[发明专利]一种高铁车轮模具激光合金化方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光合金化技术领域，具体是一种高铁车轮模具激光合金化方法。

背景技术

激光表面合金化工艺是指在基体表面上涂敷一种能够使基体表面强化的合金元素，利用激光的高能粒子束，使基体和合金元素快速融合，形成基体合金化的表面强化技术。

随着全球经济的快速发展，铁路在经济发展中起着关键作用，高铁车轮的产量和生产成本直接影响铁路的建设以及经济的发展。目前我国高铁车轮制造中，因模具材料和热处理等因素与国外有较大差距，单套模具生产高铁车轮量一直较低，制约了高铁车轮的生产效率和生产成本，因此提高高铁车轮模具的使用周期在我国是一个急需解决的技术问题。

模具在重载荷和高频率的使用过程中，很容易在模具的接触面出现犁沟和磨损缺陷，影响高铁车轮毛坯的质量和产量。

传统的提高高铁车轮模具使用周期的方法主要有淬火、渗氮、渗碳等，但是这些方法对于提升单套高铁车轮模具的车轮生产量难以达到理想的效果，因此需要采用其他的技术来提高高铁车轮模具的使用寿命。激光合金化技术的迅速发展及其在高铁车轮模具中的应用，能够显著提高高铁车轮模具的使用寿命。

发明内容

针对上述技术中存在的问题，本发明提供了一种高铁车轮模具激光合金化的方法，来解决背景技术中存在的问题，同时填补了高铁车轮模具激光合金化处理的技术空白。

为了实现上述发明目的，本发明采取了如下技术措施。

一种镍包碳化钨和钴包碳化钨按重量比1∶1的合金粉末；

本发明采用的技术方案是，一种高铁车轮模具激光合金化方法，包括以下步骤：

步骤一、将欲处理的高铁车轮模具外表面擦拭干净，然后用酒精或者是丙酮溶液对外表面进行清洗，直至没有油污；

步骤二、将钴包碳化钨和镍包碳化钨的混合粉末和虫胶混合均匀，调成浆糊状，用无水乙醇浸泡5～10小时，然后用刷子将该混合物均匀地涂刷在模具外表面，涂层厚度为0.1～0.5mm，然后用吹风机吹干；

镍包碳化钨和钴包碳化钨为重量比1∶1的合金粉末；

所用的合金化粉末和虫胶的重量百分比为(95～97)∶(3～5)；

步骤三、使用半导体激光器对模具外表面进行扫描，激光的输出功率为2500～3500W，光斑宽度2～10mm，扫描速度5～20mm/s，保护气体为氩气。

步骤二中各粉末粒度为500目以细。

本发明的有益效果是：

本发明通过合金元素的添加和工艺的优化，使高铁车轮模具的外表面形成一层耐高温、抗氧化性能很好的合金层，使表面的耐磨性、硬度得到大幅提成，延长了高铁车轮模具的使用寿命，提高了高铁车轮的产量。

附图说明

图1是实例一组织形貌图；

图2是实例二组织形貌图；

图3是实例二涂层硬度曲线图；

图4是硬度压痕形貌图；

图5为高铁车轮模具激光合金化示意图；

图6为高铁车轮模具激光合金化现场加工图；

图7为高铁车轮模具激光合金化后实物照片。

具体实施方式

实例一：

一种高铁车轮模具激光合金化方法，包括以下步骤：

(1)将欲处理的高铁车轮模具外表面擦拭干净，然后用酒精或者是丙酮溶液对外表面进行清洗，直至没有油污；

(2)将钴包碳化钨和镍包碳化钨的混合粉末和虫胶混合均匀，调成浆糊状，用无水乙醇浸泡5～10小时，然后用刷子将该混合物均匀地涂刷在模具外表面，涂层厚度为0.3mm，然后用吹风机吹干；

所用的合金化粉末和虫胶的重量百分比为95∶5；

(3)使用半导体激光器对模具外表面进行扫描，激光的输出功率为3000W，光斑宽度6mm，扫描速度10mm/s，保护气体为氩气。

激光合金化处理后涂层组织结构如图1所示。

实例二：

一种高铁车轮模具激光合金化方法，包括以下步骤：

(1)将欲处理的高铁车轮模具外表面擦拭干净，然后用酒精或者是丙酮溶液对外表面进行清洗，直至没有油污；

(2)将镍包碳化钨和钴包碳化钨的混合粉末和虫胶混合均匀，调成浆糊状，用无水乙醇浸泡5～10小时，然后用刷子将该混合物均匀地涂刷在模具外表面，涂层厚度为0.5mm，然后用吹风机吹干；

所用的合金化粉末和虫胶的重量百分比为95∶5；

(3)使用半导体激光器对模具外表面进行扫描，激光的输出功率为3000W，光斑宽度8mm，扫描速度15mm/s，保护气体为氩气。