轨道交通车辆的车轮是直接与钢轨相互作用的关键行走部件。在长期的滚动接触中,车轮踏面(与钢轨接触的滚动面)会发生正常的磨耗,同时也可能出现由于制动、滑行导致的异常磨损、擦伤或疲劳裂纹。当磨耗量或损伤超过安全限值时,车轮必须进行镟修以恢复廓形,这会缩短车轮的使用寿命,增加运维成本。特别是对于高速动车组和重载货运列车,车轮的损耗更为迅速。因此,开发能够提升车轮踏面耐磨性、抗疲劳性乃至对轻微损伤进行修复的技术,对于降低轨道交通运输成本具有重要意义。中科煜宸激光熔覆技术,为车轮踏面的主动强化与修复提供了一条创新的技术路径。
中科煜宸激光熔覆技术应用于车轮踏面,其关键思路是在车轮镟修后的“新”表面,或对磨损未超限但需预防性加强的踏面特定区域,熔覆一层高性能的耐磨合金层。这层涂层作为车轮与钢轨之间的“强化层”,在运行中优先承受磨损,从而保护车轮基体材料。涂层材料通常设计为高碳高合金钢体系,具有高硬度、高耐磨性以及良好的抗滚动接触疲劳性能。通过激光工艺控制,可以使涂层与车轮钢(通常为CL60、ER8/ER9等)基体形成牢固的冶金结合,确保在复杂交变应力下不脱落。
实施该技术面临多重挑战与考量。首先,安全性是首要原则。熔覆层必须具有极高的结合强度和韧性,以承受巨大的轮轨冲击力和剪切力,不能在任何情况下发生剥落,否则将构成重大安全隐患。其次,需严格控制熔覆过程的热输入,防止车轮轮辋、轮辐因受热不均产生残余应力或变形,影响车轮的动平衡和尺寸稳定性。再者,修复或强化后的踏面轮廓必须严格符合铁路行业标准,表面硬度分布需合理,以避免对钢轨造成异常磨损。然后,经济性必须可行,即熔覆强化的成本需低于因延长镟修周期、增加车轮全寿命行驶里程所带来的综合收益。
尽管技术门槛高,但其潜在价值驱动着相关研发与应用尝试。对于一些特殊用途车辆(如工程车、调机)或磨损异常严重的线路段车辆,采用激光熔覆进行踏面强化或修复已具备一定的探索价值。该技术有望将车轮的镟修里程延长数倍,从而减少镟修次数,节约维护成本并提高车辆可用率。对于车轮制造商,这也是一个提升产品附加值的潜在方向。
在轨道交通运维领域,车轮寿命管理是一个永恒的课题。随着对运营经济性要求的不断提高,探索如中科煜宸激光熔覆这样的先进表面工程技术,已成为行业技术发展的一种趋势。虽然大规模商业化应用尚需通过更严格的装车考核、标准认证和长期的运行数据验证,但其技术原理展示出的潜力,使其成为未来车轮延寿技术方案库中一个值得持续关注和研究的选项。对于有前瞻性的车辆段或维修企业,与中科煜宸这样的技术厂商合作开展试点研究,是积累经验、应对未来更高效运维需求的可行之举。