[发明专利]高锰钢辙叉的激光熔覆方法和高锰钢辙叉

说明书

本发明提供了一种高锰钢辙叉的激光熔覆方法，包括：在高锰钢辙叉的基体上加工出熔覆区；在熔覆区内加入合金粉末，并进行多层激光熔覆处理的步骤。本发明提供的激光熔覆方法，通过加工出熔覆区，保证熔覆层能够堆叠出一定厚度，从而通过多层熔覆层相互堆叠，在熔覆区上制备组织更加均匀致密、层与层之间达到冶金结合，具有较高强度的熔覆层，以强化高锰钢辙叉的结构硬度和耐磨性以及剪切强度，延长高锰钢辙叉的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种工程材料表面处理方法，具体而言，尤其涉及一种高锰钢辙叉的激光熔覆方法和使用上述方法制成的高锰钢辙叉。

背景技术

目前，高锰钢辙叉作为铁路线路道岔设备的关键部件，由于具有冲击硬化效应，心部组织在受到车轮强烈的冲击后仍然保持极高的韧性，以获得很高的抗冲击、耐磨耗和抗裂纹扩展的性能。但是在实际运行过程中，由于高锰钢辙叉受到车轮强烈的冲击、碾压和摩擦作用，往往在被冲击硬化之前就受到不同程度的磨损，甚至高锰钢辙叉的表面发生龟裂剥落而失效，从而影响高锰钢辙叉的使用寿命，也影响铁路行车安全。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本发明的一个目的在于提供一种高锰钢辙叉的激光熔覆方法。

本发明的再一个目的在于提供一种使用上述激光熔覆方法制成的高锰钢辙叉。

本发明第一方面的技术方案所提供的高锰钢辙叉的激光熔覆方法包括：在所述高锰钢辙叉的基体上加工出熔覆区；在所述熔覆区内加入合金粉末，并进行多层激光熔覆处理。

具体而言，使用激光熔覆技术，需要在熔覆材料(合金粉末)和基材材料(高锰钢辙叉的基体)两者之间的结合面上形成致密的、较窄的交互熔覆层，而激光熔覆技术使用效果的优良则与熔覆层的厚度有直接关系。对于单层熔覆激光熔覆处理而言，该熔覆层只能达到一定的厚度，而通过多层激光熔覆可以增加整体熔覆层的厚度。通过设置熔覆区，使熔覆层形成于熔覆区内，则可以形成多层叠加的效果，提高熔覆层的厚度。其中，熔覆区可以是在现有的高锰钢辙叉的基体上加工成型的，也可以是和高锰钢辙叉的基体一体成型的。

通过多层激光熔覆可以进一步减少稀释率，通常熔覆层的稀释率在5％左右，而通过多层激光熔覆，仅有对位于熔覆区最下方的结合层进行熔覆的时候，对高锰钢辙叉的基体进行了破坏，也就意味着这5％仅属于结合层的5％，这样对于包括结合层在内的多层的熔覆层而言，稀释率必然小于5％，从而使得多层的熔覆层的稀释率减少，可见通过进行多层激光熔覆可以减少破坏高锰钢辙叉的基体的力学性能。另一方面，相对于单层激光熔覆而言，将同样厚度的熔覆层分为多层依次进行激光熔覆处理，可以相应减少激光功率、送粉速度等，可以在熔覆区上制备组织更加均匀致密、层与层之间达到冶金结合，具有较高强度的熔覆层。同时通过进行多层激光熔覆处理在处理每层熔覆层的时候都对下边一层的熔覆层进行激光熔覆，由于合金粉末的物理性能相同，也能有效减缓整体熔覆层中裂纹和孔洞的产生。这样，经过多层激光熔覆处理后得到的高锰钢辙叉的表层具有高硬度、高耐磨性，延长了高锰钢辙叉的使用寿命。

值得一提的是，通过设置熔覆区对高锰钢辙叉上的具体位置进行熔覆，可以更加有针对性的提高高锰钢辙叉上关键部位的硬度和耐磨性，省去了对其它不是关键部位的激光熔覆的过程，从而降低了成本，并加快对多个高锰钢辙叉的基体的进行激光熔覆的作业速度。

另外，本发明提供的上述技术方案中的高锰钢辙叉的激光熔覆方法还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，所述“在所述熔覆区内加入合金粉末，并进行多层激光熔覆处理”的步骤具体包括：对所述熔覆区进行三维建模；依据三维建模构建出的模型结构将所述熔覆区分成多层待熔覆区；根据所述熔覆区的分层情况，将合金粉末送入激光束中，依次从下向上对每层所述待熔覆区进行逐层熔覆处理。