[发明专利]一种合金钢钢轨表面缺陷的激光增材修复方法

权利要求书

1.一种合金钢钢轨表面缺陷的激光增材修复方法，其特征在于，包括如下步骤：

定量化评价合金钢钢轨的损伤程度，确定钢轨的可修复性；

对于可用激光增材修复，根据损伤程度确定合适的修复方案；

对合金钢钢轨损伤处进行坡口加工或者对损伤处表面进行区域性/整体性去除，保证损伤被完全除去后再进行坡口加工；

将钢轨固定在加工机床上并进行预热；

采用激光增材制造技术进行修复加工；

所述定量化评价合金钢钢轨的损伤程度，确定钢轨的可修复性是指，当任意单个待修复损伤的最大深度与该最大深度方向上钢轨的厚度之比小于1/3且无裂纹的修复影响区总体积占钢轨总体积比例小于1/3时，视为钢轨可修复，否则视为钢轨不可修复；其中，所述修复影响区按“待修复区”+“待修复区边界外扩5mm 范围”计算；首先需在外扩5mm的加工表面上进行渗透检验，若仍有裂纹，则直接判定为不可修复，若没有裂纹，再计算判断修复影响区总体积占钢轨总体积比例是否小于1/3；

所述根据损伤程度确定合适的修复方案是指，当修复影响区总体积占钢轨总体积比例不超过1/10时，对单个损伤或小区域连续损伤分别直接进行激光修复；当修复影响区总体积占钢轨总体积比例超过1/10但不超过1/5时，对损伤密集区进行区域性去除，再对该区域进行激光修复，而对于非损伤密集区直接进行激光修复；当修复影响区总体积占钢轨总体积比例超过1/5但不超过1/3时，直接对钢轨表面进行整体去除后再进行整体激光修复；

所述预热是指，采用固定用工装内置的加热模块对钢轨进行加热，同时用激光束在钢轨表面进行扫描同步加热；所述合金钢钢轨为固定型辙叉心轨，所述固定用工装为至少一对倒T形紧固件置于心轨两侧，在与心轨安装孔对应的位置具有相同尺寸的孔洞，通过螺栓穿过心轨及左右两侧的一对倒T形紧固件，配以螺母将所述固定用工装与心轨进行固定，并通过固定用工装下方的安装底座与机床固定，所述加热模块设置在倒T形紧固件的与心轨侧面贴合的表面，并且所述加热模块具有测温部件用于监测心轨侧面的温度；所述用激光束在钢轨表面进行扫描同步加热是指，用激光束在钢轨表面进行低功率快速扫描，激光预热功率为500-1500W，激光头距离工件表面大于3倍焦距，扫描速率为1500-2000mm/min；所述预热为将所述心轨两侧表面温度加热到300-350℃。

2.根据权利要求1所述的激光增材修复方法，其特征在于，所述坡口加工是指，要求迎光面坡口角度≤60°，背光面坡口角度≤45°，侧光面坡口角度≤60°。

3.根据权利要求1所述的激光增材修复方法，其特征在于，修复时，激光的功率为800-1500W，扫描速率为800-1250mm/min，送粉率15-40g/min。

4.根据权利要求1所述的激光增材修复方法，其特征在于，在所述修复加工步骤后还包括，利用橡皮锤以分散式敲击法对心轨进行敲击去应力。

5.根据权利要求4所述的激光增材修复方法，其特征在于，所述敲击去应力是在修复区左右两侧和表面各敲击10-20下并循环3-5次。