CN103668035A

CN103668035A - 铁路货车车轮铁基合金喷焊修复料及其修复方法

Info

Publication number: CN103668035A
Application number: CN201310643695.0A
Authority: CN
Inventors: 乐汉琴; 江锐锋; 左云清; 武永亮; 王文峰
Original assignee: CSR Yangtze Co Ltd
Current assignee: CRRC Yangtze Co Ltd
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2033-12-03
Also published as: CN103668035B

Abstract

本发明公开了一种铁路货车车轮铁基合金喷焊修复料及其修复方法。该修复材料各组分按重量百分比计为：C：0.1～0.5%、Ni：11～16%、Cr：12～18、B：1.0～2.0%、Si：1～5%，余量为Fe及不可避免的杂质。其修复方法包括如下步骤：1）检查待修复车轮的轮辋厚度是否磨耗减薄到设定的极限值；2）选择轮辋厚度尚未磨耗减薄到设定的极限值的待修复车轮，将其车轮踏面和轮缘内侧按喷焊的要求清整干净；3）采用粉末等离子高温喷焊工艺，将铁基合金喷焊修复料均匀熔敷在该车轮踏面和轮缘内侧上；4）对车轮踏面和轮缘内侧通过机械加工进行修补。实践证明，该合金喷焊修复料修复后的车轮与原车轮综合力学性能相当，而且，该修复方法操作简单，能耗低。

Description

铁路货车车轮铁基合金喷焊修复料及其修复方法

技术领域

本发明涉及铁路货车车轮修复技术，具体地指一种铁路货车车轮铁基合金喷焊修复料及其修复方法。

背景技术

随着铁路货车快速向重载提速发展，对货车车轮的检修要求也越来越高，造成工厂轮对检修成本明显上升。近年来，为配合铁路运输提速而广泛装车使用的减重车轮已陆续进入了厂修期，减重车轮在设计轮辋厚度时较原来普通车轮的轮辋厚度减小了约15mm，其使用周期明显缩短。另外，车辆重载高速运行时增加了车轮的磨耗量及缺陷的产生，造成车轮报废率大辐上升，补充新品车轮占货车修理成本的比例较大。

现有铁路货车车轮大多采用铸钢车轮，例如车轮钢牌号为ZL-B的铸钢车轮，其化学成份重量百分比大致是：C：0.57～0.67；Si＞0.15；Mn：0.60～0.85；P≤0.035；S≤0.040；余量为铁及不可避免的杂质。其设计的抗拉强度Rm≥910N/mm²，断后伸长率A≥4%，踏面下30mmHBS≥265，轮辋表面HBS=277～341，常温辐板冲击功（U型缺口）J≥10。

铁路货车车轮运行一段时间后，车轮踏面和轮缘内侧会磨耗。目前，在车轮的检修过程中，常常采用机械加工消除少量磨耗来实现对车轮的修补。但是，车轮经多次机械加工修补之后，轮辋厚度会越来越小。对磨耗过限的车轮一般都是以轮辋厚度尺寸作为判断车轮是否能继续使用的依据，如果轮辋厚度减薄到设定的极限值限度（通常要求为≥28mm），就已经无法采用机械加工方法进行修补，必须直接报废，需要重新更换车轮。这样，势必造成车轮报废速度快，铁路货车维修成本不断提高。

发明内容

本发明的目的就是要提供铁路货车车轮铁基合金喷焊修复料及其修复方法，采用该合金喷焊修复料修复后的车轮与原车轮综合力学性能相当，而且，该修复方法操作简单，能耗低。

为实现上述目的，本发明的铁路货车车轮铁基合金喷焊修复料，各组分按重量百分比计为：C：0.1～0.5%、Ni：11～16%、Cr：12～18、B：1.0～2.0%、Si：1～5%，余量为Fe及不可避免的杂质。

优选地，所述铁路货车车轮铁基合金喷焊修复料各组分按重量百分比计为：C：0.2～0.4%、Ni：12～15%、Cr：15～17、B：1.2～1.8%、Si：2～3%，余量为Fe及不可避免的杂质。

更优选地，所述铁路货车车轮铁基合金喷焊修复料各组分按重量百分比计为：C：0.3%、Ni：13%、Cr：15.8%、B：1.2%、Si：2.9%，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明所述铁基合金喷焊修复料对铁路货车车轮进行修复的方法，包括如下步骤：

1）将经过运行磨耗进入检修期的待修复车轮（1）从铁路货车转向架上拆卸下来，检查待修复车轮（1）的轮辋厚度（d）是否磨耗减薄到设定的极限值；

2）选择轮辋厚度（d）尚未磨耗减薄到设定的极限值的待修复车轮（1），将其车轮踏面（1a）和轮缘内侧（1b）按喷焊的要求清整干净；

3）采用粉末等离子高温喷焊工艺，将所述铁基合金喷焊修复料均匀熔敷在该车轮踏面（1a）和轮缘内侧（1b）上；

4）对车轮踏面（1a）和轮缘内侧（1b）通过机械加工进行修补即可修复完成。

优选地，所述步骤3）中，采用粉末等离子高温喷焊工艺时，控制离子气流速为360～400L/h、送粉气流速为480～520L/h、送粉量为40～55g/min、喷枪摆幅为12～40mm、喷枪移动速度为120～150mm/min、非转移弧电流为50～110A、转移弧电流为120～160A。

进一步优选地，所述步骤3）中，采用粉末等离子高温喷焊工艺时，控制离子气流速为370～390L/h、送粉气流速为490～500L/h、送粉量为40～50g/min、喷枪摆幅为20～30mm、喷枪移动速度为130～140mm/min、非转移弧电流为60～100A、转移弧电流为130～150A。

更进一步地，所述步骤3）中，采用粉末等离子高温喷焊工艺时，控制离子气流速为380L/h、送粉气流速为500L/h、送粉量为50g/min、喷枪摆幅为30mm、喷枪移动速度为130mm/min、非转移弧电流为100A、转移弧电流为140A。

再进一步地，所述步骤3）中，每次喷焊将铁基合金喷焊修复料均匀熔敷在车轮踏面（1a）和轮缘内侧（1b）上的厚度为2～8mm，优选厚度为3～5mm。

本发明的铁路货车车轮铁基合金喷焊修复料，通过在奥氏体不锈钢的基础上加入适量的硼硅元素，用于降低铁基合金喷焊修复料的熔点，增强喷焊过程中抗氧化和造渣能力，同时，适当调整了碳元素含量，实现对铁基合金喷焊修复料的硬度和综合性能的调节。铁基合金喷焊修复料中的铬容易与硼、碳形成复杂的金属间化合物和共晶化合物CrB、Cr₂₃C₆、Cr₇C₃，以及铁基合金喷焊修复料中的镍与B形成Ni₂B硬质相，均能有效地提高铁基合金喷焊修复料抗氧化能力和改善铁基合金喷焊修复料的韧性。

利用本发明所述铁基合金喷焊修复料对铁路货车车轮进行修复的方法，采用粉末等离子高温喷焊工艺，将所述铁基合金喷焊修复料均匀熔敷在该车轮踏面和轮缘内侧上，熔敷修复后的轮辋厚度d达到有足够余量用于进行再修补加工的厚度，再通过机械加工进行修补消除磨耗即可实现对车轮的修复工作。该方法修复的喷焊层平整光滑，熔敷的尺寸控制范围宽，且可精确控制，经机械加工修补后的车轮各项综合性能与原货车车轮性能相当。

附图说明

图1是本发明所述铁路货车车轮的结构示意图。

图2是本发明的铁路货车车轮铁基合金喷焊修复料的金相结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明铁路货车车轮铁基合金喷焊修复料及其修复方法作进一步详细说明。

实施例1

某待修复铁路货车车轮1，其结构如图1所示，其钢牌号为ZL-B，经检测其化学成份重量百分比是：C：0.57%，Si：0.16%，Mn：0.60%，P：0.035%，S：0.040%。所采用的铁路货车车轮铁基合金修复料的各组份按重量百分比计为：C：0.3%，Ni：13.6%，Cr：15.8%，B：1.2%，Si：2.9%，余量为Fe及不可避免的杂质。

利用上述铁基合金喷焊修复料对铁路货车车轮进行修复的方法，包括如下步骤：

1）将某一经过运行磨耗进入检修期的待修复车轮1从铁路货车转向架上拆卸下来，检查该待修复车轮1的轮辋厚度d为28.5mm，其厚度值尚未磨耗减薄到设定的极限值；

2）将该车轮踏面1a和轮缘内侧1b清整干净；

3）采用粉末等离子高温喷焊工艺，将上述铁基合金喷焊修复料均匀熔敷在该车轮踏面1a和轮缘内侧1b上，熔敷部分的厚度达到5mm，即待修复车轮1的轮辋厚度d达到了33.5mm，符合再加工的厚度要求；

4）对车轮踏面1a和轮缘内侧1b通过机械加工进行修补消除少量磨耗即可修复完成。

其中，步骤3）中，采用粉末等离子高温喷焊工艺时，控制离子气流速为380L/h、送粉气流速为500L/h、送粉量为50g/min、喷枪摆幅为30mm、喷枪移动速度为130mm/min、非转移弧电流为100A、转移弧电流为140A。

对按实施例1方法修复的货车车轮的综合力学性能进行抽样检测，检测结果如表1所示，结果显示，修复后的车轮的综合力学性能与原车轮铁基合金相当，即证明本实施例的合金喷焊修复料及修复方法是可行的。

表1

喷焊完毕，对喷焊层金相检测如图2所示，发现喷焊层的金相组织为奥氏体加硬质强化相。

实施例2

某待修复车轮钢牌号为ZL-B，经检测其化学成份重量百分比是：C：0.67%，Si：0.20%，Mn：0.85%，P：0.03%，S：0.030%，所选的铁路货车车轮铁基合金修复料的各组份按重量百分比计为：C：0.5%，Ni：16%，Cr：18，B：2.0%，Si：5%，余量为Fe及不可避免的杂质；

利用上述铁基合金喷焊修复料对铁路货车车轮（其结构如图1所示）进行修复的方法，包括如下步骤：

1）将某一经过运行磨耗进入检修期的待修复车轮1从铁路货车转向架上拆卸下来，检查该待修复车轮1的轮辋厚度d为30mm，其厚度值尚未磨耗减薄到设定的极限值；

2）将该车轮踏面1a和轮缘内侧1b清整干净；

3）采用粉末等离子高温喷焊工艺，将上述铁基合金喷焊修复料均匀熔敷在该车轮踏面1a和轮缘内侧1b上，熔敷部分的厚度达到3mm，即待修复车轮1的轮辋厚度d达到了33mm，符合再加工的厚度要求；

其中，步骤3）中，采用粉末等离子高温喷焊工艺时，控制离子气流速为400L/h、送粉气流速为520L/h、送粉量为50g/min、喷枪摆幅为40mm、喷枪移动速度为150mm/min、非转移弧电流为100A、转移弧电流为150A。

对按实施例2方法修复的货车车轮的综合力学性能进行抽样检测，检测结果如表2所示。结果显示，修复后的车轮的综合力学性能与原车轮铁基合金相当，即证明本实施例的合金喷焊修复料及修复方法是可行的。

表2

实施例3

某待修复车轮钢牌号为ZL-B，经检测其化学成份重量百分比是：C：0.60%，Si：0.21%，Mn：0.70%，P：0.02%，S：0.02%，所采用的铁路货车车轮铁基合金修复料的各组份按重量百分比计为：C：0.4%，Ni：14%，Cr：14，B：1.5%，Si：3%，余量为Fe及不可避免的杂质；

1）将某一经过运行磨耗进入检修期的待修复车轮1从铁路货车转向架上拆卸下来，检查该待修复车轮1的轮辋厚度d为29.6mm，其厚度值尚未磨耗减薄到设定的极限值；

2）将该车轮踏面1a和轮缘内侧1b清整干净；

3）采用粉末等离子高温喷焊工艺，将上述铁基合金喷焊修复料均匀熔敷在该车轮踏面1a和轮缘内侧1b上，熔敷部分的厚度达到6mm，即待修复车轮1的轮辋厚度d达到了35.6mm，符合再加工的厚度要求；

其中，步骤3）中，采用粉末等离子高温喷焊工艺时，控制离子气流速为380L/h、送粉气流速为500L/h、送粉量为45g/min、喷枪摆幅为30mm、喷枪移动速度为130mm/min、非转移弧电流为80A、转移弧电流为140A。

对按实施例3方法修复的货车车轮的综合力学性能进行抽样检测，检测结果如表3所示，结果显示，修复后的车轮的综合力学性能与原车轮铁基合金相当，即证明本实施例的合金喷焊修复料及修复方法是可行的。

表3

Claims

1.一种铁路货车车轮铁基合金喷焊修复料，其特征在于：该修复料的各组份按重量百分比计为：C：0.1～0.5%、Ni：11～16%、Cr：12～18%、B：1.0～2.0%、Si：1～5%，余量为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的铁路货车车轮铁基合金修复料，其特征在于：该修复料的各组份按重量百分比计为：C：0.2～0.4%、Ni：12～15%、Cr：15～17%、B：1.2～1.8%、Si：2～3%，余量为Fe及不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的铁路货车车轮铁基合金修复料，其特征在于：该修复料的各组份按重量百分比计为：C：0.3%、Ni：13%、Cr：15.8%、B：1.2%、Si：2.9%，余量为Fe及不可避免的杂质。

4.一种利用权利要求1所述铁基合金喷焊修复料对铁路货车车轮进行修复的方法，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述利用铁基合金喷焊修复料对铁路货车车轮进行修复的方法，其特征在于：所述步骤3）中，采用粉末等离子高温喷焊工艺时，控制离子气流速为360～400L/h、送粉气流速为480～520L/h、送粉量为40～55g/min、喷枪摆幅为12～40mm、喷枪移动速度为120～150mm/min、非转移弧电流为50～110A、转移弧电流为120～160A。

6.根据权利要求4所述利用铁基合金喷焊修复料对铁路货车车轮进行修复的方法，其特征在于：所述步骤3）中，采用粉末等离子高温喷焊工艺时，控制离子气流速为370～390L/h、送粉气流速为490～500L/h、送粉量为40～50g/min、喷枪摆幅为20～30mm、喷枪移动速度为130～140mm/min、非转移弧电流为60～100A、转移弧电流为130～150A。

7.根据权利要求4所述利用铁基合金喷焊修复料对铁路货车车轮进行修复的方法，其特征在于：所述步骤3）中，采用粉末等离子高温喷焊工艺时，控制离子气流速为380L/h、送粉气流速为500L/h、送粉量为50g/min、喷枪摆幅为30mm、喷枪移动速度为130mm/min、非转移弧电流为100A、转移弧电流为140A。

8.根据权利要求4～7中任一项所述利用铁基合金喷焊修复料对铁路货车车轮进行修复的方法，其特征在于：所述步骤3）中，每次喷焊将铁基合金喷焊修复料均匀熔敷在车轮踏面（1a）和轮缘内侧（1b）上的厚度为2～8mm。

9.根据权利要求8所述利用铁基合金喷焊修复料对铁路货车车轮进行修复的方法，其特征在于：所述步骤3）中，每次喷焊将铁基合金喷焊修复料均匀熔敷在车轮踏面（1a）和轮缘内侧（1b）上的厚度为3～5mm。