<0.01mm

    打磨清洗:銹蝕清除率≈70%~80%, 基材損傷>0.05mm

    最大限度保護鋼軌輪廓形貌基礎上,大幅度提高銹蝕清除率。


    本技術已獲鄭州鐵路局立項批準,將在鄭州路段試測及生產,對該技術給與了充分的肯定。


    關鍵技術水平

        采用自主研發的高峰值功率全固態激光器進行激光清洗裝備的研制及工藝的研究


    激光器參數指標

    名 稱

    指 標

    輸出波長

    1064nm

    平均功率

     500-1000W

    光束質量(BPP)

    < 10mm*mrad

    脈沖寬度

    ~100ns

    重復頻率

    10~30kHz

    峰值功率

    160~500kW

    功率不穩定度

    ±5%

    輸出方式

    400~1000μm光纖


    國內首臺國產化激光清洗裝備

           整機尺寸1103×256×124(mm),耗電量4kW/h,售價是國外同產品的1/4,處于國內領先地位。




    鋼軌清洗現場實驗


    可實現移動式鋼軌清洗及固定式鋼板清洗


          隨著我國高速鐵路的快速發展,在鋼軌清洗方面存在著巨大需求及問題。研發國產高效、綠色激光鋼軌清洗裝備以及研究相關清洗工藝、解決我國高速軌道生產企業在鋼軌清洗中存在的多個關鍵技術問題,對推動我國相關產業的科研發展和技術進步,將產生巨大的經濟效益和社會效益。



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