[发明专利]一种超高速激光熔覆对轨道车轮进行强化的方法

说明书

本发明属于激光熔覆修复技术领域，具体为一种超高速激光熔覆对轨道车轮进行强化的方法，在超高速激光熔覆中，落在基体表面的是液态的熔覆材料而不是固态粉末颗粒，所以可显著提升其熔覆速度。与传统激光熔覆相比，超高速激光熔覆的热影响区为微米尺度，且冶金结合强度更高、避免了激光快速加热和冷却作用下熔覆层的开裂，同时消除了热影响区中高硬度且低韧性的马氏体组织；与硬铬电镀相比，超高速激光熔覆能制备出无气孔、裂纹等缺陷的涂层，且更加环保；与热喷涂相比，超高速激光熔覆可节约90％左右的材料。通过超高速激光熔覆对轨道车轮进行强化，可提高车轮减摩、耐磨、耐疲劳、耐腐蚀、抗氧化等性能。

技术领域

本发明是一种超高速激光熔覆对轨道车轮进行强化的方法，属于超高速激光熔覆技术领域。

背景技术

超高速激光熔覆技术是通过同步送粉方式，利用高能密度的激光束使添加材料与以高速率运动的基体材料表面同时熔化，并快速凝固后形成稀释率极低，与基体呈冶金结合的熔覆层，超高速激光熔覆可以显著提高熔覆速率，极大地改善工件表面的耐蚀、耐热、耐磨、抗氧化等工艺特性的表面处理技术，相比于传统激光熔覆、硬铬电镀、堆焊和热喷涂均有着其独特优势。超高速激光熔覆不仅提高了激光的能量密度，而且相比传统激光熔覆，未熔化的粉体会被直接送入熔池，而超高速激光熔覆可以调整激光、熔池和粉体的汇聚位置，使粉体在比熔池上表面更高的位置汇聚，使汇聚的粉体受激光辐照熔化后再进入熔池。

车轮是列车运行的的重要部件之一，随着轨道交通车辆向着高速和重载的方向发展，列车车轮的磨损与损伤问题日益突出。严重的磨损和滚动接触疲劳会降低列车车轮的服役寿命，同时也会给列车运行的可靠性和安全性带来不利的影响。轨道交通车辆的车轮均有耐蚀、耐热、耐磨、抗氧化等工艺特性要求，是表面处理行业中的一个主要应用领域。但是在超高速激光熔覆加工过程中不可避免的出现熔覆层存在裂纹、气孔等制造缺陷，同时涂层表面可能出现半熔化和未熔化颗粒附着等问题，使得表面过于粗糙，须增加后续二次加工才能达到标准，严重增加了生产成本，甚至无法达到预期效果，现在急需一种超高速激光熔覆对轨道车轮进行强化的方法来解决上述出现的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种超高速激光熔覆对轨道车轮进行强化的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种超高速激光熔覆对轨道车轮进行强化的方法，该工艺的步骤包括：

(1)用砂纸和抛光布将待熔覆的轨道车轮样品表面打磨光滑，而后浸泡在酒精内超声振动清洗；

(2)将所需的超高速激光熔覆合金粉末装入送粉器；

(3)将样品安装在超高速激光熔覆加工机床上，并用卡盘夹紧；

(4)设置超高速激光熔覆加工参数，打开送粉器，开启超高速激光熔覆加工系统，开始完成第一层涂层的熔覆；

(5)完成第一层涂层的熔覆后，激光熔覆头回到原点，将超高速激光熔覆的加工头抬高2mm，依次将步骤(4)中的超高速激光熔覆的激光功率降低10％，扫描速度下调30％，其他超高速激光熔覆的工艺参数不变；开启超高速激光熔覆加工系统，对步骤(4)中已加工的第一层涂层进行激光二次扫描熔化和再结晶；

(6)测量经过步骤(4)和(5)加工后的涂层厚度，将超高速激光熔覆的加工头抬高相同高度后进行第三层的激光熔覆和激光三次扫描熔化和再结晶，激光熔覆加工和激光三次扫描熔化和再结晶的激光工艺参数与步骤(5)、(6)相同，如此重复加工，直至加工达到所需厚度的涂层。

进一步地，在步骤(1)中，所述工件样品表面为平面、柱状或盘状，根据工件具体形状和尺寸利用卡盘夹持。