CN106521491A - 一种用于激光制造高速铁路道岔台板的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种激光制造高速铁路道岔台板的工艺方法，其特点是具体的激光熔覆工艺步骤为：(1)根据合金粉末成分配置所需的粉末材料；(2)进行激光熔覆工作前，对台板进行清理，确保没有油污、杂质等；(3)选用DL‑HL‑T5000型CO2气体激光器，采用预置粉的方式，对台板进行激光熔覆,粉末的厚度为2‑2.5mm；（4）探伤检测，着色探伤检测，确保表面和内部无缺陷。本发明通过优化设计激光熔覆的工艺参数以及各元素成分在粉末材料中的配比，使激光熔覆的高速铁路道岔台板耐磨涂层具有组织致密、变形小，稀释率低等优势。

Description

一种用于激光制造高速铁路道岔台板的工艺方法
技术领域
本发明涉及一种激光工艺方法,特别是涉及一种用于激光制造高速铁路道岔台板的工艺方法。
背景技术
高速铁路建设是我国启动内需大力发展的重大项目和重大工程。道岔台板是250公里以上高速铁路客运专线建设中的重要零部件，高速铁路建设对台板的耐磨性和抗蚀性能都提出了严格要求。
目前国际上高速铁路建设方面主流生产商为法国阿尔斯通公司，台板通常采用整体不锈钢制造或低碳钢电镀硬铬涂层制造，美国、日本及西欧等经济发达地区高速铁路网建设已基本完成，但世界其他地区则仍有巨大的发展空间。
国内往往采用电镀、电刷镀技术，但是传统的电镀、电刷镀技术由于镀层与台板基体结合力差易于引起镀层剥落，不能很好满足高速铁路长寿命、安全可靠的技术要求。
因此，选择适当的方法，保证高速铁路道岔台板的性能，提高台板的使用寿命，是当前亟待解决的课题。
激光熔覆修复技术作为一种先进的再制造技术，近年来得到了迅速推广和广泛应用。激光熔覆层与基体为冶金结合,结合强度不低于原基体材料的90%。激光加工过程中台板表面温升不超过80℃，激光加工后无热变形。涂层组织均匀细化和致密，硬度和抗蚀性高，耐磨性好；涂层与基体结合力强，不易剥落，可以使台板寿命显著提高。
激光熔覆作为一种先进的制造与再制造技术，随着激光器功率和稳定性的不断提高，得到了迅速推广和广泛应用。激光熔覆是在金属表面获得与基体牢固冶金结合，且无气孔、裂纹等缺陷的高性能表面覆层的先进再制造技术，它可以将高熔点的合金材料熔覆在低熔点的基材表面，也可以在低成本基材上制备出高性能的表面涂层，以取代大量高级、高性能的整体材料，节约贵重金属，降低零部件成本。激光熔覆解决了许多常规方法很难加工或无法加工的问题，为产品再制造提供了一种技术独特、先进有效的方法。
目前，关于利用激光熔覆工艺进行设备部件修复的专利和报道很多：例如。
公开号为 CN101109083的中国发明专利申请给出的《发动机曲轴激光熔覆修复工艺》，是按以下步骤进行：A.在室温对曲轴表面进行除油除锈处理；B.选用DL-HL-T10000型CO2激光器，工作台为数控机床，利用激光器自动送粉装置把铁基或镍基自熔合金粉末送入熔池，在曲轴表面进行激光熔覆修复和强化；工艺参数为：熔覆功率P＝1000W～10000W；光斑直径D＝2mm～20mm；扫描速度V＝200～2000mm/min；搭接率20～40％。
公开号为CN101204757的中国发明专利申请给出的《一种薄壁圆筒件的激光熔覆工艺》，其工艺参数是：熔池尺寸直径为2～5mm、扫描速度是15～40mm/s，功率：2000～5000W；按螺旋线进行熔覆；其特征在于：每条螺旋线的始点按圆周分区交替进行，区域顺序保持尽量大的夹角。
现有技术给出的上述技术方案虽能利用激光熔覆工艺对部分设备部件进行修复，并通过配制适当的熔覆材料克服了激光熔层存在的裂纹、气孔和微观结构不均匀性的问题，取得一定的技术效果。但对其他特定的设备部件，尤其是在像高速铁路道岔台板这种特殊部件，能否采用常规的激光制造工艺进行无裂纹和气孔缺陷、均质的熔覆，经本申请人检索查证：国内尚无先例，国外也没有见到相关报道，寻找出适当的工艺对高速铁路道岔台板进行激光制造，仍需所属领域的技术人员进一步作出创造性的研究工作。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题，通过反复研究改进，给出了一种激光制造高速铁路道岔台板的工艺方法，采用这种特定的工艺方法，能够在铁路道岔台板上熔覆一层无裂纹、无杂质、组织致密的耐磨合金粉末，大幅度提高了台板的使用寿命。
本发明的目的是这样实现的：一种激光制造高速铁路道岔台板的工艺方法，其特点是具体的激光熔覆工艺步骤如下。
(1) 根据合金粉末成分配置所需的粉末材料，该合金粉末成分为：C：1.17%；Cr：14.0%； W：3.9%；Ti：1.2%； Ni：5.2%；B：2.9%；Si：0.25%；Y2O3：0.14%；Hf：0.13%；Fe：余量。
(2)进行激光熔覆工作前，对台板进行清理，确保没有油污、杂质等。
(3)选用DL-HL-T5000型CO2气体激光器，采用预置粉的方式，对台板进行激光熔覆,粉末的厚度为2-2.5mm。
具体激光工艺参数如下。
熔覆功率P=3500W~4000W。
光斑直径D=4mm。
扫描速度V=500~700mm/min。
搭接率50%。
（4）探伤检测，着色探伤检测，确保表面和内部无缺陷。
本发明的原理利用高能量密度激光束能够使合金粉末与基材快速融化并实现完全的冶金结合。使台板表面获得一层高硬度的耐磨涂层，延长台板的使用寿命。
与现有技术相比,本发明的优势在于利用了激光熔覆这种先进的表面强化手段，与其他现有的技术相比，通过激光熔覆的台板耐磨涂层具有组织致密、变形小，稀释率低等优势，同时通过优化设计激光熔覆的工艺参数以及各元素成分在粉末材料中的配比，使熔覆层组织致密、均匀，无气孔、夹杂以及裂纹等缺陷。同时激光熔覆工艺更具有无污染、生产率高、能耗低、熔覆层加工余量小以及综合成本低等特点。
具体实施方式
实施例1。
一种激光制造高速铁路道岔台板的工艺方法，具体的工艺步骤如下：
(1)根据合金粉末成分配置所需的粉末材料：C：1.17%；Cr：14.0%； W：3.9%；Ti：1.2%；Ni：5.2%；B：2.9%；Si：0.25%；Y2O3：0.14%；Hf：0.13%；Fe：余量。
(2)进行激光熔覆工作前，对台板进行清理，确保没有油污、杂质等。
(3)选用DL-HL-T5000型CO2气体激光器，采用预置粉的方式，对台板进行激光熔覆,粉末的厚度为2-2.5mm。
具体激光工艺参数如下。
熔覆功率P=4000W。
光斑直径D=4mm。
扫描速度V=500mm/min。
搭接率50%。
（4）探伤检测，着色探伤检测，确保表面和内部无缺陷。
实施例2。
一种激光制造高速铁路道岔台板的工艺方法，具体的激光熔覆工艺步骤如下。
(1)根据合金粉末成分配置所需的粉末材料：C：1.17%；Cr：14.0%； W：3.9%；Ti：1.2%； Ni：5.2%；B：2.9%；Si：0.25%；Y2O3：0.14%；Hf：0.13%；Fe：余量。
(2)进行激光熔覆工作前，对台板进行清理，确保没有油污、杂质等。
(3)选用DL-HL-T5000型CO2气体激光器，采用预置粉的方式，对台板进行激光熔覆,粉末的厚度为2-2.5mm。
具体激光工艺参数如下。
熔覆功率P=3800W。
光斑直径D=4mm。
扫描速度V=700mm/min。
搭接率50%。
（4）探伤检测，着色探伤检测，确保表面和内部无缺陷。

Claims (1)

1.一种激光制造高速铁路道岔台板的工艺方法，其特征在于具体的激光熔覆工艺步骤如下：
根据合金粉末成分配置所需的粉末材料，该合金粉末成分为：C：1.17%；Cr：14.0%； W：3.9%；Ti：1.2%； Ni：5.2%；B：2.9%；Si：0.25%；Y2O3：0.14%；Hf：0.13%；Fe：余量；
(2)进行激光熔覆工作前，对台板进行清理，确保没有油污、杂质等；
(3)选用DL-HL-T5000型CO2气体激光器，采用预置粉的方式，对台板进行激光熔覆,粉末的厚度为2-2.5mm，
具体激光工艺参数如下：
熔覆功率P=3500W~4000W；
光斑直径D=4mm；
扫描速度V=500~700mm/min；
搭接率50%；
（4）探伤检测，着色探伤检测，确保表面和内部无缺陷。
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