[發(fā)明專(zhuān)利]一種高速列車(chē)制動(dòng)盤(pán)的激光增材制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710831223.6
• 申請(qǐng)日: 2017-09-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109500393B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳輝;陳勇;易偉;吳影;熊俊;董世運(yùn)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22F3/105
• 分類(lèi)號(hào): B22F3/105;B22F5/00;C22C38/44;C22C38/02;C22C38/04
• 代理公司: 成都眾恒智合專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51239
• 代理人: 吳桐

1.一種高速列車(chē)制動(dòng)盤(pán)的激光增材制造方法，其步驟如下：

s1、通過(guò)制圖軟件設(shè)計(jì)并建立制動(dòng)盤(pán)的三維模型，所述制動(dòng)盤(pán)包括帶有盤(pán)體中孔的制動(dòng)盤(pán)主體和制動(dòng)盤(pán)主體內(nèi)側(cè)沿徑向均勻設(shè)置的安裝孔座，所述制動(dòng)盤(pán)主體由上下兩個(gè)帶有盤(pán)體中孔的同軸圓環(huán)盤(pán)體和夾在兩圓環(huán)盤(pán)體之間的均勻布置的散熱筋組成，所述安裝孔座上設(shè)置有安裝孔；所述散熱筋為一端靠近圓環(huán)盤(pán)體內(nèi)環(huán)，另一端靠近圓環(huán)盤(pán)體外環(huán)的條狀結(jié)構(gòu)，散熱筋與上下兩個(gè)圓環(huán)盤(pán)體通過(guò)圓角形式實(shí)現(xiàn)過(guò)渡；

s2、將所述制動(dòng)盤(pán)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(shè)計(jì)所述制動(dòng)盤(pán)的工藝支撐結(jié)構(gòu)，然后對(duì)所述制動(dòng)盤(pán)三維模型與工藝支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行二維化處理，得到二維切片數(shù)據(jù)并將其導(dǎo)入激光增材制造系統(tǒng)；所述制動(dòng)盤(pán)的工藝支撐結(jié)構(gòu)包括布置在所述制動(dòng)盤(pán)每個(gè)安裝孔座底部與基板上表面之間的網(wǎng)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(zhì)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(qū)熔化方法在激光增材制造系統(tǒng)的基板上進(jìn)行制動(dòng)盤(pán)和工藝支撐結(jié)構(gòu)的制備，整個(gè)制備過(guò)程在惰性氣體保護(hù)氣氛下進(jìn)行，所述激光選區(qū)熔化的工藝參數(shù)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(pán)式掃描；

s5、激光選區(qū)熔化制備完成后，清理浮粉，通過(guò)線切割方法去除基板，通過(guò)機(jī)械方法去除安裝孔座底部的網(wǎng)狀工藝支撐；然后對(duì)制動(dòng)盤(pán)整體進(jìn)行噴砂處理，對(duì)制動(dòng)盤(pán)內(nèi)部的散熱筋進(jìn)行磨料流處理；

s6、對(duì)完成噴砂處理和磨料流處理后的制動(dòng)盤(pán)進(jìn)行去應(yīng)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速列車(chē)制動(dòng)盤(pán)的激光增材制造方法，其特征在于：所述步驟s1通過(guò)制圖軟件建立的制動(dòng)盤(pán)三維模型中，帶有盤(pán)體中孔的制動(dòng)盤(pán)主體的外徑d1與制動(dòng)盤(pán)主體內(nèi)徑d2之比d2/d1＝0.54-0.62；制動(dòng)盤(pán)主體的圓環(huán)盤(pán)體厚度b2與散熱筋高度b3之比b2/b3＝0.5-0.9。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速列車(chē)制動(dòng)盤(pán)的激光增材制造方法，其特征在于：所述步驟s1通過(guò)制圖軟件建立的制動(dòng)盤(pán)三維模型中，散熱筋為一端靠近圓環(huán)盤(pán)體內(nèi)環(huán)，另一端靠近圓環(huán)盤(pán)體外環(huán)的圓弧條狀結(jié)構(gòu)，散熱筋寬度為b4＝10mm，散熱筋圓弧半徑d3與制動(dòng)盤(pán)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(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種高速列車(chē)制動(dòng)盤(pán)的激光增材制造方法，其特征在于：所述步驟s1通過(guò)制圖軟件建立的制動(dòng)盤(pán)三維模型中，散熱筋與上下兩個(gè)圓環(huán)盤(pán)體通過(guò)圓角形式實(shí)現(xiàn)過(guò)渡的具體形式是：從靠近圓環(huán)盤(pán)體內(nèi)環(huán)的一端至靠近圓環(huán)盤(pán)體外環(huán)的一端，散熱筋與上下兩個(gè)圓環(huán)盤(pán)體通過(guò)半徑從5mm漸變至10mm的變半徑圓角形式實(shí)現(xiàn)過(guò)渡。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速列車(chē)制動(dòng)盤(pán)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(dòng)性小于等于25s。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速列車(chē)制動(dòng)盤(pán)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(guò)程中惰性氣體保護(hù)氣氛氧含量小于200PPM。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速列車(chē)制動(dòng)盤(pán)的激光增材制造方法，其特征在于：所述步驟s5通過(guò)線切割方法去除基板，通過(guò)機(jī)械方法去除安裝孔座底部的網(wǎng)狀工藝支撐的具體方法是：采用電火花線切割進(jìn)行基板的去除，采用鉗工或刀具切除安裝孔座底部的網(wǎng)狀工藝支撐，保證安裝孔座底面平整。