一种动车牵引电机机座损伤部位的激光修复方法

本发明属于激光修复与再制造应用领域，具体涉及一种动车牵引电机机座损伤部位的激光修复方法。

背景技术：

1、牵引电机是动车组的重要部件，动车在运行状态时，牵引电机将电能转化为机械能，驱动动车组的运行。高铁动车组牵引电机的工作环境较为恶劣，负载变化大，冲击和震动严重，且受到风沙、雨雪气候和酸碱性气体影响侵蚀严重，因此，一般根据设计要求，为了保证安全，超过百万公里行驶里程后，需要对电机定期拆卸检修。

2、牵引电机是通过架悬式全悬挂的方式进行安装，经过一定次数的拆卸后，安装环的内部连接面容易出现划痕损伤，导致安装环的内腔尺寸出现偏差，从而装配精度无法达到设计要求。由于现有动车牵引电机机座整体铸造加工而成，安装环损伤尺寸、精度、成本、安全方面的要求较高，因此在早期，安装环连接面出现划痕损伤或电机拆卸一定次数后，即更换新的电机以保障动车的正常运行。随着在役高铁陆续进入检修，机座损伤的将会越来越多。由于机座的形状特殊，除材料成本外，还有很大一部分加工成本，报废更换或者将机座重新熔炼都会在材料和经济上带来很大压力。因此，对机座的损伤部分进行修复，使其恢复原有的精确尺寸和达到使用标准的力学性能，是降低损失、保证列车长期持续使用的有效途径。

3、传统的修复方法包括焊补、电弧堆焊、电镀等，然而，由于牵引电机机座的材料、结构和损伤特点，传统的修复方法无法满足需求。首先，牵引电机是由球墨铸铁铸造加工而成。球磨铸铁是将铁水经过球化处理及孕育处理获得的一种铸铁，其显微组织由球形石墨和金属基体两部分组成，具有优异的减震性和低温力学性能。第二，机座的结构复杂，是通过在整体球磨铸铁零件上进行加工获得的，对各个连接部位的尺寸精度要求非常高。第三，在实际的电机拆卸过程中造成的损伤往往十分微小，深度一般不超过0.2mm。因此，牵引电机机座安装环的修复有以下要求：(1)修复范围仅包括安装环连接面上的微小损伤，在修复过程中涉及的深度和面积上尽可能缩小范围，尽量避免力学效应和热效应对安装环其它部位造成影响；(2)修复效果能够根据实际的损伤情况灵活变化，包括改变修复深度、修复面积、修复后服役表面的组织和力学性能等；(3)修复后精确恢复原件的尺寸。综上所述，由于传统的零件修复方法易出现气孔和裂纹等缺陷、稀释率和热影响区较大、去除损伤部位的过程中影响基体的力学性能、修复材料和修复范围的调整灵活度较低等缺点，难以达到修复要求，从材料匹配、精度可控、高效低成本等方面综合考虑，开发一种电机机座的服役损伤维修技术势在必行。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种动车牵引电机机座损伤部位的激光修复方法，以解决现有技术中针对损伤部位的修复方法难以达到修复要求，修复材料和修复范围的调整灵活度较低的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种动车牵引电机机座损伤部位的激光修复方法，所述电机机座环形内表面的损伤部位通过激光熔覆修复；所述电机机座的材质为球磨铸铁，激光熔覆修复材料为镍基合金金属粉末。

4、本发明的进一步改进在于：

5、优选的，所述激光熔覆修复包括以下步骤：

6、步骤1，确定动车牵引电机机座环形部件内表面的损伤类型，所述损伤类型分为三类；

7、步骤2，根据损伤类型确定修复预处理过程，所述第三类损伤的预处理过程中使用机加工去除损伤区域；

8、步骤3，通过激光熔覆修复损伤区域；第一类损伤和第二类损伤，通过局部单道单层或多道单层激光熔覆修复；第三类损伤，通过多道多层激光熔覆修复；修复后的损伤区域部分形成熔覆层；

9、步骤4，机加工去除多余的熔覆层，完成修复。

10、优选的，步骤1中，所述第一类损伤为单一划痕，所述划痕的深度小于0.2mm；所述第二类损伤为磨损损伤，所述磨损损伤区域最大两点距离大于1mm，且磨损损伤区域的深度小于0.2mm；所述第三类损伤为损伤区域内划痕或杂质磨损数量大于等于3个。

11、优选的，步骤2中，当环形内表面存在2个以上分散的损伤区域时，整个环形内表面通过单层激光熔覆修复，搭接率为30％～50％。

12、优选的，步骤3中，所述熔覆层超出原材料表面的高度为0.1～1mm。

13、优选的，步骤4以后，对修复后机座部位进行无损检测，若存在缺陷，重复步骤1-步骤3；若未检测到缺陷，修复过程结束。

14、优选的，步骤4中，所述激光熔覆的激光功率1200～3000w，扫描速率为5～15mm/s，送粉速率4～14g/min，光斑直径为2～5mm。

15、优选的，步骤4中，若损伤部位的深度小于等于0.2mm，激光功率为1200～1500w，扫描速率为5～8mm/s。

16、优选的，步骤4中，若损伤部位的深度大于0.2mm，激光功率为1500～3000w，扫描速率为8～15mm/s。

17、优选的，以质量分数计，所述镍基合金金属粉末的成分为，cu：18～22％，fe：0.16～1.5％，si:1.7～2.3％，b：0.9～1.2％，c：0.02～0.06％，o：0.02％，余量为ni。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

19、本发明提供了一种动车机座用牵引电机机座损伤部位的修复方法，该方法通过激光熔覆修复电机机座的内表面，在保证修复质量的前提下，工艺简单，工序少，热影响区小，可获得结合良好的修复界面，并提高修复效率；可以根据不同的损伤情况，通过调整工艺参数来改变基材重熔深度、加工余量和稀释层成分，获得最符合目标修复效果的修复区组织和力学性能，可应对多种类型和尺寸的损伤，操作便捷，工艺适用性广。同时考虑球磨铸铁材料的特点，采用同种材料修复时，激光熔覆具有快速熔凝的特点，会破坏球墨铸铁里面石墨的形态和分布，难以达到设计性能要求，因此选择采用异质材料修复。选择的镍基合金金属和球磨铸铁冶金结合效果好，修复后不同区域的性能差别不大，修复后对基座材料中的球形石墨的影响小。而且采用异质材料修复来确保修复后的力学性能要求，硬度能够达到200hv左右，冲击功大于12j。

20、进一步的，本发明首先确定损伤部位的损伤区域面积和损伤深度，然后对损伤部位进行表面预处理；采用激光立体成形技术对损伤区域进行激光熔覆修复，对修复后的区域进行表面机加工，去除多余的熔覆层，使电机机座部位恢复到设计尺寸。

21、进一步的，通过激光熔覆修复的方式，在保证修复质量的前提下，工艺简单，工序少，热影响区小，可获得结合良好的修复界面，并提高修复效率。

22、进一步的，依据对最终服役界面成分、硬度、耐磨性等实际要求来设计修复材料，可满足多种修复要求。

23、进一步的，激光熔覆后在基材表面留有的加工余量小，利于快速、精准的恢复原件尺寸。

24、进一步的，根据不同的损伤情况，通过调整工艺参数来改变基材重熔深度、加工余量和稀释层成分，获得最符合目标修复效果的修复区组织，可应对多种类型和尺寸的损伤，操作更便捷，工艺适用性更广。