近年来随着我国铁路运输轴重、运行速度不断增加,高锰钢辙叉作为铁路交通系统中重要组成部分,其服役寿命是制约铁路发展的重要因素,因此铁路系统对高锰钢辙叉提出了更高的质量要求。基于高锰钢辙叉前期磨损和后期压溃的两种失效形式,单纯对辙叉表面进行冲击硬化虽可以提高高锰钢辙叉的表面硬度,但其硬化层深度较浅。本文拟通过对一定温度的高锰钢辙叉进行小能量多频次的机械冲击,以进一步增强其的表面硬度以及硬化深度。针对以上问题本文首先通过高锰钢中频电磁感应加热模拟确定高锰钢的感应加热工艺;然后结合AMESIM研制出冲击频率和冲击能一定的机械冲击硬化设备,实现对辙叉进行全方位冲击。本文主要内容包括:通过ANSYS对高锰钢试样进行中频电磁感应加热模拟,分析感应加热过程中温度场以及感应涡流的分布规律,然后利用中频电源以及圆形线圈对高锰钢加热,将实验数据与模拟数据进行对比分析,验证电磁感应技术对弱磁性高锰钢加热的可行性以及ANSYS模拟结果的准确性。根据感应线圈的设计原则,考虑辙叉自身的特殊结构及弱磁性、低热传导性的材料属性,通过ANSYS建立电-磁-热多场耦合模型进行数值模拟,探索高锰钢异步双频感应加热工艺。同时具体分析感应电源参数、线圈结构、线圈位置等参数对高锰钢加热质量的影响,提高高锰钢辙叉表面和竖直截面的温度均匀性。研制一种以气动冲击为主的机械冲击硬化设备对辙叉进行全方位冲击。由于不同的冲击频率以及冲击能对冲击后辙叉的表面硬度以及硬化深度有着重要的影响,因此本文通过建立硬化设备中气动系统的AMESIM仿真模型,着重分析每个状态参量对气动系统冲击能的影响,从而确定硬化设备中冲击装置的结构参数。