[發(fā)明專利]一種激光電弧焊復(fù)合熔覆再制造鐵道列車車輪的裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710192440.5
• 申請(qǐng)日: 2017-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN106825930A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張春杰;谷云蕾;武波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)中航華晟激光技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): B23K26/348
• 分類號(hào): B23K26/348
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一種激光電弧焊復(fù)合熔覆再制造鐵道列車車輪的裝置，采用寬帶激光與擺動(dòng)電弧焊結(jié)合，有效的解決了電弧焊接熱影響區(qū)大，結(jié)合界面基材力學(xué)性能下降，焊接層存在氣孔缺陷和夾雜多和激光熔覆效率低的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了雙熱源優(yōu)點(diǎn)的結(jié)合，有效降低了鐵道列車車輪再制造成本。

背景技術(shù)

鐵道列車車輪主要包括貨車、客車和高鐵車輪，一般鐵軌的材質(zhì)為CL70號(hào)鋼，車輪的材質(zhì)為CL60號(hào)鋼，從設(shè)計(jì)的原理上寧可犧牲車輪的壽命也不犧牲鐵軌的壽命，主要原因是更換鐵軌會(huì)影響列車運(yùn)行，打亂整個(gè)鐵路的運(yùn)行秩序和安全保障，貨車車輪在完成運(yùn)輸任務(wù)后可以在線下檢修和更換。所以對(duì)鐵道列車車輪的要求是不能比鐵軌更耐磨。在中國(guó)每年由于磨損的原因下線更換的車輪價(jià)值達(dá)到10億元左右，換下的車輪采取回爐重新熔煉使用，這樣浪費(fèi)了大量能源和多余的勞動(dòng)付出。隨著鐵路提速及高鐵的大量投入使用，車輪的磨損和更換問(wèn)題更加突出，這已經(jīng)成為鐵路運(yùn)營(yíng)很大的成本，車輪的再制造需求迫切。

以往鐵路部門對(duì)報(bào)廢的車輪也采取了弧焊技術(shù)進(jìn)行修復(fù)，但由于質(zhì)量難于保證，對(duì)操作者技能要求高，再加上批量大，因此參與的部門多，造成質(zhì)量無(wú)法保證，這樣極大威脅著鐵路運(yùn)輸安全和人員安全，國(guó)家鐵路局被迫停止了弧焊焊接修復(fù)車輪的生產(chǎn)。高鐵的大量運(yùn)行，車輪再制造問(wèn)題又一次被提上日程。

國(guó)內(nèi)其他企業(yè)研究過(guò)用激光熔覆手段修復(fù)車輪，通過(guò)論證和分析，性能和指標(biāo)都達(dá)到鐵路車輪技術(shù)條件要求，但他們卻遭遇了實(shí)際應(yīng)用困難，鐵道列車車輪新品價(jià)格和車輪耐磨性不能超過(guò)鐵軌的耐磨性的雙層約束。激光熔覆再制造車輪無(wú)法滿足制造成本的限制，使使用部門無(wú)法接受激光熔覆再制造鐵路列車車輪的價(jià)格。

我們研制出寬帶激光與擺動(dòng)電弧焊結(jié)合的車輪復(fù)合再制造裝置，有效的解決了激光制造成本過(guò)高和弧焊質(zhì)量無(wú)法保證的缺點(diǎn)。為鐵道列車車輪高品質(zhì)、高效率、低成本再制造提供了可能。我們同時(shí)提出專用自動(dòng)化設(shè)備的概念，進(jìn)一步提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證了加工過(guò)程穩(wěn)定和復(fù)雜工序通過(guò)功能分解通過(guò)簡(jiǎn)單加工單元的生產(chǎn)過(guò)程思維，進(jìn)一步降低了加工成本提高了品質(zhì)穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

高效率、高品質(zhì)、低成本是鐵道列車車輪再制造的三個(gè)基本要求，圍繞這個(gè)要求我們研制出寬帶激光與電弧焊結(jié)合的復(fù)合熔覆裝置對(duì)鐵道列車車輪進(jìn)行再制造，同時(shí)研制出專用自動(dòng)化設(shè)備分解復(fù)雜加工過(guò)程形成生產(chǎn)力。

如圖1為激光電弧焊復(fù)合熔覆再制造鐵道列車車輪的裝置結(jié)構(gòu)示意，電弧11通過(guò)擺頭12使熔覆焊道寬度與激光13帶寬約13*1.5（mm）一致，通過(guò)氬氣14保護(hù)形成惰性保護(hù)氣層，在激光13作用下加速焊絲的熔化速度并使焊深加深，激光能束對(duì)熔池15形成攪拌使氣孔排出及造渣充分，避免熔覆缺陷及夾雜產(chǎn)生，同時(shí)熔覆層與基體10形成更牢固的冶金結(jié)合。

鐵道列車車輪制造執(zhí)行TB/T449-2003《機(jī)車車輛車輪輪緣踏面外形》、TB/T2817-1997《鐵道車輛用輾鋼整體輪技術(shù)條件》，鐵道列車車輪再制造必須滿足標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)條件要求。

如圖2 所示為鐵道列車車輪結(jié)構(gòu)，車輪由于高速運(yùn)行，負(fù)載大，因此磨損很大，車輪主要磨損輪轂表面1和輪緣內(nèi)側(cè)面2，激光電弧焊復(fù)合再制造裝置主要在輪轂表面和輪緣內(nèi)側(cè)實(shí)施加工，輪轂一般單邊需要熔覆6-10mm，輪緣需要熔覆5mm左右。

如圖3所示激光電弧焊復(fù)合熔覆再制造鐵道列車車輪的裝置的加工過(guò)程示意，焊絲6通過(guò)送絲裝置被推送到弧焊頭5輸出，由于焊絲6是弧焊的一個(gè)電極其與輪緣面2產(chǎn)生電弧放電，焊絲熔化，激光光束焦點(diǎn)作用在焊束熔池9里，對(duì)焊層熔池中金屬充分?jǐn)嚢瑁峁┠芰渴购附z送絲速度提升，造渣及氣孔減少，熱影響區(qū)減小，提高有效能量利用率。擺動(dòng)器7使電弧焊寬度與激光帶寬度一致，使激光能量得到充分利用，提高熔絲量。

附圖說(shuō)明

附圖1 寬帶激光與電弧焊復(fù)合熔覆車輪示意圖。

附圖2 鐵路列車車輪結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖3 加工過(guò)程示意圖。