[發明專利]高錳鋼轍叉的激光熔覆方法和高錳鋼轍叉

有效

• 申請號: 201911035217.5
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN112746270B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 劉恒亮;何早能;杜文舉;鄭鑫;楊順強
• 申請（專利權）人: 中國鐵建重工集團股份有限公司道岔分公司;中國鐵建重工集團股份有限公司;株洲輝銳增材制造技術有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B22F3/105;B22F3/24;C22C38/00;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C22C38/48;C22C38/52;B33Y10/00
• 代理公司: 北京友聯知識產權代理事務所(普通合伙) 11343
• 代理人: 尚志峰

本發明提供了一種高錳鋼轍叉的激光熔覆方法，包括：在高錳鋼轍叉的基體上加工出熔覆區；在熔覆區內加入合金粉末，并進行多層激光熔覆處理的步驟。本發明提供的激光熔覆方法，通過加工出熔覆區，保證熔覆層能夠堆疊出一定厚度，從而通過多層熔覆層相互堆疊，在熔覆區上制備組織更加均勻致密、層與層之間達到冶金結合，具有較高強度的熔覆層，以強化高錳鋼轍叉的結構硬度和耐磨性以及剪切強度，延長高錳鋼轍叉的使用壽命。

技術領域

本發明涉及一種工程材料表面處理方法，具體而言，尤其涉及一種高錳鋼轍叉的激光熔覆方法和使用上述方法制成的高錳鋼轍叉。

背景技術

目前，高錳鋼轍叉作為鐵路線路道岔設備的關鍵部件，由于具有沖擊硬化效應，心部組織在受到車輪強烈的沖擊后仍然保持極高的韌性，以獲得很高的抗沖擊、耐磨耗和抗裂紋擴展的性能。但是在實際運行過程中，由于高錳鋼轍叉受到車輪強烈的沖擊、碾壓和摩擦作用，往往在被沖擊硬化之前就受到不同程度的磨損，甚至高錳鋼轍叉的表面發生龜裂剝落而失效，從而影響高錳鋼轍叉的使用壽命，也影響鐵路行車安全。

發明內容

為了解決上述技術問題至少之一，本發明的一個目的在于提供一種高錳鋼轍叉的激光熔覆方法。

本發明的再一個目的在于提供一種使用上述激光熔覆方法制成的高錳鋼轍叉。

本發明第一方面的技術方案所提供的高錳鋼轍叉的激光熔覆方法包括：在所述高錳鋼轍叉的基體上加工出熔覆區；在所述熔覆區內加入合金粉末，并進行多層激光熔覆處理。

具體而言，使用激光熔覆技術，需要在熔覆材料(合金粉末)和基材材料(高錳鋼轍叉的基體)兩者之間的結合面上形成致密的、較窄的交互熔覆層，而激光熔覆技術使用效果的優良則與熔覆層的厚度有直接關系。對于單層熔覆激光熔覆處理而言，該熔覆層只能達到一定的厚度，而通過多層激光熔覆可以增加整體熔覆層的厚度。通過設置熔覆區，使熔覆層形成于熔覆區內，則可以形成多層疊加的效果，提高熔覆層的厚度。其中，熔覆區可以是在現有的高錳鋼轍叉的基體上加工成型的，也可以是和高錳鋼轍叉的基體一體成型的。

通過多層激光熔覆可以進一步減少稀釋率，通常熔覆層的稀釋率在5％左右，而通過多層激光熔覆，僅有對位于熔覆區最下方的結合層進行熔覆的時候，對高錳鋼轍叉的基體進行了破壞，也就意味著這5％僅屬于結合層的5％，這樣對于包括結合層在內的多層的熔覆層而言，稀釋率必然小于5％，從而使得多層的熔覆層的稀釋率減少，可見通過進行多層激光熔覆可以減少破壞高錳鋼轍叉的基體的力學性能。另一方面，相對于單層激光熔覆而言，將同樣厚度的熔覆層分為多層依次進行激光熔覆處理，可以相應減少激光功率、送粉速度等，可以在熔覆區上制備組織更加均勻致密、層與層之間達到冶金結合，具有較高強度的熔覆層。同時通過進行多層激光熔覆處理在處理每層熔覆層的時候都對下邊一層的熔覆層進行激光熔覆，由于合金粉末的物理性能相同，也能有效減緩整體熔覆層中裂紋和孔洞的產生。這樣，經過多層激光熔覆處理后得到的高錳鋼轍叉的表層具有高硬度、高耐磨性，延長了高錳鋼轍叉的使用壽命。

值得一提的是，通過設置熔覆區對高錳鋼轍叉上的具體位置進行熔覆，可以更加有針對性的提高高錳鋼轍叉上關鍵部位的硬度和耐磨性，省去了對其它不是關鍵部位的激光熔覆的過程，從而降低了成本，并加快對多個高錳鋼轍叉的基體的進行激光熔覆的作業速度。

另外，本發明提供的上述技術方案中的高錳鋼轍叉的激光熔覆方法還可以具有如下附加技術特征：

在上述技術方案中，所述“在所述熔覆區內加入合金粉末，并進行多層激光熔覆處理”的步驟具體包括：對所述熔覆區進行三維建模；依據三維建模構建出的模型結構將所述熔覆區分成多層待熔覆區；根據所述熔覆區的分層情況，將合金粉末送入激光束中，依次從下向上對每層所述待熔覆區進行逐層熔覆處理。