[发明专利]一种合金钢钢轨表面缺陷的激光增材修复方法

说明书

本发明公开了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破口加工；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。本发明基于固定型辙叉心轨的损伤形式，从修复的可行性、方案选择、前处理、预热方案、修复工艺参数选择、后处理等方面提出了特别适用于固定型辙叉心轨专用激光增材制造修复方法，可以较好地指导完成固定型辙叉心轨的激光修复工作，具有极强的操作性和实用性。

技术领域

本发明涉及激光增材制造的技术领域，特别是一种用于合金钢钢轨表面缺陷的激光增材修复方法，尤其是铁路道岔固定型辙叉心轨的激光增材修复方法。

背景技术

铁路道岔固定型辙叉承受着轮对的冲击和磨耗，其心轨和翼轨的轮轨力过渡区域局部极易发生磨耗或伤损，进而导致辙叉的失效。通常辙叉失效时，心轨在轮轨力过渡区域受到严重的局部损伤，而其他部位仍然保持结构和性能良好，对固定型辙叉尤其是心轨部分进行修复可大幅度延长其在轨使用寿命，充分进行废物利用，具有显著的经济和社会效益。

激光增材制造技术能利用激光在待修复区逐层沉积粉末，在不破坏零件本身性能的前提下，恢复零件的几何性能和力学性能，使损伤零件再次达到使用要求。利用激光增材制造修复技术以其定向性好、修复零件变形较小、界面结合致密、后续加工去除量小及可靠性高等优点。

然而鲜见有将激光增材制造技术用于合金钢轨表面修复研究的，特别是针对合金钢轨表面开发出特别适用的方法和装置。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种适于合金钢钢轨表面缺陷的激光增材修复方法。

本发明的技术方案具体为，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破口加工；

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。

进一步优选的，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。

进一步优选的，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，可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，直接对心轨表面进行整体去除后再进行整体激光修复。

进一步优选的，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°。

进一步优选的，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。