[發(fā)明專利]一種高鐵車輪模具激光合金化方法

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• 申請日: 2015-06-17
• 公開（公告）號: CN104962905A
• 公開（公告）日: 2015-10-07
• 發(fā)明（設計）人: 姜偉;王植;張林;郭巍;郭煒霆;王云山;雷劍波
• 申請（專利權）人: 北京瑞觀光電科技有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及激光合金化技術領域，具體是一種高鐵車輪模具激光合金化方法。

背景技術

激光表面合金化工藝是指在基體表面上涂敷一種能夠使基體表面強化的合金元素，利用激光的高能粒子束，使基體和合金元素快速融合，形成基體合金化的表面強化技術。

隨著全球經濟的快速發(fā)展，鐵路在經濟發(fā)展中起著關鍵作用，高鐵車輪的產量和生產成本直接影響鐵路的建設以及經濟的發(fā)展。目前我國高鐵車輪制造中，因模具材料和熱處理等因素與國外有較大差距，單套模具生產高鐵車輪量一直較低，制約了高鐵車輪的生產效率和生產成本，因此提高高鐵車輪模具的使用周期在我國是一個急需解決的技術問題。

模具在重載荷和高頻率的使用過程中，很容易在模具的接觸面出現(xiàn)犁溝和磨損缺陷，影響高鐵車輪毛坯的質量和產量。

傳統(tǒng)的提高高鐵車輪模具使用周期的方法主要有淬火、滲氮、滲碳等，但是這些方法對于提升單套高鐵車輪模具的車輪生產量難以達到理想的效果，因此需要采用其他的技術來提高高鐵車輪模具的使用壽命。激光合金化技術的迅速發(fā)展及其在高鐵車輪模具中的應用，能夠顯著提高高鐵車輪模具的使用壽命。

發(fā)明內容

針對上述技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種高鐵車輪模具激光合金化的方法，來解決背景技術中存在的問題，同時填補了高鐵車輪模具激光合金化處理的技術空白。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取了如下技術措施。

一種鎳包碳化鎢和鈷包碳化鎢按重量比1∶1的合金粉末；

本發(fā)明采用的技術方案是，一種高鐵車輪模具激光合金化方法，包括以下步驟：

步驟一、將欲處理的高鐵車輪模具外表面擦拭干凈，然后用酒精或者是丙酮溶液對外表面進行清洗，直至沒有油污；

步驟二、將鈷包碳化鎢和鎳包碳化鎢的混合粉末和蟲膠混合均勻，調成漿糊狀，用無水乙醇浸泡5～10小時，然后用刷子將該混合物均勻地涂刷在模具外表面，涂層厚度為0.1～0.5mm，然后用吹風機吹干；

鎳包碳化鎢和鈷包碳化鎢為重量比1∶1的合金粉末；

所用的合金化粉末和蟲膠的重量百分比為(95～97)∶(3～5)；

步驟三、使用半導體激光器對模具外表面進行掃描，激光的輸出功率為2500～3500W，光斑寬度2～10mm，掃描速度5～20mm/s，保護氣體為氬氣。

步驟二中各粉末粒度為500目以細。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過合金元素的添加和工藝的優(yōu)化，使高鐵車輪模具的外表面形成一層耐高溫、抗氧化性能很好的合金層，使表面的耐磨性、硬度得到大幅提成，延長了高鐵車輪模具的使用壽命，提高了高鐵車輪的產量。

附圖說明

圖1是實例一組織形貌圖；

圖2是實例二組織形貌圖；

圖3是實例二涂層硬度曲線圖；

圖4是硬度壓痕形貌圖；

圖5為高鐵車輪模具激光合金化示意圖；

圖6為高鐵車輪模具激光合金化現(xiàn)場加工圖；

圖7為高鐵車輪模具激光合金化后實物照片。

具體實施方式

實例一：

一種高鐵車輪模具激光合金化方法，包括以下步驟：

(1)將欲處理的高鐵車輪模具外表面擦拭干凈，然后用酒精或者是丙酮溶液對外表面進行清洗，直至沒有油污；

(2)將鈷包碳化鎢和鎳包碳化鎢的混合粉末和蟲膠混合均勻，調成漿糊狀，用無水乙醇浸泡5～10小時，然后用刷子將該混合物均勻地涂刷在模具外表面，涂層厚度為0.3mm，然后用吹風機吹干；

所用的合金化粉末和蟲膠的重量百分比為95∶5；

(3)使用半導體激光器對模具外表面進行掃描，激光的輸出功率為3000W，光斑寬度6mm，掃描速度10mm/s，保護氣體為氬氣。

激光合金化處理后涂層組織結構如圖1所示。

實例二：

一種高鐵車輪模具激光合金化方法，包括以下步驟：

(1)將欲處理的高鐵車輪模具外表面擦拭干凈，然后用酒精或者是丙酮溶液對外表面進行清洗，直至沒有油污；

(2)將鎳包碳化鎢和鈷包碳化鎢的混合粉末和蟲膠混合均勻，調成漿糊狀，用無水乙醇浸泡5～10小時，然后用刷子將該混合物均勻地涂刷在模具外表面，涂層厚度為0.5mm，然后用吹風機吹干；

所用的合金化粉末和蟲膠的重量百分比為95∶5；

(3)使用半導體激光器對模具外表面進行掃描，激光的輸出功率為3000W，光斑寬度8mm，掃描速度15mm/s，保護氣體為氬氣。