專利名稱：懸索橋吊耳銷接式索夾鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄造方法，具體涉及懸索橋吊耳銷接式索夾的具體鑄造方法。
背景技術(shù)：
如圖1所示，在懸索橋結(jié)構(gòu)組成部分中，索夾4是主纜3和吊索6之間的連接件， 它夾持在主纜3上并連接主纜3與吊索6，將橋面5的靜載和動載傳遞給主纜3，是重要的 受力構(gòu)件。索夾4的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般采用鑄造結(jié)構(gòu)，從受力角度分析主要受拉。如圖2、圖3所示，是吊耳銷接式索夾的結(jié)構(gòu)示意圖1.如圖2所示，是吊耳銷接式索夾的上半部分，為半圓型結(jié)構(gòu)，如圖3所示，是吊耳 銷接式索夾的下半部分，為Y型結(jié)構(gòu)。吊耳銷接式索夾的上、下兩部分的接縫處為鋸齒形， 通過高強(qiáng)螺栓副連接構(gòu)成的一內(nèi)部具有圓形纜索孔、外廓為圓形連接有耳板的索夾4。2.吊耳式索夾長約1 3m，壁厚約為30 50mm，其特殊的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定其的長厚 比較大。分別對其上、下兩部分整體鑄造后，采用切削加工，以保證和相關(guān)件連接的尺寸精 度。3.吊耳銷接式索夾的強(qiáng)度靠鑄造質(zhì)量保證，為檢查鑄件質(zhì)量，要使用超聲波探傷 和磁粉探傷，甚至射線探傷，確保鑄件內(nèi)部無超標(biāo)缺陷?，F(xiàn)有技術(shù)中，吊耳銷接式索夾的鑄造方案如圖4、圖5所示，吊耳銷接式索夾的上半部分鑄造時，纜索孔向下，澆鑄系統(tǒng)采用底注澆鑄。在外側(cè) 圓弧部分設(shè)置冒口 9，鋼水由澆口 8經(jīng)澆道11，進(jìn)入鑄件底部，在澆道11下方設(shè)置集渣包 12，冷鐵11布置在外側(cè)圓弧面。下半部分鑄造時，纜索孔向上，非加工面靠近下箱，澆鑄系統(tǒng)采用底注澆鑄。在纜 索孔內(nèi)設(shè)置大冒口 9，加強(qiáng)對螺桿承壓臺，耳板交界處等厚大部位的補縮，減少疏松、縮松、 裂紋等缺陷。鋼水由澆口 8經(jīng)澆道11，進(jìn)入鑄件底部，在澆道11下方設(shè)置集渣包12，由于 通道長，增加一層澆道11，有助于順序凝固。在熱節(jié)點布置鉻鐵礦砂和冷鐵10，加快了熱節(jié)點的冷卻速度，防止其附近薄壁冷 卻快于熱節(jié)點，造成先冷部位收縮對后冷部位的拉伸，從而減少裂紋傾向。以上鑄造方案的缺點在吊耳銷接式索夾鑄造時，雖然冒口 9對厚大部位及熱節(jié)點，進(jìn)行了有效補縮，但 冒口 9間的補縮效率低，同時還帶來了負(fù)面影響。冒口 9自身又在冒口 9與鑄件間形成更 大的熱節(jié)點，兩冒口 9間的鋼水冷卻速度遠(yuǎn)大于冒口 9及其附近的區(qū)域的冷卻速度，從而造 成了鑄件結(jié)晶收縮時，兩冒口 9中間的晶體對冒口 9及其附近的區(qū)域晶體的拉伸，當(dāng)這種拉 伸接近、達(dá)到晶體的抗拉強(qiáng)度時，就會在此形成熱裂紋。裂紋一般出現(xiàn)在吊耳式索夾的上半 部分的內(nèi)圓弧面和下半部分的內(nèi)圓弧面上，即纜索孔的表面。按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求，鑄件表面不應(yīng)存在影響使用的缺陷，如有缺陷允許補焊。行業(yè) 內(nèi)對這種索夾，也都采用焊補的方法對鑄造缺陷進(jìn)行修補。但在鑄件上進(jìn)行焊補，會造成潛
3在的應(yīng)力源，產(chǎn)品在橋面動載作用下，易出現(xiàn)疲勞裂紋，從而影響橋梁安全。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種懸索橋吊耳銷接式索夾的鑄造方法，該方法減少鑄 件裂紋，使工件不需要進(jìn)行后期補焊，減少出現(xiàn)疲勞裂紋的機(jī)會。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種懸索橋吊耳銷接式索夾的鑄造方法，所述吊耳銷接式索夾是一個帶耳板的圓 環(huán)體，分為上、下半部分，接合處呈鋸齒狀，具有螺栓連接副凸臺，內(nèi)孔夾持纜索，稱為纜索 孔；鑄造時，吊耳銷接式索夾的上、下兩半部分鑄件分體鑄造，其步驟包括制作模型制造、造 型、澆鑄、后處理，所述上半部分鑄件的纜索孔向下，澆口布置在上半部分鑄件的兩端，通過 澆道連接上半部分鑄件，冒口布置在上半部分鑄件的上表面，在螺栓連接副凸臺的外側(cè)和 纜索孔的表面布置有冷鐵；所述下半部分鑄件的纜索孔向上，澆口布置在下半部分鑄件的 兩端，通過澆道連接下半部分鑄件，冒口布置在纜索孔的表面，在螺栓連接副凸臺的外側(cè)、 耳板與夾套的連接處和耳板的表面布置有冷鐵。所述上半部分鑄件螺栓連接副凸臺處的冷鐵與凸臺的高度一致，均勻排列；纜索 孔表面的冷鐵大小一致，均勻布置在冒口之間的間隙中。所述下半部分鑄件螺栓連接副凸臺處的冷鐵與凸臺的高度一致，均勻排列；耳板 與纜索孔連接處的冷鐵鐵大小一致，沿夾套的軸向均勻緊密布置；耳板表面的冷鐵大小一 致，沿耳板面均勻緊密布置。所述制作造型使用的面砂是鉻鐵礦砂，型砂是石英砂，粘結(jié)劑是樹脂，快干涂料是 鋯英粉，澆道是高強(qiáng)度耐火磚。所述鉻鐵礦砂厚度為10 30mm。所述澆鑄時，鋼水的熔煉溫度為1590°C -1620°C，進(jìn)行吹氬除氣、除渣的二次精
煉，再進(jìn)行澆鑄。所述澆鑄采用合箱澆鑄，型內(nèi)鋼水的上升速度不小于每秒15mm。所述冷卻成型時，鑄件澆鑄后保溫7 9小時再開箱，開箱時，確保鑄件表面溫度 在 200 0C -400 °C 內(nèi)。所述后處理包括清砂、割除冒口、拋丸處理、消應(yīng)熱處理、消缺和精整。本發(fā)明的有益效果是懸索橋吊耳銷接式索夾采用本發(fā)明的鑄造方法，一方面使得晶體在最短時間迅速 形成鑄件組織，提高抵抗拉伸的強(qiáng)度；另一方面，由于冷鐵處最先冷卻，鋼水會優(yōu)先補縮此 處，相當(dāng)于增加了補縮，這樣就可以大大減少、甚至杜絕裂紋的產(chǎn)生，減少鑄件的修補，減少 因鑄件修補產(chǎn)生的疲勞破壞，大大提高懸索橋的安全性。


圖1是懸索橋的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是吊耳式索夾上半部分的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是吊耳式索夾下半部分的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)吊耳式索夾上半部分鑄造時的示意4
圖5是現(xiàn)有技術(shù)吊耳式索夾下半部分鑄造時的示意圖；圖6是本發(fā)明吊耳式索夾上半部分鑄造時的主視示意圖；圖7是本發(fā)明吊耳式索夾上半部分鑄造時的仰視示意圖；圖8是圖7的A-A向示意圖；圖9是本發(fā)明吊耳式索夾下半部分鑄造時的主視示意圖；圖10是本發(fā)明吊耳式索夾下半部分鑄造時的仰視示意圖；圖11是圖10的B-B向示意圖；圖中標(biāo)號表示1-錨固體，2-橋塔，3-主纜，4-索夾，5-橋面，6-吊索，7-主索鞍，8-澆口，9-冒 口，10-澆道，11-冷鐵，12-集渣包。
具體實施例方式下面結(jié)合圖6 圖11，對本發(fā)明的具體實施方式
做進(jìn)一步詳述，需要說明的是本 實施例是描述性的，不是限定性的，不能以此來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實施例采用ZG20Mn材料澆鑄索夾，該吊耳式索夾的具體尺寸是索夾長3米，寬 1. 1米，纜索孔直徑0. 8米，最小壁厚40毫米。(1)模型制作。按吊耳式索夾4的上、下部分分別制作模型圖，再依此制作模型，模 型烘干后，打磨表面，使其粗糙度達(dá)到RalOO以上。(2)造型。按吊耳式索夾4的上、下部分分別制作方案圖，再依次對上、下部分的澆 鑄體進(jìn)行造型。其中，采用鉻鐵礦砂作為面砂，石英砂作為型砂，樹脂作為粘結(jié)劑，鋯英粉作 為快干涂料，高強(qiáng)度耐火磚作為澆鑄系統(tǒng)的澆注料。同時，分別針對上、下部分鑄體進(jìn)行澆 鑄前的布置和準(zhǔn)備工作將吊耳銷接式索夾4的上半部分鑄體設(shè)計為纜索孔向下，將澆口 8布置在上半 部分鑄件的兩端，通過澆道10連接上半部分鑄件。冒口 9分為三列布置在上半部分鑄件的 上表面上，相鄰兩冒口 9的中心距離為520mm，冒口 9呈錐形筒狀，其兩端面呈圓形，錐度為 10°，大口朝上，小口的直徑為200mm。在螺栓連接副凸臺的外側(cè)和纜索孔的表面布置有冷 鐵11，并且螺紋連接副凸臺處的冷鐵11與凸臺的高度一致，均勻排列，相鄰兩冷鐵11的 中心距離為520mm ；纜索孔表面的冷鐵11大小一致，均勻布置在冒口 9之間的間隙中，相鄰 兩冷鐵11的中心距離為520mm。將吊耳銷接式索夾4的下半部分鑄體設(shè)計為纜索孔向上，澆口 8布置在下半部分 鑄件的兩端，通過澆道10連接下半部分鑄件。冒口 9布置在纜索孔的表面，相鄰兩冒口 9的 中心距離為520mm，冒口 9呈錐形筒狀，其大口朝上，錐度為10°，大口端面呈橢圓形，大口 的長軸與纜索孔的內(nèi)徑相同、短軸長200mm。在螺紋連接副凸臺的外側(cè)、耳板與夾套的連接 處和耳板的表面布置有冷鐵11，并且螺紋連接副凸臺處的冷鐵11與凸臺的高度一致，均 勻排列，相鄰兩冷鐵11的中心距離為520mm ；耳板與夾套的連接處的冷鐵11鐵大小一致， 沿夾套的軸向均勻緊密布置，相鄰兩冷鐵11的中心距離為260mm，且與螺紋連接副凸臺處 的冷鐵11的位置平行對應(yīng)；耳板表面的冷鐵11大小一致，長160mm、寬120mm，沿耳板的邊 緣均勻緊密布置，相鄰兩冷鐵11的中心距離為145mm。同時，增加鉻鐵礦砂的厚度，由IOmm增至30mm，加大其補縮和結(jié)晶速度，解決裂紋問題。(3)熔煉。采用中頻感應(yīng)爐熔煉鋼水，其爐襯材料為中性或堿性，出鋼溫度為 15900C -1620 。(4)合箱澆鑄。將經(jīng)過熔煉后的高溫鋼水進(jìn)行爐外鋼包吹氬除氣、除渣的二次精 煉，再將鋼水注入鑄件的澆口 8。同時，確保型內(nèi)鋼水的上升速度不小于每秒15mm。(5)開箱。鑄件澆鑄后，應(yīng)保溫7-9小時，再進(jìn)行開箱作業(yè)。開箱時，鑄件表面溫 度應(yīng)在200°C-30(TC內(nèi)。開箱取出鑄件后，進(jìn)行清砂、割除冒口 9的處理。進(jìn)行冒口 9切割 時，鑄件的表面溫度應(yīng)在200°C -250°C內(nèi)。(6)拋丸處理。采用直徑約為3 5mm的鋼丸(可以是鑄鋼丸、鋼絲切丸、不銹鋼 丸等)拋向工件的表面，使工件的表面達(dá)到一定的粗造度，使工件變得美觀，或者改變工件 的焊接拉應(yīng)力為壓應(yīng)力，提高工件的使用壽命。(7)初檢工件的外觀、外形、尺寸，初檢合格后進(jìn)行后續(xù)處理。(8)消應(yīng)熱處理。對鑄鋼件進(jìn)行正火、回火、焊補后去應(yīng)力熱處理。熱處理時最大 溫升速度不超過100°c /h，保溫時間應(yīng)在鑄件加熱到保溫溫度后(按20mm/h)計算。升溫 時，爐內(nèi)三個測溫點的相對溫差不得大于30°C，個時段表顯溫差不得偏離工藝曲線15°C。(9)精整。精整非加工面表面粗糙度在拋丸，徹底清除氧化皮并打磨見金屬光澤 后，滿足圖紙規(guī)定磁粉探傷等級的相關(guān)要求；粘砂須風(fēng)鏟后打磨干凈。不平直面得彎曲應(yīng)小 于2mm/1000mm，允許變形及各個面上的凸起，每500mm不得大于2mm。(10)檢驗。包括幾何尺寸檢驗、磁粉探傷等，確保工件的性能符合要求。
權(quán)利要求
一種懸索橋吊耳銷接式索夾的鑄造方法，所述吊耳銷接式索夾是一個帶耳板的圓環(huán)體，分為上、下半部分，接合處呈鋸齒狀，具有螺栓連接副凸臺，內(nèi)孔夾持纜索，稱為纜索孔；鑄造時，吊耳銷接式索夾的上、下兩半部分鑄件分體鑄造，其步驟包括制作模型制造、造型、澆鑄、后處理，其特征在于所述上半部分鑄件的纜索孔向下，澆口布置在上半部分鑄件的兩端，通過澆道連接上半部分鑄件，冒口布置在上半部分鑄件的上表面，在螺栓連接副凸臺的外側(cè)和纜索孔的表面布置有冷鐵；所述下半部分鑄件的纜索孔向上，澆口布置在下半部分鑄件的兩端，通過澆道連接下半部分鑄件，冒口布置在纜索孔的表面，在螺栓連接副凸臺的外側(cè)、耳板與夾套的連接處和耳板的表面布置有冷鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述懸索橋吊耳銷接式索夾的鑄造方法，其特征在于所述上半部 分鑄件螺栓連接副凸臺處的冷鐵與凸臺的高度一致，均勻排列；纜索孔表面的冷鐵大小一 致，均勻布置在冒口之間的間隙中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述懸索橋吊耳銷接式索夾的鑄造方法，其特征在于所述下半部 分鑄件螺栓連接副凸臺處的冷鐵與凸臺的高度一致，均勻排列；耳板與纜索孔連接處的冷 鐵鐵大小一致，沿夾套的軸向均勻緊密布置；耳板表面的冷鐵大小一致，沿耳板面均勻緊密 布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述懸索橋吊耳銷接式索夾的鑄造方法，其特征在于所述制作造 型使用的面砂是鉻鐵礦砂，型砂是石英砂，粘結(jié)劑是樹脂，快干涂料是鋯英粉，澆道是高強(qiáng) 度耐火磚。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述懸索橋吊耳銷接式索夾的鑄造方法，其特征在于所述鉻鐵礦 砂厚度為10 30mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述懸索橋吊耳銷接式索夾的鑄造方法，其特征在于所述澆鑄時， 鋼水的熔煉溫度為1590°C -1620°C，進(jìn)行吹氬除氣、除渣的二次精煉，再進(jìn)行澆鑄。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述懸索橋吊耳銷接式索夾的鑄造方法，其特征在于所述澆鑄采 用合箱澆鑄，型內(nèi)鋼水的上升速度不小于每秒15mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述懸索橋吊耳銷接式索夾的鑄造方法，其特征在于所述冷卻成 型時，鑄件澆鑄后保溫7-9小時再開箱，開箱時，確保鑄件表面溫度在200°C -400°C內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述懸索橋吊耳銷接式索夾的鑄造方法，其特征在于所述后處理 包括清砂、割除冒口、拋丸處理、消應(yīng)熱處理、消缺和精整。
全文摘要
本發(fā)明提供一種懸索橋吊耳銷接式索夾的鑄造方法，吊耳銷接式索夾分為上、下半部分，分別進(jìn)行鑄造，其步驟包括制作模型制造、造型、澆鑄、后處理，所述上半部分鑄件的纜索孔向下，澆口布置在上半部分鑄件的兩端，通過澆道連接上半部分鑄件，冒口布置在上半部分鑄件的上表面，在螺栓連接副凸臺的外側(cè)和纜索孔的表面布置有冷鐵；所述下半部分鑄件的纜索孔向上，澆口布置在下半部分鑄件的兩端，通過澆道連接下半部分鑄件，冒口布置在纜索孔的表面，在螺栓連接副凸臺的外側(cè)、耳板與夾套的連接處和耳板的表面布置有冷鐵。本發(fā)明使得鑄件組織在最短時間迅速形成，提高抵抗拉伸的強(qiáng)度；同時，由于冷鐵處最先冷卻，鋼水優(yōu)先補縮，大大減少、甚至杜絕裂紋的產(chǎn)生。
文檔編號B22C9/00GK101941052SQ20101028578
公開日2011年1月12日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者劉昌華, 李澤瑞, 李鯉, 莫幫軍, 趙鵬賢, 阮明友 申請人:四川天元機(jī)械工程股份有限公司