[发明专利]一种激光带状纳米复合强化工艺

说明书

本发明属于激光强化工艺技术领域，提出了一种激光带状纳米复合强化工艺，采用激光强化处理材料对工件表面进行激光强化处理，使得在工件表面形成强化层。激光强化处理材料包括诱导材料、固溶强化材料和沉积强化材料，诱导材料为石墨烯，固溶强化材料包括Nb碳化物、Mo碳化物和Ca碳化物。沉积强化材料包括Ti碳化物、Si碳化物、W碳化物和Ni碳化物。通过上述技术方案，解决了现有技术中铁路道岔钢轨件易磨损、使用寿命短的问题。

技术领域

本发明属于激光强化工艺技术领域，涉及一种激光带状纳米复合强化工艺。

背景技术

道岔是铁路轨道的重要组成部分和关键设备，是铁路运输中的重要安全部件之一。现行铁路道岔的尖轨、翼轨、心轨、护轨等部件，主要由U75V、U71Mn、U20Mn2SiCrNiMo、U26Mn2SiCrNiMo、高锰钢等合金钢制造。在铁路运行过程中，道岔部件在高热、高寒及潮湿的环境中服役。经过车轮载荷的冲击、磨耗、震动等疲劳应力损伤，道岔部件产生锈蚀、麻点、剥落掉块、裂纹等伤害，甚至发生断裂等严重事故。这些问题降低了道岔的使用寿命，提高了运营成本，影响了铁路运输的安全性。

现有技术中的道岔尖轨，在安装到线路上使用一段时间后，发生尖轨踏面和轮缘面磨耗过快，出现起皮剥落掉块情况，个别尖轨产生裂纹发展到断裂故障。经考查，一般正常情况下只能使用3个月左右时间，已经失效报废，必须更换新尖轨，影响列车正常运行，增加操作工人劳动强度，增加了运营成本。

为了解决道岔的疲劳损伤，提高其使用寿命，近年来，有人采用等离子或激光对道岔部件进行表面淬火处理技术，用以提高道岔的表面硬度。但是，道岔部件表面经过淬火处理后，在其表面一定深度层范围内生成了淬火马氏体硬化组织，容易产生裂纹、断裂等故障隐患，按照铁路行业技术标准要求这是不允许出现的技术指标。

发明内容

本发明提出一种激光带状纳米复合强化工艺，解决了现有技术中铁路道岔钢轨件易磨损、使用寿命短的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种激光带状纳米复合强化工艺，其特征在于，采用激光强化处理材料对工件表面进行激光强化处理，所述激光强化处理材料包括诱导材料、固溶强化材料和沉积强化材料，所述诱导材料为石墨烯。

作为进一步的技术方案，所述固溶强化材料包括Nb碳化物、Mo碳化物和Ca碳化物。

作为进一步的技术方案，所述沉积强化材料包括Ti碳化物、Si碳化物、W碳化物和Ni碳化物。

作为进一步的技术方案，所述诱导材料为纳米级，所述固溶强化材料为微米级，所述沉积强化材料为纳米级。

作为进一步的技术方案，所述激光强化处理材料中，所述诱导材料包括石墨烯6～12份，所述固溶强化材料包括Nb碳化物0.5～1.0份，Mo碳化物2～4份，Ca碳化物1.5～2.5份，

所述沉积强化材料包括Ti碳化物25～30份，Si碳化物4～10份，W碳化物40～47份，Ni碳化物2～4份。

作为进一步的技术方案，所述激光强化处理具体包括以下步骤：

S1.将激光强化处理材料加入调和剂中，混合均匀，得到固液混合体，将得到的固液混合体均匀的喷涂到工件表面，形成预强化材料层；

S2.对钢轨件表面进行激光纳米强化处理，使得在工件表面形成强化层。作为进一步的技术方案，步骤S1中调和剂为甲基纤维素溶液。

作为进一步的技术方案，S2中激光纳米强化处理使用半导体激光发生器，功率800～3000W，扫描光斑φ3～φ5mm，强化速率20～120mm/s，扫描强化带间距3～10mm。

作为进一步的技术方案，步骤S2中强化层深度为0.3～0.6mm。