車(chē)輪踏面長(zhǎng)期與鐵軌硬性接觸磨損，導(dǎo)致全國(guó)庫(kù)存很多受損車(chē)輪待修復(fù)，目前無(wú)其他方式能有效的解決。本項(xiàng)目主要針對(duì)車(chē)輪踏面磨損問(wèn)題，在去年的小功率修復(fù)過(guò)程中得到的結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)，嘗試使用萬(wàn)瓦級(jí)激光器對(duì)車(chē)輪踏面進(jìn)行沉積成型。

二、項(xiàng)目技術(shù)領(lǐng)先性或創(chuàng)新性分析

采用激光為熱源直接沉積金屬粉末的方式在國(guó)內(nèi)興起時(shí)間較晚，激光為熱源優(yōu)勢(shì)主要為精確可控，熱輸入集中熱影響區(qū)極小等優(yōu)勢(shì)。激光可將基材直接融化形成熔池，再保證同軸送粉，粉末進(jìn)入熔池之后直接與基材形成冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度超過(guò)鑄造水平達(dá)到鍛造水平。同時(shí)，沉積部分與基材具有相同的成分和金相結(jié)構(gòu)。

公司自主設(shè)計(jì)的工裝夾具可使車(chē)輪平穩(wěn)的與轉(zhuǎn)臺(tái)保持同心旋轉(zhuǎn)，同時(shí)側(cè)向力被固定軸反向抵消，兩個(gè)支撐輪可分擔(dān)車(chē)輪與軸的重量使得轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)不受加持物力矩的影響，保證了轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)的平穩(wěn)可控。

通過(guò)PLC同時(shí)控制激光器、送粉器和轉(zhuǎn)臺(tái)，可使所有對(duì)熔覆效果有影響的因素同步控制，保證了熔覆的起始與終止不受影響，保證了熔覆層整體的質(zhì)量。

通過(guò)profibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)將機(jī)器人與激光器連接通信，路由器將機(jī)器人控制器、激光器以及現(xiàn)場(chǎng)電腦監(jiān)控各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，保證了熔覆過(guò)程的實(shí)時(shí)可控。

通過(guò)CAAM視覺(jué)反饋系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控熔覆時(shí)的車(chē)輪踏面，熔覆效果可通過(guò)CAAM視覺(jué)軟件直接監(jiān)控。

采用faro掃描臂將熔覆完以及機(jī)加完的車(chē)輪踏面與尺寸圖對(duì)比，出具對(duì)比報(bào)告，保證最終尺寸滿(mǎn)足要求。

三、 關(guān)鍵技術(shù)及指標(biāo)

1.   項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)

（1）作為修復(fù)材料的鐵基合金粉末選擇：合金粉末的選擇決定了熔覆層的性能，以及與基材的結(jié)合強(qiáng)度。我們采用了很多粉末做了大量實(shí)驗(yàn)，最后得出現(xiàn)在使用的鐵基合金粉末最適用。

（2）工裝夾具的設(shè)計(jì)：車(chē)輪直徑很大且很重，修復(fù)磨損踏面需要將車(chē)輪加在轉(zhuǎn)臺(tái)上旋轉(zhuǎn)修復(fù)。工裝夾具的設(shè)計(jì)是整個(gè)修復(fù)過(guò)程中的難點(diǎn)，目前我們針對(duì)該類(lèi)車(chē)輪設(shè)計(jì)的一整套設(shè)備已經(jīng)成功用于車(chē)輪修復(fù)中，主要包含轉(zhuǎn)臺(tái)，支撐架以及一根自主設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)軸，目前該套設(shè)備已經(jīng)成功專(zhuān)利。

（3修復(fù)過(guò)程使用faro掃描踏面確定機(jī)器人行走路徑，PLC同時(shí)控制激光器、送粉器和轉(zhuǎn)臺(tái)，實(shí)現(xiàn)邊轉(zhuǎn)邊送粉熔覆。

（4）修復(fù)完成后的機(jī)加也是此項(xiàng)目中的難點(diǎn)，由于車(chē)輪踏面為特定要求的弧面，機(jī)加床也難以滿(mǎn)足車(chē)輪直徑要求。我們采用faro掃描臂邊車(chē)邊掃描的方式解決。

2. 主要技術(shù)指標(biāo)

（1）滿(mǎn)足QCC34-001-2012《車(chē)輪技術(shù)規(guī)范》和對(duì)應(yīng)車(chē)輪設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)（TB2817-1997、AAR M-107/M-208-2009、ISO 1005-4-1986、JIS E 5402等）。

（2）熔覆厚度達(dá)20mm以上。

（3）熔覆層金相組織和無(wú)損檢測(cè)滿(mǎn)足TB/T 2078-1996標(biāo)準(zhǔn)。

（4）按照一定踏面形狀加工后踏面下30mm的布氏硬度。

四、項(xiàng)目完成后的效益預(yù)測(cè)

全國(guó)鐵路貨運(yùn)以及高速列車(chē)每年庫(kù)存數(shù)以萬(wàn)計(jì)的磨損車(chē)輪，如若能通過(guò)激光修復(fù)的方式解決此類(lèi)問(wèn)題并通過(guò)鐵道部認(rèn)可，初期效益可達(dá)百萬(wàn)級(jí)別，后期建立生產(chǎn)線(xiàn)后，效益可達(dá)億級(jí)別。