[发明专利]激光仿生锁闭钉扎的修复轨道客车制动盘热裂纹的方法

说明书

本发明涉及一种激光仿生锁闭钉扎修复制动盘表面热裂纹的方法，其特征在于对于制动盘表面长度大于5mm的拓展裂纹，沿裂纹延伸方向制备多个锁闭钉扎点；对于制动盘表面出现长度小于5mm短裂纹的工作区域，制备由圆环状仿生单元体和仿生条状单元体构成的网状仿生单元体。本发明有效解决了制动盘修复耗时长，耗材多难修复的问题，长度超过5mm裂纹上分布的锁闭钉扎点有助于释放使裂纹开裂的集中应力，同时裂纹尖端制备的点状钉点使得裂纹开裂更为困难，环条状的区域表面将长度小于5mm的裂纹封闭在网状表面内部，能够有效防止短裂纹进一步长大且改变制动盘表面的应力分布，使未制备单元空白表面应力减小，进一步防止裂纹的开裂。

技术领域

本发明属于低速轨道客车制动盘修复技术领域，涉及一种激光仿生锁闭钉扎的修复轨道客车制动盘热裂纹的方法。

背景技术

低速轨道客车基础制动均采用盘形制动装置，对于200Km/h以下的低速轨道列车，一般采用铸铁制动盘与粉末冶金闸片配对的制动装置。制动盘是盘形制动装置中最重要的部分,它必须通过与闸片的摩擦将巨大的列车动能转化为摩擦热能,并将热量散逸到周围环境中。它的结构既要求有良好的摩擦性能,又要求有良好的抗热裂性能,还要求有良好的通风散热性能。对低速轨道客车制动盘结构，首先考虑的因素是必须具有良好的热胀性能，以便能最大限度的降低制动时产生的热应力，而制动盘的盘体材料对制动盘寿命有显著影响。制动时，制动盘内出现较大的温度梯度，制动盘受到极大的热应力，经历多次的热应力循环，制动盘就会出现疲劳失效。时速200KM/h以下的轨道客车制动盘失效以疲劳裂纹长度和磨损程度为判据，即最大裂纹长度不超过50mm,裂纹距盘边缘不小于10mm,制动盘厚度不小于112mm,单边磨损不超过7mm。另外制动盘表面的热裂纹主要由长度30-50mm，宽度0.2-0.6mm，深度1-6mm造成失效的拓展裂纹和遍布制动盘表面的长度小于5mm的龟裂纹构成。由于龟裂纹和拓展裂纹在制动盘表面长度和数量不同，因此，采用单一的修复方法很难达到使用要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种激光仿生锁闭钉扎的修复轨道客车制动盘热裂纹的方法，该方法能够解决低速轨道客车制动盘因疲劳裂纹长度、数量和深度不同造成的难以再生的问题。

为了解决上述问题，本发明的激光仿生锁闭钉扎修复制动盘表面热裂纹的方法，其特征在于对于制动盘表面长度大于5mm的拓展裂纹，沿裂纹延伸方向制备多个锁闭钉扎点；对于制动盘表面出现长度小于5mm短裂纹的工作区域，制备由圆环状仿生单元体和仿生条状单元体构成的网状仿生单元体。

针对制动盘表面长度大于5mm的拓展裂纹，在裂纹的两尖端制备B类锁闭钉扎点，其表面直径R₃为2-3mm,深度H₃为0.4-0.6mm；在两个B类锁闭钉扎点之间的区域制备A类锁闭钉扎点；在裂纹宽度小于0.4mm的区域制备的A类锁闭钉扎点,其表面直径R₁为0.6-0.8mm，深度H₁为2-4mm,间距D₁为3-5mm；在裂纹宽度大于0.4mm的区域制备的A类锁闭钉扎点,其表面直径R₂为0.8-1.5mm，深度H₂为3-5mm，间距D₂为5-7mm。

所述的B类锁闭钉扎点截面为U形，用一次激光熔凝的方法制备，其激光加工能量密度为4.55-6.03J/mm2，激光频率为2.5-3.5HZ，加工2秒。

所述的A类锁闭钉扎点截面为深v形，采用3次融凝附加多次熔覆纯铁粉末的方法制备，直至加工出的钉扎点高于表面0.1毫米；其熔凝阶段激光加工能量密度为8-12J/mm²，激光频率为2.5-3.5Hz，每次加工2秒；其多次熔覆阶段激光加工能量密度为8.05J-14J/mm²，激光频率为2.5-3.5Hz,每次加工3秒。