激光除锈:在铁路钢轨中的应用

来源 : www.hydrolasers.com   发布时间 : 2022/3/30 9:26:00

能清洗城轨列车,还能清洗航空发动机

“车身要做焊前焊后清理,以前是靠人手,拿着钢刷去刷。”中车南京浦镇车辆有限公司工艺主管金文涛告诉长江日报记者,中车南京浦镇是中国城市轨道交通车辆生产定点企业,城轨在焊接过程中需要清洗,通过集成武汉翔明激光的激光清洗设备,进行清焊一体协同作用,用机器替代了强度较大的人工劳动。目前该套设备已陆续出厂城轨2000多辆。

“航空航天的飞机、火箭的结构件涂装前,也需要做清洗处理。”航空工业综合所的集团一级专家、研究员王西昌介绍,面对不同材料不同需求功能的应用场景,激光清洗同样好使。

据介绍,激光清洗的原理在于高能量密度、短脉冲激光照射下,工件表面的污染物瞬间气化、蒸发、振动剥落。

长江日报记者通过视频看到,在一块转头大小、锈迹斑斑的钢板上,激光一道道划过,不到1分钟,钢板洁净如初,发出自然的金属光泽,现场没有烟尘。

火箭焊前氧化膜的清理,运载火箭贮箱结构舱体、航空发动机叶片的清洗,武器装备、电子线路接头的清洗,都可以使用激光清洗。该技术在飞机结构、铁轨及火车构件、舰船表面零部件焊接前清洗等方面有着巨大的应用前景,复兴号动车组的焊接生产线、长征运载火箭高强铝合金焊接清理,都已经配备了激光清洗机。

以铁路钢轨为例,铁路网络可以说是我国交通网络中至关重要的组成部分,2015年底我国运营铁路总长达12.1万公里,居世界第二。其中高铁里程超1.9万公里,居世界第一。中国高铁运行速度160~320 km/h,要求全部使用无缝线路(道岔、隧道、桥梁、站台等特殊路段除外) ;无缝铁路能节省15%以上的维修费用,延长25%的钢轨使用寿命。


现如今无缝钢轨已成为我国整个铁路网络的主要铺轨类型,我国铁路线路的无缝化达70%以上。无缝钢轨生产关键工序为钢轨焊接,而钢轨的除锈清洗技术对焊接的影响至关重要。

采用传统的砂轮打磨清洗会存在很多问题:

1.深度打磨,保证清洁度,却破坏钢轨表面弧面形貌。钢轨间及钢轨与轮毂间存在不均匀过渡区及缝隙,列车抖动严重,高速运行列车产生微颤,降低了乘客的舒适性;

2.减小打磨量,保证弧面形貌,却导致锈蚀残留严重。焊接电流大范围急剧变化(不稳度±(200~1600 A ) )。焊接电流大幅变化,使焊缝产生晶粒粗大、灰斑等难以探测的缺陷,埋下了严重的安全隐患;

3.目前打磨清洗锈蚀残留20%~30%,导致焊接失败率达10%;修复工序极为繁琐,成本达3万元/焊头,制约了无缝铁路铺轨生产进程;

4.消耗大量砂轮耗材,已对环境造成了粉尘污染,对工人健康产生了严重的危害;

5.铁路维护修理工作繁重,激光除锈清洗技术能够替代人工打磨清洗推动我国高效自动化铁路在线修复工作进程。

采用激光除锈清洗则能避免以上所述问题,具有如下优点:

1.清洗光源可自适应钢轨弧面形貌,最大程度减少基材破坏;

2.激光除锈清洗可实现污染物选择性清除,提高清洁度,保护基材;

3.无耗材绿色清洗技术,消除粉尘污染,大幅降低清洗成本;

4.清洗光源可利用光纤柔性传输,与机器人集成工作;

5.大幅提高清洗质量,提升焊接成品率、钢轨焊接强度及可靠性,消除安全隐患。

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