本發明涉及一種激光工藝方法,特別是涉及一種用于激光制造高速鐵路道岔臺板的工藝方法。
背景技術：
高速鐵路建設是我國啟動內需大力發展的重大項目和重大工程。道岔臺板是250公里以上高速鐵路客運專線建設中的重要零部件，高速鐵路建設對臺板的耐磨性和抗蝕性能都提出了嚴格要求。
目前國際上高速鐵路建設方面主流生產商為法國阿爾斯通公司，臺板通常采用整體不銹鋼制造或低碳鋼電鍍硬鉻涂層制造，美國、日本及西歐等經濟發達地區高速鐵路網建設已基本完成，但世界其他地區則仍有巨大的發展空間。
國內往往采用電鍍、電刷鍍技術，但是傳統的電鍍、電刷鍍技術由于鍍層與臺板基體結合力差易于引起鍍層剝落，不能很好滿足高速鐵路長壽命、安全可靠的技術要求。
因此，選擇適當的方法，保證高速鐵路道岔臺板的性能，提高臺板的使用壽命，是當前亟待解決的課題。
激光熔覆修復技術作為一種先進的再制造技術，近年來得到了迅速推廣和廣泛應用。激光熔覆層與基體為冶金結合,結合強度不低于原基體材料的90%。激光加工過程中臺板表面溫升不超過80℃，激光加工后無熱變形。涂層組織均勻細化和致密，硬度和抗蝕性高，耐磨性好；涂層與基體結合力強，不易剝落，可以使臺板壽命顯著提高。
激光熔覆作為一種先進的制造與再制造技術，隨著激光器功率和穩定性的不斷提高，得到了迅速推廣和廣泛應用。激光熔覆是在金屬表面獲得與基體牢固冶金結合，且無氣孔、裂紋等缺陷的高性能表面覆層的先進再制造技術，它可以將高熔點的合金材料熔覆在低熔點的基材表面，也可以在低成本基材上制備出高性能的表面涂層，以取代大量高級、高性能的整體材料，節約貴重金屬，降低零部件成本。激光熔覆解決了許多常規方法很難加工或無法加工的問題，為產品再制造提供了一種技術獨特、先進有效的方法。
目前，關于利用激光熔覆工藝進行設備部件修復的專利和報道很多：例如。
公開號為 CN101109083的中國發明專利申請給出的《發動機曲軸激光熔覆修復工藝》，是按以下步驟進行：A.在室溫對曲軸表面進行除油除銹處理；B.選用DL-HL-T10000型CO2激光器，工作臺為數控機床，利用激光器自動送粉裝置把鐵基或鎳基自熔合金粉末送入熔池，在曲軸表面進行激光熔覆修復和強化；工藝參數為：熔覆功率P＝1000W～10000W；光斑直徑D＝2mm～20mm；掃描速度V＝200～2000mm/min；搭接率20～40％。
公開號為CN101204757的中國發明專利申請給出的《一種薄壁圓筒件的激光熔覆工藝》，其工藝參數是：熔池尺寸直徑為2～5mm、掃描速度是15～40mm/s，功率：2000～5000W；按螺旋線進行熔覆；其特征在于：每條螺旋線的始點按圓周分區交替進行，區域順序保持盡量大的夾角。
現有技術給出的上述技術方案雖能利用激光熔覆工藝對部分設備部件進行修復，并通過配制適當的熔覆材料克服了激光熔層存在的裂紋、氣孔和微觀結構不均勻性的問題，取得一定的技術效果。但對其他特定的設備部件，尤其是在像高速鐵路道岔臺板這種特殊部件，能否采用常規的激光制造工藝進行無裂紋和氣孔缺陷、均質的熔覆，經本申請人檢索查證：國內尚無先例，國外也沒有見到相關報道，尋找出適當的工藝對高速鐵路道岔臺板進行激光制造，仍需所屬領域的技術人員進一步作出創造性的研究工作。
技術實現要素：
本發明的目的在于解決現有技術存在的上述問題，通過反復研究改進，給出了一種激光制造高速鐵路道岔臺板的工藝方法，采用這種特定的工藝方法，能夠在鐵路道岔臺板上熔覆一層無裂紋、無雜質、組織致密的耐磨合金粉末，大幅度提高了臺板的使用壽命。
本發明的目的是這樣實現的：一種激光制造高速鐵路道岔臺板的工藝方法，其特點是具體的激光熔覆工藝步驟如下。
(1) 根據合金粉末成分配置所需的粉末材料，該合金粉末成分為：C：1.17%；Cr：14.0%； W：3.9%；Ti：1.2%； Ni：5.2%；B：2.9%；Si：0.25%；Y2O3：0.14%；Hf：0.13%；Fe：余量。
(2)進行激光熔覆工作前，對臺板進行清理，確保沒有油污、雜質等。
(3)選用DL-HL-T5000型CO2氣體激光器，采用預置粉的方式，對臺板進行激光熔覆,粉末的厚度為2-2.5mm。
具體激光工藝參數如下。
熔覆功率P=3500W~4000W。
光斑直徑D=4mm。
掃描速度V=500~700mm/min。
搭接率50%。
（4）探傷檢測，著色探傷檢測，確保表面和內部無缺陷。
本發明的原理利用高能量密度激光束能夠使合金粉末與基材快速融化并實現完全的冶金結合。使臺板表面獲得一層高硬度的耐磨涂層，延長臺板的使用壽命。
與現有技術相比,本發明的優勢在于利用了激光熔覆這種先進的表面強化手段，與其他現有的技術相比，通過激光熔覆的臺板耐磨涂層具有組織致密、變形小，稀釋率低等優勢，同時通過優化設計激光熔覆的工藝參數以及各元素成分在粉末材料中的配比，使熔覆層組織致密、均勻，無氣孔、夾雜以及裂紋等缺陷。同時激光熔覆工藝更具有無污染、生產率高、能耗低、熔覆層加工余量小以及綜合成本低等特點。
具體實施方式
實施例1。
一種激光制造高速鐵路道岔臺板的工藝方法，具體的工藝步驟如下：
(1)根據合金粉末成分配置所需的粉末材料：C：1.17%；Cr：14.0%； W：3.9%；Ti：1.2%； Ni：5.2%；B：2.9%；Si：0.25%；Y2O3：0.14%；Hf：0.13%；Fe：余量。
(2)進行激光熔覆工作前，對臺板進行清理，確保沒有油污、雜質等。
(3)選用DL-HL-T5000型CO2氣體激光器，采用預置粉的方式，對臺板進行激光熔覆,粉末的厚度為2-2.5mm。
具體激光工藝參數如下。
熔覆功率P=4000W。
光斑直徑D=4mm。
掃描速度V=500mm/min。
搭接率50%。
（4）探傷檢測，著色探傷檢測，確保表面和內部無缺陷。
實施例2。
一種激光制造高速鐵路道岔臺板的工藝方法，具體的激光熔覆工藝步驟如下。
(1)根據合金粉末成分配置所需的粉末材料：C：1.17%；Cr：14.0%； W：3.9%；Ti：1.2%； Ni：5.2%；B：2.9%；Si：0.25%；Y2O3：0.14%；Hf：0.13%；Fe：余量。
(2)進行激光熔覆工作前，對臺板進行清理，確保沒有油污、雜質等。
(3)選用DL-HL-T5000型CO2氣體激光器，采用預置粉的方式，對臺板進行激光熔覆,粉末的厚度為2-2.5mm。
具體激光工藝參數如下。
熔覆功率P=3800W。
光斑直徑D=4mm。
掃描速度V=700mm/min。
搭接率50%。
（4）探傷檢測，著色探傷檢測，確保表面和內部無缺陷。