砂型鑄造
主要采用水玻璃砂鑄造工藝,其能夠獲得優(yōu)質(zhì)的鑄件質(zhì)量,且無毒無害,比較適合鑄鋼節(jié)點(diǎn)這種大型鑄鋼件的生產(chǎn)。但是該工藝般采用木模造型,隨著節(jié)點(diǎn)形狀多樣化,木模造型、造芯比較困難,并且鑄鋼節(jié)點(diǎn)大都是單件生產(chǎn),木料浪費(fèi)嚴(yán)重;節(jié)點(diǎn)形狀復(fù)雜,澆注工藝參數(shù)設(shè)計不當(dāng)容易出現(xiàn)廢品。
消失模鑄造
該工藝不需要制芯、分型、取模等步驟,適合生產(chǎn)復(fù)雜鑄件。但是模樣的燃燒產(chǎn)物中C原子會向鑄件表面滲透,使鑄件表面產(chǎn)生增碳或碳夾雜等缺陷,而鑄鋼節(jié)點(diǎn)要求具有可焊接性,這對表面質(zhì)量和化學(xué)成分要求很高,消失模鑄造不易滿足此要求;再者,泡沫模樣在造型、緊實(shí)等過程中,容易變形;并且消失模砂型的強(qiáng)度弱,鑄造大型鑄件時砂型由于重力作用可能會造成鑄件變形。
因此,單純的消失模鑄造并不能很好地滿足鑄鋼節(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)要求。 復(fù)合鑄造工藝
是將砂型鑄造與消失模鑄造結(jié)合起來,發(fā)揮兩種鑄造工藝的優(yōu)勢、避免各自的不足,可以很好地適應(yīng)于鑄鋼節(jié)點(diǎn)的鑄造。具體原理是原節(jié)點(diǎn)薄壁部位用木模制作砂芯,節(jié)點(diǎn)外輪廓模樣用泡沫代替木模來制作;實(shí)心泡沫按照水玻璃砂造型,硬化后將泡沫取出,之后將木制砂芯下入就可以合箱澆注了。
復(fù)合鑄造工藝既利用了泡沫模樣的成本低、設(shè)計自由度高的優(yōu)勢,也保留了砂鑄充型平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn),所鑄的鑄鋼節(jié)點(diǎn)成分和尺寸穩(wěn)定,避免了變形和碳夾雜等缺陷。復(fù)合鑄造工藝是近年生產(chǎn)鑄鋼節(jié)點(diǎn)比較受關(guān)注的種鑄造工藝。
鑄鋼節(jié)點(diǎn)比焊接節(jié)點(diǎn)有諸多優(yōu)勢,相對而言,使用范圍更廣。但是鑄鋼節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)難度較大,選擇合理的鑄造工藝非常重要。以上是鑄鋼節(jié)點(diǎn)的常見的鑄造方式,希望可以幫您更加了解鑄鋼節(jié)點(diǎn)
索鞍是指供懸索或斜拉索通過塔頂?shù)闹С薪Y(jié)構(gòu)。它的上座由肋板式的弧形鑄鋼塊件制成,上設(shè)有索槽,安放懸索或斜拉索
索鞍是供懸索繞過塔頂?shù)闹尾⑹怪骼|平順地改變方向的結(jié)構(gòu)。索鞍的上座由肋形的鑄鋼塊件組成,上設(shè)有索槽安放懸索。在剛性橋塔中的索鞍,般還在上座下設(shè)排輥軸,輥軸下設(shè)下座底板,把輥軸傳來的集中載荷更好地分布在塔柱上。在擺柱式或柔性橋塔中的索鞍,僅設(shè)鑄鋼的上座,并通過螺栓與塔柱固定。索鞍鑄件較重,例如金門大橋索鞍重150噸,長6.58 m,寬3.05 m,高3.22 m。為了便于制造,分三段澆鑄。為了在安裝時便于調(diào)整,在上座下往往設(shè)排輥軸,當(dāng)調(diào)整完畢后將其封死,仍然使它固結(jié)在塔頂。有的吊橋?yàn)榱藴p輕索鞍重量不采用鑄件,而采用焊接的鋼結(jié)構(gòu)索鞍,圓弧半徑般為主索直徑的8~12倍,以此減少主索鋼絲的二次應(yīng)力。
索鞍般分為主索鞍和散索鞍,主索鞍主要是將主纜傳來的巨大壓力傳遞到主塔,散索鞍主要是改變主纜的傳力方向,并將主纜分散為索股分別錨固在錨碇上。
主索鞍
主索鞍由座板、座體兩部分組成,多為鑄鋼件制造,也有用鋼板組焊加工的。安放索股的鞍槽要加工成精確的階梯形圓弧曲面。以適應(yīng)主纜索股在鞍內(nèi)的設(shè)計形狀、排列,主纜與鞍座為有足夠的摩擦力,在索槽加設(shè)形狀復(fù)雜的鋼板墊片,以克服相對滑動。
由于鞍體承受主纜的張力,要求曲面圓弧半徑為主纜直徑的8~10倍,為此鞍座體大質(zhì)重。為便于鑄造和吊裝,將鞍體分為幾段澆鑄,先加工結(jié)合面,再合口鉆孔安裝連接螺栓,后冉進(jìn)行整體加工,安裝定位銷和打上對位刻度線。以便解體運(yùn)輸和保證安裝對接精度。
鞍座隨安裝荷載增加,纜力增大,邊跨纜增長鞍座在座板上位移,使主纜在塔頂兩端內(nèi)力相等而減小對塔身的彎矩。鞍座與座板的相對滑動(也有用滾軸的)即可實(shí)現(xiàn)此功能。
散索鞍
散索鞍多為鑄鋼件,主要由座板、盆式橡膠支座、鞍體三部分組成,為便于鑄造、運(yùn)輸安裝,將鞍體分成幾段加工,組裝成整體。散索鞍形狀復(fù)雜,鞍體主要有兩個功能(即兩部分組成),是將主纜索股六邊形整形為矩形,壓緊在鞍槽內(nèi);二是將主纜索殷順鞍內(nèi)弧形槽散開。
如果主纜在展束過程巾軸線方向不變(無轉(zhuǎn)折)就不設(shè)散索鞍,而用展束套。展束套呈漏斗狀,其構(gòu)造沿內(nèi)壁縱向是曲線,曲率半徑由大變小,從母線處分為兩半,用鑄鋼制造。
大型鑄鋼節(jié)點(diǎn)在超高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
鑄鋼節(jié)點(diǎn)部位多個桿件交匯,與之連接桿件均為厚板構(gòu)件,其中伸臂桁架弦桿使用的鋼板厚,為130毫米,材質(zhì)為低合金高強(qiáng)鋼Q420GJC,焊接熔敷量大,焊接殘余應(yīng)力大;鑄鋼件勻質(zhì)性差,結(jié)構(gòu)較軋制鋼板疏松,厚度方向受力較弱,不能用厚度方向性能Z向指標(biāo)對鑄鋼件衡量;厚度60~130毫米的鋼板焊接于鑄鋼件的表面,過大的焊接收縮應(yīng)力增大了鑄鋼件厚度方向?qū)訝钏毫褍A向,旦出現(xiàn)此結(jié)果,修復(fù)將很困難;鑄鋼件晶粒粗大,如果焊接材料、焊接工藝不當(dāng),容易產(chǎn)生冷裂紋;鑄鋼件由于本身生產(chǎn)特點(diǎn)決定了晶間存在低熔點(diǎn)偏析,且雜質(zhì)較多,高的熱應(yīng)力作用情況下可能導(dǎo)致鑄鋼件內(nèi)部熱裂紋;鑄鋼件本身存在疏松氣孔,焊接過程中內(nèi)部氣體的分解,增加了熔池中氣體的成分,易產(chǎn)生氣孔;鑄鋼節(jié)點(diǎn)分支桿件多,個別桿件相對于柱身存在雙向的傾斜角度,空間定位困難,增加了制作精度控制難度。
鑄鋼節(jié)點(diǎn)設(shè)計與節(jié)點(diǎn)構(gòu)造優(yōu)化
鑄鋼焊接節(jié)點(diǎn)設(shè)計計算時,鑄鋼受力計算截面為與之連接的鋼板對應(yīng)的截面積,材質(zhì)、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造如不滿足規(guī)范條件,將會給鑄鋼節(jié)點(diǎn)的制作和受力帶來大風(fēng)險,給結(jié)構(gòu)安全帶來嚴(yán)重隱患。所以節(jié)點(diǎn)的設(shè)計不僅須滿足承載能力要求,同時還應(yīng)考慮鑄造、制作及焊接工藝方面的要求。
為保證深圳京基蔡屋圍金融中心工程良好的焊接性能,鑄鋼節(jié)點(diǎn)與其他構(gòu)件連接時,受拉控制為主的焊縫連接應(yīng)采用對接全熔透焊縫。在節(jié)點(diǎn)構(gòu)造上,要盡量避免鑄鋼本體直接與構(gòu)件T形焊透連接。采用鑄鋼本體伸階與厚板部件連接,伸出的臺階壁厚不得急劇變化,其壁厚變化斜率應(yīng)小于1:5。鑄鋼節(jié)點(diǎn)細(xì)部設(shè)計應(yīng)避免尖角或直角,且有利于氣體的排出。由于伸臂桁架鑄鋼節(jié)點(diǎn)焊接熔敷量大,焊接后易產(chǎn)生焊接變形,焊接應(yīng)力可能導(dǎo)致裂紋。對此可采取合理的焊接工藝措施,從根本上減小或消除焊接問題是保證鑄鋼節(jié)點(diǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。
為確保鑄鋼件接頭的焊接質(zhì)量,焊接之對鑄鋼件母材焊接接頭的臺階部位150毫米區(qū)域進(jìn)行超聲波檢測,檢測標(biāo)準(zhǔn)為:GB7233-87《鑄鋼件超聲波探傷及質(zhì)量評方法》,質(zhì)量等為II。