[发明专利]一种车轴激光熔覆再制造生产可靠性控制方法

说明书

本发明一种车轴激光熔覆再制造生产可靠性控制方法，包括：建立车轴的完整性寿命参照标准，根据表面损伤特征得到车轴的原始损伤构型寿命清单LOLL，构建车轴损伤特征识别模块；建立激光熔覆可修复范围和修复标准，获得标准修复技术下的激光熔覆修复区域的材料特征参数，然后在可修复范围内计算得到所有损伤构型对应的车轴激光熔覆修复区域寿命清单LRL，构建车轴激光熔覆生产特征识别模块；识别待修车轴的损伤特征，获得损伤分类及对应的损伤代码DC，通过判断损伤代码DC的标记，得到修复生产后车轴的可靠性预评估结果，最后对通过预评估的可修车轴损伤部位按照标准修复技术进行激光熔覆修复，并对相应部位寿命进行升级计算和可靠性评估。

技术领域

本发明涉及高速铁路列车制造技术领域，尤其涉及一种车轴激光熔覆再制造生产可靠性控制方法。

背景技术

高速列车的车轴属于直接涉及安全的关键部件。车轴在日常运转中，轮座面会由于微振磨蚀作用产生表面损伤。国内外对于高速轮轴的可靠性要求非常高，国内高速列车车轴的表面损伤可修复标准为深度0.1mm，低于此尺寸采用打磨方式修复，而对于高于此尺寸表面损伤的车轴，依据现有运行标准采用封存处理，留待修复技术成熟时再修复重新投入使用。

近年来，激光熔覆（LC，LASER CLADDING）技术逐渐进入修复和制造领域。激光熔覆修复技术在对因表面失效而报废的零件修复中是极有优势的。这种报废零件的失效特征是，零部件失效仅仅由于表面损伤或者表面区域的机械性能失去功能，而零件的整体性能在表面失效时还完全满足工况。相对于其他传统修复技术，LC避免了传统焊接工艺带来的热变形，热影响区，热疲劳难题，又解决了涂覆过程中覆层与基体结合强度差的矛盾。

对高速列车车轴的表面激光熔覆修复的相关可行性研究结果显示，激光熔覆层能够与基体形成良好的冶金结合，组织变化均匀，晶粒相对细小，经过退火处理，熔覆层内外残余应力可以达到相关制造标准的规定。这说明，在严格的可靠性控制标准下，激光熔覆表面修复技术是可以用于超出损伤标准的高铁车轴的再制造的。

然而，依靠传统寿命和可靠性分析技术对高铁车轴的激光熔覆表面修复后寿命计算和可靠性评估是比较困难的。这主要是激光熔覆再制造成品的质量存在较大的不确定性，熔覆区材料的物理，机械性能测量结果数据，微观结构观察的数据来源于一个复杂多变的制造体系，涉及基体材料和熔覆用粉末的匹配，激光熔覆修复设备的操作参数和环境。而传统的寿命计算和可靠性分析技术基于标准稳定的制造环境，根据特定性能材料试验的数据和按照统计（回归）方法得到经验型模型参数，从而外推到求解本材料在其他工况下的寿命，其本质是表象型的数据分析模型，当数据来源复杂多变时，就失去了对整体产品生产和成品寿命现象的描述能力，而回归于基本数据表征的某特定产品和其寿命的计算方法。

传统可靠性分析技术面对制造体系多变性的困难来源于缺乏材料的微观损伤机制和寿命关系的逻辑关系，相应地也不具备按照材料物理模型分析损伤历程，以及产品寿命和可靠性的具体实施方法。即使在激光熔覆再制造过程中积累了一定的制造和机械性能，失效寿命数据，依靠传统的寿命和可靠性分析技术，也难以得到一个标准可控的，具备高可靠性的激光熔覆再制造可靠性控制系统。

综上，现有技术之所以没有采用表面修复技术使车轴进入再制造和恢复应用流程，不是受到高级修复技术的制约，而是由于基于生产安全考虑，缺乏针对激光熔覆修复部件的精确的寿命和可靠性分析技术及运行维护方法。国内高铁列车车轴使用维护管理中，基于现行可靠性控制标准，车轴属于关键不可修复部件，一旦车轴表面出现深于0.1mm的表面损伤，车轴就必须退出服务并封存。这意味着车轴表面的极细微损伤都会导致车轴整体部件的报废，从而造成了巨大的成本消耗和资源浪费。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是为列车车轴的激光熔覆再制造生产提供系统化的可靠性控制方法。

本发明实施例提供的一种车轴激光熔覆再制造生产可靠性控制方法，该方法包括：