CN106825584B - 高锰钢辙叉激光智能复合再造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高锰钢辙叉激光智能复合再造方法，属于高锰钢辙叉生产技术领域。技术方案是：先使用冷涂修补机在高锰钢辙叉再造部位涂补过渡材料合金层，采用激光对过渡材料合金层进行激光重熔，再应用高锰钢辙叉激光合金材料进行激光再造。本发明的有益效果是：解决了传统工艺手段无法克服的缺陷问题，具有基体、底材与表层材料结合力强、抗冲击、耐磨损、耐腐蚀等优异性能，提高了高锰钢辙叉的技术性能，保证了行车安全，延长了其使用寿命。

Description

高锰钢辙叉激光智能复合再造方法
技术领域
本发明涉及一种高锰钢辙叉激光智能复合再造方法，属于高锰钢辙叉生产技术领域。
背景技术
铁路列车进行中钢轨和车轮及轮轴是铁路三大安全部件。道岔是由一条线路分支进入或跨越另一条线路的连接及交叉设备分支，道岔是轨道结构的重要组成部分。高锰钢固定辙叉是道岔的重要组成结构之一，采用高锰钢整体铸造成型。按照TB/T447-2004《高锰钢辙叉技术条件》标准规定，铸造后辙叉不应存在气孔、夹渣、缩孔及裂纹等超标缺陷。而且，出口国际产品，按照欧洲标准规定，不得存在任何缺陷。目前，高锰钢整体铸造辙叉一般采用砂型铸造，在冒口等处残留气孔、夹渣、缩孔等缺陷。辙叉与导轨连接处采用不锈钢焊接，在焊料与辙叉和导轨焊接处，产生放射性裂纹等缺陷。这些质量缺陷既满足不了出口产品的质量技术标准，也影响铁路行车安全。通常采用常规焊补方法，虽然可以消除一些缺陷，但无法克服焊材与高锰钢过渡区产生裂纹，达不到出口产品的品质和安全规范，成为急待解决的问题。
发明内容
本发明目的是提供一种高锰钢辙叉激光智能复合再造方法，具有基体、底材与表层材料结合力强、抗冲击、耐磨损、耐腐蚀等优异性能，提高了高锰钢辙叉的技术性能，保证了行车安全，延长了其使用寿命，解决背景技术中存在的问题。
本发明的技术方案是：
高锰钢辙叉激光智能复合再造方法，先使用冷涂修补机在高锰钢辙叉再造部位涂补过渡材料合金层，采用激光对过渡材料合金层进行激光重熔，再应用合金材料进行激光再造；包含如下工艺步骤：
①把高锰钢辙叉铸造中产生的缺陷表面，采用机械加工方法清理干净，所述缺陷，包含气孔、夹渣、缩孔及裂纹；
②采用冷涂修补机将含有Ni、Mo合金粉末的过渡材料，冷涂补在高锰钢辙叉已清理干净部位，形成过渡材料合金层，过渡材料合金层的厚度为1.0-2.0mm；过渡材料合金层具有高结合力、高韧性特点，并与基体材料具有相似的伸长率和收缩系数，可以与基体之间形成无缺陷冶金结合；过渡材料各组分的质量份为：Ni16-18份、Mo6-9份；
③采用激光对过渡材料合金层进行激光重熔，形成重熔层；
④在重熔层上使用合金材料进行激光再造，恢复高锰钢辙叉该部位的原貌；所述合金材料，各组分的质量份数为：Cr11-13份、Ni6-8份、Mo4-6份、Cu1-2份、稀土元素0.5-1份；该合金材料与重熔层的底材结合力强，具有抗冲击、耐磨损、耐腐蚀及抗裂纹特点。
所述激光重熔，采用公知公用的激光加工机组和机器人智能仿形控制操作，对冷涂补形成的过渡材料合金层进行激光重熔，实现与基体材料完全冶金结合。
所述激光再造，采用公知公用的激光加工机组和机器人智能仿形控制操作，在重熔层上使用合金材料进行激光智能再造，恢复高锰钢辙叉该部位的原规格形貌和尺寸。
对完成激光再造的高锰钢辙叉部位进行机械加工，经过无损检测，无裂纹、砂眼等超标缺陷，恢复达到原制造的机械尺寸和技术规范要求。
本发明的有益效果是：解决了传统工艺手段无法克服的缺陷问题，具有基体、底材与表层材料结合力强、抗冲击、耐磨损、耐腐蚀等优异性能，提高了高锰钢辙叉的技术性能，保证了行车安全，延长了其使用寿命。
具体实施方式
以下结合通过实例对本发明作进一步说明。
高锰钢辙叉激光智能复合再造方法，先使用冷涂修补机在高锰钢辙叉再造部位涂补过渡材料合金层，采用激光对过渡材料合金层进行激光韧化重熔，再应用合金材料进行激光智能再造；包含如下工艺步骤：
①把高锰钢辙叉铸造中产生的缺陷表面，采用机械加工方法清理干净，所述缺陷，包含气孔、夹渣、缩孔及裂纹；
②采用冷涂修补机将含有Ni、Mo合金粉末的过渡材料，冷涂补在高锰钢辙叉已清理干净部位，形成过渡材料合金层，过渡材料合金层的厚度为1.0-2.0mm；过渡材料合金层具有高结合力、高韧性特点，并与基体材料具有相似的伸长率和收缩系数，可以与基体之间形成无缺陷冶金结合；过渡材料各组分的质量份为：Ni16-18份、Mo6-9份；
③ 采用激光对过渡材料合金层进行激光重熔，形成重熔层；
④在重熔层上使用合金材料进行激光再造，恢复高锰钢辙叉该部位的原貌；所述合金材料，各组分的质量份数为：Cr11-13份、Ni6-8份、Mo4-6份、Cu1-2份、稀土元素0.5-1份；该合金材料与重熔层的底材结合力强，具有抗冲击、耐磨损、耐腐蚀及抗裂纹特点。
所述激光重熔，采用公知公用的激光加工机组和机器人智能仿形控制操作，对冷涂补形成的过渡材料合金层进行激光重熔，实现与基体材料完全冶金结合。
所述激光再造，采用公知公用的激光加工机组和机器人智能仿形控制操作，在重熔层上使用合金材料进行激光智能再造，恢复高锰钢辙叉该部位的原规格形貌和尺寸。
对完成激光再造的高锰钢辙叉部位进行机械加工，经过无损检测，无裂纹、砂眼等超标缺陷，恢复达到原制造的机械尺寸和技术规范要求。
高锰钢辙叉在轨线中断、尖轨、护轨、翼轨冲击角远远大于曲线轨道，道岔区的轨道竖向和横向刚度变化远远高于普通轨道。列车通过道岔时，轮轨间的作用力比普通线路高很多，所以高锰钢辙叉需要承受冲击和磨耗等复杂的疲劳损伤。为了提高高锰钢辙叉的抗冲击耐磨耗等疲劳强度，一般采用高锰钢铸造成型。由于高锰钢辙叉材质中含碳量为0.95-1.35%，含Mn量为11-14%，还有一定含量的Si等，采用普通焊补等修补方法修复铸造产生的缺陷，无法克服焊修过程中裂纹、砂眼等缺陷的再次产生。
采用本发明，既解决了高锰钢辙叉的气孔、夹渣、缩孔及裂纹等问题，又克服了因含高碳、高锰等材料普通焊接方法很难杜绝的裂纹、气眼等缺陷。同时，激光智能再造技术和合金材料的抗冲击、耐磨损、防锈蚀及抗裂纹等耐疲劳损伤的特点，再叠加激光智能再造技术实现高锰钢辙叉基体材料与过渡材料和合金材料之间完全冶金结合、高强韧化、不产生热应力损伤及无缺陷等优势，经过激光智能复合再造的高锰钢辙叉，提升了其技术性能指标，延长了其使用寿命。
本实施例中，某铁路桥梁公司生产出口高锰钢铸造的高锰钢辙叉，因采用砂型铸造工艺等因素，高锰钢辙叉铸造冒口处与导轨焊接处存在气孔、夹渣、缩孔及密集放射状裂纹等缺陷。达不到欧标质量规范，影响出口产品交货。使用了电焊、保护焊、氩弧焊等焊接手段修补，均无法解决焊材与高锰钢基体补焊区结合处的龟裂纹及砂眼等缺陷。
采用本发明对高锰钢辙叉的缺陷部位再造，具体工艺为：使用手动磨机清除去高锰钢辙叉冒口区域与导轨焊接处的缺陷，经渗透探伤达到无缺陷；采用冷涂补机在清理干净部位内将过渡材料预涂补1.0-2.0mm左右厚度的冷涂补过渡材料合金层；再采用3kw激光加工机组，由单臂机器人智能仿形控制操作，首先重熔冷涂补过渡材料合金层，实现与高锰钢辙叉基体材料完全冶金结合。在重熔层上使用合金材料，再进行激光智能再造。使用3kw半导体激光加工机组和机器人仿形智能控制操作，激光功率2600-2800kw，光斑φ5mm，扫描速度8mm/s，恢复原高锰钢辙叉再造部位机械尺寸，并留有一定机加工余量，经过机械加工到达原制造尺寸后，进行渗透、超声波等无损探伤检测，无裂纹及砂眼等超标准缺陷，满足了出口质量标准规范。

Claims (2)

1.一种高锰钢辙叉激光智能复合再造方法，其特征在于：先使用冷涂修补机在高锰钢辙叉再造部位涂补过渡材料合金层，采用激光对过渡材料合金层进行激光重熔，再应用合金材料进行激光再造；包含如下工艺步骤：
把高锰钢辙叉铸造中产生的缺陷表面，采用机械加工方法清理干净，所述缺陷，包含气孔、夹渣、缩孔及裂纹；
采用冷涂修补机将含有Ni、Mo合金粉末的过渡材料，冷涂补在高锰钢辙叉已清理干净部位，形成过渡材料合金层，过渡材料合金层的厚度为1.0-2.0mm；过渡材料各组分的质量份为：Ni16-18份、Mo6-9份；
采用激光对过渡材料合金层进行激光重熔，形成重熔层；
在重熔层上使用合金材料进行激光再造，恢复高锰钢辙叉该部位的原貌；所述合金材料，各组分的质量份数为：Cr11-13份、Ni6-8份、Mo4-6份、Cu1-2份、稀土元素0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的高锰钢辙叉激光智能复合再造方法，其特征在于：对完成激光再造的高锰钢辙叉部位进行机械加工，经过无损检测，无缺陷，恢复达到原制造的机械尺寸和技术规范要求。
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