[发明专利]定制式激光智能快速沉积再造铁路列车轮对的方法

说明书

本发明提供一种定制式激光智能快速沉积再造铁路列车轮对的方法，属于列车轮对修复领域，以解决目前方式修复效果不理想、使用寿命短及使铁路运输成本较高的问题。包括：对已经遭受损伤或失效的车轮和车轴部件进行损伤情况检查，确定损伤失效的程度和产生因素；根据检查结果及部件类型、材质及使用要求确定部件的全寿命周期；根据检查结果、部件类型、材质、使用要求及全寿命周期为部件设计再造时使用的合金材料；清理干净待修复部位，采用半导体激光机和单臂机器人将合金材料沉积至待修复部位；单臂机器人引导激光束以480～800mm/min速度沉积合金材料；将再造后的部件恢复到原设计制造规格尺寸，进行无损检测和硬度检测，以达到部件的技术标准规范要求。

技术领域

本发明涉及铁路列车轮对修复技术领域，尤其涉及一种定制式激光智能快速沉积再造铁路列车轮对的方法。

背景技术

铁路列车运行中，车轮、车轴及钢轨并称为铁路三大安全部件，其质量、性能与使用寿命直接关系着列车的安全运行和旅客生命财产的安全。作为列车运行安全重要部件的车轮及车轴发生磨耗、剥离和裂纹是列车轮对损伤或失效的三大重要因素。车轮的磨耗速度是每行走10万公里磨耗量为1.0mm，一般列车车轮的平均使用寿命仅为4～5年，高铁列车车轮平均使用寿命仅有2.5年。车轴在运行中承受旋转弯曲和冲击等多项复杂应力，疲劳裂纹损伤是主要失效或损伤形式。

目前，列车轮对损伤或失效后，经常通过旋修加工的方式来进行修复。例如，车轮产生剥离或磨耗损伤时，使用旋修加工方式进行修复。然而，经验表明，车轮半径每旋修3.5mm，车辕将增厚1.0mm，修复效果不理想。由于车轮旋修量较大，修复后使用寿命比较短。而车轮和车轴发现裂纹等严重损伤，只能依靠更换新部件的方法，导致铁路运输成本比较高。

发明内容

本发明的目的是解决目前在对列车轮对进行修复时，旋修加工方式存在修复效果不理想、修复后使用寿命短及更换部件使铁路运输成本比较高的技术问题，提供一种定制式激光智能快速沉积再造铁路列车轮对的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种定制式激光智能快速沉积再造铁路列车轮对的方法，包括下列步骤：

步骤1，对已经遭受损伤或失效的车轮和车轴部件，进行损伤情况检查，确定车轮和车轴部件损伤失效的程度和产生因素；

步骤2，根据检查结果及车轮和车轴部件类型、材质及使用要求，以车轮和车轴部件的原设计寿命为基础，确定车轮和车轴部件的全寿命周期；

步骤3，根据检查结果、车轮和车轴部件类型、材质、使用要求及车轮和车轴部件的全寿命周期，为车轮和车轴部件设计再造时使用的合金材料；

步骤4，采用机械加工方式清理干净车轮和车轴部件的待再造部位，并采用半导体激光机和单臂机器人将合金材料沉积至待再造部位；单臂机器人引导激光束以480～800mm/min速度沉积合金材料；在进行沉积时，将合金材料预先置于待再造部位或将合金材料的粉末与激光束同步送至待再造部位；

步骤5，采用机械加工方式将再造后的车轮和车轴部件恢复到车轮和车轴部件的原设计制造规格尺寸后，进行无损检测和硬度检测，以确保达到车轮和车轴部件的技术标准规范要求；

所述合金材料由下述原料组成：0.2％～0.5％的碳、4％～6％的镍、6％～9％的铬、3％～4％的钼、1％～2％的钒、0.2％～0.6％的稀土元素和1％～2％的石墨烯，其余为铁。

可选地，所述半导体激光机的激光光束为20*2.5mm、功率密度为1.3*10⁴w/cm²。

本发明的有益效果是：