车轮踏面长期与铁轨硬性接触磨损，导致全国库存很多受损车轮待修复，目前无其他方式能有效的解决。本项目主要针对车轮踏面磨损问题，在去年的小功率修复过程中得到的结果进行改进，尝试使用万瓦级激光器对车轮踏面进行沉积成型。

二、项目技术领先性或创新性分析

采用激光为热源直接沉积金属粉末的方式在国内兴起时间较晚，激光为热源优势主要为精确可控，热输入集中热影响区极小等优势。激光可将基材直接融化形成熔池，再保证同轴送粉，粉末进入熔池之后直接与基材形成冶金结合，结合强度超过铸造水平达到锻造水平。同时，沉积部分与基材具有相同的成分和金相结构。

公司自主设计的工装夹具可使车轮平稳的与转台保持同心旋转，同时侧向力被固定轴反向抵消，两个支撑轮可分担车轮与轴的重量使得转台旋转不受加持物力矩的影响，保证了转台旋转的平稳可控。

通过PLC同时控制激光器、送粉器和转台，可使所有对熔覆效果有影响的因素同步控制，保证了熔覆的起始与终止不受影响，保证了熔覆层整体的质量。

通过profibus现场总线将机器人与激光器连接通信，路由器将机器人控制器、激光器以及现场电脑监控各设备的运行状态，保证了熔覆过程的实时可控。

通过CAAM视觉反馈系统实时监控熔覆时的车轮踏面，熔覆效果可通过CAAM视觉软件直接监控。

采用faro扫描臂将熔覆完以及机加完的车轮踏面与尺寸图对比，出具对比报告，保证最终尺寸满足要求。

三、 关键技术及指标

1.   项目关键技术

（1）作为修复材料的铁基合金粉末选择：合金粉末的选择决定了熔覆层的性能，以及与基材的结合强度。我们采用了很多粉末做了大量实验，最后得出现在使用的铁基合金粉末最适用。

（2）工装夹具的设计：车轮直径很大且很重，修复磨损踏面需要将车轮加在转台上旋转修复。工装夹具的设计是整个修复过程中的难点，目前我们针对该类车轮设计的一整套设备已经成功用于车轮修复中，主要包含转台，支撑架以及一根自主设计的旋转轴，目前该套设备已经成功专利。

（3修复过程使用faro扫描踏面确定机器人行走路径，PLC同时控制激光器、送粉器和转台，实现边转边送粉熔覆。

（4）修复完成后的机加也是此项目中的难点，由于车轮踏面为特定要求的弧面，机加床也难以满足车轮直径要求。我们采用faro扫描臂边车边扫描的方式解决。

2. 主要技术指标

（1）满足QCC34-001-2012《车轮技术规范》和对应车轮设计时应用的标准（TB2817-1997、AAR M-107/M-208-2009、ISO 1005-4-1986、JIS E 5402等）。

（2）熔覆厚度达20mm以上。

（3）熔覆层金相组织和无损检测满足TB/T 2078-1996标准。

（4）按照一定踏面形状加工后踏面下30mm的布氏硬度。

四、项目完成后的效益预测

全国铁路货运以及高速列车每年库存数以万计的磨损车轮，如若能通过激光修复的方式解决此类问题并通过铁道部认可，初期效益可达百万级别，后期建立生产线后，效益可达亿级别。