本發(fā)明涉及一種激光工藝方法,特別是涉及一種用于激光制造高速鐵路道岔臺板的工藝方法。
背景技術(shù)：
高速鐵路建設(shè)是我國啟動內(nèi)需大力發(fā)展的重大項目和重大工程。道岔臺板是250公里以上高速鐵路客運(yùn)專線建設(shè)中的重要零部件，高速鐵路建設(shè)對臺板的耐磨性和抗蝕性能都提出了嚴(yán)格要求。
目前國際上高速鐵路建設(shè)方面主流生產(chǎn)商為法國阿爾斯通公司，臺板通常采用整體不銹鋼制造或低碳鋼電鍍硬鉻涂層制造，美國、日本及西歐等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)高速鐵路網(wǎng)建設(shè)已基本完成，但世界其他地區(qū)則仍有巨大的發(fā)展空間。
國內(nèi)往往采用電鍍、電刷鍍技術(shù)，但是傳統(tǒng)的電鍍、電刷鍍技術(shù)由于鍍層與臺板基體結(jié)合力差易于引起鍍層剝落，不能很好滿足高速鐵路長壽命、安全可靠的技術(shù)要求。
因此，選擇適當(dāng)?shù)姆椒?，保證高速鐵路道岔臺板的性能，提高臺板的使用壽命，是當(dāng)前亟待解決的課題。
激光熔覆修復(fù)技術(shù)作為一種先進(jìn)的再制造技術(shù)，近年來得到了迅速推廣和廣泛應(yīng)用。激光熔覆層與基體為冶金結(jié)合,結(jié)合強(qiáng)度不低于原基體材料的90%。激光加工過程中臺板表面溫升不超過80℃，激光加工后無熱變形。涂層組織均勻細(xì)化和致密，硬度和抗蝕性高，耐磨性好；涂層與基體結(jié)合力強(qiáng)，不易剝落，可以使臺板壽命顯著提高。
激光熔覆作為一種先進(jìn)的制造與再制造技術(shù)，隨著激光器功率和穩(wěn)定性的不斷提高，得到了迅速推廣和廣泛應(yīng)用。激光熔覆是在金屬表面獲得與基體牢固冶金結(jié)合，且無氣孔、裂紋等缺陷的高性能表面覆層的先進(jìn)再制造技術(shù)，它可以將高熔點(diǎn)的合金材料熔覆在低熔點(diǎn)的基材表面，也可以在低成本基材上制備出高性能的表面涂層，以取代大量高級、高性能的整體材料，節(jié)約貴重金屬，降低零部件成本。激光熔覆解決了許多常規(guī)方法很難加工或無法加工的問題，為產(chǎn)品再制造提供了一種技術(shù)獨(dú)特、先進(jìn)有效的方法。
目前，關(guān)于利用激光熔覆工藝進(jìn)行設(shè)備部件修復(fù)的專利和報道很多：例如。
公開號為 CN101109083的中國發(fā)明專利申請給出的《發(fā)動機(jī)曲軸激光熔覆修復(fù)工藝》，是按以下步驟進(jìn)行：A.在室溫對曲軸表面進(jìn)行除油除銹處理；B.選用DL-HL-T10000型CO2激光器，工作臺為數(shù)控機(jī)床，利用激光器自動送粉裝置把鐵基或鎳基自熔合金粉末送入熔池，在曲軸表面進(jìn)行激光熔覆修復(fù)和強(qiáng)化；工藝參數(shù)為：熔覆功率P＝1000W～10000W；光斑直徑D＝2mm～20mm；掃描速度V＝200～2000mm/min；搭接率20～40％。
公開號為CN101204757的中國發(fā)明專利申請給出的《一種薄壁圓筒件的激光熔覆工藝》，其工藝參數(shù)是：熔池尺寸直徑為2～5mm、掃描速度是15～40mm/s，功率：2000～5000W；按螺旋線進(jìn)行熔覆；其特征在于：每條螺旋線的始點(diǎn)按圓周分區(qū)交替進(jìn)行，區(qū)域順序保持盡量大的夾角。
現(xiàn)有技術(shù)給出的上述技術(shù)方案雖能利用激光熔覆工藝對部分設(shè)備部件進(jìn)行修復(fù)，并通過配制適當(dāng)?shù)娜鄹膊牧峡朔思す馊蹖哟嬖诘牧鸭y、氣孔和微觀結(jié)構(gòu)不均勻性的問題，取得一定的技術(shù)效果。但對其他特定的設(shè)備部件，尤其是在像高速鐵路道岔臺板這種特殊部件，能否采用常規(guī)的激光制造工藝進(jìn)行無裂紋和氣孔缺陷、均質(zhì)的熔覆，經(jīng)本申請人檢索查證：國內(nèi)尚無先例，國外也沒有見到相關(guān)報道，尋找出適當(dāng)?shù)墓に噷Ω咚勹F路道岔臺板進(jìn)行激光制造，仍需所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步作出創(chuàng)造性的研究工作。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，通過反復(fù)研究改進(jìn)，給出了一種激光制造高速鐵路道岔臺板的工藝方法，采用這種特定的工藝方法，能夠在鐵路道岔臺板上熔覆一層無裂紋、無雜質(zhì)、組織致密的耐磨合金粉末，大幅度提高了臺板的使用壽命。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種激光制造高速鐵路道岔臺板的工藝方法，其特點(diǎn)是具體的激光熔覆工藝步驟如下。
(1) 根據(jù)合金粉末成分配置所需的粉末材料，該合金粉末成分為：C：1.17%；Cr：14.0%； W：3.9%；Ti：1.2%； Ni：5.2%；B：2.9%；Si：0.25%；Y2O3：0.14%；Hf：0.13%；Fe：余量。
(2)進(jìn)行激光熔覆工作前，對臺板進(jìn)行清理，確保沒有油污、雜質(zhì)等。
(3)選用DL-HL-T5000型CO2氣體激光器，采用預(yù)置粉的方式，對臺板進(jìn)行激光熔覆,粉末的厚度為2-2.5mm。
具體激光工藝參數(shù)如下。
熔覆功率P=3500W~4000W。
光斑直徑D=4mm。
掃描速度V=500~700mm/min。
搭接率50%。
（4）探傷檢測，著色探傷檢測，確保表面和內(nèi)部無缺陷。
本發(fā)明的原理利用高能量密度激光束能夠使合金粉末與基材快速融化并實(shí)現(xiàn)完全的冶金結(jié)合。使臺板表面獲得一層高硬度的耐磨涂層，延長臺板的使用壽命。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)勢在于利用了激光熔覆這種先進(jìn)的表面強(qiáng)化手段，與其他現(xiàn)有的技術(shù)相比，通過激光熔覆的臺板耐磨涂層具有組織致密、變形小，稀釋率低等優(yōu)勢，同時通過優(yōu)化設(shè)計激光熔覆的工藝參數(shù)以及各元素成分在粉末材料中的配比，使熔覆層組織致密、均勻，無氣孔、夾雜以及裂紋等缺陷。同時激光熔覆工藝更具有無污染、生產(chǎn)率高、能耗低、熔覆層加工余量小以及綜合成本低等特點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1。
一種激光制造高速鐵路道岔臺板的工藝方法，具體的工藝步驟如下：
(1)根據(jù)合金粉末成分配置所需的粉末材料：C：1.17%；Cr：14.0%； W：3.9%；Ti：1.2%； Ni：5.2%；B：2.9%；Si：0.25%；Y2O3：0.14%；Hf：0.13%；Fe：余量。
(2)進(jìn)行激光熔覆工作前，對臺板進(jìn)行清理，確保沒有油污、雜質(zhì)等。
(3)選用DL-HL-T5000型CO2氣體激光器，采用預(yù)置粉的方式，對臺板進(jìn)行激光熔覆,粉末的厚度為2-2.5mm。
具體激光工藝參數(shù)如下。
熔覆功率P=4000W。
光斑直徑D=4mm。
掃描速度V=500mm/min。
搭接率50%。
（4）探傷檢測，著色探傷檢測，確保表面和內(nèi)部無缺陷。
實(shí)施例2。
一種激光制造高速鐵路道岔臺板的工藝方法，具體的激光熔覆工藝步驟如下。
(1)根據(jù)合金粉末成分配置所需的粉末材料：C：1.17%；Cr：14.0%； W：3.9%；Ti：1.2%； Ni：5.2%；B：2.9%；Si：0.25%；Y2O3：0.14%；Hf：0.13%；Fe：余量。
(2)進(jìn)行激光熔覆工作前，對臺板進(jìn)行清理，確保沒有油污、雜質(zhì)等。
(3)選用DL-HL-T5000型CO2氣體激光器，采用預(yù)置粉的方式，對臺板進(jìn)行激光熔覆,粉末的厚度為2-2.5mm。
具體激光工藝參數(shù)如下。
熔覆功率P=3800W。
光斑直徑D=4mm。
掃描速度V=700mm/min。
搭接率50%。
（4）探傷檢測，著色探傷檢測，確保表面和內(nèi)部無缺陷。