一种用于车轴的激光熔覆的修复粉末及其修复方法技术

本发明专利技术公开了一种用于车轴的激光熔覆的修复粉末及其修复方法，属于车轴修复的技术领域。包括：C：0.08

【技术实现步骤摘要】
一种用于车轴的激光熔覆的修复粉末及其修复方法
本专利技术属于车轴修复的
，特别是涉及一种用于车轴的激光熔覆的修复粉末及其修复方法。
技术介绍
目前，我国高铁、动车等铁路机车的车轴都是国外进口，在火车运行或者更换车轮时都会导致车轴的划伤或刮伤。车轴承载着车厢的重量，尤其在高速运行的高铁中，还受到不同频率的振动。为此，对车轴的质量和性能要求特别高，当车轴磨损小于某一范围时，例如：1mm，可以通过机械磨削的方式，去除划痕。但超过该深度后就得报废处理。因此，每年我国需要从国外进口成千上万的车轴维护正常运营，耗资巨大。对于报废的车轴，目前过内没有维修技术和能力，为运行车辆的正常运行，必须更换新的车轴。
技术实现思路
本专利技术为解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，提供一种用于车轴的激光熔覆的修复粉末及其修复方法。本专利技术采用以下技术方案：一种用于车轴的激光熔覆的修复粉末，以重量百分数计，包括以下组分：C：0.08～0.12％；Nb：3.15～4.15％；Ti：0.25～0.55％；Cr：20.0～23.0％；Mn：0.4～0.6％；Ni：余量。在进一步的实施例中，以重量百分数计，还包括以下组分：Si：0.4～0.6％；P：0.014～0.016％；S:0.014～0.016％；Mo：8.0～10.0％；Co：0.8～1.2％；Al：0.25～0.55％；Fe：4～6％；Cu：0.06～0.08％。使用如上所述的用于车轴的激光熔覆的修复粉末对车轴进行激光熔覆的修复方法，具体包括以下步骤：步骤1、对待修复的车轴进行预处理将待修复的车轴通过机械加工，去除疲劳层，作为半成品；步骤2、对半成品进行清洗对车轴上的待熔覆区域进行清理；在清洗时，使用喷壶将把酒精或丙酮清洗液喷在车轴的表面及表面缺陷处，并用棉纺布擦净；步骤3、粉末烘干将上述粉末混合均匀后，置于150℃-170℃的高温环境下2-3小时，烘干；并自然冷却至室温；步骤4、激光熔覆根据缺陷熔覆层的厚度需求，设置激光熔覆的工艺参数，根据步进参数，对应在车轴的缺陷处执行激光熔覆，将缺陷处填满并覆盖；步骤5、机械加工将熔覆后的产品，车轴原有的尺寸，利用车床和磨床加工将零件加工成最终尺寸，然后按照产品表面要求，利用抛光设备将产品表面抛光，确保缺陷经激光熔覆后使得车轴加工成原有尺寸；步骤6、交付车轴投入使用。在进一步的实施例中，具体包括以下步骤：所述车轴为低碳合金钢。在进一步的实施例中，所述步骤3中粉末烘干工艺前，对首次清洗后的半成品进行预热处理，预热环境为：200-300℃，预热时间为1小时。在进一步的实施例中，所述步骤4中激光熔覆工艺前，对熔覆粉末进行预处理、对待加工的车轴进行二次处理，其包括如下步骤：步骤401、将熔覆粉末装入送粉器中，通过多次送粉、称量、标定，检测送料器的送粉速度的稳定性；步骤402、车轴的夹紧固定，将待加工的车轴定位并固定安装在待加工区域，然后通过易挥发性清洗剂清洗待缺陷及其附近的表面。在进一步的实施例中，所述步骤5中机械加工工艺前，对已经激光熔覆的车轴通过机械手段去除或减少由激光熔覆带来的应力，具体包括以下几种手段：热处理、超声或机械振动；机械加工工艺前，通过热处理对已经激光熔覆的车轴通过机械手段去除或减少由激光熔覆带来的应力，所述热处理的过程为：加热到900-950℃，保持30-45分钟，然后降温1.5-2h；通过热处理去除激光焊接在x、y、z方向上不同类型，不同程度的应力。在进一步的实施例中，所述激光熔覆的工艺参数包括：所述激光熔覆的工艺参数包括：激光功率1000～3000W，光斑直径2-5mm，扫描速度5-30mm/s，送粉速度10-25g/min，送粉气体为氩气，送粉气体的流量10～15L/min，保护气体为氩气，保护气体的流量为20L/min，步进0.3-0.7光斑直径。在进一步的实施例中，所述送粉气体用于输送粉末，所述保护气体用于在熔覆时对缺陷的表面进行保护防止氧化，激光射出的时间位于出保护气体和出送粉气体之后，所述保护气体与所述出粉气体之间无先后顺序。在进一步的实施例中，在激光涂覆过程中，当送粉速度恒定时，其涂覆层厚度d，符合如下经验公式：其中，d涂覆层的平均厚度；f为比例系数，与送粉速度有关；P为激光功率；v为行走速度，即激光的扫描速度；D为光斑直径。本专利技术的有益效果：本专利技术的目的在于突破技术壁垒，以激光熔覆的优势，为我国铁路车辆的车轴提供一种用于车轴的激光熔覆的修复粉末及其修复方法，采用该工艺对受损的车轴进行可修复处理。经修复后的车轴的力学等性能均能满足使用标准：使得其表面具有更强的硬度、耐磨性和耐腐蚀性；并通过调节出粉气体、保护气体与激光之间的喷射时间，保证保护气体先于激光达到缺陷的表面，起到防止表面被氧化的效果。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图。图2为本专利技术车轴的结构示意图。图2中的各标注为：轴座1、轴肩2。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了方便理解本专利技术所述的用于车轴的激光熔覆的修复粉末及其修复方法的技术方案，本专利技术首先对车轴的结构和目前车轴的现状做出简要介绍：如图2所示，所述车轴包括轴座1和轴肩2。轴座位置会安装车轮或制动系统，当拆卸车轮和制动系统的时候轴座和轴肩经常被划伤。微小的划痕在高速运行的高铁中，会形成裂纹源，随着振动和服役的加剧，会不断扩大，甚至导致车轴的断裂。在现有技术中的划痕本文阐述成缺陷，正常情况下车轴的半径为190毫米，当缺陷的深度不超过1毫米时，可以通过机械磨削的方式去除划痕；但是当缺陷的深度超过1毫米时，则做报废处理，耗资巨大。为此专利技术人通过本方案来实现对缺陷深度在1毫米至4毫米之间的车轴进行有效的修复，并最终能够正常运行，增加车轴重复使用率和降低报废量。当缺陷深度超过4毫米之后，则无修复的必要可直接更换新的车轴。首先，为了修复后的车轴的疲劳强度不受影响，保证车轴的服役寿命和安全，故本方案采用了镍基合金粉末作为修复填料。所述修复粉末以重量百分数计，包括以下组分：C：0.08～0.12％、Mn：0.4～0.6％、Cr：20.0～23.0％、Nb：3.15～4.15％、Ti：0.25～0.55％、Si：0.4～0.6％、P：0.014～0.016％、S:0.014～0.016％、Mo：8.0～10.0％、Co：0.8～1.2％、Al：0.25～0.55％、Fe：4～6％、Cu：0.06～0.08％、Ni：余量。在上述配方中，强化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于车轴的激光熔覆的修复粉末，其特征在于，以重量百分数计，包括以下组分：/nC：0.08

【技术特征摘要】
1.一种用于车轴的激光熔覆的修复粉末，其特征在于，以重量百分数计，包括以下组分：
C：0.080.12%；
Nb：3.154.15%；
Ti：0.250.55%；
Cr：20.023.0%；
Mn：0.40.6%；
Ni：余量。


2.根据权利要求1所述的一种用于车轴的激光熔覆的修复粉末，其特征在于，以重量百分数计，还包括以下组分：
Si：0.40.6%；
P：0.0140.016%；
S:0.0140.016%；
Mo：8.010.0%；
Co：0.81.2%；
Al：0.250.55%；
Fe：46%；
Cu：0.060.08%。


3.使用如权利要求1或2任一项所述的用于车轴的激光熔覆的修复粉末对车轴进行激光熔覆的修复方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1、对待修复的车轴进行预处理
将待修复的车轴通过机械加工，去除疲劳层，作为半成品；
步骤2、对半成品进行清洗
对车轴上的待熔覆区域进行清理；在清洗时，使用喷壶将把酒精或丙酮清洗液喷在车轴的表面及表面缺陷处，并用棉纺布擦净；
步骤3、粉末烘干
将上述粉末混合均匀后，置于150℃-170℃的高温环境下2-3小时，烘干；并自然冷却至室温；
步骤4、激光熔覆
根据缺陷熔覆层的厚度需求，设置激光熔覆的工艺参数，根据步进参数，对应在车轴的缺陷处执行激光熔覆，将缺陷处填满并覆盖；
步骤5、机械加工
将熔覆后的产品，车轴原有的尺寸，利用车床和磨床加工将零件加工成最终尺寸，然后按照产品表面要求，利用抛光设备将产品表面抛光，确保缺陷经激光熔覆后使得车轴加工成原有尺寸；
步骤6、交付车轴投入使用。


4.根据权利要求3所述的一种用于车轴的激光熔覆方法，其特征在于，所述车轴为低碳合金钢。


5.根据权利要求3所述的一种用于车轴的激光熔覆方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：李延民，沈鸿源，朱广江，徐志强，丁龙凤，王鑫波，
申请(专利权)人：南京派纳克激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32