列車車軸組合激光強(qiáng)化方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種列車車軸組合激光強(qiáng)化方法，其做法是：既對(duì)車軸過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化，又對(duì)車軸非過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化。由該方法強(qiáng)化后的車軸過(guò)盈配合部位的強(qiáng)化壽命與車軸非過(guò)盈配合部位的強(qiáng)化壽命匹配，車軸的使用壽命長(zhǎng)，可靠性強(qiáng)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及列車零部件及激光加工組織

技術(shù)介紹
車軸是關(guān)系列車服役可靠性、安全性的關(guān)鍵部件，與車輪、軸承等部件組裝在一起，在復(fù)雜輪軌滾動(dòng)接觸沖擊力作用下，其非過(guò)盈配合部位因承受復(fù)雜旋轉(zhuǎn)彎曲作用將出現(xiàn)疲勞累積損傷，而其過(guò)盈配合部位因承受旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞與微動(dòng)疲勞作用將出現(xiàn)疲勞與磨損復(fù)合損傷。同時(shí)，為提高列車綜合運(yùn)行性能，對(duì)車軸提出了低質(zhì)量、長(zhǎng)壽命、高可靠性與安全性的苛刻要求。 現(xiàn)有世界車軸制造技術(shù)，以基體材料車軸技術(shù)為基礎(chǔ)，材料主要有優(yōu)質(zhì)碳素鋼和優(yōu)質(zhì)低合金鋼兩種，制造工藝分為連鑄工藝和連軋工藝，包含鋼水精煉-軸坯鍛軋/鑄造-熱處理/表面強(qiáng)化-精加工等過(guò)程；熱處理/表面強(qiáng)化工藝包括調(diào)質(zhì)、表面淬火、表面噴丸等，由于材料組織結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生實(shí)質(zhì)性轉(zhuǎn)變，使材料服役能力仍然有限日本新干線、西歐TGV和ICE高鐵車軸的過(guò)盈配合部位，疲勞應(yīng)力循環(huán)數(shù)N = IO7時(shí)的疲勞強(qiáng)度僅為140 160MPa，服役6年約運(yùn)行150萬(wàn)km后就可檢測(cè)出疲勞裂紋。而運(yùn)輸部門(mén)的車軸期望的車軸經(jīng)濟(jì)運(yùn)行壽命一般為300 400萬(wàn)km ;而更重要的是，車軸的疲勞斷裂安全，2008年7月9日因車軸疲勞斷裂導(dǎo)致IEC高鐵在科隆鐵路中心站附近發(fā)生驚魂脫軌事故；我國(guó)在2004年左右曾發(fā)生多起RD2型車軸疲勞斷裂事故。因此，基體材料車軸技術(shù)的現(xiàn)狀是，服役疲勞壽命短，可靠性與安全性狀況嚴(yán)峻。也為應(yīng)用現(xiàn)代激光表面材料加工技術(shù)，改變表層基體材料組織結(jié)構(gòu)，大幅度提高車軸過(guò)盈配合部位抗旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞與微動(dòng)磨損的能力和非部位的抗旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞的能力，提供了應(yīng)用的空間。1996 年，Glazkov 等曾經(jīng)公開(kāi)了一種車軸軸頸過(guò)盈配合面磨損的激光相變修復(fù)技術(shù)，取得了良好的局部修復(fù)效果。以上現(xiàn)有的車軸強(qiáng)化方法存在以下不足(I)僅對(duì)車軸某一局部進(jìn)行強(qiáng)化，使車軸“最弱部位”遷移，受新的“最弱部位”性能的限制，強(qiáng)化效果有限。(2)車軸過(guò)盈配合部位的強(qiáng)化沒(méi)有考慮與損傷機(jī)制的一致性，耐磨機(jī)制考慮不夠，車軸的使用壽命和可靠性仍有待提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種，由該方法強(qiáng)化后的車軸過(guò)盈配合部位的強(qiáng)化壽命與車軸非過(guò)盈配合部位的強(qiáng)化壽命匹配，車軸的使用壽命長(zhǎng)，可靠性強(qiáng)。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種，其做法是既對(duì)車軸過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化，又對(duì)車軸非過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是既對(duì)車軸過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化，又對(duì)車軸非過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化，既使車軸過(guò)盈配合部位的壽命增長(zhǎng)，又使車軸非過(guò)盈配合部位的壽命增長(zhǎng)，車軸過(guò)盈配合部位的強(qiáng)化壽命與車軸非過(guò)盈配合部位的強(qiáng)化壽命匹配，從而有效的延緩了整個(gè)車軸的失效周期，提高了整個(gè)車軸的使用壽命，增強(qiáng)了車軸的可靠性。上述的對(duì)車軸非過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化的強(qiáng)化深度應(yīng)使強(qiáng)化后非過(guò)盈配合部位的壽命>車軸的服役壽命；且對(duì)車軸過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化的強(qiáng)化深度和對(duì)車軸非過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化的強(qiáng)化深度應(yīng)滿足強(qiáng)化后車軸過(guò)盈配合部位壽命 > 強(qiáng)化后非過(guò)盈配合部位壽命；所述的強(qiáng)化深度是激光強(qiáng)化后使材料表層組織發(fā)生相變的厚度，即相變組織與基體組織界面到表面的距離。首次提出激光強(qiáng)化深度的概念，強(qiáng)化深度是激光強(qiáng)化后使材料表層組織發(fā)生相變·的厚度。強(qiáng)化深度應(yīng)使強(qiáng)化后非過(guò)盈配合部位的壽命>車軸的服役壽命，且對(duì)車軸過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化的強(qiáng)化深度和對(duì)車軸非過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化的強(qiáng)化深度應(yīng)滿足強(qiáng)化后車軸過(guò)盈配合部位壽命 > 強(qiáng)化后非過(guò)盈配合部位壽命。這樣，既能確保車軸的疲勞壽命>車軸的的服役壽命，又能夠較好的滿足非過(guò)盈配合部位與過(guò)盈配合部位匹配，提高車軸的使用壽命，同時(shí)，由于非過(guò)盈配合部位的維修更方便，其壽命略短，能降低整個(gè)車軸后期的維護(hù)成本。上述的對(duì)車軸過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化的具體做法是通過(guò)耐磨比較試驗(yàn)，根據(jù)耐磨性好的原則，確定采用激光熔凝或激光熔覆或激光熔注方法中的一種方法對(duì)車軸過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化。這樣，本專利技術(shù)方法強(qiáng)化后的車軸過(guò)盈配合部位的耐磨性與抗疲勞性兼?zhèn)洌档土苏麄€(gè)鐵路運(yùn)行的維護(hù)成本，提高了鐵路的安全性和可靠性。上述的對(duì)車軸非過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化的做法是采用激光噴丸加工方法進(jìn)行激光強(qiáng)化。由于車軸非過(guò)盈配合部位的損傷屬于復(fù)雜旋轉(zhuǎn)彎疲勞應(yīng)力作用下的累積損傷，采用采用激光噴丸加工方法經(jīng)行激光強(qiáng)化，可以很好的抑制疲勞裂紋萌生擴(kuò)展，其抑制失效的效果好。下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本專利技術(shù)作一步說(shuō)明。具體實(shí)施例方式實(shí)施例一種，其做法是既對(duì)車軸過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化，又對(duì)車軸非過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化。本實(shí)施例中，對(duì)車軸非過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化的強(qiáng)化深度應(yīng)使強(qiáng)化后非過(guò)盈配合部位的壽命 > 車軸的服役壽命；且對(duì)車軸過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化的強(qiáng)化深度和對(duì)車軸非過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化的強(qiáng)化深度應(yīng)滿足強(qiáng)化后車軸過(guò)盈配合部位壽命 > 強(qiáng)化后非過(guò)盈配合部位壽命；所述的強(qiáng)化深度是激光強(qiáng)化后使材料表層組織發(fā)生相變的厚度，即相變組織與基體組織界面到表面的距離。本實(shí)施例中，對(duì)車軸過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化的具體做法是通過(guò)耐磨試驗(yàn)，根據(jù)耐磨性好的原則，確定采用激光熔凝或激光熔覆或激光熔注方法中的一種方法對(duì)車軸過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化。 本實(shí)施例中，對(duì)車軸非過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化的做法是采用激光噴丸加工方法進(jìn)行激光強(qiáng)化。權(quán)利要求1.一種，其做法是既對(duì)車軸過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化，又對(duì)車軸非過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種，其特征在于，所述的對(duì)車軸非過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化的強(qiáng)化深度應(yīng)使強(qiáng)化后非過(guò)盈配合部位的壽命>車軸的服役壽命；且對(duì)車軸過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化的強(qiáng)化深度和對(duì)車軸非過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化的強(qiáng)化深度應(yīng)滿足強(qiáng)化后車軸過(guò)盈配合部位壽命 > 強(qiáng)化后非過(guò)盈配合部位壽命；所述的強(qiáng)化深度是激光強(qiáng)化后使材料表層組織發(fā)生相變的厚度，即相變組織與基體組織界面到表面的距離。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種，其特征在于， 所述的對(duì)車軸過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化的具體做法是通過(guò)耐磨試驗(yàn)，根據(jù)耐磨性好的原則，確定采用激光熔凝或激光熔覆或激光熔注方法中的一種方法對(duì)車軸過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種，其特征在于，所述的對(duì)車軸非過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化的做法是采用激光噴丸加工方法進(jìn)行激光強(qiáng)化。全文摘要本專利技術(shù)公開(kāi)了一種，其做法是既對(duì)車軸過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化，又對(duì)車軸非過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化。由該方法強(qiáng)化后的車軸過(guò)盈配合部位的強(qiáng)化壽命與車軸非過(guò)盈配合部位的強(qiáng)化壽命匹配，車軸的使用壽命長(zhǎng)，可靠性強(qiáng)。文檔編號(hào)C21D1/09GK102953057SQ20111023816公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日專利技術(shù)者趙永翔, 堵彬斌, 胡基士 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種列車車軸組合激光強(qiáng)化方法，其做法是：既對(duì)車軸過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化，又對(duì)車軸非過(guò)盈配合部位進(jìn)行激光強(qiáng)化。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙永翔，堵彬斌，胡基士，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西南交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：