[发明专利]矿车轮对的激光再制造及强化方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光加工技术，特别是一种矿车轮对的激光再制造及强化方法。

背景技术

矿车轮对是矿用轨道运输车的主要部件，长期工作于高冲击载荷、交变载荷和潮湿以及酸碱环境下，通过实地调查发现矿车轮对的失效形式主要为产生应力裂纹、磨损或腐蚀导致失效。目前，矿车轮对使用寿命一般在3500-4000公里左右，如一些高硫矿因腐蚀性物质存在，其寿命更低，使用后基本作报废处理。以鞍钢大孤山铁矿举例，矿车轮对新品采购价格为12000-13000元/件，使用寿命约为3500-4000公里，折合运行时间仅1-2个月左右。且矿车自重近10吨，在井下作业时更换矿车轮对程序相当繁琐，费时、费力，增加了采矿成本。因此，针对于矿车轮对的一种有效的再制造及强化方法，是当前亟待解决的课题。

目前，关于利用激光熔覆工艺再制造工件的专利和报道很多，现举例如下：

1、CN102615431A公开了一种灰铸铁缸盖自动化激光熔覆再制造方法，其特点在于：步骤1)、配制灰铸铁激光熔覆修复材料；步骤2)、对灰铸铁缸盖上的“鼻裂”裂纹的深度做无损检测；步骤3)、对灰铸铁缸盖上的“鼻裂”部位做修复前的预处理，在所述预处理中，根据步骤2)得到的裂纹深度检测结果去除“鼻裂”部位的裂纹，形成一坡口，然后利用角砂轮打磨坡口周围直至露出新鲜金属表面，用丙酮溶液清洗坡口及其周围表面；步骤4)、通过激光熔覆对所述灰铸铁缸盖上的“鼻裂”部位做仿形修复；该步骤包括：步骤4.1)、在所述灰铸铁缸盖上的所述坡口处做单道单层熔覆；步骤4.2)、在所述灰铸铁缸盖上的所述坡口处形成中间缓冲层；步骤4.3)、在步骤4.2)所生成的中间缓冲层的基础上，做多层堆积仿形修复；步骤5)、对修复部位去除应力。

2、CN 1932082公开了一种在结晶器表面激光快速熔覆制备耐磨抗热复合熔覆层工艺，其特点在于利用高功率激光器，通过激光快速扫描在结晶器铜板表面熔覆与基体成冶金结合的良好的韧性打底过渡层，并通过激光宽带熔覆在打底合金表面制备耐磨及抗热性能优良的钴基合金。

3、CN101338427公开了一种液压支架立柱缸筒、活塞杆耐磨抗蚀熔覆层的激光熔覆工艺，其包括以下工艺过程：首先对立柱缸筒、活塞杆表面预处理；然后合金粉末的选择和自动送粉装置的调节：选用具有优良耐磨抗蚀性能且与基体冶金相容性良好的铁基合金粉末，铁基合金粉末的成分中主要含有Fe、C、Cr、Ni、Mo、Si、N、Nb、Ta、B；调节自动送粉装置时，使自动送粉头出来的合金粉末正好落在激光熔池内，调节送粉量，使合金粉末熔覆层的厚度达到0.6-1.2mm。

4、CN 103320787A公开了一种失效棒材滚动导卫再制造修复方法，包括：步骤1）、选取涂层材料；步骤2）、根据激光熔覆功率大小、光斑大小、扫描速度和搭接量，选择激光熔覆工艺参数；步骤3）、采用步骤1）中所选用的涂层材料，按照步骤2）所确定的激光熔覆工艺参数，采用激光熔覆再制造技术对棒材滚动式导卫的修复面进行修复。

综上所述，基于激光熔覆工艺的工件再制造修复方法很多，在一定程度上解决了部分工件的使用寿命短的问题，但经本申请人检索查证，由于工件本身特性不同、工作环境不同、受损情况不同等原因，目前还没有适用于矿车轮对的激光熔覆再制造及强化方法，这也是本申请中着力解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种延长矿车轮对使用寿命、减小矿车轮对更换频率的矿车轮对的激光再制造及强化方法。

本发明的技术方案是：

一种矿车轮对的激光再制造及强化方法，包括对受损矿车轮对进行探伤测量、根据探伤结果去除受损层、采用激光熔覆方式在矿车轮对基体上熔覆中间缓冲层进行尺寸恢复、在中间缓冲层上部熔覆强化层及后续表面处理，其特征在于：

激光熔覆中间缓冲层时采用镍基合金粉末，该粉末化学成分重量百分比为：碳0.33-0.50%、硅0.32-3.8%、铬0.65-7.5%、铁0.25-3.5%、硼0.10-1.5%，钒0.10-0.2%，其余为镍及不可避免的杂质，恢复后的矿车轮对外径尺寸较新品小1.8-2.2mm；

激光熔覆强化层时采用铁基合金粉末，该粉末化学成分重量百分比为：碳0.10-1.5%、硅0.22-2.8%、铬4.5-6.0%、钼4.5-5.0%、硼1.5-2.0%、锰3.0-3.5%、钒2.0-2.5%、钨6.5-7.5%，其余为铁及不可避免的杂质，所述强化层厚度为2.5-3.0mm。