[發明專利]一種高速列車制動盤的激光增材制造方法

有效

• 申請號: 201710831223.6
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN109500393B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 陳輝;陳勇;易偉;吳影;熊俊;董世運
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F5/00;C22C38/44;C22C38/02;C22C38/04
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 吳桐

1.一種高速列車制動盤的激光增材制造方法，其步驟如下：

s1、通過制圖軟件設計并建立制動盤的三維模型，所述制動盤包括帶有盤體中孔的制動盤主體和制動盤主體內側沿徑向均勻設置的安裝孔座，所述制動盤主體由上下兩個帶有盤體中孔的同軸圓環盤體和夾在兩圓環盤體之間的均勻布置的散熱筋組成，所述安裝孔座上設置有安裝孔；所述散熱筋為一端靠近圓環盤體內環，另一端靠近圓環盤體外環的條狀結構，散熱筋與上下兩個圓環盤體通過圓角形式實現過渡；

s2、將所述制動盤的三維模型輸入3D打印編輯軟件中，在3D打印編輯軟件中設計所述制動盤的工藝支撐結構，然后對所述制動盤三維模型與工藝支撐結構進行二維化處理，得到二維切片數據并將其導入激光增材制造系統；所述制動盤的工藝支撐結構包括布置在所述制動盤每個安裝孔座底部與基板上表面之間的網狀工藝支撐；

s3、選擇激光增材制造的原材料：24CrNiMo高性能合金鋼粉末，所述合金鋼粉末的粒度分布為D10為15-20μm，D50為25-35μm，D90為55-65μm，松裝密度為4-4.5g/cm，合金鋼粉末各組分及其質量百分比如下：C：0.23-0.27％，Cr：0.90-1.15％，Ni：0.90-1.15％，Mo：0.45-0.60％，Mn：0.90-1.15％，Si：0.30-0.45％，余量為Fe；

s4、激光增材制造，采用激光選區熔化方法在激光增材制造系統的基板上進行制動盤和工藝支撐結構的制備，整個制備過程在惰性氣體保護氣氛下進行，所述激光選區熔化的工藝參數為：激光功率為400-500W，掃描速度為800-1000mm/s，掃描間距為0.06-0.10mm，鋪粉層厚度為30-40μm，激光光斑大小：80-100μm，掃描方式為棋盤式掃描；

s5、激光選區熔化制備完成后，清理浮粉，通過線切割方法去除基板，通過機械方法去除安裝孔座底部的網狀工藝支撐；然后對制動盤整體進行噴砂處理，對制動盤內部的散熱筋進行磨料流處理；

s6、對完成噴砂處理和磨料流處理后的制動盤進行去應力退火，即得；所述退火處理工藝為：升溫至580-650℃，保溫6-10h，隨爐冷卻到300℃，然后空冷至常溫。

2.根據權利要求1所述的一種高速列車制動盤的激光增材制造方法，其特征在于：所述步驟s1通過制圖軟件建立的制動盤三維模型中，帶有盤體中孔的制動盤主體的外徑d1與制動盤主體內徑d2之比d2/d1＝0.54-0.62；制動盤主體的圓環盤體厚度b2與散熱筋高度b3之比b2/b3＝0.5-0.9。

3.根據權利要求1所述的一種高速列車制動盤的激光增材制造方法，其特征在于：所述步驟s1通過制圖軟件建立的制動盤三維模型中，散熱筋為一端靠近圓環盤體內環，另一端靠近圓環盤體外環的圓弧條狀結構，散熱筋寬度為b4＝10mm，散熱筋圓弧半徑d3與制動盤主體的外徑d1之比d3/d1＝0.35-0.45，散熱筋入流角α1＝5-15°，散熱筋的排流角α2＝25-35°。

4.根據權利要求1或3所述的一種高速列車制動盤的激光增材制造方法，其特征在于：所述步驟s1通過制圖軟件建立的制動盤三維模型中，散熱筋與上下兩個圓環盤體通過圓角形式實現過渡的具體形式是：從靠近圓環盤體內環的一端至靠近圓環盤體外環的一端，散熱筋與上下兩個圓環盤體通過半徑從5mm漸變至10mm的變半徑圓角形式實現過渡。

5.根據權利要求1所述的一種高速列車制動盤的激光增材制造方法，其特征在于：所述步驟s3中使用的合金鋼粉末的氧含量小于等于250ppm，50g粉的流動性小于等于25s。

6.根據權利要求1所述的一種高速列車制動盤的激光增材制造方法，其特征在于：所述步驟s4中所述惰性氣體為氬氣，在制備過程中惰性氣體保護氣氛氧含量小于200PPM。

7.根據權利要求1所述的一種高速列車制動盤的激光增材制造方法，其特征在于：所述步驟s5通過線切割方法去除基板，通過機械方法去除安裝孔座底部的網狀工藝支撐的具體方法是：采用電火花線切割進行基板的去除，采用鉗工或刀具切除安裝孔座底部的網狀工藝支撐，保證安裝孔座底面平整。