本發(fā)明涉及一種高錳鋼轍叉激光智能復(fù)合再造方法，屬于高錳鋼轍叉生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鐵路列車進(jìn)行中鋼軌和車輪及輪軸是鐵路三大安全部件。道岔是由一條線路分支進(jìn)入或跨越另一條線路的連接及交叉設(shè)備分支，道岔是軌道結(jié)構(gòu)的重要組成部分。高錳鋼固定轍叉是道岔的重要組成結(jié)構(gòu)之一，采用高錳鋼整體鑄造成型。按照TB/T447-2004《高錳鋼轍叉技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鑄造后轍叉不應(yīng)存在氣孔、夾渣、縮孔及裂紋等超標(biāo)缺陷。而且，出口國際產(chǎn)品，按照歐洲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不得存在任何缺陷。目前，高錳鋼整體鑄造轍叉一般采用砂型鑄造，在冒口等處殘留氣孔、夾渣、縮孔等缺陷。轍叉與導(dǎo)軌連接處采用不銹鋼焊接，在焊料與轍叉和導(dǎo)軌焊接處，產(chǎn)生放射性裂紋等缺陷。這些質(zhì)量缺陷既滿足不了出口產(chǎn)品的質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也影響鐵路行車安全。通常采用常規(guī)焊補(bǔ)方法，雖然可以消除一些缺陷，但無法克服焊材與高錳鋼過渡區(qū)產(chǎn)生裂紋，達(dá)不到出口產(chǎn)品的品質(zhì)和安全規(guī)范，成為急待解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是提供一種高錳鋼轍叉激光智能復(fù)合再造方法，具有基體、底材與表層材料結(jié)合力強(qiáng)、抗沖擊、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)異性能，提高了高錳鋼轍叉的技術(shù)性能，保證了行車安全，延長了其使用壽命，解決背景技術(shù)中存在的問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：
高錳鋼轍叉激光智能復(fù)合再造方法，先使用冷涂修補(bǔ)機(jī)在高錳鋼轍叉再造部位涂補(bǔ)過渡材料合金層，采用激光對過渡材料合金層進(jìn)行激光重熔，再應(yīng)用合金材料進(jìn)行激光再造；包含如下工藝步驟：
把高錳鋼轍叉鑄造中產(chǎn)生的缺陷表面，采用機(jī)械加工方法清理干凈，所述缺陷，包含氣孔、夾渣、縮孔及裂紋；
采用冷涂修補(bǔ)機(jī)將含有Ni、Mo合金粉末的過渡材料，冷涂補(bǔ)在高錳鋼轍叉已清理干凈部位，形成過渡材料合金層，過渡材料合金層的厚度為1.0-2.0mm，；過渡材料合金層具有高結(jié)合力、高韌性特點(diǎn)，并與基體材料具有相似的伸長率和收縮系數(shù)，可以與基體之間形成無缺陷冶金結(jié)合；過渡材料各組分的質(zhì)量份為：Ni16-18份、Mo6-9份；
采用激光對過渡材料合金層進(jìn)行激光重熔，形成重熔層；
在重熔層上使用合金材料進(jìn)行激光再造，恢復(fù)高錳鋼轍叉該部位的原貌；所述合金材料，各組分的質(zhì)量份數(shù)為：Cr11-13份、Ni6-8份、Mo4-6份、Cu1-2份、稀土元素0.5-1份；該合金材料與重熔層的底材結(jié)合力強(qiáng)，具有抗沖擊、耐磨損、耐腐蝕及抗裂紋特點(diǎn)。
所述激光重熔，采用公知公用的激光加工機(jī)組和機(jī)器人智能仿形控制操作，對冷涂補(bǔ)的激光韌化重熔進(jìn)行激光重熔，實(shí)現(xiàn)與基體材料完全冶金結(jié)合。
所述激光再造，采用公知公用的激光加工機(jī)組和機(jī)器人智能仿形控制操作，在重熔層上使用合金材料進(jìn)行激光智能再造，恢復(fù)高錳鋼轍叉該部位的原規(guī)格形貌和尺寸。
對完成激光再造的高錳鋼轍叉部位進(jìn)行機(jī)械加工，經(jīng)過無損檢測，無裂紋、砂眼等超標(biāo)缺陷，恢復(fù)達(dá)到原制造的機(jī)械尺寸和技術(shù)規(guī)范要求。
本發(fā)明的有益效果是：解決了傳統(tǒng)工藝手段無法克服的缺陷問題，具有基體、底材與表層材料結(jié)合力強(qiáng)、抗沖擊、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)異性能，提高了高錳鋼轍叉的技術(shù)性能，保證了行車安全，延長了其使用壽命。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合通過實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
高錳鋼轍叉激光智能復(fù)合再造方法，先使用冷涂修補(bǔ)機(jī)在高錳鋼轍叉再造部位涂補(bǔ)過渡材料合金層，采用激光對過渡材料合金層進(jìn)行激光韌化重熔，再應(yīng)用合金材料進(jìn)行激光智能再造；包含如下工藝步驟：
把高錳鋼轍叉鑄造中產(chǎn)生的缺陷表面，采用機(jī)械加工方法清理干凈，所述缺陷，包含氣孔、夾渣、縮孔及裂紋；
采用冷涂修補(bǔ)機(jī)將含有Ni、Mo合金粉末的過渡材料，冷涂補(bǔ)在高錳鋼轍叉已清理干凈部位，形成過渡材料合金層，過渡材料合金層的厚度為1.0-2.0mm，；過渡材料合金層具有高結(jié)合力、高韌性特點(diǎn)，并與基體材料具有相似的伸長率和收縮系數(shù)，可以與基體之間形成無缺陷冶金結(jié)合；過渡材料各組分的質(zhì)量份為：Ni16-18份、Mo6-9份；
采用激光對過渡材料合金層進(jìn)行激光重熔，形成重熔層；
在重熔層上使用合金材料進(jìn)行激光再造，恢復(fù)高錳鋼轍叉該部位的原貌；所述合金材料，各組分的質(zhì)量份數(shù)為：Cr11-13份、Ni6-8份、Mo4-6份、Cu1-2份、稀土元素0.5-1份；該合金材料與重熔層的底材結(jié)合力強(qiáng)，具有抗沖擊、耐磨損、耐腐蝕及抗裂紋特點(diǎn)。
所述激光重熔，采用公知公用的激光加工機(jī)組和機(jī)器人智能仿形控制操作，對冷涂補(bǔ)的激光韌化重熔進(jìn)行激光重熔，實(shí)現(xiàn)與基體材料完全冶金結(jié)合。
所述激光再造，采用公知公用的激光加工機(jī)組和機(jī)器人智能仿形控制操作，在重熔層上使用合金材料進(jìn)行激光智能再造，恢復(fù)高錳鋼轍叉該部位的原規(guī)格形貌和尺寸。
對完成激光再造的高錳鋼轍叉部位進(jìn)行機(jī)械加工，經(jīng)過無損檢測，無裂紋、砂眼等超標(biāo)缺陷，恢復(fù)達(dá)到原制造的機(jī)械尺寸和技術(shù)規(guī)范要求。
高錳鋼轍叉在軌線中斷、尖軌、護(hù)軌、翼軌沖擊角遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于曲線軌道，道岔區(qū)的軌道豎向和橫向剛度變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通軌道。列車通過道岔時，輪軌間的作用力比普通線路高很多，所以高錳鋼轍叉需要承受沖擊和磨耗等復(fù)雜的疲勞損傷。為了提高高錳鋼轍叉的抗沖擊耐磨耗等疲勞強(qiáng)度，一般采用高錳鋼鑄造成型。由于高錳鋼轍叉材質(zhì)中含碳量為0.95-1.35%，含Mn量為11-14%，還有一定含量的Si等，采用普通焊補(bǔ)等修補(bǔ)方法修復(fù)鑄造產(chǎn)生的缺陷，無法克服焊修過程中裂紋、砂眼等缺陷的再次產(chǎn)生。
采用本發(fā)明，既解決了高錳鋼轍叉的氣孔、夾渣、縮孔及裂紋等問題，又克服了因含高碳、高錳等材料普通焊接方法很難杜絕的裂紋、氣眼等缺陷。同時，激光智能再造技術(shù)和合金材料的抗沖擊、耐磨損、防銹蝕及抗裂紋等耐疲勞損傷的特點(diǎn)，再疊加激光智能再造技術(shù)實(shí)現(xiàn)高錳鋼轍叉基體材料與過渡材料和合金材料之間完全冶金結(jié)合、高強(qiáng)韌化、不產(chǎn)生熱應(yīng)力損傷及無缺陷等優(yōu)勢，經(jīng)過激光智能復(fù)合再造的高錳鋼轍叉，提升了其技術(shù)性能指標(biāo)，延長了其使用壽命。
本實(shí)施例中，某鐵路橋梁公司生產(chǎn)出口高錳鋼鑄造的高錳鋼轍叉，因采用砂型鑄造工藝等因素，高錳鋼轍叉鑄造冒口處與導(dǎo)軌焊接處存在氣孔、夾渣、縮孔及密集放射狀裂紋等缺陷。達(dá)不到歐標(biāo)質(zhì)量規(guī)范，影響出口產(chǎn)品交貨。使用了電焊、保護(hù)焊、氬弧焊等焊接手段修補(bǔ)，均無法解決焊材與高錳鋼基體補(bǔ)焊區(qū)結(jié)合處的龜裂紋及砂眼等缺陷。
采用本發(fā)明對高錳鋼轍叉的缺陷部位再造，具體工藝為：使用手動磨機(jī)清除去高錳鋼轍叉冒口區(qū)域和與導(dǎo)軌焊接處的缺陷，經(jīng)滲透探傷達(dá)到無缺陷；采用冷涂補(bǔ)機(jī)在清理干凈部位內(nèi)將過渡材料預(yù)涂補(bǔ)1.0-2.0mm左右厚度的冷涂補(bǔ)過渡材料合金層；再采用3kw激光加工機(jī)組，由單臂機(jī)器人智能仿形控制操作，首先重熔冷涂補(bǔ)過渡材料合金層，實(shí)現(xiàn)與高錳鋼轍叉基體材料完全冶金結(jié)合。在重熔層上使用合金材料，再進(jìn)行激光智能再造。使用3kw半導(dǎo)體激光加工機(jī)組和機(jī)器人仿形智能控制操作，激光功率2600-2800kw，光斑φ5mm，掃描速度8mm/s，恢復(fù)原高錳鋼轍叉再造部位機(jī)械尺寸，并留有一定機(jī)加工余量，經(jīng)過機(jī)械加工到達(dá)原制造尺寸后，進(jìn)行滲透、超聲波等無損探傷檢測，無裂紋及砂眼等超標(biāo)準(zhǔn)缺陷，滿足了出口質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。