CN111058025A

CN111058025A - 车轴再制造方法

Info

Publication number: CN111058025A
Application number: CN201911216446.7A
Authority: CN
Inventors: 侯有忠; 齐先胜; 邓鸿剑; 刘峻亦; 牛富杰; 冯军
Original assignee: CRRC Qingdao Sifang Co Ltd
Current assignee: CRRC Qingdao Sifang Co Ltd
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2020-04-24

Abstract

本发明提供了一种车轴再制造方法，其包括：对废旧车轴进行预处理加工；对经过预处理加工后的废旧车轴进行无损检测，以检测废旧车轴上是否具有裂纹；采用激光熔覆粉末材料，对没有裂纹的废旧车轴进行激光熔覆增材修复；对经过激光熔覆增材修复的废旧车轴进行二次无损检测，二次无损检测包括超声波探伤检测和着色渗透检测。通过对在无损检测过程中检测出没有裂纹的废旧车轴进行激光熔覆增材修复，以使修复后的废旧车轴的各项技术性能能够满足使用要求，恢复废旧车轴的使用性能，即使废旧车轴被二次利用，这在一定程度上降低了车轴的加工成本，从而解决了现有技术中的动车车轴加工成本较高的问题。

Description

车轴再制造方法

技术领域

本发明涉及动车制造技术领域，具体而言，涉及一种车轴再制造方法。

背景技术

基于高速动车组运营里程的增加，产生了大量的废旧车轴或失效车轴。

目前，对于废旧车轴或失效车轴的常规处理方法是将废旧车轴或失效车轴进行封存，这种处理方式不但造成资源浪费，而且增加了车轴和动车的加工成本和运营成本。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种车轴再制造方法，以解决现有技术中的动车车轴加工成本较高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种车轴再制造方法，该车轴再制造方法用于对废旧车轴进行加工，其包括：对废旧车轴进行预处理加工；对经过预处理加工后的废旧车轴进行无损检测，以检测废旧车轴上是否具有裂纹；采用激光熔覆粉末材料，对没有裂纹的废旧车轴进行激光熔覆增材修复；对经过激光熔覆增材修复的废旧车轴进行二次无损检测，二次无损检测包括超声波探伤检测和着色渗透检测。

进一步地，对废旧车轴进行预处理加工的方法包括：采用车削方式去除废旧车轴中存在的划伤缺陷和磕伤缺陷，以对废旧车轴进行增材再制造。

进一步地，激光熔覆粉末材料的化学成分包括：碳含量小于或等于0.12％；和/或，硅含量小于或等于0.5％；和/或，锰含量小于或等于1.2％；和/或，镍含量大于或等于54％；和/或，铁含量小于或等于3.0％。

进一步地，激光熔覆粉末材料的化学成分包括：铬含量为15.5％；和/或，钼含量的取值范围为8％至10％。

进一步地，激光熔覆粉末材料的抗拉强度为Ra，Ra≥650MPa；和/或，激光熔覆粉末材料的屈服强度的取值范围为大于或等于450MPa；和/或，激光熔覆粉末材料的延伸率为A，A≥18％；和/或，激光熔覆粉末材料的冲击吸收功为KU，KU≥40J；和/或，激光熔覆粉末材料的硬度的取值范围为小于或等于265HV。

进一步地，对没有裂纹的废旧车轴进行激光熔覆增材修复的方法包括：采用激光熔覆同轴送粉方式以对废旧车轴送粉；其中，在进行激光熔覆同轴送粉的过程中，送粉量为12g/min至25g/min。

进一步地，在对废旧车轴进行预处理加工之前，车轴再制造方法还包括：对废旧车轴进行再制造评估，以判断废旧车轴是否具备可再制造性；其中，再制造评估包括非破坏性评估，非破坏性评估包括对废旧车轴进行超声波探伤检测和着色渗透检测。

进一步地，在对经过激光熔覆增材修复的废旧车轴进行二次无损检测之前，车轴再制造方法还包括：对经过激光熔覆增材修复的废旧车轴的熔覆层表面进行超声波消应力处理，通过将废旧车轴的熔覆层表面的残余应力改性为压应力以消除熔覆层表面的残余应力。

进一步地，在对经过激光熔覆增材修复的废旧车轴的熔覆层表面进行超声波消应力处理之前，车轴再制造方法还包括：将废旧车轴可转动地安装在车架上；其中，超声波消应力处理的方法包括：将超声波处理探头安装在车架上，并使超声波处理探头与废旧车轴的外周壁接触；控制废旧车轴相对超声波处理探头转动，以通过超声波处理探头对废旧车轴的熔覆层表面进行超声波消应力处理。

进一步地，车轴再制造方法还包括：对经过二次无损检测的废旧车轴进行调试检测；其中，调试检测包括对再制造的废旧车轴进行压装试验和台架试验，以验证再制造的废旧车轴的稳定性和可靠性。

应用本发明的技术方案，该车轴再制造方法主要用于对废旧车轴进行加工，其包括：第一，对废旧车轴进行预处理加工；第二，对经过预处理加工后的废旧车轴进行无损检测，以检测废旧车轴上是否具有裂纹；第三，采用激光熔覆粉末材料，对没有裂纹的废旧车轴进行激光熔覆增材修复；第四，对经过激光熔覆增材修复的废旧车轴进行二次无损检测，二次无损检测包括超声波探伤检测和着色渗透检测。通过对在无损检测过程中检测出没有裂纹的废旧车轴进行激光熔覆增材修复，并对经过激光熔覆增材修复的废旧车轴进行二次无损检测，以使修复后的废旧车轴的各项技术性能能够满足使用要求，恢复废旧车轴的使用性能，即使废旧车轴被二次利用，这在一定程度上降低了车轴的加工成本，从而解决了现有技术中的动车车轴加工成本较高的问题，进而使得动车的整体加工成本和运营成本得以降低；另外，废旧车轴的二次利用还能减少资源的浪费。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的车轴再制造方法的实施例的车轴再制造方法的流程示意图；

图2示出了在图1中的车轴再制造方法中的超声波探伤检测中使用的消应力处理装置和废旧车轴的装配结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、消应力处理装置；11、车架；12、车床爪盘；13、车床刀架；14、超声波处理探头；15、超声波发生器；16、车床顶尖；20、废旧车轴。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供了一种车轴再制造方法，其用于对废旧车轴进行加工，请参考图1，该车轴再制造方法包括：第一，对废旧车轴进行预处理加工；第二，对经过预处理加工后的废旧车轴进行无损检测，以检测废旧车轴上是否具有裂纹；第三，采用激光熔覆粉末材料，对没有裂纹的废旧车轴进行激光熔覆增材修复；第四，对经过激光熔覆增材修复的废旧车轴进行二次无损检测，二次无损检测包括超声波探伤检测和着色渗透检测。

在本发明的车轴再制造方法中，首先对废旧车轴进行预处理和无损检测，对在无损检测过程中检测出没有裂纹的废旧车轴进行激光熔覆增材修复，并对经过激光熔覆增材修复的废旧车轴进行二次无损检测，以使修复后的废旧车轴的各项技术性能能够满足使用要求，恢复废旧车轴的使用性能，即使废旧车轴被二次利用，这在一定程度上降低了车轴的加工成本，从而解决了现有技术中的动车车轴加工成本较高的问题，进而使得动车的整体加工成本和运营成本得以降低；另外，废旧车轴的二次利用还能减少资源的浪费。

对废旧车轴进行预处理加工的方法包括：采用车削方式去除废旧车轴中存在的划伤缺陷和磕伤缺陷，以对废旧车轴进行增材再制造。具体实施过程中，主要对废旧车轴的轮毂、齿轮座等区域的划伤缺陷和磕伤缺陷进行车削处理；在车削过程中，需要对废旧车轴的车削部位预留一定的表层空间，该表层空间用于填设激光熔覆材料，使废旧车轴的车削部位在经过激光熔覆增材修复后，其尺寸能够满足要求。

具体地，上述无损检测包括：对车削后的废旧车轴的车削区域进行100％PT或100％MT无损检测，以判断废旧车轴的车削区域是否具有裂纹，如无裂纹则可以对该废旧车轴进行激光熔覆增材修复。

本实施例中的对激光熔覆粉末材料的具体成分要求有，激光熔覆粉末材料的化学成分包括：碳含量小于或等于0.12％；和/或，硅含量小于或等于0.5％；和/或，锰含量小于或等于1.2％；和/或，镍含量大于或等于54％；和/或，铁含量小于或等于3.0％；和/或，铬含量为15.5％；和/或，钼含量的取值范围为8％至10％，以使该激光熔覆粉末材料与废旧车轴的基体性能相匹配。

本实施例中的对激光熔覆粉末材料的要求有，激光熔覆粉末材料的抗拉强度为Ra，Ra≥650MPa；和/或，激光熔覆粉末材料的屈服强度的取值范围为大于或等于450MPa；和/或，激光熔覆粉末材料的延伸率为A，A≥18％；和/或，激光熔覆粉末材料的冲击吸收功为KU，KU≥40J；和/或，激光熔覆粉末材料的硬度的取值范围为小于或等于265HV。

对没有裂纹的废旧车轴进行激光熔覆增材修复的方法包括：采用激光熔覆同轴送粉方式以对废旧车轴送粉；其中，在进行激光熔覆同轴送粉的过程中，送粉量为12g/min至25g/min。

在本实施例中，采用半导体-光纤耦合型激光器以及圆形光斑来进行激光熔覆同轴送粉；其中，熔覆功率的取值范围为1500W至2800W，扫描速率的取值范围为8mm/s至12mm/s；熔覆过程中的搭接量的取值范围为40％至50％，对废旧车轴进行激光熔覆的熔覆厚度的取值范围为0.1mm至0.2mm。

具体地，在对废旧车轴进行预处理加工之前，车轴再制造方法还包括：对废旧车轴进行再制造评估，以判断废旧车轴是否具备可再制造性；其中，再制造评估包括非破坏性评估，非破坏性评估包括对废旧车轴进行超声波探伤检测和着色渗透检测。

在本实施例中，在对经过激光熔覆增材修复的废旧车轴进行二次无损检测之前，车轴再制造方法还包括：对经过激光熔覆增材修复的废旧车轴的熔覆层表面进行超声波消应力处理，通过将熔覆层表面的残余应力改性为压应力以消除熔覆层表面的残余应力，进而使经过激光熔覆增材修复的废旧车轴的熔覆层表面得到改性处理。

在对经过激光熔覆增材修复的废旧车轴的熔覆层表面进行超声波消应力处理之前，车轴再制造方法还包括：将废旧车轴可转动地安装在车架上；其中，超声波消应力处理的方法包括：将超声波处理探头安装在车架上，并使超声波处理探头与废旧车轴的外周壁接触；控制废旧车轴相对超声波处理探头转动，以通过超声波处理探头对废旧车轴的熔覆层表面进行超声波消应力处理。

具体实施过程中，在对废旧车轴进行超声波消应力处理的过程中，为了方便超声波探头对废旧车轴的熔覆层表面进行消应力处理，也为了使超声波探头能够更加准确地对废旧车轴的熔覆层表面进行消应力处理，如图2所示，采用消应力处理装置10对废旧车轴20的熔覆层表面进行消除应力处理；其中，消应力处理装置10包括车架11、车床爪盘12和超声波处理探头14，车床爪盘12可转动地安装于车架11上，废旧车轴20的一端固定于车床爪盘12上，以使废旧车轴20能够相对车架11转动；该消应力处理装置10还具有车床顶尖16，废旧车轴20的另一端与车床顶尖16连接；超声波处理探头14安装于车架11上，即废旧车轴20能够相对超声波处理探头14转动，且超声波处理探头14与废旧车轴20的外周壁可转动地接触，以使超声波处理探头14对废旧车轴20的熔覆层表面进行消除应力处理。

具体实施过程中，消应力处理装置10还包括用于安装刀具的车床刀架13，车床刀架13安装于车架11上，车床刀架13与废旧车轴20相对设置，以使安装于车床刀架13的刀具能够作用于废旧车轴20，进而通过对废旧车轴20进行车削处理以去除废旧车轴20中存在的划伤缺陷和磕伤缺陷。

具体实施过程中，消应力处理装置10还包括超声波发生器15，超声波处理探头14与超声波发生器15连接，以使超声波处理探头14能够对废旧车轴20的熔覆层表面进行消除应力处理。

为了确保增材修复后的废旧车轴的使用性能，车轴再制造方法还包括：对经过二次无损检测的废旧车轴进行调试检测；其中，调试检测包括对再制造的废旧车轴进行压装试验和台架试验，以验证再制造的废旧车轴的稳定性和可靠性。

在本实施例中，上述台架试验是指对再制造的废旧车轴进行多次整轴的高周扭转弯曲疲劳重复试验；可选地，进行扭转弯曲疲劳试验的重复次数为10⁷次。

上述压装试验是指采用油压机将车轮以过盈配合的形式压装至再制造的废旧车轴的轮座位置，其中，该压装过程中的最大载荷压力为F1，680kN＜F1＜1160kN；将压装过程中的载荷压力F与相应的位移S拟合成相应的压装曲线，该压装曲线需要满足以下要求：

1、在位移为0至30mm的范围内的压装曲线段以预定比例呈直线上升，该位移范围内对应的载荷压力的最大值小于或等于260kN；

2、再制造的废旧车轴的油槽具有第一油槽位置和第二油槽位置，其中，该第一油槽位置为将轮毂压装至废旧车轴的油槽开始位置，该第二油槽位置为距离油槽开始位置25mm的位置；在位移为75mm至90mm的范围的压装过程中，在将轮毂压装至废旧车轴的第一油槽位置至其第二油槽位置的过程中的载荷压力的最大值大于或等于将轮毂压装至废旧车轴的油槽之前的位置的过程中的最大载荷压力；

3、在位移的末端预设取值范围内，允许压装曲线有下降趋势，即允许该位移范围内对应的载荷压力随着位移的增大变小，该范围内对应的最大载荷压力和最小载荷压力之间的差值小于或等于50kN；

4、该压装曲线应符合EN13260的要求，且该压装曲线上的末端载荷压力F大于680kN且小于最大载荷压力F1。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

在本发明的车轴再制造方法中，该车轴再制造方法主要用于对废旧车轴进行加工，其包括：第一，对废旧车轴进行预处理加工；第二，对经过预处理加工后的废旧车轴进行无损检测，以检测废旧车轴上是否具有裂纹；第三，采用激光熔覆粉末材料，对没有裂纹的废旧车轴进行激光熔覆增材修复；第四，对经过激光熔覆增材修复的废旧车轴进行二次无损检测，二次无损检测包括超声波探伤检测和着色渗透检测。通过对在无损检测过程中检测出没有裂纹的废旧车轴进行激光熔覆增材修复，并对经过激光熔覆增材修复的废旧车轴进行二次无损检测，以使修复后的废旧车轴的各项技术性能能够满足使用要求，恢复废旧车轴的使用性能，即使废旧车轴被二次利用，这在一定程度上降低了车轴的加工成本，从而解决了现有技术中的动车车轴加工成本较高的问题，进而使得动车的整体加工成本和运营成本得以降低；另外，废旧车轴的二次利用还能减少资源的浪费。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种车轴再制造方法，用于对废旧车轴进行加工，其特征在于，所述车轴再制造方法包括：

对所述废旧车轴进行预处理加工；

对经过预处理加工后的所述废旧车轴进行无损检测，以检测所述废旧车轴上是否具有裂纹；

采用激光熔覆粉末材料，对没有裂纹的所述废旧车轴进行激光熔覆增材修复；

对经过激光熔覆增材修复的所述废旧车轴进行二次无损检测，所述二次无损检测包括超声波探伤检测和着色渗透检测。

2.根据权利要求1所述的车轴再制造方法，其特征在于，对所述废旧车轴进行预处理加工的方法包括：

采用车削方式去除所述废旧车轴中存在的划伤缺陷和磕伤缺陷，以对所述废旧车轴进行增材再制造。

3.根据权利要求1所述的车轴再制造方法，其特征在于，所述激光熔覆粉末材料的化学成分包括：

碳含量小于或等于0.12％；和/或，

硅含量小于或等于0.5％；和/或，

锰含量小于或等于1.2％；和/或，

镍含量大于或等于54％；和/或，

铁含量小于或等于3.0％。

4.根据权利要求1或3所述的车轴再制造方法，其特征在于，所述激光熔覆粉末材料的化学成分包括：

铬含量为15.5％；和/或，钼含量的取值范围为8％至10％。

5.根据权利要求3所述的车轴再制造方法，其特征在于，

所述激光熔覆粉末材料的抗拉强度为Ra，Ra≥650MPa；和/或，

所述激光熔覆粉末材料的屈服强度的取值范围为大于或等于450MPa；和/或，

所述激光熔覆粉末材料的延伸率为A，A≥18％；和/或，

所述激光熔覆粉末材料的冲击吸收功为KU，KU≥40J；和/或，

所述激光熔覆粉末材料的硬度的取值范围为小于或等于265HV。

6.根据权利要求1所述的车轴再制造方法，其特征在于，对没有裂纹的所述废旧车轴进行激光熔覆增材修复的方法包括：

采用激光熔覆同轴送粉方式以对所述废旧车轴送粉；

其中，在进行激光熔覆同轴送粉的过程中，送粉量为12g/min至25g/min。

7.根据权利要求1所述的车轴再制造方法，其特征在于，在对所述废旧车轴进行预处理加工之前，所述车轴再制造方法还包括：

对所述废旧车轴进行再制造评估，以判断所述废旧车轴是否具备可再制造性；

其中，所述再制造评估包括非破坏性评估，所述非破坏性评估包括对所述废旧车轴进行超声波探伤检测和着色渗透检测。

8.根据权利要求1所述的车轴再制造方法，其特征在于，在对经过激光熔覆增材修复的所述废旧车轴进行二次无损检测之前，所述车轴再制造方法还包括：

对经过激光熔覆增材修复的所述废旧车轴的熔覆层表面进行超声波消应力处理，通过将所述废旧车轴的熔覆层表面的残余应力改性为压应力以消除所述熔覆层表面的残余应力。

9.根据权利要求8所述的车轴再制造方法，其特征在于，在对经过激光熔覆增材修复的所述废旧车轴的熔覆层表面进行超声波消应力处理之前，所述车轴再制造方法还包括：将所述废旧车轴可转动地安装在车架上；其中，所述超声波消应力处理的方法包括：

将超声波处理探头安装在车架上，并使所述超声波处理探头与所述废旧车轴的外周壁接触；

控制所述废旧车轴相对所述超声波处理探头转动，以通过所述超声波处理探头对所述废旧车轴的熔覆层表面进行超声波消应力处理。

10.根据权利要求1所述的车轴再制造方法，其特征在于，所述车轴再制造方法还包括：

对经过二次无损检测的所述废旧车轴进行调试检测；

其中，所述调试检测包括对再制造的所述废旧车轴进行压装试验和台架试验，以验证再制造的所述废旧车轴的稳定性和可靠性。