[发明专利]一种高速列车制动盘的复合制造方法

说明书

本发明涉及一种高速列车制动盘的复合制造方法，属于列车制造技术领域，首先利用铁基合金铸造形成制动盘基体，制动盘基体包括由通风孔立柱固定连接的两个盘体，制动盘基体进行喷砂处理从而消除残余应力，随后利用激光熔覆技术对盘体工作端面进行合金粉末的分区、分层沉积，沉积过程中利用水冷系统进行熔覆温度的控制，每一层熔覆层沉积完毕后均进行表面平整度处理，然后再进行下一熔覆层的沉积，所有层沉积完毕后得到制动盘成品，随后进行力学性能和耐磨性能的检测，该制动盘既能够提供优良的力学性能，又能够提供满足使用要求的耐磨性能，同时还降低了制造难度和制造成本。

技术领域

本发明属于列车制造技术领域，具体涉及一种高速列车制动盘的复合制造方法。

背景技术

高速列车一般指以最高速度200Km/h以上运行的列车，在国民经济中占有重要地位。我国高速列车以国外技术引进消化为基础，逐步开发了CRH1 型、CRH2型、CRH3型和CRH5型等列车，并逐渐形成了具有自主知识产权的中国标准动车组，交会运行时速达到420km/h，尤其“复兴号”列车运行之后，高速列车的设计时速和运营时速将会不断提升。

制动盘作为最重要的的基础制动装置之一，是保证高速列车减速、停车及紧急情况下急刹的关键部件，其性能在服役过程中的安全可靠性直接影响列车的运行安全，因此对制动盘综合性能的要求非常苛刻。按照动能的消耗方式划分，高速列车制动方式分为：盘形制动、电阻制动、再生制动、磁轨制动、轨道涡流制动、旋转涡流制动及翼板制动等方式，其中盘形制动为基础制动装置，它必须在其他制动方式失效的情况下将列车制动下来。制动初速度为380km/h时，盘形制动装置必须在8500m距离内经受住摩擦片的摩擦生热并将速度降为0km/h，工作条件十分苛刻。

列车高速制动时，制动盘将承受巨大的热冲击，由此产生极高的热应力，使其工作条件更加恶化，制动过程中制动盘与摩擦副相互作用产生的热应力造成蠕变和热疲劳损坏。研究表明，制动过程中产生的热应力造成的蠕变和热疲劳损坏是导致制动盘破坏的主要原因。

高速列车制动盘的材料有黑色金属、颗粒增强铝基复合材料、C/C复合材料三种，以黑色金属制动盘为主。适合高速列车黑色金属制动盘的制造方法主要有铸造法、锻造法和表面涂层法。铸造法制动盘的优点在于能够利用铸造成型技术制成带有散热筋的盘体，散热性能优良，凝固组织为等轴晶，具有较好的抗热裂性能和耐磨性能。锻造法制动盘的整体性能优良，但其不带通风孔，制动时制动盘温升高，对材料的轧制和热处理工艺提出了更高的要求。表面涂层法是在制动盘表面熔覆一层陶瓷涂层以提高其摩擦磨损性能，摩擦因数稳定，磨损量小于常规钢质制动盘的磨损量，但其涂层厚度有限，陶瓷涂层与基体之间结合力有限。

发明内容

本发明解决了现有技术中制动盘铸造缺陷多、耐磨性能不足、抗冲击韧性差等问题，提供了一种高速列车制动盘的复合制造方法，该方法在带通风孔的铸造制动盘基体上进行激光熔覆，形成多层结构的熔覆增强层，得到的制动盘能够满足力学性能和摩擦磨损性能的使用要求。

本发明的具体技术方案是：

一种高速列车制动盘的复合制造方法，关键点是，所述的复合制造方法包括以下步骤：

A、铸造

用铁基合金铸造带有通风孔的制动盘基体，制动盘基体包括由通风孔立柱连接固定的盘体，盘体的厚度为15-20mm；

B、熔覆

利用激光熔覆技术在盘体的工作端面进行合金粉末的沉积成型，沉积成型时为分层沉积，每层沉积厚度为0.5-1mm，每一层沉积完毕后均进行机加工至表面光滑平整，随后进入下一层沉积，沉积成型完毕后形成5-8mm 的熔覆层，此时，得到制动盘成品。