一种用于铁路轨道表面强化的激光修复工艺的制作方法

本发明一种用于铁路轨道表面强化的激光修复工艺，涉及铁路轨道表面强化、修复领域，具体涉及一种高硬度、高韧性铁路轨道表面修复工艺。

背景技术：

铁道钢轨在使用一段时间后，因车轮滚动会出现磨损情况，尤其是高铁对应的铁轨，磨损周期进一步缩短，由于更换铁轨成本巨大，通过对铁轨的修复达到铁轨能正常使用的目的，但是，目前的修复均对应的是铁轨的整个顶面，而铁轨被磨损的部位通常只是铁轨的顶面内半侧和侧面上侧，因此存在顶面浪费材质及侧面修复不到位的情况。

专利号为201711122760.x的一种铁路钢轨激光强化合金化方法中采用的是喷涂合金化方式，即用喷枪将调配好的合金化涂料，均匀地喷涂在钢轨试件需要强化的表面，然后用自然风或者风扇吹干，合金化后厚度不一致，而且风干过程增加了加工时间。

另外合金涂料在铁轨表面喷涂的涂层只有0.05～0.5mm（最高0.5mm），而且需要多层重复合金化，进一步给厚度控制增加了技术难度。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种用于铁路轨道表面强化的激光修复工艺，不仅厚度可控，而且一次成型即能达到要求厚度，提高了生产效率和产品性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于铁路轨道表面强化的激光修复工艺，按下述步骤实施：

第一步：清洁钢轨表面；

对钢轨表面锈迹进行清理，除锈除污；

第二步：备料；

准备合金粉末和激光焊机备用；

第三步：准备焊接；

采用同步式激光熔覆，即将合金粉末直接送入熔池，将激光焊机的焊枪对准钢轨被焊接的部位，该焊接部位为钢轨的顶面内半侧和侧面上侧，即该焊接部位为钢轨与车轮接触的部位；

第四步：焊接过程：

通过控制焊枪在焊接部位步进式往复移动，根据焊接部位的受损情况确定焊接的厚度，而焊接的厚度根据激光焊机的功率和焊枪移动的速度决定；

第五步：焊接结束；

当焊接厚度达到需要焊接的厚度时，停止焊接即可，无需冷却凝固。

所述焊枪在焊接过程中一次成型厚度能达到0.3mm～1.0mm，并且能多层重复合金化，厚度可控。

所述合金粉末的成分百分比为：

c：1%～2.5%

cr：4%～7%

ni：1.5%～3%

ti：0.5%～1%

w：10%～15%

fe：50%～75%

其它微量成分：7%～11%。

所述激光焊机为柔性机器人与激光器联动设备，且能通过一键启动的方式进行合金化，杜绝激光束在生产点的停留时间。

所述合金粉末利用氩气通过管路直送激光熔池，在熔池周围设有保护气体装置，用以保护粉末熔覆过程不被氧化。

所述合金粉末的粒度为100mu～180mu。

通过所述焊枪焊接而成的强化层硬度为60hrc～65hrc。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明采用同轴送粉的方式，也就是合金粉末直接送入熔池，这样可以减少喷涂控制不均导致合金化后厚度不一致，同时取消喷涂后的自然风干步骤，节约了加工时间，材料，提高了生产效率。采用激光熔覆的方式，一次成型能达到0.3mm～1.0mm，并且能多层重复合金化，厚度可控，大大提升表面硬度和韧性。采用柔性机器人与激光器联动的一键启动的方式进行合金化，杜绝激光束在生产点的停留时间。本发明粉末利用氩气通过管路直送激光熔池，在熔池周围设有保护气体装置，用以保护粉末熔覆过程不被氧化。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

图1为本发明的焊接部位示意图。

图中：1为顶面内半侧、2为侧面上侧。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种用于铁路轨道表面强化的激光修复工艺，按下述步骤实施：

第一步：清洁钢轨表面；

对钢轨表面锈迹进行清理，除锈除污；

第二步：备料；

准备合金粉末和激光焊机备用；

第三步：准备焊接；

采用同步式激光熔覆，即将合金粉末直接送入熔池，将激光焊机的焊枪对准钢轨被焊接的部位，该焊接部位为钢轨的顶面内半侧1和侧面上侧2，即该焊接部位为钢轨与车轮接触的部位；

第四步：焊接过程：

通过控制焊枪在焊接部位步进式往复移动，根据焊接部位的受损情况确定焊接的厚度，而焊接的厚度根据激光焊机的功率和焊枪移动的速度决定；

第五步：焊接结束；

当焊接厚度达到需要焊接的厚度时，停止焊接即可，无需冷却凝固。

所述焊枪在焊接过程中一次成型厚度能达到0.3mm～1.0mm，并且能多层重复合金化，厚度可控。

所述合金粉末的成分百分比为：

c：1%～2.5%

cr：4%～7%

ni：1.5%～3%

ti：0.5%～1%

w：10%～15%

fe：50%～75%

其它微量成分：7%～11%。

所述激光焊机为柔性机器人与激光器联动设备，且能通过一键启动的方式进行合金化，杜绝激光束在生产点的停留时间。

所述合金粉末利用氩气通过管路直送激光熔池，在熔池周围设有保护气体装置，用以保护粉末熔覆过程不被氧化。

所述合金粉末的粒度为100mu～180mu。

通过所述焊枪焊接而成的强化层硬度为60hrc～65hrc。

本发明采用同轴送粉的方式，也就是合金粉末直接送入熔池，这样可以减少喷涂控制不均导致合金化后厚度不一致，同时取消喷涂后的自然风干步骤，节约了加工时间，材料，提高了生产效率。采用激光熔覆的方式，一次成型能达到0.3mm～1.0mm，并且能多层重复合金化，厚度可控，大大提升表面硬度和韧性。

本发明采用柔性机器人与激光器联动的一键启动的方式进行合金化，杜绝激光束在生产点的停留时间。

本发明粉末利用氩气通过管路直送激光熔池，在熔池周围设有保护气体装置，用以保护粉末熔覆过程不被氧化。

上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

技术特征：

技术总结
本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种用于铁路轨道表面强化的激光修复工艺，不仅厚度可控，而且一次成型即能达到要求厚度，提高了生产效率和产品性能；采用同轴送粉的方式，也就是合金粉末直接送入熔池，这样可以减少喷涂控制不均导致合金化后厚度不一致，同时取消喷涂后的自然风干步骤，节约了加工时间，材料，提高了生产效率。采用激光熔覆的方式，一次成型能达到0.3mm～1.0mm，并且能多层重复合金化，厚度可控，大大提升表面硬度和韧性，采用柔性机器人与激光器联动的一键启动的方式进行合金化，杜绝激光束在生产点的停留时间，本发明粉末利用氩气通过管路直送激光熔池，在熔池周围设有保护气体装置，用以保护粉末熔覆过程不被氧化。

技术研发人员：王晓翔;徐鸿林;李英男;徐翔;周康杰;冯珂;周颉
受保护的技术使用者：上海乾岳投资管理有限公司
技术研发日：2019.06.27
技术公布日：2019.08.23