一种火车轮修复工艺的制作方法

本发明涉及火车轮修复领域，具体是一种火车轮修复工艺。

背景技术：

等离子粉末熔覆(堆焊)是以等离子弧作为热源，应用等离子弧产生的高温将合金粉末与基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、凝固，等离子束离开后自激冷却，形成一层高性能的合金层，从而实现零件表面的强化与硬化的堆焊工艺，由于等离子弧具有电弧温度高、传热率大、稳定性好，熔深可控性强，通过调节相关的堆焊参数，可对堆焊层的厚度、宽度、硬度在一定范围内自由调整。等离子粉末堆焊后基体材料和堆焊材料之间形成融合界面，结合强度高；堆焊层组织致密，耐蚀及耐磨性好；基体材料与堆焊材料的稀释减少，材料特性变化小；利用粉末作为堆焊材料可提高合金设计的选择性，特别是能够顺利堆焊难熔材料，提高工件的耐磨、耐高温、耐腐蚀性。等离子粉末堆焊具有较高的生产率，美观的成型以及堆焊过程易于实现机械化及自动化。针对铁路领域的一些零部件批量化再制造可通过配套焊接机器人来实现完美修复，其冶金结合强度之高，外观成型之美观是其他焊接设备无法比拟的。

目前等离子熔覆所用到的材料大多是ni镍基、co钴基、fe铁基自熔合金粉末，在特殊耐磨要求下可添加wc碳化钨合金及tic陶瓷粉末，等离子熔覆属于一种表面快速冶金过程，因此在熔覆后所呈现出来的高结合强度是其他焊接工艺无法比拟的。熔覆材料的选配直接关系到能否满足不同特性的需要。等离子熔覆加工过程中，因稀释率较低，能满足各类异形工件熔覆的要求，同时具有组织强化、沉淀强化等高性能的特点，与普通氩弧焊、埋弧焊、冷焊、激光熔覆、电子束熔覆等相比，等离子熔覆是一种更高效，更优质、成本更低的表面改性新技术，在国内外已经把等离子熔覆技术运用到煤矿、工矿、电力、石化、水泥、钢铁、大型能源等领域，成功应用到各类工件中。比如在煤矿开采中的截齿，在通过等离子熔覆后的截齿与没有熔覆的作比较，等离子熔覆后的截齿耐磨寿命增加了10倍，为高效采煤提供了良好的技术装备。等离子熔覆技术及工艺涉及多个学科领域，目前国内专门从事等离子熔覆研究的机构还不多，除了少数高校在进行一些学术上的研究，实际应用的研究还相对比较薄弱。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种火车轮修复工艺。

一种火车轮修复工艺,其具体步骤如下：

(1)预热：将需要焊接修复的火车轮置于炉中预热，温度逐渐升高；

(2)固定：将预热后的火车轮放置在专属工作台上准备堆焊前工作；

(3)距离：将焊枪与火车轮的距离保持在8-10mm；

(4)局部加热：用氧气和乙炔将需要焊接的位置处烘至发蓝；

(5)焊接：根据相关工艺设置好等离子堆焊枪的各项参数准备堆焊；

(6)保温：堆焊后进行保温6小时；

(7)热处理：再将火车轮置于炉中加热，加热后炉冷即可拿出。

步骤(1)中的温度按照每10分钟加热12℃直至加热至360℃停止加热。

步骤(3)中的焊枪焊接火车轮的线速度为190mm/min。

步骤(5)的等离子堆焊枪上设置有可为等离子堆焊枪提供强劲冷却力的高校水冷循环系统，所述的冷却水流量调节为4.02m³/h。

步骤(5)中的工艺为：

堆焊电流：50-400a电流；

堆焊气体：氩气；

堆焊耗材：合金粉末；

堆焊离子气：1.5-15mpa；

堆焊保护气：1.5-15mpa；

堆焊设备输入电压：380v±5％；

堆焊设备输入功率：22kv；

堆焊设备负载持续率：60％；

堆焊设备维弧输出：5-50a；

堆焊车轮时堆焊层厚度：0.5-5mm；

堆焊车轮自动摆幅宽度：10-35mm；

堆焊车轮单道堆焊宽度：1-8mm。

所述的步骤(5)的单次焊接厚度为3mm。

所述的堆焊耗材的合金粉末的具体化学成分的质量百分比为：c占0.25％、mn占3％、cr占1.2％、si占1.5％，余量为fe。

所述的堆焊离子气的速度为0.5-10l/min，所述的堆焊保护气的速度为3-30l/min。

本发明的有益效果是：利用等离子堆焊枪的焊接速度快、成型美观、可直接焊接无需复杂的前处理使得本发明的焊接效率高，与其他堆焊设备相比使用材料范围广；本发明的堆焊合金粉末作为熔敷材料，不受铸造、轧制、拔丝等加工工艺的限制，可依据不同性能要求配置不同成分的合金粉末，特别适用于那些难于制丝但是易于制粉的硬质耐磨合金，以获得所需性能的堆焊层。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的火车轮主视结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。

如图1所示，一种火车轮修复工艺,其具体步骤如下：

(8)预热：将需要焊接修复的火车轮置于炉中预热，温度逐渐升高；

(9)固定：将预热后的火车轮放置在专属工作台上准备堆焊前工作；

(10)距离：将焊枪与火车轮的距离保持在8-10mm；

(11)局部加热：用氧气和乙炔将需要焊接的位置处烘至发蓝；

(12)焊接：根据相关工艺设置好等离子堆焊枪的各项参数准备堆焊；

(13)保温：堆焊后进行保温6小时；

(14)热处理：再将火车轮置于炉中加热，加热后炉冷即可拿出。

步骤(1)中的温度按照每10分钟加热12℃直至加热至360℃停止加热。

步骤(3)中的焊枪焊接火车轮的线速度为190mm/min。

步骤(5)的等离子堆焊枪上设置有可为等离子堆焊枪提供强劲冷却力的高校水冷循环系统，所述的冷却水流量调节为4.02m³/h。

步骤(5)中的工艺为：

堆焊电流：50-400a电流；

堆焊气体：氩气；

堆焊耗材：合金粉末；

堆焊离子气：1.5-15mpa；

堆焊保护气：1.5-15mpa；

堆焊设备输入电压：380v±5％；

堆焊设备输入功率：22kv；

堆焊设备负载持续率：60％；

堆焊设备维弧输出：5-50a；

堆焊车轮时堆焊层厚度：0.5-5mm；

堆焊车轮自动摆幅宽度：10-35mm；

堆焊车轮单道堆焊宽度：1-8mm。

所述的步骤(5)的单次焊接厚度为3mm。

由于大多堆焊为大型工件，要求效率高，一般采用的埋弧焊和气保焊进行加工，但随着很多工件表面要求越来越高，普通的电焊设备已经不能满足加工要求了，等离子自动熔覆设备能极大限度的解决工艺的完整性和高效率两大难题，针对大型工件堆焊耐磨层或是修复大面积裂纹等有独到的优势，工件表面温度比氩弧焊焊接后低200℃。

利用等离子堆焊枪的焊接速度快、成型美观、可直接焊接无需复杂的前处理使得本发明的焊接效率高，与其他堆焊设备相比使用材料范围广。

所述的堆焊耗材的合金粉末的具体化学成分的质量百分比为：c占0.25％、mn占3％、cr占1.2％、si占1.5％，余量为fe。

本发明的堆焊合金粉末作为熔敷材料，不受铸造、轧制、拔丝等加工工艺的限制，可依据不同性能要求配置不同成分的合金粉末，特别适用于那些难于制丝但是易于制粉的硬质耐磨合金，以获得所需性能的堆焊层。

所述的堆焊离子气的速度为0.5-10l/min，所述的堆焊保护气的速度为3-30l/min。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。