[发明专利]一种高速列车制动盘的激光增材制造方法

说明书

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；s2、设计制动盘的工艺支撑结构，然后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；s3、选择激光增材制造的原材料：24CrNiMo高性能合金钢粉末；s4、采用激光选区熔化方法进行制动盘和工艺支撑结构的制备，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、清理浮粉，去除基板和网状工艺支撑；然后进行喷砂处理和磨料流处理；s6、去应力退火，即得。该方法可以降低制动盘的研发周期、优化制动盘的结构、提高制动盘的综合性能。

技术领域

本发明涉及一种高速列车制动盘的激光增材制造方法，属于高速列车制动盘制造领域。

背景技术

随着高速列车运行速度的不断提升，对于高速列车的制动系统提出的更高的要求。制动系统是高度列车最重要的关键核心技术之一，制动盘则是制动系统中技术含量最高的核心零部件之一，对高速列车的安全运营起着至关重要的作用。

高速列车运行期间采取紧急制动时，巨大的制动热负荷和热冲击使制动盘体产生很大的温度梯度，会引起极大的热应力，所以对制动盘体提出具有较高的强度和耐热裂性、耐磨性、热传导性能的要求。目前，高速列车制动盘采用高纯净合金钢铸造而成，其散热性能和整体强度依赖于制动盘复杂的柱状结构，该结构铸造工艺性较差，铸造难度较高；铸造制动盘工艺过程繁琐工艺周期长、材料要求高、铸造质量不稳定、成品率较低；现阶段国内高速列车制动盘主要依赖进口，且价格昂贵。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种高速列车制动盘的激光增材制造方法。该方法可以降低制动盘的研发周期、优化制动盘的结构、提高制动盘的综合性能。

本发明实现其发明目的所采取的技术方案是：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(也即制动盘主体为环形圆柱形)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(上圆环盘体和下圆环盘体)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；