鑄鋼節(jié)點(diǎn)的制作過(guò)程

鑄鋼節(jié)點(diǎn)的制作過(guò)程
一.鑄鋼節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)
充分發(fā)揮在鑄造領(lǐng)域中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，結(jié)合近年來(lái)鑄鋼節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），在鋼結(jié)構(gòu)鑄鋼節(jié)點(diǎn)的深化設(shè)計(jì)中，在體現(xiàn)建筑師的設(shè)計(jì)思想、符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求的前提下，滿足鑄造生產(chǎn)，確保鑄鋼節(jié)點(diǎn)高品質(zhì)。
二、鑄造生產(chǎn)
2.1 模型制作
模型的設(shè)計(jì)與制造是鑄鋼節(jié)點(diǎn)制作的關(guān)鍵步驟。鑄造中常用的模型制作方法有：木模型、蠟?zāi)Ｐ汀⒔饘倌?、消失?！?D塑料模等。其中，蠟?zāi)Ｐ椭贿m用于小件生產(chǎn)，金屬型適用于大批量生產(chǎn)。根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)，選擇適用于本項(xiàng)目鑄鋼節(jié)點(diǎn)的模型制作。

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2.2 鑄造工藝
鑄造工藝是獲得良好鑄鋼節(jié)點(diǎn)制作的重要環(huán)節(jié)之一，根據(jù)鑄鋼節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的特殊性，借助模擬凝固軟件，制定合理的鑄造工藝是鑄件能否成功的關(guān)鍵因素。
1、涂料：涂料是為了增加型砂抵抗金屬液的沖刷和侵蝕作用，防止鑄件表面產(chǎn)生機(jī)械或化學(xué)粘砂獲得表面光潔的鑄件。本鑄件采用醇基涂料，這種涂料具有良好的透氣性、強(qiáng)度高、干燥速度快等特點(diǎn)。涂料層需>2毫米。
2、澆冒口系統(tǒng)：在鑄造生產(chǎn)中，澆冒口系統(tǒng)是影響鑄件質(zhì)量的重要因素之一。根據(jù)鑄鋼節(jié)點(diǎn)鑄件的特點(diǎn)，我們制定澆冒口系統(tǒng)的基本原則如下并用模擬凝固軟件模擬加以驗(yàn)證：確保進(jìn)入型腔的鋼液平穩(wěn)、沒(méi)有渦流現(xiàn)象；選擇合理澆冒口位置，以利于鑄件順序凝固；澆冒口系統(tǒng)不應(yīng)在鑄件上引起熱應(yīng)力；保證在澆注過(guò)程中，金屬液在鑄型內(nèi)有合適的上升速度；澆冒口系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)具排氣、擋渣能力。
2.3 熱處理
熱處理是通過(guò)加熱、保溫和冷卻的方法，來(lái)改變鋼的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而改善鋼性能的一種工藝。所以溫度和時(shí)間是影響熱處理過(guò)程的主要因素。鑄鋼件的加熱速度取決于鋼的化學(xué)成分、鑄件的斷面大小以及鑄件的形狀。一般合金鋼鑄件的加熱速度比碳鋼鑄件要低些。鑄件斷面越大，形狀復(fù)雜、斷面厚薄相差較大時(shí)，加熱速度要緩慢些。保溫時(shí)間取決于鑄件的壁厚或爐子的堆料情況。
鑄鋼節(jié)點(diǎn)正火后鑄件內(nèi)殘余應(yīng)力比較大。所以，采用正火加回火消除鑄鋼件內(nèi)應(yīng)力，最終使鑄件各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足項(xiàng)目要求。
鑄件熱處理時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1、 在加熱過(guò)程中，當(dāng)爐溫升到650－700度時(shí)，應(yīng)緩慢升溫，或在此溫度下保溫一段時(shí)間。因?yàn)椋谶@個(gè)溫度區(qū)間，碳鋼發(fā)生相變，伴隨有體積變化，產(chǎn)生相變應(yīng)力，如果快速升溫，容易使鑄件薄壁部分與厚壁部分以及表面層和中心層之間產(chǎn)生溫度差增大，從而使鑄件的熱應(yīng)力增大，并容易導(dǎo)致鑄件開裂。
2、 為了使鑄件內(nèi)外溫度一致，并且有足夠的時(shí)間使組織完全轉(zhuǎn)變，厚壁鑄件的保溫時(shí)間要比薄壁鑄件長(zhǎng)一些。保溫時(shí)間一般指鑄件均熱（即鑄件內(nèi)外溫度或顏色達(dá)到一致）后，開始計(jì)算。保溫計(jì)算方法如下：
（1）、按同爐鑄件最大壁厚計(jì)算，每25毫米保溫1小時(shí)，適用于壁厚200毫米以內(nèi)的鑄件。
（2）、按同爐鑄件最大壁厚計(jì)算，每50毫米保溫1小時(shí)，但不小于2小時(shí)，適用于壁厚200毫米以上的鑄件。對(duì)于特厚大鑄件，可采用每100毫米件保溫１小時(shí)，采用這種計(jì)算方法，保溫時(shí)間一般不包括均熱時(shí)間在內(nèi)。
（3）、 按堆料高度計(jì)算，一般碳鋼鑄件保溫時(shí)間按1米高保溫4小時(shí)計(jì)算。保溫時(shí)間定為5小時(shí)。
三、質(zhì)量保證措施
質(zhì)量控制是保證生產(chǎn)合格鑄件的基本保證，在鑄鋼節(jié)點(diǎn)制作過(guò)程中，主要的質(zhì)控方法如下：
3.1化學(xué)成份控制
1、為了確?；瘜W(xué)成份控制在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，澆注之前，必須對(duì)鋼水成份進(jìn)行爐前快速分析。如成份合格方可澆注，否則須調(diào)整鋼水成份，待成份合格后方可澆注。采用直讀光譜儀進(jìn)行爐前快速分析。
2、為確保具有良好的焊接性能，碳當(dāng)量應(yīng)嚴(yán)格控制。
3、鑄件冷卻凝固后，在試塊上取樣，再進(jìn)行一次化學(xué)分析，此樣做為最終化學(xué)成份結(jié)果。
3.2 機(jī)械性能控制
鑄件澆注時(shí)用同爐鋼水，澆注試樣經(jīng)隨爐熱處理后、機(jī)械加工制成標(biāo)準(zhǔn)試樣，對(duì)其進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)。
內(nèi)在及表面質(zhì)量控制：鑄件出廠前，需對(duì)鑄件進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，鑄鋼件不允許有影響使用性能的裂紋、冷隔、縮松等缺陷存在。鑄鋼件按GB7233《鑄鋼件超聲探傷采用磁粉表面探傷及質(zhì)量評(píng)定方法》進(jìn)行超聲波檢測(cè)，質(zhì)量等級(jí)為Ⅱ級(jí)；不可超聲波探傷部位采用磁粉表面探傷按GB9444-88標(biāo)準(zhǔn)，3級(jí)合格。
尺寸控制：鑄鋼節(jié)點(diǎn)在從圖紙向模型和鑄件轉(zhuǎn)換過(guò)程中，每一個(gè)步驟都可能產(chǎn)生誤差，造成幾何形狀發(fā)生變化。測(cè)量是用于檢查模型和鑄件空間位置以及為鋼結(jié)構(gòu)安裝制定基準(zhǔn)的必不可少的工序之一。
四、鋼管相貫線節(jié)點(diǎn)的加工工藝
天橋主橋的頂面和內(nèi)外側(cè)面采用的是鋼管結(jié)構(gòu)組成的空間桁架結(jié)構(gòu)，鋼管構(gòu)件之間的連接節(jié)點(diǎn)為相貫線焊接節(jié)點(diǎn)。主橋內(nèi)外側(cè)面的腹桿采用的都是相貫面切割機(jī)直接切割下料成桿件，因此內(nèi)、外側(cè)弦桿的制作特別的重要，精度達(dá)不到將導(dǎo)致腹桿安裝困難，整體的精度無(wú)法保證，主弦桿鋼管進(jìn)廠后必須進(jìn)行矯正，鋼管對(duì)接后對(duì)直線度進(jìn)行檢查。

鑄鋼節(jié)點(diǎn)
1 鑄鋼節(jié)點(diǎn)應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)受力、鑄造工藝、連接構(gòu)造與施工安裝的要求，適用于幾何形式復(fù)雜、桿件匯交密集、受力集中的部位。鑄鋼節(jié)點(diǎn)與相鄰構(gòu)件可采取焊接、螺紋或銷軸等連接方式。
2 鑄鋼節(jié)點(diǎn)應(yīng)滿足承載力極限狀態(tài)的要求，節(jié)點(diǎn)應(yīng)力應(yīng)符合下式要求：
節(jié)點(diǎn)應(yīng)力計(jì)算公式
  式中：σ1、σ2、σ3——計(jì)算點(diǎn)處在相鄰構(gòu)件荷載設(shè)計(jì)值作用下的第一、第二、第三主應(yīng)力；
            βf——強(qiáng)度增大系數(shù)。當(dāng)各主應(yīng)力均為壓應(yīng)力時(shí)，βf＝1.2；當(dāng)各主應(yīng)力均為拉應(yīng)力時(shí)，βf＝1.0，且最大主應(yīng)力應(yīng)滿足σ1≤1.1f；其他情況時(shí)，βf＝1.1。
3 鑄鋼節(jié)點(diǎn)可采用有限元法確定其受力狀態(tài)，并可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其承載力進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。
4 焊接結(jié)構(gòu)用鑄鋼節(jié)點(diǎn)材料的碳當(dāng)量及硫、磷含量應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《焊接結(jié)構(gòu)用鑄鋼件》GB／T 7659的規(guī)定。
5 鑄鋼節(jié)點(diǎn)應(yīng)根據(jù)鑄件輪廓尺寸、夾角大小與鑄造工藝確定最小壁厚、內(nèi)圓角半徑與外圓角半徑。鑄鋼件壁厚不宜大于150mm，應(yīng)避免壁厚急劇變化，壁厚變化斜率不宜大于1／5。內(nèi)部肋板厚度不宜大于外側(cè)壁厚。
6 鑄造工藝應(yīng)保證鑄鋼節(jié)點(diǎn)內(nèi)部組織致密、均勻，鑄鋼件宜進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)熱處理，設(shè)計(jì)文件應(yīng)注明鑄鋼件毛皮尺寸的容許偏差。

1 鑄鋼節(jié)點(diǎn)主要適用于特殊部位、復(fù)雜部位、重點(diǎn)部位，其節(jié)點(diǎn)形式多種多樣。
2 根據(jù)鑄鋼材料的特點(diǎn)，可以采用第四強(qiáng)度理論進(jìn)行節(jié)點(diǎn)極限承載力計(jì)算。
3 鑄鋼節(jié)點(diǎn)的有限元分析應(yīng)采用實(shí)體單元，徑厚比不小于10的部位可采用板殼單元。作用于節(jié)點(diǎn)的外荷載和約束力的平衡條件應(yīng)與設(shè)計(jì)內(nèi)力保持一致，并應(yīng)根據(jù)節(jié)點(diǎn)的具體情況確定與實(shí)際相似的邊界條件。
    鑄鋼節(jié)點(diǎn)屬于下列情況之一時(shí)，宜進(jìn)行節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)：設(shè)計(jì)或建設(shè)方認(rèn)為對(duì)結(jié)構(gòu)安全至關(guān)重要的節(jié)點(diǎn)；8度、9度抗震設(shè)防時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)安全有重要影響的節(jié)點(diǎn)；鑄鋼件與其他構(gòu)件采用復(fù)雜連接方式的節(jié)點(diǎn)。鑄鋼節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)可根據(jù)需要進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)或破壞性試驗(yàn)。試件應(yīng)采用與實(shí)際鑄鋼節(jié)點(diǎn)相同的加工制作參數(shù)。驗(yàn)證性試驗(yàn)的荷載值不應(yīng)小于荷載設(shè)計(jì)值的1.3倍，根據(jù)破壞性試驗(yàn)確定的荷載設(shè)計(jì)值不應(yīng)大于試驗(yàn)值的1／2。
4 本條為新增條文，非焊接結(jié)構(gòu)用鑄鋼節(jié)點(diǎn)的材料應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《一般工程用鑄造碳鋼件》GB／T 11352的要求，焊接結(jié)構(gòu)用鑄鋼節(jié)點(diǎn)的材料應(yīng)具有良好的可焊性，符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《焊接結(jié)構(gòu)用鑄鋼件》GB／T 7659的要求。鑄鋼節(jié)點(diǎn)與構(gòu)件母材焊接時(shí)，在碳當(dāng)量基本相同的情況下，可按與構(gòu)件母材相同技術(shù)要求選用相應(yīng)的焊條、焊絲與焊劑，并應(yīng)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。
5 根據(jù)鑄造工藝的特點(diǎn)，提出對(duì)鑄鋼節(jié)點(diǎn)外形、壁厚等幾何尺寸方面的要求。
6 提出對(duì)鑄鋼節(jié)點(diǎn)鑄造質(zhì)量、熱處理工藝與容許誤差等方面的要求