錘擊式脫模在雙塊式軌枕生產(chǎn)中的應(yīng)用

謝凱，鄭愛國(guó)，康祥梅

（1.成鐵德陽(yáng)軌道有限責(zé)任公司，四川 德陽(yáng) 618007；2. 成鐵德陽(yáng)軌道有限責(zé)任公司貴陽(yáng)分公司，貴陽(yáng) 551400）

1 引言

隨著鐵路“重載、高速”的發(fā)展需求，雙塊式軌枕在近年來得到普遍應(yīng)用。作為混凝土產(chǎn)品，出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象在所難免，雙塊式軌枕的結(jié)構(gòu)幾何形狀在軌枕承軌面與擋肩處設(shè)置了1 個(gè)圓弧形的凹槽，容易在此處造成應(yīng)力集中，使得成品軌枕在脫模后容易產(chǎn)生裂紋。如何控制裂紋的發(fā)生將是比較復(fù)雜的過程。擋肩裂紋的出現(xiàn)與脫模工藝密切相關(guān)，雙塊式軌枕就其裂紋產(chǎn)生的主要原因在于混凝土脫模次數(shù)較多，脫模時(shí)兩側(cè)的混凝土不是同時(shí)脫離模板，造成軌枕混凝土與模板擋肩處在再次碰撞脫模時(shí)產(chǎn)生瞬間的沖擊力，從而折斷后脫離模具的一側(cè)軌枕?yè)跫纭?】。解決軌枕斷面裂紋的首要任務(wù)是減少軌枕承軌槽部位所受應(yīng)力【2】。

2 常用脫模方式及其優(yōu)劣

軌枕的生產(chǎn)工藝主要包括：混凝土攪拌、澆灌成型、養(yǎng)護(hù)、脫模等。脫模作為軌枕生產(chǎn)的一個(gè)必備的工序，結(jié)合多年的軌枕生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，將脫模方式總結(jié)為以下3 種。

2.1 常用脫模方式

2.1.1 依靠軌枕自重自由脫模

非預(yù)應(yīng)力軌枕脫模工藝流程為：利用翻轉(zhuǎn)脫模機(jī)將鋼模翻轉(zhuǎn)后，用翻模機(jī)大臂抓住鋼模后反復(fù)輕磕，直到軌枕能從模具中自由脫落。其主要工裝是脫模機(jī)，國(guó)內(nèi)各廠使用的型式基本一致。

2.1.2 沖擊式脫模

沖擊式脫模方式是利用翻模機(jī)將鋼模翻轉(zhuǎn)后，凸輪或氣囊將鋼模頂升到一定高度，突然凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)或氣囊放氣，利用這種自由落差，使鋼模連同軌枕一起做自由落體運(yùn)動(dòng)，但模具受阻停止下落，軌枕由于慣性繼續(xù)下落并與模具脫離【3】，這樣反復(fù)多次，達(dá)到軌枕脫模的目的。

2.1.3 錘擊式脫模

錘擊式脫模原理主要是用氣缸快速充氣，從底部向上錘擊鋼模主梁槽鋼，從而讓瞬間的沖擊力通過主梁槽鋼傳遞到雙塊式軌枕產(chǎn)品上，達(dá)到使雙塊式軌枕脫離鋼模的目的。其核心就是利用翻模機(jī)將鋼模翻轉(zhuǎn)后，利用瞬間的錘擊力的作用，使軌枕從鋼模中自動(dòng)脫落，只要反復(fù)敲擊2～3 次，就可達(dá)到軌枕脫模的目的。

2.2 脫模方式的優(yōu)劣

脫模過程中阻力大，主要表現(xiàn)為軌枕不能靠自重自行脫落。脫模過程實(shí)際是使軌枕在制造過程中從倒梯形放置狀態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)檎菪畏胖脿顟B(tài)，最后使軌枕下落的作用力僅是自重力，它必須克服各種阻力，否則脫模困難【4】。為了解決脫模困難的問題，就不得不考慮脫模方式。脫模方式的不同，脫模的效果也不盡相同。

2.2.1 依靠軌枕自重自由脫模的優(yōu)劣

自由脫模方式，投資較少，只需利用常規(guī)的翻模設(shè)備，不需增加其他的設(shè)施。但對(duì)于雙塊式軌枕的生產(chǎn)，其生產(chǎn)線的發(fā)展已明顯落后，標(biāo)準(zhǔn)雙塊式軌枕生產(chǎn)線的改造升級(jí)勢(shì)在必行，急需進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)新、改造升級(jí)成適合我國(guó)國(guó)情的工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化且經(jīng)濟(jì)適用的雙塊式軌枕生產(chǎn)線【5】。依靠軌枕自重，由于自重力矩的作用，軌枕不能沿重力方向垂直下落，自由脫模的方式是反復(fù)輕磕鋼模，軌枕從模具中出來的時(shí)間一般很難保證一致，以至于有的軌枕先出，有的后出，甚至有的軌枕脫不出；同時(shí)反復(fù)輕磕的操作對(duì)設(shè)備操作人員要求較高，操作人員必須隨時(shí)觀察軌枕脫出的時(shí)間，否則先出的軌枕極易被后出的輕磕碰傷，導(dǎo)致軌枕出現(xiàn)棱角破損和掉角的質(zhì)量缺陷。

2.2.2 沖擊式脫模的優(yōu)劣

沖擊式脫模方式依靠軌枕自重，自由脫模的模式軌枕較為容易脫出。該種方式翻轉(zhuǎn)180°后，下部的支撐結(jié)構(gòu)將軌枕支住后，撤除保護(hù)裝置，通過沖擊完成脫?！?】。將氣動(dòng)沖擊脫模方式替代有砟軌枕的自動(dòng)掛鉤形式的反復(fù)輕磕方式脫模，可以有效保證軌枕棱角完整性，確保脫模質(zhì)量【7】。但該脫模方式的缺點(diǎn)也比較明顯，一方面，需要在脫模機(jī)的基礎(chǔ)上增加其他的如凸輪、氣囊等附屬設(shè)施，投資成本增加，同時(shí)，每個(gè)模具與脫模平臺(tái)在脫模過程中頻繁發(fā)生撞擊，致使鋼模本身需要有較高的剛度和強(qiáng)度的需求，脫模輥道也加大了受損的可能性，為了滿足鋼模輥道設(shè)備的耐用性而增加采購(gòu)成本；另一方面，長(zhǎng)時(shí)間的氣壓升降很難保證軌枕脫模時(shí)候的同步性，鋼模升到一定高度后僅靠自身重力下落，雙塊式軌枕的左右兩塊不能同時(shí)從鋼模中脫出，這樣的兩端不同步，使得軌枕?yè)跫绯霈F(xiàn)裂紋的概率大大加大，除去其他的影響因素外，出現(xiàn)裂紋的概率在2%～3%。

2.2.3 錘擊式脫模的優(yōu)劣

錘擊式脫模方式除了增加如凸輪、氣囊等其他附屬設(shè)施，會(huì)使投資成本增加外，其他方面的優(yōu)勢(shì)較為明顯：由瞬間的爆發(fā)力，從底部向上錘擊鋼模主梁槽鋼，保證了軌枕兩端同步，使得軌枕兩端同步下落，大大降低了擋肩出現(xiàn)裂紋的概率。

3 錘擊式脫模方式的應(yīng)用

各種脫模方式優(yōu)劣各異，但根據(jù)TB/T 3397—2015《CRTS雙塊式無砟軌道混凝土軌枕》要求：“對(duì)承軌臺(tái)與擋肩裂紋應(yīng)采用乙醇等無毒易揮發(fā)性液體進(jìn)行逐個(gè)檢驗(yàn)”【8】。換言之，就是對(duì)裂紋的要求非常嚴(yán)格，將以前要求的肉眼可見裂紋變更為揮發(fā)性液體擦拭檢測(cè)。為了降低裂紋的產(chǎn)生概率，在雙塊式軌枕生產(chǎn)中，錘擊式脫模成為首選的脫模方式。

3.1 主要的設(shè)備部件

根據(jù)前面所述的脫模原理，采用了如圖1 所示的脫模系統(tǒng)。其主要組成部分包括：氣動(dòng)敲擊錘總成、電磁換向閥控制器、彈性升降支架等。

圖1 脫模系統(tǒng)示意圖

3.2 基本功能要求和具體參數(shù)說明

1）核心思路：必須滿足自下而上的動(dòng)力源、必須有瞬間的爆發(fā)力。為了保證自下而上的動(dòng)力源，采用專用擊打氣缸進(jìn)行底部安裝。用高頻高速的專用氣缸是提供瞬間爆發(fā)力的關(guān)鍵?？焖俪錃?，從底部向上錘擊鋼模主梁槽鋼，從而讓瞬間的錘擊力通過主梁槽鋼傳遞到雙塊式軌枕產(chǎn)品上，達(dá)到使雙塊式軌枕脫離鋼模的目的；同時(shí)為保證錘擊動(dòng)能均勻，根據(jù)軌枕模具的特點(diǎn)，該裝置設(shè)計(jì)的氣缸頂推裝置必須集成（5 個(gè)1 組）。

2）設(shè)備適用范圍：滿足2×4 或2×5 的鐵路混凝土雙塊式軌枕鋼模的脫模。

3）錘擊脫模頻率：2min/模（不包含拆卸配件、螺栓）。

4）對(duì)氣源的要求：0.5～0.8MPa(氣源必須充分，必須確保足夠的氣壓，否則爆發(fā)力會(huì)受到一定的影響）。

5）備品備件的要求：主要包括5 個(gè)1 組的頂推錘擊裝置及支撐裝置、氣動(dòng)控制元件、氣管等。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安裝調(diào)試服務(wù)應(yīng)就脫模工位的具體情況進(jìn)行優(yōu)化統(tǒng)籌考慮。

6）其他注意事項(xiàng)：氣囊的容積必須合理，同時(shí)應(yīng)關(guān)注錘頭的質(zhì)量，必須考慮其耐用性。

3.3 脫模工藝

軌枕脫模環(huán)節(jié)是一個(gè)較為復(fù)雜的過程，模具由輥道輸出，模具運(yùn)行至翻轉(zhuǎn)脫模裝置就位，放下模具，翻轉(zhuǎn)脫模裝置舉升模具并翻轉(zhuǎn)，模具下落到位后，氣囊開始工作，錘頭自下而上用力錘擊模具，通過2～3 次撞擊完成脫模過程；軌枕通過輸送輥道運(yùn)出后歸攏碼垛，空模具由翻模機(jī)翻轉(zhuǎn)后反向通過輥道運(yùn)回清潤(rùn)模工序。錘擊脫模設(shè)備工作流程見圖2。

圖2 錘擊脫模設(shè)備工作流程

脫模工序需要在4min 之內(nèi)完成，對(duì)于錘擊脫模，在綜合考慮拆卸配件、螺栓等工作內(nèi)容的同時(shí)，4min 是科學(xué)合理的時(shí)間，可以滿足軌枕生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)能力，確保能夠形成正常流水作業(yè)。

3.4 經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)目前的應(yīng)用，雙塊式軌枕的合格率僅為97%，通過改造為錘擊式脫模方式之后，合格率穩(wěn)定在99.9%，以供應(yīng)的成蘭線30 萬根計(jì)算，單根軌枕售價(jià)按300 元計(jì)算，可以節(jié)約成本 300 000×（0.999-0.97）×300=2 610 000 元，可見成效顯著。

4 結(jié)論

錘擊式脫模方式在雙塊式軌枕生產(chǎn)過程中具有以下優(yōu)勢(shì)：

1）沖擊式脫?？梢詨嚎s生產(chǎn)節(jié)奏，可以將脫模工序控制在4min，有利于提高流水線作業(yè)效率。

2）可以有效地減少裂紋的出現(xiàn)，使得軌枕合格率穩(wěn)定保持在99.9%以上，為企業(yè)減少了可觀的質(zhì)量成本。