3D打印铁路扣件弹条的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种3D打印铁路扣件弹条的制作方法，该制作方法包括以下步骤：1）使用建模软件建立弹条的三维模型并导入3D打印机中；2）使用3D打印机根据步骤1）所导入的三维模型打印出弹条成品；3）对步骤2）中所打印的弹条成品进行后处理。该制作方法所制作的弹条具有尺寸精度高、工艺流程简单和绿色环保的优点。工艺流程简单和绿色环保的优点。工艺流程简单和绿色环保的优点。

【技术实现步骤摘要】
3D打印铁路扣件弹条的制作方法


[0001]本专利技术涉及铁路工程部件领域，具体地涉及3D打印铁路扣件弹条的制作方法。

技术介绍

[0002]3D打印技术是一种通过逐层增加材料的方式直接成型三维零件的数字制造技术，理论上3D打印技术可以通过简单的二维打印，直接制造出结构任意复杂的零部件。
[0003]激光选区融化技术是通过在成型平台上铺一层薄的粉末状金属材料，使用激光束扫描零件切片的片层形状，扫描的粉末快速熔化和凝固，然后将成型平台下降一层，继续铺粉打印。激光选区熔化技术能够生产高强度零件，因此广泛用于航空航天、军工、医疗、汽车等行业。
[0004]目前，扣件弹条主要生产工艺流程复杂，包括：原材料验证、棒料的剪切、棒料加热、多步的锻压成型、淬火、回火、防锈处理。每一步都需要专门的设备及技术进行作业，每一个工艺都需要严格控制，涉及设备种类多样，因此弹条成型控制精度低，尺寸离散率高，因此，需要一种制作方法解决此问题，提高产品的尺寸精度，进而提供使用寿命。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种3D打印铁路扣件弹条的制作方法，该制作方法所制作的弹条具有尺寸精度高、工艺流程简单和绿色环保的优点。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种3D打印铁路扣件弹条的制作方法，该制作方法包括以下步骤：1）使用建模软件建立弹条的三维模型并导入3D打印机中；2）使用3D打印机根据步骤1）所导入的三维模型打印出弹条成品；3）对步骤2）中所打印的弹条成品进行后处理。
[0007]优选地，步骤1）中使用建模软件建立弹条的三维模型的方法为：先根据尺寸和扣压力要求建立初始结构模型，再根据弹条不同位置的受力状态对相关参数进行修改以建立最终结构模型。
[0008]优选地，弹条的初始结构模型建立后使用仿真软件对初始设计弹条的初始结构模型进行验算，验算完成后再根据弹条不同位置的受力状态对相关参数进行修改以建立最终结构模型。
[0009]优选地，所述相关参数包括：弹条的弹程、弹性结构圆弧半径、弹性结构圆弧长度和弹性结构圆弧宽度。
[0010]优选地，所述3D打印机为激光选区融化3D打印机。
[0011]优选地，对弹条成品进行后处理的工艺依次包括：热处理和表面喷丸处理，其中，表面喷丸处理的喷丸压力为0.1
‑
0.65Mpa。
[0012]优选地，在步骤2）打印弹条成品过程中，使用切片软件对弹条模型进行切片，切片完成后将切片文件导入到激光路径填充软件中生成激光路径填充文件，再将填充文件导入
到3D打印机中进行逐层打印。
[0013]优选地，所述切片的厚度为30
‑
100μm。
[0014]优选地，在打印弹条成品过程前在弹条下表面与成型基板之间设置支撑，并在打印弹条前先打印所述支撑。
[0015]优选地，所述支撑包括块状支撑和柱状支撑，所述块状支撑的表面设置为镂空，且与弹条之间使用锯齿连接。
[0016]根据上述技术方案，本专利技术的制作方法所制作的弹条具有尺寸精度高、工艺流程简单和绿色环保的优点。
[0017]本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0018]附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是弹条的一种优选实施方式的打印姿态的示意图。
[0019]具体实施方式
[0020]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0021]在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，“上下左右、前后内外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
[0022]参见图1所示，本专利技术提供了一种3D打印铁路扣件弹条的制作方法，该制作方法包括以下步骤：1）使用建模软件建立弹条的三维模型并导入3D打印机中；2）使用3D打印机根据步骤1）所导入的三维模型打印出弹条成品；3）对步骤2）中所打印的弹条成品进行后处理。
[0023]通过上述技术方案的实施，采用建模软件建立弹条的三维模型，再通过3D打印机根据导入的三维模型打印出弹条成品，最后再进行后处理得到弹条产品，相比于传统的生产工艺流程，不需要复杂的工艺流程，尺寸精度高更高，进而可以提升弹条的使用寿命。
[0024]在该实施方式中，步骤1）中使用建模软件建立弹条的三维模型的方法为：先根据尺寸和扣压力要求建立初始结构模型，再根据弹条不同位置的受力状态对相关参数进行修改以建立最终结构模型。其中的尺寸和扣压力要求可以根据弹条使用位置安装空间和受力情况制定，建模软件可以采用UG、SolidWorks等建模软件，其中，尺寸包括弹条的长度、宽度、弹程高度、侧肢圆弧半径和中肢圆弧半径等。当然，初始结构模型建立完成后由于据弹条不同位置的受力状态不同，还需要对不同位置的相关参数进行修改以建立最终结构模型，修改可以采用手动修改的方式进行。
[0025]为了获得更加精准的最终结构模型，弹条的初始结构模型建立后使用仿真软件对初始设计弹条的初始结构模型进行验算，验算完成后再根据弹条不同位置的受力状态对相
关参数进行修改以建立最终结构模型。例如，将初始结构模型导入到仿真软件ANSYS中进行力学仿真分析和模态仿真分析，根据仿真计算的结果对弹条的各参数进行优化。
[0026]进一步的，所述相关参数包括：弹条的弹程、弹性结构圆弧半径、弹性结构圆弧长度和弹性结构圆弧宽度。
[0027]在该实施方式中，为进一步提供一种3D打印机，所述3D打印机为激光选区融化3D打印机。弹条的弹性取决于金属材料弹性变形的能力，即在规定范围内弹性变形阶段承受的载荷。激光选区融化技术是对金属粉末进行选择性烧结，金属粉末中的合金成分和含量可以人为控制，因此较为容易对成型件的性能进行适量的调整，激光选区熔化是金属粉末的快速成型技术，能直接制作出接近100%致密度的零件，不需要粘结剂，成型精度高，力学性能好。弹条材料需要有较好的综合性能，特别是弹性极限、强度极限、屈强比、抗疲劳性能、耐热、抗氧化和耐腐蚀等，因此，原材料的种类、成分可以根据弹条的性能要求进行选择。在步骤2）中，打印前还需要对3D打印工艺参数进行设计，使得弹条能够具有良好的表面质量、均匀性、精确的外形和尺寸，如对激光功率、扫描速度、扫描方式、扫描间距、层厚等参数根据弹条形状及使用要求进行设置。
[0028]在该实施方式中，对弹条成品进行后处理的工艺依次包括：热处理和表面喷丸处理，其中，表面喷丸处理的喷丸压力为0.1
‑
0.65Mpa。通过热处理克服了弹条处于打印态时物理性能不足的问题，消除弹条的内应力，通过表面喷丸处理使得弹条具有良好的外形。
[0029]在该实施方式中，在步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印铁路扣件弹条的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步骤：1）使用建模软件建立弹条的三维模型并导入3D打印机中；2）使用3D打印机根据步骤1）所导入的三维模型打印出弹条成品；3）对步骤2）中所打印的弹条成品进行后处理。2.根据权利要求1所述的3D打印铁路扣件弹条的制作方法，其特征在于，步骤1）中使用建模软件建立弹条的三维模型的方法为：先根据尺寸和扣压力要求建立初始结构模型，再根据弹条不同位置的受力状态对相关参数进行修改以建立最终结构模型。3.根据权利要求2所述的3D打印铁路扣件弹条的制作方法，其特征在于，弹条的初始结构模型建立后使用仿真软件对初始设计弹条的初始结构模型进行验算，验算完成后再根据弹条不同位置的受力状态对相关参数进行修改以建立最终结构模型。4.根据权利要求2或3所述的3D打印铁路扣件弹条的制作方法，其特征在于，所述相关参数包括：弹条的弹程、弹性结构圆弧半径、弹性结构圆弧长度和弹性结构圆弧宽度。5.根据权利要求1所述的3D打印铁路扣件弹条的制作方法，其特征在于，所述3D打印机为激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宏超，刘畅，贾彤珺，贺志文，肖俊恒，张松琦，周正，汝继来，于毫勇，吴玥，王培，刘炳彤，蔡世生，王亚洲，隗永旺，
申请(专利权)人：北京铁科首钢轨道技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：