CN112899678B - 一种车轴再制造方法、再制造车轴及系统 - Google Patents

一种车轴再制造方法、再制造车轴及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112899678B
CN112899678B CN202110076557.3A CN202110076557A CN112899678B CN 112899678 B CN112899678 B CN 112899678B CN 202110076557 A CN202110076557 A CN 202110076557A CN 112899678 B CN112899678 B CN 112899678B
Authority
CN
China
Prior art keywords
axle
area
repaired
laser
laser cladding
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.)
Active
Application number
CN202110076557.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112899678A (zh
Inventor
齐先胜
肖雪峰
李硕
郑海霞
何晓龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CRRC Qingdao Sifang Co Ltd
Original Assignee
CRRC Qingdao Sifang Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CRRC Qingdao Sifang Co Ltd filed Critical CRRC Qingdao Sifang Co Ltd
Priority to CN202110076557.3A priority Critical patent/CN112899678B/zh
Publication of CN112899678A publication Critical patent/CN112899678A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112899678B publication Critical patent/CN112899678B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D10/00—Modifying the physical properties by methods other than heat treatment or deformation
    • C21D10/005—Modifying the physical properties by methods other than heat treatment or deformation by laser shock processing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种车轴再制造方法、再制造车轴及系统，解决了再制造车轴表面残余应力和表层组织恶化的问题，具有提高再制造车轴的产品质量和使用寿命的有益效果，具体方案如下：一种车轴再制造方法，去除车轴具有划伤缺陷的部分；对去除完成后的车轴待修复区域进行若干层激光熔覆，形成激光熔覆层；在车轴激光熔覆完成后对车轴待修复区域进行淬火，淬火过程中对车轴待修复区域加热并保温设定时间以加热激光熔覆层向车轴中心设定范围的区域，淬火完成后对车轴待修复区域进行回火。

Description

一种车轴再制造方法、再制造车轴及系统
技术领域
本发明涉及轨道交通领域，尤其是一种车轴再制造方法、再制造车轴及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
列车如高速动车组每运行一定周期或里程，需进行检查和维修。其中车轮、车轴1(参见图1所示)退卸时易在轮座2位置产生划伤，划伤的深度较长，且具有一定的深度，划伤深度超过检修标准时(一般为0.1mm)需要报废处理。
激光熔覆再制造技术是指以损伤超限的废旧零部件作为再制造毛坯，以激光熔覆技术作为修复手段，通过激光加热粉末、丝材等填充材料，实现损伤位置形状、尺寸、性能的修复，使再制造产品达到新品性能的技术。一般来讲，激光熔覆再制造产品成本不超过新品的50％，可节能60％，节材70％，有利于资源节约型、环境友好型社会建设，符合绿色循环发展要求。
通过激光熔覆，以报废的车轴作为制造毛坯，以激光作为热源对填充材料和待修复基材进行熔化，使熔覆层和待修复部件形成原子间结合，完成报废部件形状、尺寸及性能修复。使用激光熔覆技术对报废车轴的再制造可以节约成本50％以上，减少钢材浪费70％以上，是一种绿色、先进修复技术。参考图2所示，激光熔覆再制造车轴修复位置可分为4个区域，即熔覆层、界面层、基材热损伤层及基材6；根据划伤情况和激光熔覆工艺及参数不同，熔覆层3一般在(0.3～0.5)mm，界面层4一般在(0.01～0.02)mm，基材损伤层5厚度大约在(0.1～0.5)mm范围内。
发明人发现，受熔覆层熔池收缩的影响，熔覆区域、界面层不可避免的存在残余拉应力，在交变载荷作用下，拉应力可造成应力集中进而引起疲劳裂纹，严重影响再制造车轴的使用寿命。
同时，受到激光热场的作用，靠近熔池位置0.5mm范围内基材热损伤区域发生组织变化，形成硬脆的马氏体组织和粗大晶粒恶化了制造车轴的表面性能；残余应力和基材损伤区的存在降低了再制造车轴的使用性能，疲劳寿命大大缩短。而车轴在使用过程中承受旋转弯曲作用力，车轴表层是重点承力部位，表层组织恶化将严重影响再制造车轴的使用性能，，对现有修复的车轴进行模拟工况疲劳试验，经过100万次旋转弯曲疲劳后即发生裂纹，无法达到车轴使用要求。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的是提供一种车轴再制造方法，解决了再制造车轴表面残余应力和表层组织恶化的问题，同时在修复位置引入压应力，提高了再制造车轴的产品质量和使用寿命。
本发明的第二目的是提供一种再制造车轴，该车轴的产品质量得到了有效保证。
本发明的第三目的是提供一种再制造车轴的加工系统，改善了再制造车轴修复位置表层组织状态，消除了残余拉应力，引入压应力，延长了再制造车轴的使用寿命。
本发明的第四目的是提供一种工件再制造方法，通过淬火+回火对工件激光熔覆层进行热处理，可使熔覆区、界面层马氏体组织+珠光体组织和基材损伤区部分马氏体组织及粗化组织转变为具有优良强韧性的贝氏体组织，保证工件再制造的性能。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种车轴再制造方法，包括：
去除车轴具有划伤缺陷的部分；
对去除完成后的车轴待修复区域进行若干层激光熔覆，形成激光熔覆层；
在车轴激光熔覆完成后对车轴待修复区域进行淬火，淬火过程中对车轴待修复区域加热并保温设定时间以加热激光熔覆层向车轴中心设定范围的区域，淬火完成后对车轴待修复区域进行回火。
上述激光熔覆制造方法，先对车轴激光熔覆后，再对激光熔覆层向车轴设定范围的区域进行淬火，淬火设定时间后，再进行回火，这样可实现熔覆区域、界面层及基材损伤层的调质处理，不单单对熔覆区域进行热处理，使熔覆区、界面层马氏体组织+珠光体组织和基材损伤区部分马氏体组织及粗化组织转变为具有优良强韧性的贝氏体组织，改善上述区域的组织状态。
如上所述的一种车轴再制造方法，所述在车轴激光熔覆完成后对车轴待修复区域进行淬火，具体通过包套的方式对车轴待修复区域进行加热保温，包套保温的时间小于10分钟，这个保温时间足可以加热激光熔覆层向车轴中心设定范围的区域，无需加热整根车轴，节约能量的同时，保证再制造车轴的性能。
如上所述的一种车轴再制造方法，所述在车轴激光熔覆完成后对车轴待修复区域进行淬火，包括如下内容：
将第一石棉套加热到880～920℃，将第一石棉套包覆在车轴待修复区域，第一石棉套包覆保温的时间为2～5分钟；
对车轴待修复区域进行冷却。
如上所述的一种车轴再制造方法，所述淬火完成后对待修复区域进行回火，包括如下内容：
将第二石棉套加热至560℃-580℃，包覆在车轴待修复区域进行回火，回火时间小于20分钟；
进一步地，所述回火时间为8～15分钟，回火完成后，对车轴待修复区域进行冷却。
如上所述的一种车轴再制造方法，对所述车轴进行激光熔覆，共形成3～5层所述的激光熔覆层，这样第2～5层熔覆层主要作为再制造车轴的加工余量，同时通过第3～5层的激光热输入对第1～2层熔覆层进行回火，优化1～2层熔覆层的组织状态。
如上所述的一种车轴再制造方法，在对车轴待修复区域完成回火后，对车轴待修复区域的部分熔覆层进行切除以进行粗加工，并预留精加工的加工余量；
在车轴待修复区域粗加工完成后，对车轴待修复区域涂覆设定厚度的激光吸收涂层，并对车轴待修复区域进行激光冲击强化。
如上所述的一种车轴再制造方法，所述激光吸收涂层包括黑色水性涂料和MoS2润滑剂，MoS2润滑剂在激光吸收涂层中占比30％～50％，通过MoS2润滑剂，可提升再制造车轴待修复位置的自润滑性能。
如上所述的一种车轴再制造方法，在车轴待修复区域激光冲击强化完成后，对车轴待修复区域进行精加工。
第二方面，本发明还提供了一种再制造车轴，其特征在于，通过所述的一种车轴再制造方法制作完成。
第三方面，本发明还提供了一种再制造车轴的加工系统，包括：
车床，可实现对车轴划伤缺陷的切除，并可实现对车轴的粗加工，车床可设置有多台；
激光熔覆设备，用于对车轴进行激光熔覆，激光熔覆设备可安装于车床；
包套件，可包覆于激光熔覆完成的车轴，用于对车轴激光熔覆层向车轴中心设定范围的区域进行保温；
激光冲击强化设备，用于对粗加工完成的车轴进行激光冲击强化。
其中，包套件设置有两套，其中一套用于对车轴待修复区域的包覆保温，热处理完成后，用另一包套件对车轴待修复区域进行回火处理。
如上所述的一种再制造车轴的加工系统，还包括用于对车轴进行吊装的起重机械；
还包括车轴吊具，车轴吊具可安装于车轴端部，以用于同起重机械配合。
如上所述的一种再制造车轴的加工系统，所述车床包括依次设置的第一车床、用于对热处理后的车轴待修复区域进行粗加工的第二机床、用于对车轴待修复区域进行激光冲击强化的第三车床和用于对车轴待修复区域进行精加工的第四车床。
如上所述的一种再制造车轴的加工系统，所述车轴吊具包括支撑件，支撑件的一侧设置吊环，支撑件的另一侧设置可与车轴连接的延伸杆，延伸杆设置螺纹。
第四方面，本发明还提供了一种工件再制造方法，包括如下内容：
去除工件具有划伤缺陷的部分；
对去除完成后的工件待修复区域进行若干层激光熔覆，形成激光熔覆层；
在工件激光熔覆完成后对工件待修复区域进行淬火，淬火过程中对工件待修复区域加热并保温设定时间以加热激光熔覆层向工件内侧设定范围的区域，淬火完成后对工件待修复区域进行回火。
上述本发明的有益效果如下：
1)本发明针对激光熔覆再制造造成的车轴基材损伤和残余应力的问题，提出的车轴激光熔覆制造方法，可有效解决熔覆区域、界面层残余拉应力和基材热损伤区域组织恶化的问题，提升再制造车轴的产品质量和使用寿命。
2)本发明通过先对车轴激光熔覆后，再对激光熔覆层向车轴中心设定范围进行淬火和回火，可实现熔覆区域、界面层及基材损伤层的调质处理，使熔覆区、界面层马氏体组织+珠光体组织和基材损伤区部分马氏体组织及粗化组织转变为具有优良强韧性的贝氏体组织，改善上述区域的组织状态。
3)本发明第一次包套保温的时间短于10分钟，这个时间是较快的，能够实现对激光熔覆层向车轴内设定范围内的加热，而非对车轴的全部加热，有利于激光熔覆层向车轴内设定范围内淬火的顺利进行；通过包套的方式对车轴待修复区域进行加热保温，并进行回火，可消除熔覆区域及界面层的残余拉应力。
4)本发明在对车轴待修复区域进行粗加工后，对车轴进行激光冲击强化，可对车轴待修复区域引入压应力，可有效改善再制造车轴的疲劳性能，提升再制造车轴的使用寿命。
5)本发明激光吸收涂层可避免车轴基材直接接触激光发生损伤，且保证激光强化效果；激光吸收涂层中设置MoS2润滑剂，在激光冲击强化的同时，MoS2会随冲击波扩散进入车轴基材内，使车轴具备自润滑的特性，减少车轮压装和退卸过程中划伤的概率。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是现有车轴的示意图。
图2是激光熔覆在车轴的区域示意图。
图3是本发明车轴吊具和石棉套安装于车轴的示意图。
图4是本发明车轴吊具的主视图。
图5是本发明车轴吊具的侧视图。
图6是本发明石棉套的主视图。
图7是本发明石棉套的俯视图。
图8是本发明激光冲击强化设备的设置示意图。
其中，1.车轴，2.轮座，3.熔覆层，4.界面层，5.基材损伤层，6.基材，7.车轴吊具，8.石棉套，9.吊环，10.支撑件，11.延伸杆，12.半套，13.YAG激光器，14.激光冲击头。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语解释部分：本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种车轴再制造方法、再制造车轴及系统。
实施例一
本发明的一种典型的实施方式中，一种车轴再制造方法，包括如下内容：
1)激光熔覆再制造
使用车床切除车轴划伤缺陷，切除深度为0.2mm，将划伤缺陷去除后使用磁粉探伤确认缺陷去除是否完全。
将待修复的中空车轴装夹在车床，具体通过三爪卡盘进行装夹，使用半导体激光器发射激光，采用同轴送粉的方式对车轴待修复位置进行激光熔覆，具体可选择铁基粉末作为车轴激光熔覆的填充材料。
激光熔覆工艺参数为：激光功率2～2.5kw；光斑直径3mm；扫描速率：8～10mm/s；搭接量：50％；喷嘴距离工件的距离：10～15mm。按照上述工艺参数进行激光熔覆，单层熔覆层厚度约0.2mm，共需熔覆3～5层。第2～5层熔覆层主要作为再制造车轴的加工余量，同时通过第3～5层的激光热输入对第1～2层熔覆层进行回火，优化第1～2层熔覆层的组织状态。
2)淬火+回火
参考图3所示，使用车轴吊具7配合起重机械将车轴吊起，车轴吊具安装在空心车轴内螺纹孔中，使用耐高温石棉套对车轴待修复区域进行淬火，见图3所示。
车轴吊具见图4和图5所示，车轴吊具包括支撑件10，支撑件的一侧设置吊环9，吊环的内径可为70mm，通过吊环可实现与起重机械的连接，支撑件的另一侧设置延伸杆11，延伸杆设置螺纹，通过延伸杆实现与空心车轴的可拆卸连接。
耐高温石棉套见图6和图7所示，耐高温石棉套包括两个半套12，半套具有设定的宽度，可覆盖车轴待修复区域，两个半套的两端分别设置耳边，两个半套使用时将耐高温石棉套包覆在车轴修复位置，并使用金属夹对两半套的耳边进行夹持，实现对耐高温石棉套进行固定，避免两个半套分离，影响包套热处理质量。
进一步地，在一些具体示例中，半套内侧的半径为102.5mm，半套外侧的半径为142.5mm～152.5mm。
具体包套热处理工艺为：将耐高温石棉套加热到设定温度，具体为880～920℃，将加热好的耐高温石棉套包覆在车轴激光熔覆层外侧，包覆保温时间为2～5min。
包覆保温完成后，对车轴进行冷却，具体将车轴吊入煤油槽中进行冷却。
淬火完成后使用棉麻布蘸酒精对车轴进行擦拭，将附着在车轴上的杂质清洗干净。
通过另一套耐高温石棉套加热至560℃～580℃，包覆在车轴待修复区域即激光熔覆位置进行回火，回火时间为8～15min，保温完成后采用空冷的方式进行冷却。
第一次包套进行淬火中的包覆快速保温，第二次包套用于回火处理，可实现熔覆区域、界面层及基材损伤层的调质处理，使熔覆区、界面层马氏体组织+珠光体组织和基材损伤区部分马氏体组织及粗化组织转变为具有优良强韧性的贝氏体组织，改善上述区域的组织状态。此外，通过两次包套的形式对车轴激光熔覆区域向车轴中心内侧设定范围内(小于车轴的厚度)进行淬火和回火，还可消除熔覆区域及界面层的残余拉应力。
3)粗加工
将车轴装夹在车床的三爪卡盘上，根据熔覆情况使用车床对部分熔覆层切除，切除的厚度在0.4～0.8mm，并为精加工预留0.1～0.2mm的加工余量。
粗加工完成后使用磁粉探伤技术对车削表面进行探伤，确保熔覆区域无缺陷；
需要注意的是，经过粗加工的车轴表面粗糙度不得大于Ra 6.4，车削加工工艺为：进给量：0.1～0.2mm/r；进给速度：0.1～0.2mm/r；旋转速度：400～600r/min。
4)激光冲击强化
激光冲击强化是指采用高功率密度、短脉冲的激光通过透明约束层作用于金属表面所涂覆能量吸收涂层时，涂层吸收激光能量迅速气化同时产生大量稠密的高温、高压等离子体，等离子体继续吸收激光能量急剧升温膨胀、爆炸形成高强度冲击波作用于金属表面，使表面材料发生屈服并在表层引入压应力的一种表面处理方法。
用于高速动车组车轴修复表面激光冲击强化的激光吸收涂层为黑色水性涂料+MoS2润滑剂。其中，黑色水性涂料以水作溶剂，不含有苯、甲苯、二甲苯等机溶剂和有毒重金属，具有绿色、环保、安全的特性，且对激光吸收能力强，激光能量利用率高。
本实施例中，在黑色水性涂料中掺杂30％～50％的MoS2，在激光冲击强化的同时，MoS2会随冲击波扩散进入车轴基材内，使车轴具备自润滑的特性，减少车轮压装和退卸过程中划伤的概率。
激光冲击强化具体操作为：
按照MoS2润滑剂占比30％～50％的要求配置激光吸收涂层，采用涂刷方式将调配好的激光吸收涂层涂刷至车轴修复位置，涂层厚度30～60μm范围内，可通过多次涂刷完成，具体在一些示例中，可为两次涂刷，每层涂刷厚度约为30μm。涂层厚度过小会使修复车轴基材直接接触激光作用而发生损伤，涂层厚度过大则影响等离子体冲击波对车轴的作用，降低冲击强化效果；
黑色水性涂料涂刷完成后，在厂房环境下静止设定时间如3～4h，使水性涂料干燥；使用透明胶带缠绕激光吸收涂层，作为约束层。
将再制造车轴装夹在车床的三爪卡盘上，转速设置为60～120r/min，通过激光冲击强化设备对再制造车轴进行激光冲击强化，激光冲击强化进给速度为3～4mm/r。
激光冲击强化设备包括激光源、激光传输路径和激光冲击头，机器人的机械手夹持激光冲击头，激光源和激光传输路径安装于机器人。
基于激光吸收涂层的材料，采用YAG激光器作为激光源，激光强化工艺参数为：功率密度在109～1010W/㎝2，脉冲宽度为15～20ns，搭接率为50％～70％，光斑直径为4～5mm，冲击次数为2～4次。
激光功率密度过低，激光吸收涂层将不能产生高温、高压的等离子体。激光功率密度过高，则易损伤基材。脉冲宽度过小时，激光冲击强化深度不足，脉冲宽度继续增大，激光冲击强化深度增加不明显，且激光冲击强化完成后的表面粗糙度恶化。
为提升激光冲击强化效率，参考图8所示，可沿车轴直径方向对称设置2个激光冲击头14，车轴1两侧的激光冲击头14距离车轴有设定距离，用于发射激光束，激光冲击头14与YAG激光器连接；这样可同时完成2次激光冲击强化，示意图见图8；当然，容易理解的，激光冲击头也可设置为一个，或者3个。
需要说明的是，YAG激光器13为现有激光器。
激光冲击强化后，在车轴修复表面约1.5mm范围内引入压应力，压应力整体在200MPa以上，最大值可达800MPa。在再制造车轴表面引入压应力，可有效改善再制造车轴的疲劳性能，提升再制造车轴的使用寿命。
5)精加工
按照车轴尺寸要求采用车削、磨削的方式对修复位置进行精加工，去除粗加工预留的加工余量，使再制造车轴满足精度要求。
实施例二
本实施例提供一种再制造车轴，通过实施例一所述的一种车轴再制造方法制作完成。
实施例三
本实施例提供一种再制造车轴的加工系统，包括：
车床，可实现对车轴划伤缺陷的切除，并可实现对车轴的粗加工，车床可设置有多台；
激光熔覆设备，用于对车轴进行激光熔覆，激光熔覆设备可安装于车床；
包套件，可包覆于激光熔覆完成的车轴，用于对车轴激光熔覆层向车轴中心设定范围的区域进行保温；
激光冲击强化设备，用于对粗加工完成的车轴进行激光冲击强化，通过机器人的机械手夹持激光冲击头，机器人设于车床的侧部。
当然，加工系统还包括煤油槽，煤油槽可对第一次包套保温后的车轴进行降温。
此外，加工系统还包括起重机械，用于对车轴进行吊装，方便进行淬火处理。
进一步地，激光冲击强化设备的激光冲击头沿着车轴的直径相设置；为了保证激光冲击效果，可设置两台或多台激光冲击强化设备，多台激光冲击强化设备沿着车轴的直径方向均匀布置。
另外，激光冲击强化设备安装于车床，通过车床支撑车轴，然后再通过激光冲击强化设备对车轴进行激光冲击强化处理。
为了实现对有划伤车轴实现工厂化加工，一种再制造车轴的加工系统的车床包括依次设置的第一车床、用于对热处理后的车轴待修复区域进行粗加工的第二机床、用于对车轴待修复区域进行激光冲击强化的第三车床和用于对车轴待修复区域进行精加工的第四车床。
其中，第三车床的侧部设置机器人，机器人支撑激光冲击强化设备，机器人的机械手夹持激光冲击强化设备的激光冲击头。
需要补充的是，在第一车床和第二车床之间设置热处理工位，热处理工位放置有包套件即耐高温石棉套和车轴吊具；热处理工位的上方设置起重机械，起重机械用于通过车轴吊具带动车轴运动，热处理工位的一侧还设置有淬火槽。
车轴吊具包括支撑件，支撑件的一侧设置吊环，通过吊环可实现与起重机械的连接，支撑件的另一侧设置延伸杆，延伸杆设置螺纹，通过延伸杆实现与空心车轴的可拆卸连接。
耐高温石棉套包括两个半套12，两个半套12的两端分别设置耳边，两个半套使用时将耐高温石棉套包覆在车轴修复位置，并使用金属夹对两半套的耳边进行夹持。
实施例四
一种工件再制造方法，包括如下内容：
去除工件具有划伤缺陷的部分；
对去除完成后的工件待修复区域进行若干层激光熔覆，形成激光熔覆层；
在工件激光熔覆完成后对工件待修复区域进行淬火，淬火过程中对工件待修复区域加热并保温设定时间以加热激光熔覆层向工件内侧设定范围的区域，淬火完成后对工件待修复区域进行回火。
通过对工件激光熔覆层内侧设定范围内的区域通过淬火+回火的方式进行调质，使工件熔覆区、界面层马氏体组织+珠光体组织和基材损伤区部分马氏体组织及粗化组织转变为具有优良强韧性的贝氏体组织，改善上述区域的组织状态。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种车轴再制造方法，其特征在于，包括如下内容：
去除车轴具有划伤缺陷的部分；
对去除完成后的车轴待修复区域进行若干层激光熔覆，形成激光熔覆层；
在车轴激光熔覆完成后对车轴待修复区域进行淬火，将第一石棉套加热到880~920℃，将第一石棉套包覆在车轴待修复区域，第一石棉套包覆保温的时间为2~5分钟，淬火过程中对车轴待修复区域加热并保温设定时间以加热激光熔覆层向车轴中心设定范围的区域，淬火完成后对车轴待修复区域进行回火，将第二石棉套加热至560℃-580℃，包覆在车轴待修复区域进行回火，回火时间小于20分钟；
在车轴待修复区域粗加工完成后，对车轴待修复区域涂覆设定厚度的激光吸收涂层，并对车轴待修复区域进行激光冲击强化，所述激光吸收涂层包括黑色水性涂料和MoS2润滑剂。
2.根据权利要求1所述的一种车轴再制造方法，其特征在于，所述在车轴激光熔覆完成后对车轴待修复区域进行淬火，具体通过包套的方式对车轴待修复区域进行加热保温，包套保温的时间小于10分钟。
3.根据权利要求1所述的一种车轴再制造方法，其特征在于，所述在车轴激光熔覆完成后对车轴待修复区域进行淬火，还包括：
对车轴待修复区域进行冷却。
4.根据权利要求1所述的一种车轴再制造方法，其特征在于，所述回火时间为8~15分钟，回火完成后，对车轴待修复区域进行冷却。
5.根据权利要求1所述的一种车轴再制造方法，其特征在于，对所述车轴进行激光熔覆，共形成3~5层所述的激光熔覆层。
6.根据权利要求1所述的一种车轴再制造方法，其特征在于，在对车轴待修复区域完成回火后，对车轴待修复区域的部分熔覆层进行切除以进行粗加工，并预留精加工的加工余量。
7.根据权利要求6所述的一种车轴再制造方法，其特征在于，所述MoS2润滑剂在激光吸收涂层中占比30%~50%。
8.根据权利要求6所述的一种车轴再制造方法，其特征在于，在车轴待修复区域激光冲击强化完成后，对车轴待修复区域进行精加工。
9.一种再制造车轴，其特征在于，通过权利要求1-8中任一项所述的一种车轴再制造方法制作完成。
10.一种再制造车轴的加工系统，采用如权利要求1-8任一项所述的车轴再制造方法，其特征在于，包括：
车床，可实现对车轴划伤缺陷的切除，并可实现对车轴的粗加工，车床可设置有多台；
激光熔覆设备，用于对车轴进行激光熔覆，激光熔覆设备可安装于车床；
包套件，可包覆于激光熔覆完成的车轴，用于对车轴激光熔覆层向车轴中心设定范围的区域进行保温；
激光冲击强化设备，用于对粗加工完成的车轴进行激光冲击强化。
11.根据权利要求10所述的一种再制造车轴的加工系统，其特征在于，还包括用于对车轴进行吊装的起重机械；
还包括车轴吊具，车轴吊具可安装于车轴端部，以用于同起重机械配合。
12.根据权利要求10所述的一种再制造车轴的加工系统，其特征在于，所述车床包括依次设置的第一车床、用于对热处理后的车轴待修复区域进行粗加工的第二机床、用于对车轴待修复区域进行激光冲击强化的第三车床和用于对车轴待修复区域进行精加工的第四车床。
13.根据权利要求10所述的一种再制造车轴的加工系统，其特征在于，所述车轴吊具包括支撑件，支撑件的一侧设置吊环，支撑件的另一侧设置可与车轴连接的延伸杆，延伸杆设置螺纹。
CN202110076557.3A 2021-01-20 2021-01-20 一种车轴再制造方法、再制造车轴及系统 Active CN112899678B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110076557.3A CN112899678B (zh) 2021-01-20 2021-01-20 一种车轴再制造方法、再制造车轴及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110076557.3A CN112899678B (zh) 2021-01-20 2021-01-20 一种车轴再制造方法、再制造车轴及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112899678A CN112899678A (zh) 2021-06-04
CN112899678B true CN112899678B (zh) 2022-07-29

Family

ID=76116845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110076557.3A Active CN112899678B (zh) 2021-01-20 2021-01-20 一种车轴再制造方法、再制造车轴及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112899678B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114381728A (zh) * 2021-12-06 2022-04-22 中车株洲电机有限公司 一种轴类零件激光熔覆修复方法
CN115383118A (zh) * 2022-08-02 2022-11-25 浙江工业大学 具有优良疲劳性能的低合金钢激光增材轴类修复件的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111910182A (zh) * 2020-07-02 2020-11-10 南京派纳克激光科技有限公司 一种用于车轴的激光熔覆的修复粉末及其修复方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104480476B (zh) * 2014-11-12 2017-02-22 江苏大学 一种金属损伤件激光热力组合再制造方法
CN111809179B (zh) * 2020-08-06 2022-06-28 江苏智远激光装备科技有限公司 一种细长型工件的激光熔覆装置及激光熔覆方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111910182A (zh) * 2020-07-02 2020-11-10 南京派纳克激光科技有限公司 一种用于车轴的激光熔覆的修复粉末及其修复方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112899678A (zh) 2021-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112899678B (zh) 一种车轴再制造方法、再制造车轴及系统
CN108559996B (zh) 一种液压支架活柱外表面激光熔覆修复方法
CN111545918B (zh) 焊接或增材修复区域的激光抛光与激光冲击强化制造方法
CN101109083A (zh) 发动机曲轴激光熔覆修复工艺
CN102373468A (zh) 宽带激光感应复合熔覆修复与表面强化模具的方法
CN105108444B (zh) 高温服役剪切装备刀具的修复及强化方法
CN101225856B (zh) 大功率低速柴油机高碳钢推力滑动轴承的制造工艺
CN111910182A (zh) 一种用于车轴的激光熔覆的修复粉末及其修复方法
CN109207991B (zh) 一种轴套的修复工艺
CN111074266A (zh) 一种飞机电磁纯铁部附件损伤快速成型修复方法
CN105297009A (zh) 一种对中辊的激光熔覆修复工艺
CN111139465A (zh) 一种激光制造复合钢管的制造方法
CN104878190A (zh) 一种基于激光冲击强化的抑制零件裂纹萌生与扩展的方法
CN105803453A (zh) 一种发动机曲轴疲劳裂纹激光修复与强化的装置和方法
CN103498154A (zh) 一种用于汽车发动机凸轮轴表面进行激光熔覆的方法
CN105862028A (zh) 一种汽车发动机曲轴的激光修复再制造方法
CN112743235B (zh) 一种球墨铸铁与低碳钢的激光焊接方法
CN109434478A (zh) 一种层流辊制作自动化产线及工艺
CN114381728A (zh) 一种轴类零件激光熔覆修复方法
CN112853346B (zh) 轨道车辆车轴的激光熔覆再制造装置及再制造方法
CN113843576B (zh) 一种高温合金机匣损伤的复合修复方法
WO2022222590A1 (zh) 一种增材制造工艺、增材层、增材后的产品及复合激光器
CN201799913U (zh) 一种钢管内壁局部修磨装置
CN114672803A (zh) 一种基于激光熔覆镍基碳化钨涂层的石油柱塞工艺方法
CN105414904B (zh) 一种低合金超高强度钢的焊接方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant