[發(fā)明專利]一種車軸再制造方法、再制造車軸及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112899678B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 齊先勝;肖雪峰;李碩;鄭海霞;何曉龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中車青島四方機車車輛股份有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C21D1/18;C21D10/00
• 代理公司: 濟南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 任歡

本發(fā)明公開了一種車軸再制造方法、再制造車軸及系統(tǒng)，解決了再制造車軸表面殘余應(yīng)力和表層組織惡化的問題，具有提高再制造車軸的產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命的有益效果，具體方案如下：一種車軸再制造方法，去除車軸具有劃傷缺陷的部分；對去除完成后的車軸待修復(fù)區(qū)域進(jìn)行若干層激光熔覆，形成激光熔覆層；在車軸激光熔覆完成后對車軸待修復(fù)區(qū)域進(jìn)行淬火，淬火過程中對車軸待修復(fù)區(qū)域加熱并保溫設(shè)定時間以加熱激光熔覆層向車軸中心設(shè)定范圍的區(qū)域，淬火完成后對車軸待修復(fù)區(qū)域進(jìn)行回火。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軌道交通領(lǐng)域，尤其是一種車軸再制造方法、再制造車軸及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

列車如高速動車組每運行一定周期或里程，需進(jìn)行檢查和維修。其中車輪、車軸1(參見圖1所示)退卸時易在輪座2位置產(chǎn)生劃傷，劃傷的深度較長，且具有一定的深度，劃傷深度超過檢修標(biāo)準(zhǔn)時(一般為0.1mm)需要報廢處理。

激光熔覆再制造技術(shù)是指以損傷超限的廢舊零部件作為再制造毛坯，以激光熔覆技術(shù)作為修復(fù)手段，通過激光加熱粉末、絲材等填充材料，實現(xiàn)損傷位置形狀、尺寸、性能的修復(fù)，使再制造產(chǎn)品達(dá)到新品性能的技術(shù)。一般來講，激光熔覆再制造產(chǎn)品成本不超過新品的50％，可節(jié)能60％，節(jié)材70％，有利于資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會建設(shè)，符合綠色循環(huán)發(fā)展要求。

通過激光熔覆，以報廢的車軸作為制造毛坯，以激光作為熱源對填充材料和待修復(fù)基材進(jìn)行熔化，使熔覆層和待修復(fù)部件形成原子間結(jié)合，完成報廢部件形狀、尺寸及性能修復(fù)。使用激光熔覆技術(shù)對報廢車軸的再制造可以節(jié)約成本50％以上，減少鋼材浪費70％以上，是一種綠色、先進(jìn)修復(fù)技術(shù)。參考圖2所示，激光熔覆再制造車軸修復(fù)位置可分為4個區(qū)域，即熔覆層、界面層、基材熱損傷層及基材6；根據(jù)劃傷情況和激光熔覆工藝及參數(shù)不同，熔覆層3一般在(0.3～0.5)mm，界面層4一般在(0.01～0.02)mm，基材損傷層5厚度大約在(0.1～0.5)mm范圍內(nèi)。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，受熔覆層熔池收縮的影響，熔覆區(qū)域、界面層不可避免的存在殘余拉應(yīng)力，在交變載荷作用下，拉應(yīng)力可造成應(yīng)力集中進(jìn)而引起疲勞裂紋，嚴(yán)重影響再制造車軸的使用壽命。

同時，受到激光熱場的作用，靠近熔池位置0.5mm范圍內(nèi)基材熱損傷區(qū)域發(fā)生組織變化，形成硬脆的馬氏體組織和粗大晶粒惡化了制造車軸的表面性能；殘余應(yīng)力和基材損傷區(qū)的存在降低了再制造車軸的使用性能，疲勞壽命大大縮短。而車軸在使用過程中承受旋轉(zhuǎn)彎曲作用力，車軸表層是重點承力部位，表層組織惡化將嚴(yán)重影響再制造車軸的使用性能，，對現(xiàn)有修復(fù)的車軸進(jìn)行模擬工況疲勞試驗，經(jīng)過100萬次旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞后即發(fā)生裂紋，無法達(dá)到車軸使用要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的第一目的是提供一種車軸再制造方法，解決了再制造車軸表面殘余應(yīng)力和表層組織惡化的問題，同時在修復(fù)位置引入壓應(yīng)力，提高了再制造車軸的產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命。

本發(fā)明的第二目的是提供一種再制造車軸，該車軸的產(chǎn)品質(zhì)量得到了有效保證。

本發(fā)明的第三目的是提供一種再制造車軸的加工系統(tǒng)，改善了再制造車軸修復(fù)位置表層組織狀態(tài)，消除了殘余拉應(yīng)力，引入壓應(yīng)力，延長了再制造車軸的使用壽命。

本發(fā)明的第四目的是提供一種工件再制造方法，通過淬火+回火對工件激光熔覆層進(jìn)行熱處理，可使熔覆區(qū)、界面層馬氏體組織+珠光體組織和基材損傷區(qū)部分馬氏體組織及粗化組織轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袃?yōu)良強韌性的貝氏體組織，保證工件再制造的性能。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種車軸再制造方法，包括：

去除車軸具有劃傷缺陷的部分；

對去除完成后的車軸待修復(fù)區(qū)域進(jìn)行若干層激光熔覆，形成激光熔覆層；