[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

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；s2、設(shè)計(jì)制動(dòng)盤(pán)的工藝支撐結(jié)構(gòu)，然后進(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)；s3、選擇激光增材制造的原材料：24CrNiMo高性能合金鋼粉末；s4、采用激光選區(qū)熔化方法進(jìn)行制動(dòng)盤(pán)和工藝支撐結(jié)構(gòu)的制備，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、清理浮粉，去除基板和網(wǎng)狀工藝支撐；然后進(jìn)行噴砂處理和磨料流處理；s6、去應(yīng)力退火，即得。該方法可以降低制動(dòng)盤(pán)的研發(fā)周期、優(yōu)化制動(dòng)盤(pán)的結(jié)構(gòu)、提高制動(dòng)盤(pán)的綜合性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高速列車(chē)制動(dòng)盤(pán)的激光增材制造方法，屬于高速列車(chē)制動(dòng)盤(pán)制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著高速列車(chē)運(yùn)行速度的不斷提升，對(duì)于高速列車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)提出的更高的要求。制動(dòng)系統(tǒng)是高度列車(chē)最重要的關(guān)鍵核心技術(shù)之一，制動(dòng)盤(pán)則是制動(dòng)系統(tǒng)中技術(shù)含量最高的核心零部件之一，對(duì)高速列車(chē)的安全運(yùn)營(yíng)起著至關(guān)重要的作用。

高速列車(chē)運(yùn)行期間采取緊急制動(dòng)時(shí)，巨大的制動(dòng)熱負(fù)荷和熱沖擊使制動(dòng)盤(pán)體產(chǎn)生很大的溫度梯度，會(huì)引起極大的熱應(yīng)力，所以對(duì)制動(dòng)盤(pán)體提出具有較高的強(qiáng)度和耐熱裂性、耐磨性、熱傳導(dǎo)性能的要求。目前，高速列車(chē)制動(dòng)盤(pán)采用高純凈合金鋼鑄造而成，其散熱性能和整體強(qiáng)度依賴(lài)于制動(dòng)盤(pán)復(fù)雜的柱狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)鑄造工藝性較差，鑄造難度較高；鑄造制動(dòng)盤(pán)工藝過(guò)程繁瑣工藝周期長(zhǎng)、材料要求高、鑄造質(zhì)量不穩(wěn)定、成品率較低；現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)高速列車(chē)制動(dòng)盤(pán)主要依賴(lài)進(jìn)口，且價(jià)格昂貴。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種高速列車(chē)制動(dòng)盤(pán)的激光增材制造方法。該方法可以降低制動(dòng)盤(pán)的研發(fā)周期、優(yōu)化制動(dòng)盤(pán)的結(jié)構(gòu)、提高制動(dòng)盤(pán)的綜合性能。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的所采取的技術(shù)方案是：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(也即制動(dòng)盤(pán)主體為環(huán)形圓柱形)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(上圓環(huán)盤(pán)體和下圓環(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；