轨道车辆的牵引、制动工况，需要利用轮轨之间的滚动接触完成。车-轨间载荷的传递需依靠很小的接触斑，各种复杂载荷反复作用发生其上，导致轮轨接触表面产生车轮轮缘、钢轨侧磨、轮轨剥离、钢轨波磨、表面擦伤和钢轨压溃性磨损等。因此需要选用激光熔覆、激光淬火、激光离散熔凝和激光合金化等表面处理的激光强化工艺，来提高轮轨材料抗磨损能力，以达到缓解磨损的效果。 

1、激光熔覆工艺

激光熔覆工艺属于较为先进的材料表面改性工艺，属于激光加工范畴，可在车轮和钢轨表面获得无气孔及裂纹优质熔覆层，进而提升轮轨抗磨损能力，改善产品使用周期。

（激光熔覆）

该加工方法将不同涂层材料设置于基体表面，同时利用高能密度激光束将涂层材料与基体表层材料共同熔凝，形成涂层。且该涂层有与基体冶金结合的功能，可以有效提升材料的抗氧化、抗热变形、抗腐蚀、抗磨损等特性。

2、激光淬火处理

激光淬火处理时，温度急速升高或冷凝，表层晶粒极细、位错密度增加，进而在表层形成压应力，能够大大改善工件的耐磨性、耐疲劳、耐蚀性，改善工件材料的性能。研究城市轨道车辆钢轮钢轨的损伤机理，利用试验发现激光淬火工艺后的轮轨表面硬度增加，抗磨性能改善，磨损量同比减少超过60%，且表面损伤相对较轻，表现为小麻点式剥落损伤，与处理前明显的剥落损伤相比，抗损伤能力有显著增强。用半导体激光器进行淬火处理，功率设置为300 W，钢轨材料为U74，发现可使钢轨表面硬度改善3-4倍，达到800900 HV0.01，有效地改善了钢轨性能。

（激光淬火）

3、激光离散工艺

工件进行激光离散熔凝，可以获得非均匀性能表面。在频繁起动、转向、制动过程中会形成具有某种深度的熔凝点，而熔凝点分布提升轮轨耐磨能力，进而形成稳定表面形貌，还能改善其摩擦特性，有学者就将激光离散技术应用到车轮钢的改性处理。经过激光离散处理后，熔凝点硬度高，在磨损过程中，容易形成凸起;熔凝点可改善轮轨抗塑性变形性能，有效阻止表面塑性变形积累，减少层片状剥落，显示较高耐磨损能力。

4、激光毛化处理

激光毛化技术已成功应用于轧辊的装备处理，原因在于辊面能够精确制造出粗糙形貌，并且辊面的硬度也得到改性强化。基于这一优势，蔡宝春等通过激光毛化处理获得了3种不同影响轮轨材料混合润滑摩擦因数的表面纹理形貌(横纹、纵纹、菱形)，试验对比得出在油污条件下使用激光毛化的菱形纹理表面，能较显著地改善轮轨间的摩擦因数，减少轮轨间的磨损。

（激光毛化处理）

 以上就是关于轨道车辆轮轨表面激光改性工艺方面相关描述，为了有效提高铁路的运营效率，现在铁路发展主要朝着高速客车、地铁客车、轻轨车、高速重载货车等方向发展。下一期：激光在轨道交通行业中的应用系列之车辆激光制造其他应用，敬请关注。

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