專利名稱：鐵路道岔激光合金化強(qiáng)化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光合金化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鐵路道岔激光合金化強(qiáng)化 工藝。
背景技術(shù)：
進(jìn)入21世紀(jì)，鐵路工業(yè)的發(fā)展對鋼軌、道岔材料的性能提出了更高的要求。 鐵路部門正在加大力度進(jìn)行鐵路基礎(chǔ)設(shè)施改造和建設(shè)，鐵路提速就是重點(diǎn)基礎(chǔ) 項(xiàng)目之一。道岔是軌道結(jié)構(gòu)的重要組成部分，也是軌道結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)之一， 其加工質(zhì)量決定著鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的安全。機(jī)車車輛從一條線路進(jìn)入或穿越另一 條線路均依靠道岔來實(shí)現(xiàn)，其技術(shù)性能、質(zhì)量，己成為強(qiáng)化軌道結(jié)構(gòu)、提高列 車行車速度以及保證運(yùn)輸安全關(guān)鍵性的限制因素。改善道岔性能，提高道岔的 使用壽命，降低其產(chǎn)品質(zhì)量的離散性等，不僅是我國，同時(shí)也是世界鐵路運(yùn)輸 行業(yè)有待解決的問題。 .
我國鐵路現(xiàn)在使用的道岔材料主要是奧氏體高錳鋼和高強(qiáng)度貝氏體鋼。正 在廣泛使用的高錳鋼的特點(diǎn)是高的沖擊韌性和較低的屈服強(qiáng)度。但是奧氏體高 錳鋼并不具有足夠的強(qiáng)度，奧氏體錳鋼道岔需要頻繁焊補(bǔ)以恢復(fù)變形引起的高 度損傷并修補(bǔ)疲勞裂紋。高錳鋼優(yōu)異的耐磨性是建立在加工硬化基礎(chǔ)上，需要 在高應(yīng)力下才能充分加工硬化， 一般采用爆炸預(yù)硬化，該硬化層厚度只有幾個(gè) 毫米，過車時(shí)磨損很快；而且寒冷條件下使用的高錳鋼常出現(xiàn)脆斷現(xiàn)象；而在 高溫或濕磨條件下，又面臨腐蝕磨損。正在試驗(yàn)的貝氏體鋼的的特點(diǎn)是高的屈 服強(qiáng)度和較低的沖擊韌性。貝氏體鋼的耐磨性很高，但沖擊韌性不令人滿意， 易發(fā)生脆斷現(xiàn)象。為克服這些鋼種的弱點(diǎn)，國內(nèi)外很多學(xué)者對于改進(jìn)道岔材質(zhì) 方面進(jìn)行了很多研究，并取得許多有益進(jìn)展。對于高錳鋼過車前預(yù)處理道岔方 面，美國采用表面爆炸預(yù)硬化處理道岔材料，處理后道岔硬化不均勻，并且由 于采用炸藥爆炸，有欠安全性。但是對于高錳鋼道岔材料進(jìn)行過車前激光合金 化強(qiáng)化的研究還未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供鐵路道岔激光合金化強(qiáng)化工藝。 其工藝過程如下
(1) 用汽油或酒精去油、去污溶劑去除道岔表面油污和銹，然后用砂紙打磨 進(jìn)一步去除，以便于均勻噴涂涂層。
(2) 用噴槍或刷子將與粘接劑混合均勻的涂層粉末均勻地涂在道岔表面，預(yù)
涂厚度為0.01 0.05mm。
(3) 風(fēng)干涂層。
(4) 用DL-HL-10000型C02激光器快速掃描涂有涂層的道岔表面，使道岔 表面實(shí)現(xiàn)快速加熱和冷卻。
具體工藝參數(shù)如下 激光功率為3 10kW
用寬帶積分鏡技術(shù)將圓形光斑轉(zhuǎn)變成矩形光斑，其帶寬尺寸為長X寬二 10mmX lmm
涂層粉末為Ni-Cr +(50wt% 80 wt %)Cr3C2，顆粒尺度為800 1000目 涂料與粘接劑的配比為80 100g ( Ni-Cr + (50wt% 80 wt °/。)Cr3C2 ) + 500 600ml酒精+ 15ml漆片 搭接寬度為0 lmm 掃描速度為100 2000mm/min
本發(fā)明在于利用高功率co2激光器通過選取合適的涂層粉末和優(yōu)化的激光 合金化工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)合金化層和道岔基體的良好的冶金結(jié)合。激光合金化是 用激光將合金化粉末和基材一起熔化后迅速凝固，在表面獲得合金層。它可以 在廉價(jià)基材表面獲得與基材本身差別很大的具有良好表面性能的新合金層。從 而增加工件的使用壽命并降低材料損耗。預(yù)置在道岔表面的涂料在高溫作用下 發(fā)生迅速溶解和分解，并均勻地分布在熔化層中，在超快速凝固過程中起到固 溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化的作用。獲得的改性層為以奧氏體為基，其上均勻分布碳化 物的雙相結(jié)構(gòu)，從而增加合金化層硬度，有效抑制表層的快速磨損。本發(fā)明由 于采用寬帶光束模式不僅可以增加單道掃描合金化層的寬度，而且激光束斑快 速局部擺動(dòng)可使合金化層表面溫度的最高點(diǎn)快速變化，導(dǎo)致合金化層中央?yún)^(qū)域 的溫度梯度下降，合金化層組織和性能得到很好的改善。本發(fā)明還具有能量作 用集中，熱影響區(qū)小，合金化層組織細(xì)小，結(jié)構(gòu)致密，氣孔率低而且容易實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)化生產(chǎn)線，沒有化學(xué)污染、無輻射等優(yōu)點(diǎn)。
用該方法對高錳鋼道岔進(jìn)行合金化處理后，可得到厚度為0.3 lmm，硬度 為800 1200HV的合金化層。山海關(guān)橋梁廠和陜西寶雞橋梁廠都成功利用該方 法強(qiáng)化道岔，降低了可觀成本，帶來較大經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一
用汽油去油、去污溶劑去除道岔表面油污和銹，然后用砂紙打磨進(jìn)一步去
除；然后用噴槍或刷子將與粘接劑混合均勻的涂層粉末均勻地涂在道岔表面， 預(yù)涂厚度為0.01mm;風(fēng)干涂層；用DL-HL-10000型C(V激光器快速掃描涂有涂 層的道岔表面，使道岔表面實(shí)現(xiàn)快速加熱和冷卻。具體工藝參數(shù)如下激光功 率P-3.5kW，帶寬尺寸為長X寬二10mmXlmm，搭接寬度為0.2mm，掃描速 度V=200mm/min。 實(shí)施例二
用汽油去油、去污溶劑去除道岔表面油污和銹，然后用砂紙打磨進(jìn)一步去 除；然后用噴槍或刷子將與粘接劑混合均勻的涂層粉末均勻地涂在道岔表面， 預(yù)涂厚度為0.02mm;風(fēng)干涂層；用DL-HL-10000型C02激光器快速掃描涂有涂 層的道岔表面，使道岔表面實(shí)現(xiàn)快速加熱和冷卻。具體工藝參數(shù)如下激光功 率P=5kW，帶寬尺寸為長X寬二10mmXlmm，搭接寬度為0.3mm，掃描速度 V=400mm/min。
實(shí)施例三
用酒精去油、去污溶劑去除道岔表面油污和銹，然后用砂紙打磨進(jìn)一步去 除；然后用噴槍或刷子將與粘接劑混合均勻的涂層粉末均勻地涂在道岔表面， 預(yù)涂厚度為0.04mm;風(fēng)干涂層；用DL-HL-10000型C(V激光器快速掃描涂有涂 層的道岔表面，使道岔表面實(shí)現(xiàn)快速加熱和冷卻。具體工藝參數(shù)如下激光功 率P=6kW,帶寬尺寸為長X寬二10mmXlmm，搭接寬度為0.7mm，掃描速度 V=700mm/min。
權(quán)利要求
1、鐵路道岔激光合金化強(qiáng)化工藝，其特征是(1)用汽油或酒精去油、去污溶劑去除道岔表面油污和銹，然后用砂紙打磨進(jìn)一步去除，便于均勻噴涂涂層；(2)然后用噴槍或刷子將與粘接劑混合均勻的涂層粉末均勻地涂在道岔表面，預(yù)涂厚度為0.01～0.05mm；(3)風(fēng)干涂層；(4)用寬帶積分鏡技術(shù)將圓形光斑轉(zhuǎn)變成矩形光斑，其帶寬尺寸為長×寬＝10mm×1mm；(5)用DL-HL-10000型CO2激光器快速掃描涂有涂層的道岔表面，使道岔表面實(shí)現(xiàn)快速加熱和冷卻；具體工藝參數(shù)如下激光功率為3～10kW帶寬尺寸為長×寬＝10mm×1mm涂層粉末為Ni-Cr+(50wt％～80％wt)Cr3C2，顆粒尺度為800～1000目涂料與粘接劑的配比為80～100g(Ni-Cr+(50wt％～80wt％)Cr3C2)+500～600ml酒精+15ml漆片搭接寬度為0～1mm掃描速度V＝100～2000mm/min。
全文摘要
鐵路道岔激光合金化強(qiáng)化工藝，包括(1)用汽油或酒精去油、去污溶劑去除道岔表面油污和銹，然后用砂紙打磨進(jìn)一步去除，便于均勻噴涂涂層；(2)然后用噴槍或刷子將與粘接劑混合均勻的涂層粉末均勻地涂在道岔表面，預(yù)涂厚度為0.01～0.05mm；(3)風(fēng)干涂層；(4)用寬帶積分鏡技術(shù)將圓形光斑轉(zhuǎn)變成矩形光斑，其帶寬尺寸為長×寬＝10mm×1mm；(5)用DL-HL-10000型CO₂激光器快速掃描涂有涂層的道岔表面，使道岔表面實(shí)現(xiàn)快速加熱和冷卻；本發(fā)明具有能量作用集中，熱影響區(qū)小，合金化層組織細(xì)小，結(jié)構(gòu)致密，氣孔率低而且容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線，沒有化學(xué)污染、無輻射等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C21D11/00GK101109031SQ200710012488
公開日2008年1月23日 申請日期2007年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月17日
發(fā)明者于恩洪, 孫桂芳, 陶興啟, 黃旭東 申請人:沈陽大陸激光成套設(shè)備有限公司