異形鑄鋼彎扭節(jié)點(diǎn)

異形鑄鋼彎扭節(jié)點(diǎn)的加工鑄造方法及其成型后對其尺寸復(fù)核的方法，最后結(jié)合工程實(shí)際探討了其實(shí)際應(yīng)用過程中的關(guān)鍵點(diǎn)。

隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，各種奇特造型的鋼結(jié)構(gòu)工程不斷涌現(xiàn)出來，而實(shí)現(xiàn)這些奇特造型必須要涉及一項(xiàng)技術(shù)-鑄鋼彎扭構(gòu)件，這種鑄鋼構(gòu)件需要較先進(jìn)的施工技術(shù)及加工工藝，對其生產(chǎn)的尺寸精度要求極高。

本文介紹了異形鑄鋼彎扭節(jié)點(diǎn)的加工鑄造方法及其成型后對其尺寸復(fù)核的方法，最后結(jié)合工程實(shí)際探討了其實(shí)際應(yīng)用過程中的關(guān)鍵點(diǎn)，希望具有借鑒意義。

鑄鋼構(gòu)件；異形結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)

一、引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)科技的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)取得不錯(cuò)的發(fā)晨成績。在借鑒國外技術(shù)積極創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了較多的新型建筑，而實(shí)現(xiàn)各種造型鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)就是制作各種異形彎扭鑄鋼節(jié)點(diǎn)，但是異形彎扭鑄鋼節(jié)點(diǎn)空間維度多、形態(tài)各異，各支管的空間定位精度要求高，本工程采用消失模鑄造技術(shù)鑄造高度復(fù)雜的鑄件。

二、工程實(shí)例

該工程為內(nèi)蒙古少數(shù)民族群眾文化體育運(yùn)動(dòng)中心一期工程。它位于呼和浩特市保和少鎮(zhèn)。本工程異形鑄鋼節(jié)點(diǎn)分為四種類型，其中多功能主樓鑄鋼節(jié)點(diǎn)為三種，鑄鋼節(jié)點(diǎn)一為GJ1-10、GJ3-11與鋼梁交匯節(jié)點(diǎn)；鑄鋼節(jié)點(diǎn)二為入口柱柱腳節(jié)點(diǎn)；鑄鋼節(jié)點(diǎn)三為樹權(quán)柱柱腳節(jié)點(diǎn)，亮馬圈主次桁架連接處鑄鋼件節(jié)點(diǎn)72個(gè)。

三、施工部署及施工工藝要點(diǎn)

消失模鑄造專用的泡沫珠粒有三種。可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒（簡稱EPS);可發(fā)性甲基丙烯酸甲脂與苯乙烯共聚樹脂珠粒（簡稱STMMA);可發(fā)性聚甲基丙烯酸甲脂樹脂珠粒（簡稱EPMMA)。根據(jù)本工程鑄鋼節(jié)點(diǎn)形式，選用可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒(EPS),用于鑄造有色金屬、灰鐵及一般鋼鑄。

1原始珠粒的選用

選用可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒(EPS)。

2模型制作

(1)由泡塑珠粒制作：予發(fā)泡→熟化→發(fā)泡成型一→冷卻出模。

1.予發(fā)泡：EPS珠粒在加入模具前，要先進(jìn)行予發(fā)泡，以使珠粒膨脹到一定尺寸。予發(fā)泡過程決定了模型的密度、尺寸穩(wěn)定性及精度，是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。適用于EP$珠粒予發(fā)泡的方法有三種：熱水予發(fā)泡、蒸汽予發(fā)泡和真空予發(fā)泡。真空予發(fā)泡的珠粒發(fā)泡率高，珠粒干燥，應(yīng)用較多。

2.熟化：經(jīng)予發(fā)泡的EPS珠粒放置在干燥、通風(fēng)的料倉中一定時(shí)間。以便使珠粒泡孔內(nèi)外界壓力平衡，使珠粒具有彈性和再膨脹能力，除去珠粒表面的水分。熟化時(shí)間在8~48小時(shí)。

3.發(fā)泡成型：將予發(fā)泡且熟化的EPS珠粒填充到金屬模具的型腔內(nèi)，加熱使珠粒再次膨脹，填滿珠粒間的空隙，并使珠粒間相互融合，形成平滑表面，即模型。出模前必須進(jìn)行冷卻，使模型降溫至軟化溫度以下，模型硬化定形后才能出模。

4.泡塑板材制作：泡塑板材→電阻絲切割→粘結(jié)→模型。

用電阻絲切割裝置，將模型分割成幾個(gè)部分，然后進(jìn)行粘結(jié)，使之成為整體模型

3.模型組合成簇：將自行加工好（或外購)的泡塑模型與澆冒口模型組合粘結(jié)在一起，形成模型簇，這種組合有時(shí)在涂料前進(jìn)行，有時(shí)在涂層制備后埋箱造型時(shí)進(jìn)行。是消失模(（實(shí)型)鑄造不可缺少的一道工序。

4.模型烘干

實(shí)型鑄造泡塑模型表面必需涂一層一定厚度的涂料，形成鑄型內(nèi)殼。其涂層的作用是為了提高EPS模型的強(qiáng)度和剛度，提高模型表面抗型砂沖刷能力，防止加砂過程中模型表面破損及振動(dòng)造型及負(fù)壓定型時(shí)模型的變形，確保鑄件的尺寸精度。外購的消失模鑄造專用涂料，在涂料攪拌機(jī)內(nèi)加水?dāng)嚢?，使其得到合適的粘度。攪拌后的涂料放入容器內(nèi)，用浸、刷、淋和噴的方法將模型組涂覆。一般涂兩遍，使涂層厚度為0.5~2m。據(jù)鑄件合金種類、結(jié)構(gòu)形狀及尺寸大小不同選定。涂層在40~50℃下烘干。

5.震實(shí)造型

(1)振動(dòng)造型：砂床制備→放置EPS模型一→填砂→密封定型。

(2)砂床制備：將帶有抽氣室的砂箱放在振動(dòng)臺上并卡緊。底部放入50~100mm厚一層的底砂，振動(dòng)緊實(shí)。

(3)型砂為無粘結(jié)劑、無填加物、不含水的干石英砂。黑色金屬溫度高，可選用較粗的砂，鋁合金采用較細(xì)砂子。型砂經(jīng)處理后可反復(fù)使用。砂箱為單面開口、設(shè)有抽氣室或抽氣管、起吊或行走機(jī)構(gòu)的砂箱。

(4)放置EPS模型：振實(shí)后，根據(jù)工藝要求放置EPS模型組并培砂固定。

6.負(fù)壓澆筑

(1)填砂：加入干砂，同時(shí)施以振動(dòng)(X、Y、Z三個(gè)方向)，時(shí)間一般為30~60秒，使型砂充滿模型的各個(gè)部位且使型砂的堆積密度增加。

（2)密封定型：砂箱表面用塑料薄膜密封，用真空泵將砂箱內(nèi)抽成一定真空，靠大氣壓力與鑄型內(nèi)壓力之差將砂粒粘結(jié)”在一起，維持鑄型澆注過程不崩散，稱之為“負(fù)壓定型”。較為常用。

(3)澆注置換：EPS模型一般80℃左右軟化，420~480℃時(shí)分解。分解產(chǎn)物有氣體、液體及固體三部分，熱分解溫度不同，三者含星不同。

(4)實(shí)型鑄造澆注，在液體金屬的熱作用下，EPS模型發(fā)生熱解氣化，產(chǎn)生大量氣體，不斷通過涂層型砂，向外排放，在鑄型、模型及金屬間隙內(nèi)形成一定氣壓，液體金屬不斷地占據(jù)EPS模型位置，向前推進(jìn)，發(fā)生液體金屬與EPS模型的置換過程。置換的最終結(jié)果是形成鑄件。

（5)澆注操作過程采用慢→快一慢。并保持連續(xù)澆注，防止?jié)沧⑦^程斷流。澆后鑄型真空維持3~5分鐘后停泵。澆注溫度比砂型鑄造的溫度高30~50℃。

7.冷卻保壓

實(shí)型鑄造澆注時(shí)，在液體金屬的熱作用下，EPS模型發(fā)生熱解氣化，產(chǎn)生大量氣體，不斷通過涂層型砂，向外排放，在鑄型、模型及金屬間隙內(nèi)形成一定氣壓，澆注時(shí)注意調(diào)節(jié)和控制負(fù)壓真空度在一定范圍內(nèi)，澆注完畢后保持在一定負(fù)壓狀態(tài)下一段時(shí)間，負(fù)壓停止、鋼液冷凝后出箱。

8.鑄件

液體金屬不斷地占據(jù)EPS模型位置，向前推進(jìn)，發(fā)生液體金屬與EPS模型的置換過程。置換的最終結(jié)果是形成鑄件。

9.鑄鋼件節(jié)點(diǎn)的檢驗(yàn)

鑄鋼件節(jié)點(diǎn)制造完成后的檢測技術(shù)，采用三維激光掃描技術(shù)對鑄鋼件節(jié)點(diǎn)外形尺寸進(jìn)行精確掃描，三維激光掃描測量技術(shù)與BM信息化模型進(jìn)行結(jié)合，通過對已加工完成的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)云掃描，利用軟件對外形尺寸進(jìn)行對比分析，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)外形尺寸精確檢測。

四、技術(shù)總結(jié)

通過新型泡沫塑料模板組合鑄造出的構(gòu)件更有自由度，同時(shí)降低投資和生產(chǎn)成本，減輕鑄件毛坯的重量，機(jī)械加工余量小，鑄件精度高，結(jié)合BM三維掃描技術(shù)為鋼結(jié)構(gòu)鑄鋼件工藝改良和提高鑄鋼件加工精度都有很大影響。

異形鑄鋼彎扭節(jié)點(diǎn)