[發(fā)明專利]基于激光-感應(yīng)熱源的鋼軌表面功能梯度強化層制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910469216.5
• 申請日: 2019-05-31
• 公開（公告）號: CN110172546A
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊志翔;王愛華;熊大輝;葉兵;吳文迪;呂威;李婷;宮衛(wèi)華
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢華工激光工程有限責(zé)任公司
• 主分類號: C21D1/09
• 分類號: C21D1/09;C21D1/10;C21D9/04
• 代理公司: 北京匯澤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11228
• 代理人: 張濤

1.基于激光-感應(yīng)熱源的鋼軌表面功能梯度強化層制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)在鋼軌的上方設(shè)置激光器和感應(yīng)加熱組件，且感應(yīng)加熱組件位于激光器發(fā)射的激光束掃描方向的前方；

2)對鋼軌表面加熱時，激光器和感應(yīng)加熱組件同向同速運動，通過感應(yīng)加熱組件對鋼軌表面進行預(yù)熱，激光器對預(yù)熱的鋼軌表面加熱至奧氏體化溫度；

3)鋼軌表面冷卻至馬氏體相變溫度以下后，即形成界面硬度梯度分布的功能梯度強化層。

2.如權(quán)利要求1所述的基于激光-感應(yīng)熱源的鋼軌表面功能梯度強化層制備方法，其特征在于：所述感應(yīng)加熱組件設(shè)置在激光器掃描方向前方10～50mm處。

3.如權(quán)利要求1所述的基于激光-感應(yīng)熱源的鋼軌表面功能梯度強化層制備方法，其特征在于：所述感應(yīng)加熱組件包括中頻感應(yīng)電源和感應(yīng)線圈，所述感應(yīng)線圈形狀與鋼軌軌頭踏面外輪廓相同，且平行于鋼軌上表面，感應(yīng)線圈與鋼軌上表面間距5～10mm，感應(yīng)線圈沿鋼軌長度方向的長度為50～400mm。

4.如權(quán)利要求3所述的基于激光-感應(yīng)熱源的鋼軌表面功能梯度強化層制備方法，其特征在于：所述感應(yīng)線圈由空心銅管繞成盤旋狀，且其內(nèi)部通有冷卻水，外部安裝有導(dǎo)磁體。

5.如權(quán)利要求1所述的基于激光-感應(yīng)熱源的鋼軌表面功能梯度強化層制備方法，其特征在于：所述感應(yīng)加熱組件對鋼軌預(yù)熱的加熱深度為3～10mm，加熱溫度為100～500℃。

6.如權(quán)利要求5所述的基于激光-感應(yīng)熱源的鋼軌表面功能梯度強化層制備方法，其特征在于：所述感應(yīng)加熱組件對鋼軌預(yù)熱的加熱深度大于激光的加熱深度。

7.如權(quán)利要求5所述的基于激光-感應(yīng)熱源的鋼軌表面功能梯度強化層制備方法，其特征在于：所述功能梯度強化層通過感應(yīng)加熱組件預(yù)熱控制鋼軌冷卻后淬火層橫斷面沿其層深方向依次形成全馬氏體區(qū)和半馬氏體區(qū)，全馬氏體區(qū)的硬度在650～900HV之間，半馬氏體區(qū)硬度在350～600HV之間。

8.如權(quán)利要求1所述的基于激光-感應(yīng)熱源的鋼軌表面功能梯度強化層制備方法，其特征在于：所述激光器的掃描速度為4～20mm/s，激光器的功率為600～12000W，激光器發(fā)射的激光束光斑寬度為10～50mm。

9.如權(quán)利要求8所述的基于激光-感應(yīng)熱源的鋼軌表面功能梯度強化層制備方法，其特征在于：所述激光器為半導(dǎo)體直接輸出激光器、半導(dǎo)體光纖傳輸激光器或光纖激光器。