[发明专利]一种大功率激光选区熔化3D打印高铁制动盘的方法

摘要

一种大功率激光选区熔化3D打印高铁制动盘的方法，包括以下步骤：(1)制动盘模型导入3D打印软件中，设置制动盘模型倾斜；(2)通过软件在制动盘模型和基板模型之间添加支撑模型，支撑模型分为圆柱形支撑模型、方块形支撑模型和薄壁形支撑模型；(3)设定圆柱形支撑、上薄壁、下薄壁、外薄壁、内薄壁、第一中薄壁和第二中薄壁的尺寸；(4)对制动盘模型和全部支撑模型进行切片；(5)型导到快速成型制造系统，进行激光选区熔化成形，(6)实体取出后退火处理，切割并打磨。本发明的方法解决了制动盘悬空结构的成形以及成形过程中零件变形开裂的问题，显著提高了零件成形效率，解决了高铁制动盘零件在后续加工过程中易出现的变形开裂问题。

主权项

1.一种大功率激光选区熔化3D打印高铁制动盘的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将设计完成的制动盘模型导入3D打印软件中，设置制动盘模型的直径D为210mm，再设置制动盘模型倾斜，使制动盘模型的上下工作面与基板的夹角θ＝45°～55°；制动盘模型投影区域设置水平放置的基板模型；所述的制动盘模型是由环形上部、环形下部、加强筋以及连接在加强筋上的多个装配螺帽部分组成的一体结构；环形上部由上工作面板及其下部的上连接板组成；上工作面板的顶面称为上工作面，侧面称为上工作面侧边；上连接板的侧边称为上部外侧边；环形上部的内侧面称为上部内侧边；环形下部由下连接板及其下部的下工作面板组成；下工作面板的底面称为下工作面，侧面称为下工作面侧边；下连接板的侧边称为下部外侧边；环形下部的内侧面称为下部内侧面；(2)通过软件在制动盘模型和基板模型之间添加支撑模型，支撑模型分为圆柱形支撑模型、方块形支撑模型和薄壁形支撑模型；其中，多个圆柱形支撑模型的顶面与制动盘模型的装配螺帽部分的底面连接，每个装配螺帽部分的底面连接若干圆柱形支撑模型；全部圆柱形支撑模型的底面共同与一个方块形支撑模型的顶面连接，方块形支撑模型的底面与基板连接；薄壁形支撑模型分为上薄壁、下薄壁、内薄壁、外薄壁、第一中薄壁和第二中薄壁，上薄壁、下薄壁、外薄壁、第一中薄壁和第二中薄壁的底边与基板模型连接，内薄壁的底边与方块形支撑的顶面连接；其中上薄壁的顶边与上工作面侧边连接，下薄壁的顶边与下工作面侧边连接，内薄壁的顶边与下部内侧边连接，外薄壁的顶边与下部外侧边连接；第一中薄壁和第二中薄壁的顶边均与下工作面连接，并且第一中薄壁相对于第二中薄壁靠近外薄壁；(3)设定圆柱形支撑的直径为0.4～0.8mm；设定上薄壁和下薄壁的厚度为0.5～0.8mm，外薄壁和内薄壁的厚度为0.6～0.9mm，第一中薄壁的厚度为5～7mm，第二中薄壁的厚度为6～9mm，第一中薄壁和第二中薄壁之间的水平间隙为6～7mm，第一中薄壁与外薄壁的水平间隙为5～7mm；(4)采用3D打印软件对制动盘模型和全部支撑模型进行切片，切片厚度为0.05～0.07mm；(5)将切片完成之后的制动盘模型和全部支撑模型导入到快速成型制造系统中，开始进行激光选区熔化24CrNiMoRE合金钢成形，设定操作参数为：扫描制动盘模型的激光功率500～800W，扫描支撑模型的激光功率450～750W，扫描制动盘模型速度0.4～1.0m/s，扫描支撑模型的速度1.0～2.0m/s，搭接宽度0.025～0.045mm，粉末铺粉厚度0.05～0.07mm；进行3D打印；(6)将3D打印完成的制动盘和支撑的实体取出后，进行退火处理，再切割去除支撑部分并打磨，获得高铁制动盘。