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學(xué)術(shù)論文

激光在軌道交通行業(yè)中的應(yīng)用系列之車輛輪軌表面激光改性工藝

rongpuiwing 來源:激光制造網(wǎng)2018-07-17 我要評論(0 )   

為了有效提高鐵路的運(yùn)營效率,現(xiàn)在鐵路發(fā)展主要朝著高速客車、地鐵客車、輕軌車、高速重載貨車等方向發(fā)展。下一期:激光在軌道交通行業(yè)中的應(yīng)用系列之車輛激光制造其他...

 【導(dǎo)讀】:在前兩期文章,我們提到了激光在軌道交通行業(yè)中的應(yīng)用系列之車輛激光焊接車輛激光切割工藝。相信大家對車輛激光工藝方面的相關(guān)問題有了更深入的了解。激光技術(shù)以其高精度、高柔性化、控制智能化、體系開放化、信息交互網(wǎng)絡(luò)化、綠色化等特點(diǎn),具有智能制造的先天基因優(yōu)勢,極大地促進(jìn)中國了鐵路機(jī)車制造工藝水平的提升,本期,我們就來聊一下軌道車輛輪軌表面激光改性工藝。

 

圖片1 

 

軌道車輛的牽引、制動(dòng)工況,需要利用輪軌之間的滾動(dòng)接觸完成。車-軌間載荷的傳遞需依靠很小的接觸斑,各種復(fù)雜載荷反復(fù)作用發(fā)生其上,導(dǎo)致輪軌接觸表面產(chǎn)生車輪輪緣、鋼軌側(cè)磨、輪軌剝離、鋼軌波磨、表面擦傷和鋼軌壓潰性磨損等。因此需要選用激光熔覆、激光淬火、激光離散熔凝和激光合金化等表面處理的激光強(qiáng)化工藝,來提高輪軌材料抗磨損能力,以達(dá)到緩解磨損的效果。 

 

1、激光熔覆工藝

激光熔覆工藝屬于較為先進(jìn)的材料表面改性工藝,屬于激光加工范疇,可在車輪和鋼軌表面獲得無氣孔及裂紋優(yōu)質(zhì)熔覆層,進(jìn)而提升輪軌抗磨損能力,改善產(chǎn)品使用周期。

圖片2 

(激光熔覆)

 

該加工方法將不同涂層材料設(shè)置于基體表面,同時(shí)利用高能密度激光束將涂層材料與基體表層材料共同熔凝,形成涂層。且該涂層有與基體冶金結(jié)合的功能,可以有效提升材料的抗氧化、抗熱變形、抗腐蝕、抗磨損等特性。

 

2、激光淬火處理

激光淬火處理時(shí),溫度急速升高或冷凝,表層晶粒極細(xì)、位錯(cuò)密度增加,進(jìn)而在表層形成壓應(yīng)力,能夠大大改善工件的耐磨性、耐疲勞、耐蝕性,改善工件材料的性能。研究城市軌道車輛鋼輪鋼軌的損傷機(jī)理,利用試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)激光淬火工藝后的輪軌表面硬度增加,抗磨性能改善,磨損量同比減少超過60%,且表面損傷相對較輕,表現(xiàn)為小麻點(diǎn)式剝落損傷,與處理前明顯的剝落損傷相比,抗損傷能力有顯著增強(qiáng)。用半導(dǎo)體激光器進(jìn)行淬火處理,功率設(shè)置為300 W,鋼軌材料為U74,發(fā)現(xiàn)可使鋼軌表面硬度改善3-4倍,達(dá)到800900 HV0.01,有效地改善了鋼軌性能。

 

圖片3 

(激光淬火)

 

 

3、激光離散工藝

工件進(jìn)行激光離散熔凝,可以獲得非均勻性能表面。在頻繁起動(dòng)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)過程中會(huì)形成具有某種深度的熔凝點(diǎn),而熔凝點(diǎn)分布提升輪軌耐磨能力,進(jìn)而形成穩(wěn)定表面形貌,還能改善其摩擦特性,有學(xué)者就將激光離散技術(shù)應(yīng)用到車輪鋼的改性處理。經(jīng)過激光離散處理后,熔凝點(diǎn)硬度高,在磨損過程中,容易形成凸起;熔凝點(diǎn)可改善輪軌抗塑性變形性能,有效阻止表面塑性變形積累,減少層片狀剝落,顯示較高耐磨損能力。

 

4、激光毛化處理

激光毛化技術(shù)已成功應(yīng)用于軋輥的裝備處理,原因在于輥面能夠精確制造出粗糙形貌,并且輥面的硬度也得到改性強(qiáng)化?;谶@一優(yōu)勢,蔡寶春等通過激光毛化處理獲得了3種不同影響輪軌材料混合潤滑摩擦因數(shù)的表面紋理形貌(橫紋、縱紋、菱形),試驗(yàn)對比得出在油污條件下使用激光毛化的菱形紋理表面,能較顯著地改善輪軌間的摩擦因數(shù),減少輪軌間的磨損。

 

圖片4 

(激光毛化處理)

 

 以上就是關(guān)于軌道車輛輪軌表面激光改性工藝方面相關(guān)描述,為了有效提高鐵路的運(yùn)營效率,現(xiàn)在鐵路發(fā)展主要朝著高速客車、地鐵客車、輕軌車、高速重載貨車等方向發(fā)展。下一期:激光在軌道交通行業(yè)中的應(yīng)用系列之車輛激光制造其他應(yīng)用,敬請關(guān)注。

 

自八月起,由中國激光產(chǎn)業(yè)社團(tuán)聯(lián)盟、廣東省激光行業(yè)協(xié)會(huì) 、廣東省激光產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、湖北省激光行業(yè)協(xié)會(huì)、江蘇省激光產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟、臺(tái)灣鐳射科技應(yīng)用協(xié)會(huì)、深圳市激光智能制造行業(yè)協(xié)會(huì)、山東激光學(xué)會(huì)、湖南大學(xué)、山東省科學(xué)院激光研究所、中科院唐山市高新技術(shù)研究與轉(zhuǎn)化中心、等單位聯(lián)合舉辦三場更細(xì)分、更專業(yè)、更權(quán)威和更有影響力的激光再制造盛會(huì)。會(huì)議具體時(shí)間和地點(diǎn)如下:

 

 

 

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