一种钢轨螺栓孔的激光增材修复方法技术

本申请涉及增材制造技术领域，公开了一种钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，包括以下步骤：在螺栓孔的内侧面制备坡口，将所述螺栓孔扩大成圆台形状的孔洞；在所述圆台形状的孔洞的上底面所在一侧轨腰上安装钢板；以金属粉末为熔覆材料，对所述圆台形状的孔洞进行激光增材，直至所述圆台形状的孔洞被完全填充。本申请的钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，可以实现对钢轨螺栓孔的修复，恢复钢轨的使用价值，避免钢轨报废，减少经济损失。减少经济损失。减少经济损失。

【技术实现步骤摘要】
一种钢轨螺栓孔的激光增材修复方法


[0001]本申请涉及增材制造
，主要涉及一种钢轨螺栓孔的激光增材修复方法。

技术介绍

[0002]在铁路轨道中存在很多通过连接夹板连接两段钢轨形成的钢轨接头。连接夹板通过连接螺栓与钢轨固定在一起，两段钢轨之间存在轨缝。钢轨接头的螺栓孔具有严格的位置尺寸要求，如果螺栓孔位置不准确，则会影响连接夹板的安装，甚至会导致连接夹板无法安装。另外，若螺栓孔的位置不准确，会使连接螺栓与螺栓孔的孔壁一侧发生挤压，从而带来轨缝超过标准要求、长期使用钢轨螺栓孔会被磨损、连接螺栓断裂等一系列问题。在对铁路轨道的维护中，一旦发现钢轨的螺栓孔被磨损超过标准要求，就需更换钢轨。在实际的钢轨铺设中，特别是站段的轨道铺设，需要使用大量的尺寸不一的非标准长度钢轨，因此无法采用出厂已经预制螺栓孔的钢轨，需要对非标准长度钢轨采用便携式打孔机打孔。由于是人工使用便携设备进行打孔，难免会出现钢轨螺栓孔的位置偏差超出许可的情况，而对这部分钢轨则需要进行报废处理，造成损失巨大。
[0003]如果能对不符合使用要求的钢轨螺栓孔进行修复，恢复钢轨的使用价值，就可以避免报废钢轨，可以减少损失，但目前并没有出现可以修复钢轨接头螺栓孔的方法。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，旨在解决现有钢轨螺栓孔的位置偏差超出许可时钢轨需要报废处理的问题。
[0006]本申请的技术方案如下：一种钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，其中，包括以下步骤：（1）在螺栓孔的内侧面制备坡口，将所述螺栓孔扩大成圆台形状的孔洞；（2）在所述圆台形状的孔洞的上底面所在一侧轨腰上安装钢板，封闭所述圆台形状的孔洞的所述上底面；（3）按照所述圆台形状的孔洞的尺寸，使用路径规划软件规划机器人的运动轨迹，所述运动轨迹所构成的激光增材焊道能够完全填充所述圆台形状的孔洞；（4）以金属粉末为熔覆材料，所述机器人的工具中心点按照规划的所述运动轨迹对所述圆台形状的孔洞进行激光增材，直至所述圆台形状的孔洞被完全填充。
[0007]本申请的钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，可以实现对钢轨螺栓孔的修复，恢复钢轨的使用价值，避免钢轨报废，减少经济损失。
[0008]所述的钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，其中，所述金属粉末包括如下质量百分比的组分：C≤0.02%，Mn 1.00~1.80%，Si 1.50~2.20%，Cr 20.00~22.00%，Ni 15.00~18.00%，P ≤0.02%，S≤0.01%，Mo 3.00~4.00%，Re 3.00~4.00%，Fe 余量。
[0009]在本申请中还提供一种适用于钢轨螺栓孔修复的金属粉末，可以通过激光增材方式对钢轨螺栓孔进行修复，使螺栓孔有更好的修复效果和在激光熔覆过程中具有更低的裂纹倾向。
[0010]所述的钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，其中，所述金属粉末的颗粒直径分布在53~110μm。
[0011]所述的钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，其中，在步骤（1）中，采用60
°
坡口铣刀或90
°
坡口铣刀制备所述坡口。
[0012]所述的钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，其中，所述钢板的厚度为3~10mm。
[0013]所述的钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，其中，在步骤（4）中，还包括以下步骤：在实施激光增材之前，对所述螺栓孔所在的钢轨区域进行预热至300~400℃；在激光增材结束后，对经过激光增材的所述钢轨区域加热20~40分钟，保持温度在300~400℃之间，然后对所述钢轨区域包裹保温，使所述钢轨区域缓慢冷却。
[0014]所述的钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，其中，激光增材的工艺参数为：激光光斑直径2~10mm，激光功率范围为1500~5500W，激光增材过程使用纯度大于99.9%的氩气作为保护气体，保护气体流量8~20L/min，激光熔覆扫描速率设定7~20mm/s，使用纯度大于99.9%的氩气作为金属粉末载气，金属粉末载气流量5~12L/min，金属粉末输送速度设置为10~30g/min。
[0015]所述的钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，其中，所述钢轨螺栓孔的激光增材修复方法还包括以下步骤：（5）拆除所述钢板，采用钢轨轨腰打磨机去除所述轨腰上因所述激光增材产生的多余的加工余量。
[0016]所述的钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，其中，所述钢轨螺栓孔的激光增材修复方法还包括以下步骤：（6）采用超声波钢轨探伤设备对经过所述激光增材修复的所述钢轨进行超声波探伤。
[0017]所述的钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，其中，所述钢轨螺栓孔的激光增材修复方法还包括以下步骤：（7）确认探伤合格后，采用钢轨打孔机在正确的位置重新制备螺栓孔，将所述钢轨回装到道床使用。
[0018]有益效果：本申请的钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，可以实现对钢轨螺栓孔的修复，恢复钢轨的使用价值，避免钢轨报废，减少经济损失。
附图说明
[0019]图1为本申请实施例1中U71MnG钢轨经过激光增材修复后原螺栓孔位置的金相显微图像。
具体实施方式
[0020]本申请提供一种钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施
例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0021]本申请提供一种钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，包括以下步骤：（1）在螺栓孔的内侧面制备坡口，将螺栓孔扩大成圆台形状的孔洞；（2）在圆台形状的孔洞的上底面所在一侧轨腰上安装钢板，封闭圆台形状的孔洞的上底面；（3）按照圆台形状的孔洞的尺寸，使用路径规划软件规划机器人的运动轨迹，运动轨迹所构成的激光增材焊道能够完全填充圆台形状的孔洞的几何空间；（4）以金属粉末为熔覆材料，机器人的工具中心点按照规划的运动轨迹对圆台形状的孔洞进行激光增材，直至圆台形状的孔洞被完全填充；（5）拆除钢板，采用钢轨轨腰打磨机去除钢轨轨腰上因激光增材产生的多余的加工余量，得到没有螺栓孔的钢轨；（6）采用超声波钢轨探伤设备对经过激光增材修复螺栓孔的钢轨进行超声波探伤。
[0022]（7）确认探伤合格后，采用钢轨打孔机在正确的位置重新制备螺栓孔，最后将钢轨回装到道床使用。
[0023]具体地，在步骤（1）中，在对螺栓孔进行修复前，需要对螺栓孔的内侧面进行修整，将螺栓孔扩大成圆台形状的孔洞，孔洞的内表面将作为激光增材的表面使用。在此过程中，可以采用60
°
坡口铣刀或90
°
坡口铣刀制备坡口。
[0024]圆台形状的孔洞具有上底面和下底面，上底面位于一侧轨腰所在平面上，下底面位于另一侧轨腰所在平面上，上底面的半径小于下底面的半径。在步骤（2）中，用钢板封闭圆台形状的孔洞的上底面，在后续步骤中，机器人在从圆台形状的孔洞的下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在螺栓孔的内侧面制备坡口，将所述螺栓孔扩大成圆台形状的孔洞；（2）在所述圆台形状的孔洞的上底面所在一侧轨腰上安装钢板，封闭所述圆台形状的孔洞的所述上底面；（3）按照所述圆台形状的孔洞的尺寸，使用路径规划软件规划机器人的运动轨迹，所述运动轨迹所构成的激光增材焊道能够完全填充所述圆台形状的孔洞；（4）以金属粉末为熔覆材料，所述机器人的工具中心点按照规划的所述运动轨迹对所述圆台形状的孔洞进行激光增材，直至所述圆台形状的孔洞被完全填充。2.根据权利要求1所述的钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，其特征在于，所述金属粉末包括如下质量百分比的组分：C≤0.02%，Mn 1.00~1.80%，Si 1.50~2.20%，Cr 20.00~22.00%，Ni 15.00~18.00%，P ≤0.02%，S≤0.01%，Mo 3.00~4.00%，Re 3.00~4.00%，Fe 余量。3.根据权利要求1所述的钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，其特征在于，所述金属粉末的颗粒直径分布在53~110μm。4.根据权利要求1所述的钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，其特征在于，在步骤（1）中，采用60
°
坡口铣刀或90
°
坡口铣刀制备所述坡口。5.根据权利要求1所述的钢轨螺栓孔的激光增材修复方法，其特征在于，所述钢板的厚度为3~10mm。6.根据权利要求1所述的钢轨螺栓孔的激光增材修复...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新贵，李泽厚，柴春谊，王志超，朱吉，
申请(专利权)人：泽高新智造广东科技有限公司，
类型：发明
国别省市：