[发明专利]一种激光熔覆材料及火车铁轨激光熔覆修复工艺

说明书

本发明涉及激光熔覆技术领域，具体涉及一种激光熔覆材料及火车铁轨激光熔覆修复工艺，激光熔覆材料为一种铁基合金粉末，包括C≤0.13wt％，Cr：16.0wt％～18.0wt％，Ni≤5.0wt％，Mo：1.0wt％～2.0wt％，Mn≤0.5wt％，Si≤1.2wt％，B≤0.85wt％，余量为Fe和不可避免的杂质；工艺选取铁轨为基材，采用气动同轴送粉方式，并利用机械手控制激光器运行路线，通过激光将铁基合金粉末熔覆到铁轨表面，实现钢轨表面修复。本发明可达到恢复铁轨尺寸、提升表面性能的技术效果，在保证铁轨性能同时，提升修复效率，降低修复成本。

技术领域

本发明涉及激光熔覆技术领域，具体涉及一种激光熔覆材料及火车铁轨激光熔覆修复工艺。

背景技术

随着火车载重量的提高和速度的提升，铁轨损伤问题越来越严重，目前通常采用人工焊补的方式修复铁轨表面损伤，主要分为锰钢类堆焊焊条冷焊修复和珠光体类焊条现场预热焊补。焊补仍存在诸多不足之处：预热焊补热输入量大，容易对钢轨芯部强度造成影响，焊接应力易引起整个钢轨性能的下降；焊补表面平整度差，需要人工打磨量大；焊补对人员技能要求高，操作门槛高；焊接材料强度不足，耐腐蚀性不足；冷焊焊补结合强度不足。考虑铁轨修复的安全性和技术难度，激光熔覆(Laser Cladding)作为一种新型的表面修复技术手段，可以很好的弥补传统手段的不足。

激光熔覆亦称激光包覆或激光熔敷，它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的熔覆层。相比于人工焊补，激光熔覆在以下方面优势明显：1、激光熔覆热输入量小，基材变形小；2、涂层与基材为冶金结合，两者结合牢固，不易脱落；3、激光熔覆工艺过程容易控制，易于形成牢固稳定的表面涂层。现阶段在利用熔覆技术修复火车铁轨损伤时，通常只考虑到硬度指标，对所形成熔覆层的韧性、耐腐蚀性能等缺乏关注，导致熔覆层虽具备较高硬度但寿命仍然较短。

基于此，有必要提供一种新的激光熔覆材料及火车铁轨激光熔覆修复工艺。

发明内容

针对火车铁轨熔覆层残余热应力较高、韧性及耐腐蚀性差的技术问题，本发明提供一种激光熔覆材料及火车铁轨激光熔覆修复工艺，采用本发明激光熔覆材料及工艺对损伤铁轨进行局部修复，可达到恢复铁轨尺寸、提升表面性能的技术效果，在保证铁轨性能同时，提升修复效率，降低修复成本。

第一方面，本发明提供一种激光熔覆材料，所述激光熔覆材料为一种铁基合金粉末，所述铁基合金粉末包括如下组分：

C≤0.13wt％，Cr：16.0wt％～18.0wt％，Ni≤5.0wt％，Mo：1.0wt％～2.0wt％，Mn≤0.5wt％，Si≤1.2wt％，B≤0.85wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步的，所述铁基合金粉末的粒度为50～150μm。

第二方面，本发明提供一种采用上述激光熔覆材料的火车铁轨激光熔覆修复工艺，所述工艺选取铁轨为基材，采用气动同轴送粉方式，并利用机械手控制激光器运行路线，通过激光器发出的激光将铁基合金粉末熔覆到损伤铁轨表面，获得表面成形形貌好，无裂纹、砂眼缺陷且与基材为冶金结合的激光熔覆层，实现钢轨表面修复。

进一步的，所述激光熔覆的参数包括：设置送粉器送粉量为60g/min，送粉气流量为5L/min；

设置激光器输出功率为3000～4000w，激光波长为1064nm，焦距为150mm，调节离焦量，使加工点位于焦点下方5mm处，光斑直径为5mm；

设置机械手按照蛇形方式来回折返运行，运行速度为20～30mm/s，搭接量为40％～50％，即相邻两道激光间距离为2.0～2.5mm。