一种采用3D打印技术对道岔性能改善的方法技术

一种采用3D打印技术对道岔性能改善的方法，属于3D打印技术在铁路领域的应用，其特点是将受力集中、易损坏的道岔轨件（尖轨、翼轨等）上表面切削一定厚度，利用3D打印技术打印上高强韧性、高耐磨性的合金材料，达到道岔性能改善、使用寿命延长的目的。该方法包括以下步骤：道岔轨件切削，道岔轨件清理，打印设备就绪，道岔轨件信息采集，打印轮廓获取，打印路径规划，激光熔融，热处理，表面打磨抛光。该方法材料用量少，经济效益高，经改善后的轨件使用寿命增加。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术为3D打印技术在铁路领域的应用，具体为采用3D打印技术来提高道岔性能，增加其使用寿命。
技术介绍
道岔是轨道部件中重要的产品，也是最易损坏的产品。由于列车通过道岔时与车轮接触面小，正压力及冲击力集中，极易出现磨损、掉块等伤损情况发生，导致寿命普遍短暂，严重影响列车的舒适性和安全性。由于其造价高昂，更换困难，是目前铁路领域棘手的问题。3D打印技术的出现，为道岔轨件（尖轨、翼轨等）的表面性能改进提供了一种新的有效手段。3D打印是在激光高能密度作用下对材料表面进行冶金的过程，形成的组织细密，覆层成分、厚度可控，热变形小。利用这一技术在道岔基体上打印一定厚度的强韧性高、耐磨性好的涂层，对降低道岔成本，提高使用寿命有显著的经济效益与现实意义。
技术实现思路
一种采用3D打印技术对道岔改善性能的方法，包括以下步骤：步骤一、选取道岔轨件，对其上表面进行切削；步骤二、切削后对表面进行清理，去除渣滓和污垢，清理不干净影响新长出部分与基体的结合能力；步骤三、打印设备就绪；步骤四、将轨件放置在实验台上，用三维扫描仪进行信息采集，获取轨件切削后的三维轮廓数据；步骤五、采集的轮廓与完整的轨件轮廓进行比对，通过布尔运算获得3D打印部分的轮廓；步骤六、3D打印部分的轮廓经打印软件分析、计算、路径规划后得到3D打印机械手的运动轨迹；步骤七、3D打印激光熔融，3D打印时用惰性气体进行局部保护，防止合金材料被空气氧化；步骤八、热处理，轨件整体正火，细化晶粒，消除内应力，提高韧性；步骤九、表面打磨，去除毛刺提高光洁度。前述的一种3D打印技术对道岔性能改善的方法，可选取废旧道岔，也可选择新生产的道岔，只要道岔下部基体完整即可。前述的一种3D打印技术对道岔性能改善的方法，3D打印设备由激光器、机械手、送粉器、三维扫描仪、工作台、气体保护装备等组成。前述的一种3D打印技术对道岔性能改善的方法，选用3D打印的金属粉末可为铁基、镍基或钛基等合金。前述的一种3D打印技术对道岔性能改善的方法，切削方式采用线切削，切削厚度6-8mm。前述的一种3D打印技术对道岔性能改善的方法，切削后轨件的清理采用高压水冲洗，风机吹干。前述的一种3D打印技术对道岔性能改善的方法，3D打印选用同步送粉的打印方式。本专利技术的有益效果是：方法简便，材料用量少，经济效益高，改善后的道岔轨件强韧性、耐磨性增强，使用寿命提高。附图说明图1是本专利技术实施的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术的一种采用3D打印技术对道岔改善性能的方法，由以下步骤完成：步骤一、选取道岔轨件，采用线切割对其上表面进行切削，切削深度6-8mm；步骤二、切削后对表面进行清理，去除渣滓和污垢，采用高压水冲洗干净，再用风机吹干；步骤三、打印设备就绪；步骤四、将轨件放置在实验台上，用三维扫描仪进行信息采集，获取轨件切削后的三维数据；步骤五、采集的轮廓与完整的轨件轮廓进行比对，通过布尔运算获得3D打印部分的轮廓；步骤六、3D打印部分的轮廓经打印软件分析、计算、路径规划后得到3D打印机械手的运动轨迹；步骤七、3D打印激光熔融，作为一种优选，3D打印机的激光器选用光纤激光器，打印时用氮气局部保护，防止合金材料被空气氧化；步骤八、打印后轨件整体正火，细化晶粒，消除内应力，提高韧性；步骤九、表面打磨抛光，去除毛刺，提高光洁度。本专利技术提供一种道岔性能改善方法，该方法只对道岔轨件易损坏的上表面用高性能合金替换，下部基体不做处理，这种方法材料用量少，经济效益高，改善后的轨件使用寿命提高。以上显示和描述了本专利技术的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本专利技术，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用3D打印技术对道岔性能改善的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、选取道岔轨件，对其上表面进行切削；步骤二、切削后对表面进行清理，去除渣滓和污垢，清理不干净影响新长出部分与基体的结合能力；步骤三、打印设备就绪；步骤四、将轨件放置在实验台上，用三维扫描仪进行信息采集，获取轨件切削后的三维轮廓数据；步骤五、采集的轮廓与完整的轨件轮廓进行比对，通过布尔运算获得3D打印部分的轮廓；步骤六、3D打印部分的轮廓经打印软件分析、计算、路径规划后得到3D打印机械手的运动轨迹；步骤七、3D打印激光熔融，3D打印时用惰性气体进行局部保护，防止合金材料被空气氧化；步骤八、热处理，轨件整体正火，细化晶粒，消除内应力，提高韧性；步骤九、表面打磨，去除毛刺提高光洁度。

【技术特征摘要】
1.一种采用3D打印技术对道岔性能改善的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、选取道岔轨件，对其上表面进行切削；步骤二、切削后对表面进行清理，去除渣滓和污垢，清理不干净影响新长出部分与基体的结合能力；步骤三、打印设备就绪；步骤四、将轨件放置在实验台上，用三维扫描仪进行信息采集，获取轨件切削后的三维轮廓数据；步骤五、采集的轮廓与完整的轨件轮廓进行比对，通过布尔运算获得3D打印部分的轮廓；步骤六、3D打印部分的轮廓经打印软件分析、计算、路径规划后得到3D打印机械手的运动轨迹；步骤七、3D打印激光熔融，3D打印时用惰性气体进行局部保护，防止合金材料被空气氧化；步骤八、热处理，轨件整体正火，细化晶粒，消除内应力，提高韧性；步骤九、表面打磨，去除毛刺提高光洁度。2.根据权利要求1所述的一种3D打印技术对道岔性能改善的方法，其特征在于，可选取废旧道岔，也...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亮，王树国，肖俊恒，周正，徐宏超，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11