針對橋梁支座相關鑄造工藝的研究

沈揚波 范玲

（柳州歐維姆機械股份有限公司 545000）

針對橋梁支座相關鑄造工藝的研究

沈揚波 范玲

（柳州歐維姆機械股份有限公司 545000）

在橋梁鑄造工藝中，橋梁支座鑄件占據(jù)著非常重要的作用。鑄造過程中，模具的尺寸大小直接關系著鑄件的尺寸準確度，基于此，本文以消失模鑄造工藝為對象進行了相應的論述。另外，從橋梁鑄造工藝的提升角度來分析，橋梁下擺筒體的鑄造過程中依然存在一些問題，只有不斷提升鑄造工藝才能促進橋梁鑄造行業(yè)的發(fā)展。本文主要以消失模鑄造工藝及下擺筒體鑄造工藝為例分析了橋梁支座鑄造工藝的影響因素及工藝改進對策。

橋梁支座；消失模鑄造；下擺筒體；工藝；影響因素

1 以消失模鑄造為例分析橋梁鑄造工藝的影響因素

1.1 橋梁支座鑄造工藝概述

我們首先以橋梁支座中的消失模鑄造為例，分析影響鑄造尺寸準確度的因素。眾所周知，橋梁支座鑄件在橋梁上下結構的連接中發(fā)揮著重要作用，當橋梁上部結構受到混凝土收縮形變、溫度變化以及載荷等因素作用下出現(xiàn)變形時，支座鑄件能夠有效的保護墩臺和梁端不受損傷。橋梁支座鑄件的消失模鑄造工藝，可提高鑄件機械加工效率、使鑄件表面光潔，有效降低鑄件的綜合鑄造成本。

在橋梁支座的鑄造過程中比較常用的鑄造工藝就是消失模鑄造工藝，主要是因為這種鑄造工藝的尺寸準確度較高、鑄造質(zhì)量好等，然而在生產(chǎn)過程中，澆注負壓、模樣干燥工藝以及泡沫塑料模樣材質(zhì)等因素都會影響鑄件的最終尺寸。若不能有效的控制這些參數(shù)，生產(chǎn)出的鑄件會出現(xiàn)很大的尺寸偏差，甚至報廢。因此，研究消失模鑄造工藝參數(shù)對鑄件尺寸的影響具有一定的實用價值，本文所研究的橋梁支座結構如圖1。

圖1 橋梁支座鑄件結構

1.2 影響消失模鑄造尺寸的因素

1.2.1 鑄造原材料的影響

一般來講，在消失模模具的鑄造過程中選用的原材料主要有兩種，一種是共聚料STMMA，另一種則是聚苯乙烯EPS，由于不同材料的含碳量不同，在不同的干燥環(huán)境下，模具的尺寸變化也會不同。在實際鑄造過程中，材料不同會導致模樣尺寸的差異，生產(chǎn)的最終鑄件尺寸也會產(chǎn)生偏差。采用3號共聚料STMMA和聚苯乙烯EPS作為試驗珠料，預發(fā)后兩種材料的密度均為0.024g/cm3，在溫度為46℃的同一環(huán)境下烘干。最終得出，在環(huán)境、溫度以及存放時間相同的情況下，3號共聚料STMMA材料模樣的變化尺寸較小。所以，在橋梁支座鑄造過程中，為了保證模樣尺寸的一致，選擇3號共聚料STMMA作為最終模樣材料，對鑄件尺寸穩(wěn)定比較有利。

1.2.2 模具成形后干燥時間的影響

在模具鑄造過程中，由于模具還未完全成形，加之外界水蒸氣和冷卻水的作用，使得成形后的模具內(nèi)殘留一部分水分，且模樣成形后還有部分發(fā)泡劑余留，因此，在組裝模樣以及上涂料前需要對模樣進行干燥處理，使水分和發(fā)泡劑含量達到允許范圍內(nèi)才能使用。但在實際的橋梁支座生產(chǎn)過程中，由于鑄造節(jié)奏的不平衡經(jīng)常出現(xiàn)干燥時間不一致的問題。因此，干燥時間是整個生產(chǎn)中比較難控制的因素，同時也會導致模樣尺寸的差異。模樣尺寸隨著干燥時間增加而收縮，且收縮量逐漸增大，會導致最終鑄件尺寸的不同。因此，在實際模樣成形過程中，為了防止模樣尺寸變化對鑄件的影響，要嚴格將干燥時間控制在10d以內(nèi)。

2 存在的問題

針對橋梁支座的鑄造工藝來說，我們可以通過下擺筒體鑄造工藝為例進行相應的分析，下擺筒體鑄造工藝生產(chǎn)中主要存在以下問題：部分毛坯件冒口端切割后發(fā)現(xiàn)有縮孔，機加工后在冒口端一側存在大小不一的氣孔，從而導致鑄件報廢。因爐前脫氧操作正常，冒口補縮良好，化學成分合格，故不存在鋼液質(zhì)量問題。針對缺陷情況，我們先嘗試加大冒口尺寸，依靠冒口延遲凝固和增大靜壓來消除此類缺陷，但收效甚微。因此，我們從工藝上進行了分析。

（1）澆注方式的不合理，在高度達到一定程度后，采用底注澆注方式顯然不夠科學，主要是由于當鋼液由底部注入型腔并升至頂部的過程中，由于型砂及空氣等介質(zhì)吸收熱量，使鋼液溫度降低，而最后注入型腔的鋼液溫度高，從而導致型腔內(nèi)鋼液溫度分布溫差大，這樣底部的鋼液需依靠頂部鋼液來補縮時，頂部鋼液由于已處于結晶凝固階段，冒口用來補縮的金屬液由于枝晶的阻礙作用，不能給鑄件提供很好的補縮，導致頂部鋼液對底部鋼液產(chǎn)生補縮作用，從而在頂部易形成縮孔、氣孔缺陷。

（2）采用內(nèi)切圓法來判斷縮孔的準確位置，因為熱量得不到及時散發(fā)，鋼液很容易凝固，因此很容易找到縮孔的位置。從鑄件凝固收縮來講，縮孔極易在鑄件的熱節(jié)部位出現(xiàn)，這與冒口端部切割后出現(xiàn)縮孔的位置完全符合。

3 鑄造工藝的完善措施

通過上文中的分析我們進一步完善了鑄造工藝：

（1）我們需要在筒體上部新建一個內(nèi)澆道，只有這樣才能緩解鑄件在型腔內(nèi)溫差較大的問題，鑄件凝固更傾向于順序凝固。同時，也改善了冒口的溫度，使冒口鋼液溫度最高，有利于冒口的補縮。

（2）因為這種鑄件較重，澆注時間及速度都會影響鑄件補縮，因此我們要按照快-慢-快的模式進行澆注。這是由于澆注速度較慢時，充型時間越長，先澆入型腔的金屬液所發(fā)生的液態(tài)及凝固收縮被后澆入的金屬液所補償?shù)牧烤驮酱?，鑄件縮孔體積就越小，因此冒口的補縮體積也就相對減少了，出現(xiàn)縮孔及氣孔缺陷的幾率小。當然，鑄件采用控制澆注溫度的方式必須以鑄件不出現(xiàn)冷隔及澆不足等缺陷為前提。

4 結語

總而言之，由于不同材料形成的橋梁支座鑄件尺寸有所不同，且成形后的模具干燥時間越長，模具的收縮程度越大，因此應該采用共聚料STMMA進行模具鑄造，干燥時間保持在10d以內(nèi)，科學控制好砂箱的負壓，確保得到精確度較高的橋梁鑄件。另外，在橋梁支座下擺筒體的鑄造過程中，我們要不斷完善鑄造工藝，最大限度的消除鑄件縮孔及氣孔缺陷，確保橋梁支座下擺筒體的質(zhì)量。

TG249.5

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1004-7344（2016）17-0200-01

2016-5-20