【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轨道交通，尤其是一种钢基制动盘激光熔覆粉末及激光熔覆涂层制备方法。
技术介绍
1、高速动车组用钢基制动盘24crnimo材料具有优良的强韧性，应用于轨道车辆的制动系统关键零部件，其对列车的可靠性与安全性具有非常重要的作用。然而，随着高速列车速度的不断提高，对制动盘的制动性能要求也越来越高。现有的钢基制动盘热容小，强韧性较低，且耐磨性和热疲劳性能较差，目前我国所用的钢基制动盘已不能满足时速400公里及以上高速列车需求。为了提高铸钢制动盘摩擦面的制动性能，需要一种在基体表面制备强度和塑韧性比原始基体高的熔覆涂层材料。即以现有钢基制动盘，通过激光熔覆技术在其表面制备大热容、高强韧、高耐磨、耐热疲劳、摩擦系数稳定的激光熔覆涂层，以满足时速400公里高速列车高速高能制动的需求，进一步提升制动盘的性能及使用寿命，实现关键部件整体性能的优化和提升并满足时速400公里高速列车需求。
技术实现思路
1、针对当前钢基制动盘已不能满足时速400公里及以上高速列车需求的问题，本专利技术提供一种钢基制动盘激光熔覆粉末，以及配合使用的激光熔覆涂层制备方法。
2、本专利技术提供了一种与钢基制动盘界面结合好、强韧性匹配高于母材、耐热疲劳性能和大热容的熔覆粉末材料，并对所制备的粉末进行了制动盘激光熔覆涂层制备方法设计，以满足钢基制动盘摩擦面性能要求。
3、本专利技术提供的钢基制动盘激光熔覆粉末，由如下质量百分比的原料组分制成：
4、cr：24.0～30.0wt％、n
5、按照上述原料比例，通过气雾化制粉法进行制粉，得到熔覆粉末。
6、一种优选的钢基制动盘激光熔覆粉末，由如下质量百分比的原料组分制成：
7、cr：27wt％、ni：2.8wt％、mo：5.5wt％、mn：1.0wt％、si：1.0％、c：0.25wt％、余量为co。
8、进一步优选的钢基制动盘激光熔覆粉末，由如下质量百分比的原料组分制成：
9、cr：27wt％、ni：2.8wt％、mo：5.5wt％、mn：5.0wt％、si：1.0％、c：0.25wt％、余量为co。
10、熔覆粉末中各元素在熔覆涂层中起到的作用：co元素提高熔覆层高温强度和良好的高温力学性能，并能提高热疲劳性能；si元素提高耐酸性能；mo元素能提高材料高温强度和耐磨性能；mn元素主要固溶强化作用，提高合金的抗拉强度；ni元素改善熔覆层的塑性和韧性，并提高耐腐蚀性能；cr元素提高熔覆耐腐蚀性和耐磨性。熔覆粉末各元素匹配合理，兼顾了熔覆层的高温性能、强度、耐磨性和塑性，满足制动盘性能要求。
11、本专利技术还提供了一种采用上述钢基制动盘激光熔覆粉末制备激光熔覆涂层的制备方法，步骤如下：
12、s1、将烘干后的熔覆粉末装入激光熔覆装置的送粉器中，备用。
13、s2、安装防变形圆盘和制动盘，具体如下：
14、s21、在激光熔覆前，首先将制动盘预热到300℃～350℃，保温1.5～2h；然后采用堵头将制动盘上的所有螺纹孔封堵；所述堵头底部设置螺纹孔。
15、s22、将防变形圆盘安装固定在变位机的转盘上，制动盘固定于防变形圆盘上，防变形圆盘直径大小与制动盘相等，防变形圆盘上沿着圆周方向设置有多个螺纹孔，螺纹孔数量与制动盘的螺纹孔数量相等，且螺纹孔的位置上下一一对应重合，采用螺栓由下向上穿过防变形圆盘的螺纹孔后插入制动盘的螺纹孔内且与堵头底部螺纹连接，实现防变形圆盘与制动盘的固定连接；通过螺栓之间的力控制制动盘熔覆后摩擦面的变形。
16、s3、激光熔覆时，在变位机的转盘转动条件下，第一层和第三层采用的熔覆方向为由制动盘摩擦面内侧到外，第二层和第四层的熔覆方向与第一层和第三层相反，转盘旋转方向不变，而激光熔覆头改变熔覆方向。激光熔覆工艺参数如下：激光功率4000～5000w，扫描速度16～28mm/s，激光光斑直径4.5～7mm，送粉率25～60g/min，氩气流量25～35l/min。
17、s4、激光熔覆完成后，将取下的防变形圆盘和制动盘整体放置于350℃～450℃的保温箱中保温至少4h。
18、s5、将防变形圆盘取下，采用反压变形夹具对熔覆后制动盘进行施压处理，直至制动盘变形量低于±0.2mm时为止。所述反压变形夹具包括一圆环和一圆盘，圆环外径大于制动盘外径，而内径小于制动盘外径，制动盘放置于圆环上表面，制动盘上表面放置圆盘，圆盘直径大于制动盘内径，小于制动盘外径；在圆盘上方对圆盘施加载荷，达到对制动盘形变的矫正，直至制动盘变形量低于±0.2mm时为止。
19、s6、对反压变形后的制动盘进行加工，保证加工面平整度小于ra0.8。
20、上述方法中，所述变位机包括机架、机架上设置转轴，转轴顶端连接转盘，转轴底部与电机连接，在电机驱动下转轴转动，带动转盘转动，进而带动制动盘转动进行激光熔覆。
21、优选的一种方式，所述防变形圆盘与转盘之间的连接方式如下：
22、所述防变形圆盘设置为圆环形，所述转盘的上表面开设至少两个条形凹槽，两个凹槽左右对称设置。凹槽由转盘中心位置延伸至转盘边缘，每个凹槽内设置螺杆a，凹槽内壁面设置与螺杆a匹配的螺纹，螺杆a长度大于凹槽的长度，且螺杆a一端延伸至转盘的边缘外侧，作为螺杆a的旋钮a；螺杆a另一端上设置有l型的卡柱a，卡柱a的横向底板上设置有与螺杆a匹配的螺纹；通过旋转旋钮a使螺杆a在凹槽内左右移动，进而带动卡柱a的移动；安装防变形圆盘之前，旋转旋钮a使卡柱a向转盘中心的方向移动，保证防变形圆盘放置于转盘上后所有卡柱a均位于防变形圆盘的内腔中，防变形圆盘放置于转盘上后，旋转旋钮a使卡柱a向远离转盘中心的方向移动，使卡柱a的上部竖直挡板与防变形圆盘的内腔边缘紧靠，实现对防变形圆盘的限位固定。
23、进一步优选的是，按照上述相似的方法对制动盘在防变形圆盘上的位置进行进一步限位固定。所述防变形圆盘的上表面开设至少两个条形凹槽，两个凹槽左右对称设置，凹槽由防变形圆盘中心位置延伸至边缘，每个凹槽内设置螺杆b，凹槽内壁面设置与螺杆b匹配的螺纹，螺杆b长度大于凹槽的长度，且螺杆b一端延伸至防变形圆盘的边缘外侧，作为螺杆b的旋钮b；螺杆b另一端上设置有竖直的卡柱b，卡柱b的底面上设置有与螺杆b匹配的螺纹；通过旋转旋钮b使螺杆b在凹槽内左右移动，进而带动卡柱b的移动；安装制动盘之前，旋转旋钮b使卡柱b向靠近防变形圆盘中心的方向移动，保证制动盘放置于防变形圆盘上后所有卡柱b均位于制动盘的内腔中，制动盘放置于防变形圆盘上后，旋转旋钮b使卡柱b向远离防变形圆盘中心的方向移动，使卡柱b与制动盘的内腔边缘紧靠，实现对制动盘的限位固定。
24、与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：
25、(1)强韧性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钢基制动盘激光熔覆粉末，其特征在于，由如下质量百分比的原料组分制成：
2.如权利要求1所述的钢基制动盘激光熔覆粉末，其特征在于，通过气雾化制粉法进行制粉，得到熔覆粉末。
3.如权利要求2所述的钢基制动盘激光熔覆粉末，其特征在于，由如下质量百分比的原料组分制成：
4.如权利要求2所述的钢基制动盘激光熔覆粉末，其特征在于，由如下质量百分比的原料组分制成：
5.一种采用如权利要求1-4任意一项所述的钢基制动盘激光熔覆粉末制备激光熔覆涂层的方法，其特征在于，步骤如下：
6.如权利要求5所述的激光熔覆涂层制备方法，其特征在于，激光熔覆工艺参数如下：激光功率4000～5000W，扫描速度16～28mm/s，激光光斑直径4.5～7mm，送粉率25～60g/min，氩气流量25～35L/min。
7.如权利要求5所述的激光熔覆涂层制备方法，其特征在于，所述变位机包括机架、机架上设置转轴，转轴顶端连接转盘，转轴底部与电机连接，在电机驱动下转轴转动，带动转盘转动，进而带动制动盘转动进行激光熔覆。
8.如权利要
9.如权利要求5所述的激光熔覆涂层制备方法，其特征在于，所述防变形圆盘的上表面开设至少两个条形凹槽，两个凹槽左右对称设置，凹槽由防变形圆盘中心位置延伸至边缘，每个凹槽内设置螺杆B，凹槽内壁面设置与螺杆B匹配的螺纹，螺杆B长度大于凹槽的长度，且螺杆B一端延伸至防变形圆盘的边缘外侧，作为螺杆B的旋钮B；螺杆B另一端上设置有竖直的卡柱B，卡柱B的底面上设置有与螺杆B匹配的螺纹；通过旋转旋钮B使螺杆B在凹槽内左右移动，进而带动卡柱B的移动；安装制动盘之前，旋转旋钮B使卡柱B向靠近防变形圆盘中心的方向移动，保证制动盘放置于防变形圆盘上后所有卡柱B均位于制动盘的内腔中，制动盘放置于防变形圆盘上后，旋转旋钮B使卡柱B向远离防变形圆盘中心的方向移动，使卡柱B与制动盘的内腔边缘紧靠，实现对制动盘的限位固定。
10.如权利要求5所述的激光熔覆涂层制备方法，其特征在于，所述反压变形夹具包括一圆环和一圆盘，圆环外径大于制动盘外径，而内径小于制动盘外径，制动盘放置于圆环上表面，制动盘上表面放置圆盘，圆盘直径大于制动盘内径，小于制动盘外径；在圆盘上方对圆盘施加载荷，达到对制动盘形变的矫正，直至制动盘变形量低于±0.2mm时为止。
...【技术特征摘要】
1.一种钢基制动盘激光熔覆粉末，其特征在于，由如下质量百分比的原料组分制成：
2.如权利要求1所述的钢基制动盘激光熔覆粉末，其特征在于，通过气雾化制粉法进行制粉，得到熔覆粉末。
3.如权利要求2所述的钢基制动盘激光熔覆粉末，其特征在于，由如下质量百分比的原料组分制成：
4.如权利要求2所述的钢基制动盘激光熔覆粉末，其特征在于，由如下质量百分比的原料组分制成：
5.一种采用如权利要求1-4任意一项所述的钢基制动盘激光熔覆粉末制备激光熔覆涂层的方法，其特征在于，步骤如下：
6.如权利要求5所述的激光熔覆涂层制备方法，其特征在于，激光熔覆工艺参数如下：激光功率4000～5000w，扫描速度16～28mm/s，激光光斑直径4.5～7mm，送粉率25～60g/min，氩气流量25～35l/min。
7.如权利要求5所述的激光熔覆涂层制备方法，其特征在于，所述变位机包括机架、机架上设置转轴，转轴顶端连接转盘，转轴底部与电机连接，在电机驱动下转轴转动，带动转盘转动，进而带动制动盘转动进行激光熔覆。
8.如权利要求7所述的激光熔覆涂层制备方法，其特征在于，所述防变形圆盘设置为圆环形，所述转盘的上表面开设至少两个条形凹槽，两个凹槽左右对称设置，凹槽由转盘中心位置延伸至转盘边缘，每个凹槽内设置螺杆a，凹槽内壁面设置与螺杆a匹配的螺纹，螺杆a长度大于凹槽的长度，且螺杆a一端延伸至转盘的边缘外侧，作为螺杆a的旋钮a；螺杆a另一端上设置有l型的卡柱a，卡柱a的横向底板上设置有与螺杆a匹配的螺纹；通...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈辉，赵永胜，刘艳，吴影，胡登文，刘晋，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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