[发明专利]一种高速列车制动盘的激光增材制造方法

权利要求书

1.一种高速列车制动盘的激光增材制造方法，其步骤如下：

s1、通过制图软件设计并建立制动盘的三维模型，所述制动盘包括带有盘体中孔的制动盘主体和制动盘主体内侧沿径向均匀设置的安装孔座，所述制动盘主体由上下两个带有盘体中孔的同轴圆环盘体和夹在两圆环盘体之间的均匀布置的散热筋组成，所述安装孔座上设置有安装孔；所述散热筋为一端靠近圆环盘体内环，另一端靠近圆环盘体外环的条状结构，散热筋与上下两个圆环盘体通过圆角形式实现过渡；

s2、将所述制动盘的三维模型输入3D打印编辑软件中，在3D打印编辑软件中设计所述制动盘的工艺支撑结构，然后对所述制动盘三维模型与工艺支撑结构进行二维化处理，得到二维切片数据并将其导入激光增材制造系统；所述制动盘的工艺支撑结构包括布置在所述制动盘每个安装孔座底部与基板上表面之间的网状工艺支撑；

s3、选择激光增材制造的原材料：24CrNiMo高性能合金钢粉末，所述合金钢粉末的粒度分布为D10为15-20μm，D50为25-35μm，D90为55-65μm，松装密度为4-4.5g/cm，合金钢粉末各组分及其质量百分比如下：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％，余量为Fe；

s4、激光增材制造，采用激光选区熔化方法在激光增材制造系统的基板上进行制动盘和工艺支撑结构的制备，整个制备过程在惰性气体保护气氛下进行，所述激光选区熔化的工艺参数为：激光功率为400-500W，扫描速度为800-1000mm/s，扫描间距为0.06-0.10mm，铺粉层厚度为30-40μm，激光光斑大小：80-100μm，扫描方式为棋盘式扫描；

s5、激光选区熔化制备完成后，清理浮粉，通过线切割方法去除基板，通过机械方法去除安装孔座底部的网状工艺支撑；然后对制动盘整体进行喷砂处理，对制动盘内部的散热筋进行磨料流处理；

s6、对完成喷砂处理和磨料流处理后的制动盘进行去应力退火，即得；所述退火处理工艺为：升温至580-650℃，保温6-10h，随炉冷却到300℃，然后空冷至常温。

2.根据权利要求1所述的一种高速列车制动盘的激光增材制造方法，其特征在于：所述步骤s1通过制图软件建立的制动盘三维模型中，带有盘体中孔的制动盘主体的外径d1与制动盘主体内径d2之比d2/d1＝0.54-0.62；制动盘主体的圆环盘体厚度b2与散热筋高度b3之比b2/b3＝0.5-0.9。

3.根据权利要求1所述的一种高速列车制动盘的激光增材制造方法，其特征在于：所述步骤s1通过制图软件建立的制动盘三维模型中，散热筋为一端靠近圆环盘体内环，另一端靠近圆环盘体外环的圆弧条状结构，散热筋宽度为b4＝10mm，散热筋圆弧半径d3与制动盘主体的外径d1之比d3/d1＝0.35-0.45，散热筋入流角α1＝5-15°，散热筋的排流角α2＝25-35°。

4.根据权利要求1或3所述的一种高速列车制动盘的激光增材制造方法，其特征在于：所述步骤s1通过制图软件建立的制动盘三维模型中，散热筋与上下两个圆环盘体通过圆角形式实现过渡的具体形式是：从靠近圆环盘体内环的一端至靠近圆环盘体外环的一端，散热筋与上下两个圆环盘体通过半径从5mm渐变至10mm的变半径圆角形式实现过渡。

5.根据权利要求1所述的一种高速列车制动盘的激光增材制造方法，其特征在于：所述步骤s3中使用的合金钢粉末的氧含量小于等于250ppm，50g粉的流动性小于等于25s。

6.根据权利要求1所述的一种高速列车制动盘的激光增材制造方法，其特征在于：所述步骤s4中所述惰性气体为氩气，在制备过程中惰性气体保护气氛氧含量小于200PPM。

7.根据权利要求1所述的一种高速列车制动盘的激光增材制造方法，其特征在于：所述步骤s5通过线切割方法去除基板，通过机械方法去除安装孔座底部的网状工艺支撑的具体方法是：采用电火花线切割进行基板的去除，采用钳工或刀具切除安装孔座底部的网状工艺支撑，保证安装孔座底面平整。