一種采用3D打印技術(shù)對(duì)道岔性能改善的方法技術(shù)

一種采用3D打印技術(shù)對(duì)道岔性能改善的方法，屬于3D打印技術(shù)在鐵路領(lǐng)域的應(yīng)用，其特點(diǎn)是將受力集中、易損壞的道岔軌件（尖軌、翼軌等）上表面切削一定厚度，利用3D打印技術(shù)打印上高強(qiáng)韌性、高耐磨性的合金材料，達(dá)到道岔性能改善、使用壽命延長(zhǎng)的目的。該方法包括以下步驟：道岔軌件切削，道岔軌件清理，打印設(shè)備就緒，道岔軌件信息采集，打印輪廓獲取，打印路徑規(guī)劃，激光熔融，熱處理，表面打磨拋光。該方法材料用量少，經(jīng)濟(jì)效益高，經(jīng)改善后的軌件使用壽命增加。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)為3D打印技術(shù)在鐵路領(lǐng)域的應(yīng)用，具體為采用3D打印技術(shù)來提高道岔性能，增加其使用壽命。
技術(shù)介紹
道岔是軌道部件中重要的產(chǎn)品，也是最易損壞的產(chǎn)品。由于列車通過道岔時(shí)與車輪接觸面小，正壓力及沖擊力集中，極易出現(xiàn)磨損、掉塊等傷損情況發(fā)生，導(dǎo)致壽命普遍短暫，嚴(yán)重影響列車的舒適性和安全性。由于其造價(jià)高昂，更換困難，是目前鐵路領(lǐng)域棘手的問題。3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，為道岔軌件（尖軌、翼軌等）的表面性能改進(jìn)提供了一種新的有效手段。3D打印是在激光高能密度作用下對(duì)材料表面進(jìn)行冶金的過程，形成的組織細(xì)密，覆層成分、厚度可控，熱變形小。利用這一技術(shù)在道岔基體上打印一定厚度的強(qiáng)韌性高、耐磨性好的涂層，對(duì)降低道岔成本，提高使用壽命有顯著的經(jīng)濟(jì)效益與現(xiàn)實(shí)意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
一種采用3D打印技術(shù)對(duì)道岔改善性能的方法，包括以下步驟：步驟一、選取道岔軌件，對(duì)其上表面進(jìn)行切削；步驟二、切削后對(duì)表面進(jìn)行清理，去除渣滓和污垢，清理不干凈影響新長(zhǎng)出部分與基體的結(jié)合能力；步驟三、打印設(shè)備就緒；步驟四、將軌件放置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，用三維掃描儀進(jìn)行信息采集，獲取軌件切削后的三維輪廓數(shù)據(jù)；步驟五、采集的輪廓與完整的軌件輪廓進(jìn)行比對(duì)，通過布爾運(yùn)算獲得3D打印部分的輪廓；步驟六、3D打印部分的輪廓經(jīng)打印軟件分析、計(jì)算、路徑規(guī)劃后得到3D打印機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡；步驟七、3D打印激光熔融，3D打印時(shí)用惰性氣體進(jìn)行局部保護(hù)，防止合金材料被空氣氧化；步驟八、熱處理，軌件整體正火，細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，提高韌性；步驟九、表面打磨，去除毛刺提高光潔度。前述的一種3D打印技術(shù)對(duì)道岔性能改善的方法，可選取廢舊道岔，也可選擇新生產(chǎn)的道岔，只要道岔下部基體完整即可。前述的一種3D打印技術(shù)對(duì)道岔性能改善的方法，3D打印設(shè)備由激光器、機(jī)械手、送粉器、三維掃描儀、工作臺(tái)、氣體保護(hù)裝備等組成。前述的一種3D打印技術(shù)對(duì)道岔性能改善的方法，選用3D打印的金屬粉末可為鐵基、鎳基或鈦基等合金。前述的一種3D打印技術(shù)對(duì)道岔性能改善的方法，切削方式采用線切削，切削厚度6-8mm。前述的一種3D打印技術(shù)對(duì)道岔性能改善的方法，切削后軌件的清理采用高壓水沖洗，風(fēng)機(jī)吹干。前述的一種3D打印技術(shù)對(duì)道岔性能改善的方法，3D打印選用同步送粉的打印方式。本專利技術(shù)的有益效果是：方法簡(jiǎn)便，材料用量少，經(jīng)濟(jì)效益高，改善后的道岔軌件強(qiáng)韌性、耐磨性增強(qiáng)，使用壽命提高。附圖說明圖1是本專利技術(shù)實(shí)施的流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本專利技術(shù)的一種采用3D打印技術(shù)對(duì)道岔改善性能的方法，由以下步驟完成：步驟一、選取道岔軌件，采用線切割對(duì)其上表面進(jìn)行切削，切削深度6-8mm；步驟二、切削后對(duì)表面進(jìn)行清理，去除渣滓和污垢，采用高壓水沖洗干凈，再用風(fēng)機(jī)吹干；步驟三、打印設(shè)備就緒；步驟四、將軌件放置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，用三維掃描儀進(jìn)行信息采集，獲取軌件切削后的三維數(shù)據(jù)；步驟五、采集的輪廓與完整的軌件輪廓進(jìn)行比對(duì)，通過布爾運(yùn)算獲得3D打印部分的輪廓；步驟六、3D打印部分的輪廓經(jīng)打印軟件分析、計(jì)算、路徑規(guī)劃后得到3D打印機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡；步驟七、3D打印激光熔融，作為一種優(yōu)選，3D打印機(jī)的激光器選用光纖激光器，打印時(shí)用氮?dú)饩植勘Ｗo(hù)，防止合金材料被空氣氧化；步驟八、打印后軌件整體正火，細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，提高韌性；步驟九、表面打磨拋光，去除毛刺，提高光潔度。本專利技術(shù)提供一種道岔性能改善方法，該方法只對(duì)道岔軌件易損壞的上表面用高性能合金替換，下部基體不做處理，這種方法材料用量少，經(jīng)濟(jì)效益高，改善后的軌件使用壽命提高。以上顯示和描述了本專利技術(shù)的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本專利技術(shù)，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本專利技術(shù)的保護(hù)范圍內(nèi)。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種采用3D打印技術(shù)對(duì)道岔性能改善的方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一、選取道岔軌件，對(duì)其上表面進(jìn)行切削；步驟二、切削后對(duì)表面進(jìn)行清理，去除渣滓和污垢，清理不干凈影響新長(zhǎng)出部分與基體的結(jié)合能力；步驟三、打印設(shè)備就緒；步驟四、將軌件放置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，用三維掃描儀進(jìn)行信息采集，獲取軌件切削后的三維輪廓數(shù)據(jù)；步驟五、采集的輪廓與完整的軌件輪廓進(jìn)行比對(duì)，通過布爾運(yùn)算獲得3D打印部分的輪廓；步驟六、3D打印部分的輪廓經(jīng)打印軟件分析、計(jì)算、路徑規(guī)劃后得到3D打印機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡；步驟七、3D打印激光熔融，3D打印時(shí)用惰性氣體進(jìn)行局部保護(hù)，防止合金材料被空氣氧化；步驟八、熱處理，軌件整體正火，細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，提高韌性；步驟九、表面打磨，去除毛刺提高光潔度。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種采用3D打印技術(shù)對(duì)道岔性能改善的方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一、選取道岔軌件，對(duì)其上表面進(jìn)行切削；步驟二、切削后對(duì)表面進(jìn)行清理，去除渣滓和污垢，清理不干凈影響新長(zhǎng)出部分與基體的結(jié)合能力；步驟三、打印設(shè)備就緒；步驟四、將軌件放置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，用三維掃描儀進(jìn)行信息采集，獲取軌件切削后的三維輪廓數(shù)據(jù)；步驟五、采集的輪廓與完整的軌件輪廓進(jìn)行比對(duì)，通過布爾運(yùn)算獲得3D打印部分的輪廓；步驟六、3D打印部分的輪廓經(jīng)打印軟件分析、計(jì)算、路徑規(guī)劃后得到3D打印機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡；步驟七、3D打印激光熔融，3D打印時(shí)用惰性氣體進(jìn)行局部保護(hù)，防止合金材料被空氣氧化；步驟八、熱處理，軌件整體正火，細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，提高韌性；步驟九、表面打磨，去除毛刺提高光潔度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3D打印技術(shù)對(duì)道岔性能改善的方法，其特征在于，可選取廢舊道岔，也...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊亮，王樹國(guó)，肖俊恒，周正，徐宏超，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11