CN101109034A - 铁路高速重轨激光淬火硬化工艺 - Google Patents
铁路高速重轨激光淬火硬化工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101109034A CN101109034A CNA2007100124803A CN200710012480A CN101109034A CN 101109034 A CN101109034 A CN 101109034A CN A2007100124803 A CNA2007100124803 A CN A2007100124803A CN 200710012480 A CN200710012480 A CN 200710012480A CN 101109034 A CN101109034 A CN 101109034A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rail
- laser
- coating
- rail surface
- alcohol
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
铁路高速重轨激光淬火硬化工艺，包括(1)用汽油或酒精去油、去污溶剂去除钢轨表面油污和锈，然后用砂纸打磨钢轨表面进一步去除污物，以便于均匀喷涂吸光涂层。(2)用喷枪或刷子将与粘接剂混合好的SiO2吸光涂料均匀地涂在钢轨表面，以提高金属表面对CO2激光的吸收率，涂料与粘接剂的配比为：80～100g SiO2+500～600ml酒精+15ml漆片，预涂厚度为0.02～0.05mm。(3)用宽带积分镜技术将圆形光斑转变成矩形光斑，其带宽尺寸为长×宽＝30mm×1mm。(4)用DL－HL－10000型CO2激光器快速扫描钢轨表面，使钢轨表面实现快速加热和冷却。利用激光淬火强化的方法可用普通铁路钢轨材料取代高合金重轨，从而降低钢轨成本；也可修复失效钢轨，减少材料浪费，带来较大经济效益。
Description
技术领域
本发明属于激光淬火技术领域，特别涉及铁路高速重轨激光淬火硬化工艺。
背景技术
铁路是关系到国计民生的重要交通设施，钢轨是铁路轨道的重要组成部分，直接承受列车载荷并引导车轮运行，因此钢轨的质量是非常重要的。在列车行驶中，钢轨的内侧面由于受到车轮的撞击和摩擦的双重作用，其磨损相当严重，特别是小半径曲线外股侧磨尤为重要。随着铁路上重载牵引需求的增加，车轮和钢轨之间的磨损问题更加严重。每年因磨损损坏而必须更换的轨道的数量是相当大的。因此，提高钢轨的耐磨性，延长钢轨的使用寿命和更换周期，从而可达到节省资源、降低成本、提高经济效益的目的。
目前，世界上强化钢轨的方法主要有两种：一是合金强化，二是热处理强化。我国铁路在20世纪80年代前基本使用U71Mn和U74钢轨。为解决这两种钢轨寿命短的问题，铁道、冶金部门通过合金强化的方法联合开发了PD2、PD3和稀土轨。现在大多数厂家都采用中国铁道科学研究院20世纪90年代末开发的中频感应加热淬火技术对钢辊进行强化处理。美国阿贡国家研究所推出了用激光降低铁表面摩擦的技术，该技术应用于铁轨，可减少铁轨与车轮的摩擦。国内也有不少学者对钢轨进行了圆形光斑激光淬火处理实验，但未见实际应用的报道。
发明内容
本发明的目的是提供铁路高速重轨激光淬火硬化工艺。
其具体工艺过程如下：
(1)用汽油或酒精去油、去污溶剂去除钢轨表面油污和锈，然后用砂纸打磨钢轨表面进一步去除污物，以便于均匀喷涂吸光涂层。
(2)用喷枪或刷子将与粘接剂混合均匀好的SiO2吸光涂料均匀地涂在钢轨表面，以提高金属表面对CO2激光的吸收率，涂料与粘接剂的配比为：80～100gSiO2+500～600ml酒精+15ml漆片，预涂厚度为0.02～0.05mm。
(3)风干涂层。
(4)用DL-HL-10000型CO2激光器快速扫描涂有吸光涂层的钢轨表面，使钢轨表面实现快速加热和冷却。
具体工艺参数如下：
激光功率为1.5～10kW
用宽带积分镜技术将圆形光斑转变成矩形光斑，其带宽尺寸为长×宽＝30mm×1mm
搭接宽度为0.5～1mm
扫描速度V＝200～1000mm/min
本发明在于利用高功率CO2激光器通过选取合适的的激光淬火硬化工艺参数，实现硬金化层和钢轨基体的良好的冶金结合。激光淬火技术是利用聚焦后的激光束照射到钢铁材料的表面，使其温度迅速升高到相变点以上，当激光移开后，由于仍处于低温的内层材料的快速导热作用，使表层快速冷却到马氏体相变点以下，获得淬硬层。从而增加工件的使用寿命并降低材料损耗。其相对于中频感应加热淬火的优点是加热速度快、淬火硬度高、工件变形小、淬火部位可控、不需淬火介质、生产率高、无氧化、无污染。
淬硬层组织为高碳马氏体、细晶混合马氏体和少量奥氏体。激光淬火造成组织细化，并形成大量高碳马氏体，从而提高硬度，有效抑制表层的快速磨损。本发明由于采用宽带光束模式不仅可以增加淬硬带的宽度，而且激光束斑快速局部摆动可使硬化层表面温度的最高点快速变化，导致合硬化区中央区域的温度梯度下降，硬化层组织和性能得到很好的改善。用该方法对70MnV钢轨进行激光淬火硬化处理后，可得到厚度为0.5～1mm，硬度为800～1100HV的硬化层。
利用激光淬火强化的方法可用普通铁路钢轨材料取代高合金重轨，从而降低钢轨成本；也可修复失效钢轨，减少材料浪费，带来较大经济效益。
具体实施方式
实施例一
用汽油去油、去污溶剂去除钢轨表面油污和锈，然后用砂纸打磨钢轨表面进一步去除污物，便于均匀喷涂吸光涂层；然后用喷枪或刷子将与粘接剂混合均匀的SiO2吸光涂料均匀地涂在钢轨表面，以提高金属表面对CO2激光的吸收率，预涂厚度为0.02mm；待涂层风干后打开DL-HL-10000型CO2激光器，快速扫描钢轨表面，使钢轨表面实现快速加热和冷却。具体工艺参数如下：激光功率P＝1.7kW，带宽尺寸为长×宽＝30mm×1mm，搭接宽度为0.5mm，扫描速度V＝300mm/min。
实施例二
用酒精去油、去污溶剂去除钢轨表面油污和锈，然后用砂纸打磨钢轨表面进一步去除污物，便于均匀喷涂吸光涂层；然后用喷枪或刷子将与粘接剂混合均匀的SiO2吸光涂料均匀地涂在钢轨表面，以提高金属表面对CO2激光的吸收率，预涂厚度为0.03mm；待涂层风干后打开DL-HL-10000型CO2激光器，快速扫描钢轨表面，使钢轨表面实现快速加热和冷却。具体工艺参数如下：激光功率P＝5kW，带宽尺寸为长×宽＝30mm×1mm，搭接宽度为0.7mm，扫描速度V＝500mm/min。
实施例三
用酒精去油、去污溶剂去除钢轨表面油污和锈，然后用砂纸打磨钢轨表面进一步去除污物，便于均匀喷涂吸光涂层；然后用喷枪或刷子将与粘接剂混合均匀的SiO2吸光涂料均匀地涂在钢轨表面，以提高金属表面对CO2激光的吸收率，预涂厚度为0.04mm；待涂层风干后打开DL-HL-10000型CO2激光器，快速扫描钢轨表面，使钢轨表面实现快速加热和冷却。具体工艺参数如下：激光功率P＝7kW，带宽尺寸为长×宽＝30mm×1mm，搭接宽度为0.8mm，扫描速度V＝700mm/min。
Claims (1)
1.铁路高速重轨激光淬火硬化工艺，其特征是：
(1)用汽油或酒精去油、去污溶剂去除钢轨表面油污和锈，然后用砂纸打磨钢轨表面进一步去除污物，以便于均匀喷涂吸光涂层；
(2)用喷枪或刷子将与粘接剂混合好的SiO2吸光涂料均匀地涂在钢轨表面，以提高金属表面对CO2激光的吸收率，涂料与粘接剂的配比为：80～100g SiO2+500～600ml酒精+15ml漆片，预涂厚度为0.02～0.05mm；
(3)用宽带积分镜技术将圆形光斑转变成矩形光斑，其带宽尺寸为长×宽＝30mm×1mm；
(4)用DL-HL-10000型CO2激光器快速扫描钢轨表面，使钢轨表面实现快速加热和冷却；
具体工艺参数如下：
激光功率为1.5～10kW
带宽尺寸为长×宽＝30mm×1mm
搭接宽度为0.5～1mm
扫描速度V＝200～1000mm/min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2007100124803A CN100503842C (zh) | 2007-08-16 | 2007-08-16 | 铁路高速重轨激光淬火硬化工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2007100124803A CN100503842C (zh) | 2007-08-16 | 2007-08-16 | 铁路高速重轨激光淬火硬化工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101109034A true CN101109034A (zh) | 2008-01-23 |
| CN100503842C CN100503842C (zh) | 2009-06-24 |
Family
ID=39041292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2007100124803A Expired - Fee Related CN100503842C (zh) | 2007-08-16 | 2007-08-16 | 铁路高速重轨激光淬火硬化工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100503842C (zh) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101943802A (zh) * | 2010-08-26 | 2011-01-12 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 火车运行中利用大功率半导体激光对钢轨硬化的光学装置 |
| CN101967540A (zh) * | 2010-11-17 | 2011-02-09 | 天津大族烨峤激光技术有限公司 | 激光淬火用吸光涂料及其制备方法 |
| CN102031343A (zh) * | 2010-11-17 | 2011-04-27 | 天津大族烨峤激光技术有限公司 | 设有新型宽带积分镜的熔覆装置 |
| CN102121064A (zh) * | 2011-01-30 | 2011-07-13 | 武汉华工激光工程有限责任公司 | 一种用于钢轨表面强化处理的离线激光淬火工艺 |
| CN102121217A (zh) * | 2011-01-30 | 2011-07-13 | 武汉华工激光工程有限责任公司 | 一种用于钢轨表面强化处理的在线激光淬火工艺 |
| CN102424897A (zh) * | 2011-11-19 | 2012-04-25 | 宁海县盛源激光科技有限公司 | 宽带激光强化处理张力轮表面的方法 |
| CN104212965A (zh) * | 2014-09-02 | 2014-12-17 | 辽宁科技大学 | 一种钢轨表面在线激光宽带淬火的方法 |
| CN104874918A (zh) * | 2015-06-12 | 2015-09-02 | 温州大学 | 矩形激光光斑复合强化分体式传动轴焊缝的方法 |
| CN105200198A (zh) * | 2014-06-05 | 2015-12-30 | 武汉团结点金激光制造技术有限公司 | 一种铁路钢轨激光表面强化工艺 |
| CN105506233A (zh) * | 2015-12-16 | 2016-04-20 | 重庆材料研究院有限公司 | 激光淬火表面处理修复钢轨的方法 |
| CN105506232A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-04-20 | 武汉华工激光工程有限责任公司 | 一种调整钢硬度的激光复合处理工艺 |
| CN106555031A (zh) * | 2015-09-24 | 2017-04-05 | 沈阳大陆激光技术有限公司 | 宽带激光强化处理张力轮表面的方法 |
| CN107629530A (zh) * | 2017-09-13 | 2018-01-26 | 徐州万达回转支承有限公司 | 一种激光淬火用吸光涂料及其制备方法 |
| CN109022744A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-12-18 | 中国科学院金属研究所 | 一种高速动车组车轴表面改性方法 |
| CN114015940A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-02-08 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 一种中等强度低氧化皮钢轨及其生产方法 |
-
2007
- 2007-08-16 CN CNB2007100124803A patent/CN100503842C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101943802A (zh) * | 2010-08-26 | 2011-01-12 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 火车运行中利用大功率半导体激光对钢轨硬化的光学装置 |
| CN101967540A (zh) * | 2010-11-17 | 2011-02-09 | 天津大族烨峤激光技术有限公司 | 激光淬火用吸光涂料及其制备方法 |
| CN102031343A (zh) * | 2010-11-17 | 2011-04-27 | 天津大族烨峤激光技术有限公司 | 设有新型宽带积分镜的熔覆装置 |
| CN102121064A (zh) * | 2011-01-30 | 2011-07-13 | 武汉华工激光工程有限责任公司 | 一种用于钢轨表面强化处理的离线激光淬火工艺 |
| CN102121217A (zh) * | 2011-01-30 | 2011-07-13 | 武汉华工激光工程有限责任公司 | 一种用于钢轨表面强化处理的在线激光淬火工艺 |
| CN102121217B (zh) * | 2011-01-30 | 2012-11-28 | 武汉武钢华工激光大型装备有限公司 | 一种用于钢轨表面强化处理的在线激光淬火工艺 |
| CN102424897A (zh) * | 2011-11-19 | 2012-04-25 | 宁海县盛源激光科技有限公司 | 宽带激光强化处理张力轮表面的方法 |
| CN105200198A (zh) * | 2014-06-05 | 2015-12-30 | 武汉团结点金激光制造技术有限公司 | 一种铁路钢轨激光表面强化工艺 |
| CN104212965A (zh) * | 2014-09-02 | 2014-12-17 | 辽宁科技大学 | 一种钢轨表面在线激光宽带淬火的方法 |
| CN104874918A (zh) * | 2015-06-12 | 2015-09-02 | 温州大学 | 矩形激光光斑复合强化分体式传动轴焊缝的方法 |
| CN106555031A (zh) * | 2015-09-24 | 2017-04-05 | 沈阳大陆激光技术有限公司 | 宽带激光强化处理张力轮表面的方法 |
| CN105506232A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-04-20 | 武汉华工激光工程有限责任公司 | 一种调整钢硬度的激光复合处理工艺 |
| CN105506233A (zh) * | 2015-12-16 | 2016-04-20 | 重庆材料研究院有限公司 | 激光淬火表面处理修复钢轨的方法 |
| CN107629530A (zh) * | 2017-09-13 | 2018-01-26 | 徐州万达回转支承有限公司 | 一种激光淬火用吸光涂料及其制备方法 |
| CN109022744A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-12-18 | 中国科学院金属研究所 | 一种高速动车组车轴表面改性方法 |
| CN114015940A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-02-08 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 一种中等强度低氧化皮钢轨及其生产方法 |
| CN114015940B (zh) * | 2021-11-03 | 2022-06-03 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 一种中等强度低氧化皮钢轨及其生产方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100503842C (zh) | 2009-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100503842C (zh) | 铁路高速重轨激光淬火硬化工艺 | |
| US20200199698A1 (en) | Method for reinforcing rail by laser and auxiliary heat source efficient hybrid cladding | |
| CN110129674B (zh) | 一种激光熔覆制备的梯度材料钢轨辙叉 | |
| Saita et al. | Trends in rail welding technologies and our future approach | |
| KR100202251B1 (ko) | 우수한 내마모성을 가지는 펄라이트강 레일 및 그 제조방법 | |
| CN102121064A (zh) | 一种用于钢轨表面强化处理的离线激光淬火工艺 | |
| CN102121217B (zh) | 一种用于钢轨表面强化处理的在线激光淬火工艺 | |
| Li et al. | Investigation on rolling sliding wear behavior of wheel steel by laser dispersed treatment | |
| JPH09316598A (ja) | 耐摩耗性および溶接性に優れたパーライト系レールおよびその製造法 | |
| WO2005080686A1 (en) | Hardening process using laser in railway applications and relative equipment | |
| CN109023127A (zh) | 耐腐蚀高速铁路钢轨生产方法 | |
| CN101109031B (zh) | 铁路道岔激光合金化强化工艺 | |
| CN102094111A (zh) | 一种棒材热剪剪刃激光淬火制造工艺 | |
| CN101117654B (zh) | 机床导轨宽带激光淬火工艺 | |
| CN102676749B (zh) | 一种钢管铸铁轧辊表面激光热处理硬化方法 | |
| CN105506232B (zh) | 一种调整钢硬度的激光复合处理工艺 | |
| CN104212965A (zh) | 一种钢轨表面在线激光宽带淬火的方法 | |
| CN107881498A (zh) | 一种铁路钢轨激光强化合金化方法 | |
| CN114871624B (zh) | 一种铁路货车车轮增材制造用药芯焊丝及其制备方法 | |
| CN109023126A (zh) | 耐腐蚀高速铁路用钢轨生产方法 | |
| CN101733514B (zh) | 低预热温度的自保护药芯焊丝在线修复钢轨方法 | |
| CN105200198A (zh) | 一种铁路钢轨激光表面强化工艺 | |
| CN102953302A (zh) | 坡道/弯道钢轨—道岔、平直道钢轨—道岔的组合激光强化方法 | |
| CN1403598A (zh) | 控制相变强化梯度组织的激光相变强化方法 | |
| CN2496915Y (zh) | 激光表面相变硬化的铁道钢轨 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: ANSHAN DALU LASER TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: SHENYANG DALU LASER SYSTEM CO., LTD. Effective date: 20141218 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 110136 SHENYANG, LIAONING PROVINCE TO: 114001 ANSHAN, LIAONING PROVINCE |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20141218 Address after: 114001 Liaoning city of Anshan province high tech Zone Qianshan Road No. 368 Liaoning laser Industrial Park North Park No. 7 Building 1 floor Patentee after: Anshan continental Laser Technology Co., Ltd. Address before: 110136 justice 18, justice economic development zone, Liaoning, Shenyang Province, No. 5 Patentee before: Shenyang Dalu Laser System Co., Ltd. |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090624 Termination date: 20170816 |