专利名称：悬索桥吊耳销接式索夹铸造方法
技术领域：
本发明涉及一种铸造方法，具体涉及悬索桥吊耳销接式索夹的具体铸造方法。
背景技术：
如图1所示，在悬索桥结构组成部分中，索夹4是主缆3和吊索6之间的连接件， 它夹持在主缆3上并连接主缆3与吊索6，将桥面5的静载和动载传递给主缆3，是重要的 受力构件。索夹4的结构复杂，一般采用铸造结构，从受力角度分析主要受拉。如图2、图3所示，是吊耳销接式索夹的结构示意图1.如图2所示，是吊耳销接式索夹的上半部分，为半圆型结构，如图3所示，是吊耳 销接式索夹的下半部分，为Y型结构。吊耳销接式索夹的上、下两部分的接缝处为锯齿形， 通过高强螺栓副连接构成的一内部具有圆形缆索孔、外廓为圆形连接有耳板的索夹4。2.吊耳式索夹长约1 3m，壁厚约为30 50mm，其特殊的结构形式决定其的长厚 比较大。分别对其上、下两部分整体铸造后，采用切削加工，以保证和相关件连接的尺寸精 度。3.吊耳销接式索夹的强度靠铸造质量保证，为检查铸件质量，要使用超声波探伤 和磁粉探伤，甚至射线探伤，确保铸件内部无超标缺陷。现有技术中，吊耳销接式索夹的铸造方案如图4、图5所示，吊耳销接式索夹的上半部分铸造时，缆索孔向下，浇铸系统采用底注浇铸。在外侧 圆弧部分设置冒口 9，钢水由浇口 8经浇道11，进入铸件底部，在浇道11下方设置集渣包 12，冷铁11布置在外侧圆弧面。下半部分铸造时，缆索孔向上，非加工面靠近下箱，浇铸系统采用底注浇铸。在缆 索孔内设置大冒口 9，加强对螺杆承压台，耳板交界处等厚大部位的补缩，减少疏松、缩松、 裂纹等缺陷。钢水由浇口 8经浇道11，进入铸件底部，在浇道11下方设置集渣包12，由于 通道长，增加一层浇道11，有助于顺序凝固。在热节点布置铬铁矿砂和冷铁10，加快了热节点的冷却速度，防止其附近薄壁冷 却快于热节点，造成先冷部位收缩对后冷部位的拉伸，从而减少裂纹倾向。以上铸造方案的缺点在吊耳销接式索夹铸造时，虽然冒口 9对厚大部位及热节点，进行了有效补缩，但 冒口 9间的补缩效率低，同时还带来了负面影响。冒口 9自身又在冒口 9与铸件间形成更 大的热节点，两冒口 9间的钢水冷却速度远大于冒口 9及其附近的区域的冷却速度，从而造 成了铸件结晶收缩时，两冒口 9中间的晶体对冒口 9及其附近的区域晶体的拉伸，当这种拉 伸接近、达到晶体的抗拉强度时，就会在此形成热裂纹。裂纹一般出现在吊耳式索夹的上半 部分的内圆弧面和下半部分的内圆弧面上，即缆索孔的表面。按照国家标准要求，铸件表面不应存在影响使用的缺陷，如有缺陷允许补焊。行业 内对这种索夹，也都采用焊补的方法对铸造缺陷进行修补。但在铸件上进行焊补，会造成潜
3在的应力源，产品在桥面动载作用下，易出现疲劳裂纹，从而影响桥梁安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种悬索桥吊耳销接式索夹的铸造方法，该方法减少铸 件裂纹，使工件不需要进行后期补焊，减少出现疲劳裂纹的机会。本发明的技术方案是一种悬索桥吊耳销接式索夹的铸造方法，所述吊耳销接式索夹是一个带耳板的圆 环体，分为上、下半部分，接合处呈锯齿状，具有螺栓连接副凸台，内孔夹持缆索，称为缆索 孔；铸造时，吊耳销接式索夹的上、下两半部分铸件分体铸造，其步骤包括制作模型制造、造 型、浇铸、后处理，所述上半部分铸件的缆索孔向下，浇口布置在上半部分铸件的两端，通过 浇道连接上半部分铸件，冒口布置在上半部分铸件的上表面，在螺栓连接副凸台的外侧和 缆索孔的表面布置有冷铁；所述下半部分铸件的缆索孔向上，浇口布置在下半部分铸件的 两端，通过浇道连接下半部分铸件，冒口布置在缆索孔的表面，在螺栓连接副凸台的外侧、 耳板与夹套的连接处和耳板的表面布置有冷铁。所述上半部分铸件螺栓连接副凸台处的冷铁与凸台的高度一致，均勻排列；缆索 孔表面的冷铁大小一致，均勻布置在冒口之间的间隙中。所述下半部分铸件螺栓连接副凸台处的冷铁与凸台的高度一致，均勻排列；耳板 与缆索孔连接处的冷铁铁大小一致，沿夹套的轴向均勻紧密布置；耳板表面的冷铁大小一 致，沿耳板面均勻紧密布置。所述制作造型使用的面砂是铬铁矿砂，型砂是石英砂，粘结剂是树脂，快干涂料是 锆英粉，浇道是高强度耐火砖。所述铬铁矿砂厚度为10 30mm。所述浇铸时，钢水的熔炼温度为1590°C -1620°C，进行吹氩除气、除渣的二次精
炼，再进行浇铸。所述浇铸采用合箱浇铸，型内钢水的上升速度不小于每秒15mm。所述冷却成型时，铸件浇铸后保温7 9小时再开箱，开箱时，确保铸件表面温度 在 200 0C -400 °C 内。所述后处理包括清砂、割除冒口、抛丸处理、消应热处理、消缺和精整。本发明的有益效果是悬索桥吊耳销接式索夹采用本发明的铸造方法，一方面使得晶体在最短时间迅速 形成铸件组织，提高抵抗拉伸的强度；另一方面，由于冷铁处最先冷却，钢水会优先补缩此 处，相当于增加了补缩，这样就可以大大减少、甚至杜绝裂纹的产生，减少铸件的修补，减少 因铸件修补产生的疲劳破坏，大大提高悬索桥的安全性。
图1是悬索桥的结构示意图；图2是吊耳式索夹上半部分的结构示意图；图3是吊耳式索夹下半部分的结构示意图；图4是现有技术吊耳式索夹上半部分铸造时的示意4
图5是现有技术吊耳式索夹下半部分铸造时的示意图；图6是本发明吊耳式索夹上半部分铸造时的主视示意图；图7是本发明吊耳式索夹上半部分铸造时的仰视示意图；图8是图7的A-A向示意图；图9是本发明吊耳式索夹下半部分铸造时的主视示意图；图10是本发明吊耳式索夹下半部分铸造时的仰视示意图；图11是图10的B-B向示意图；图中标号表示1-锚固体，2-桥塔，3-主缆，4-索夹，5-桥面，6-吊索，7-主索鞍，8-浇口，9-冒 口，10-浇道，11-冷铁，12-集渣包。
具体实施例方式下面结合图6 图11，对本发明的具体实施方式
做进一步详述，需要说明的是本 实施例是描述性的，不是限定性的，不能以此来限定本发明的保护范围。本实施例采用ZG20Mn材料浇铸索夹，该吊耳式索夹的具体尺寸是索夹长3米，宽 1. 1米，缆索孔直径0. 8米，最小壁厚40毫米。(1)模型制作。按吊耳式索夹4的上、下部分分别制作模型图，再依此制作模型，模 型烘干后，打磨表面，使其粗糙度达到RalOO以上。(2)造型。按吊耳式索夹4的上、下部分分别制作方案图，再依次对上、下部分的浇 铸体进行造型。其中，采用铬铁矿砂作为面砂，石英砂作为型砂，树脂作为粘结剂，锆英粉作 为快干涂料，高强度耐火砖作为浇铸系统的浇注料。同时，分别针对上、下部分铸体进行浇 铸前的布置和准备工作将吊耳销接式索夹4的上半部分铸体设计为缆索孔向下，将浇口 8布置在上半 部分铸件的两端，通过浇道10连接上半部分铸件。冒口 9分为三列布置在上半部分铸件的 上表面上，相邻两冒口 9的中心距离为520mm，冒口 9呈锥形筒状，其两端面呈圆形，锥度为 10°，大口朝上，小口的直径为200mm。在螺栓连接副凸台的外侧和缆索孔的表面布置有冷 铁11，并且螺纹连接副凸台处的冷铁11与凸台的高度一致，均勻排列，相邻两冷铁11的 中心距离为520mm ；缆索孔表面的冷铁11大小一致，均勻布置在冒口 9之间的间隙中，相邻 两冷铁11的中心距离为520mm。将吊耳销接式索夹4的下半部分铸体设计为缆索孔向上，浇口 8布置在下半部分 铸件的两端，通过浇道10连接下半部分铸件。冒口 9布置在缆索孔的表面，相邻两冒口 9的 中心距离为520mm，冒口 9呈锥形筒状，其大口朝上，锥度为10°，大口端面呈椭圆形，大口 的长轴与缆索孔的内径相同、短轴长200mm。在螺纹连接副凸台的外侧、耳板与夹套的连接 处和耳板的表面布置有冷铁11，并且螺纹连接副凸台处的冷铁11与凸台的高度一致，均 勻排列，相邻两冷铁11的中心距离为520mm ；耳板与夹套的连接处的冷铁11铁大小一致， 沿夹套的轴向均勻紧密布置，相邻两冷铁11的中心距离为260mm，且与螺纹连接副凸台处 的冷铁11的位置平行对应；耳板表面的冷铁11大小一致，长160mm、宽120mm，沿耳板的边 缘均勻紧密布置，相邻两冷铁11的中心距离为145mm。同时，增加铬铁矿砂的厚度，由IOmm增至30mm，加大其补缩和结晶速度，解决裂纹问题。(3)熔炼。采用中频感应炉熔炼钢水，其炉衬材料为中性或碱性，出钢温度为 15900C -1620 。(4)合箱浇铸。将经过熔炼后的高温钢水进行炉外钢包吹氩除气、除渣的二次精 炼，再将钢水注入铸件的浇口 8。同时，确保型内钢水的上升速度不小于每秒15mm。(5)开箱。铸件浇铸后，应保温7-9小时，再进行开箱作业。开箱时，铸件表面温 度应在200°C-30(TC内。开箱取出铸件后，进行清砂、割除冒口 9的处理。进行冒口 9切割 时，铸件的表面温度应在200°C -250°C内。(6)抛丸处理。采用直径约为3 5mm的钢丸(可以是铸钢丸、钢丝切丸、不锈钢 丸等)抛向工件的表面，使工件的表面达到一定的粗造度，使工件变得美观，或者改变工件 的焊接拉应力为压应力，提高工件的使用寿命。(7)初检工件的外观、外形、尺寸，初检合格后进行后续处理。(8)消应热处理。对铸钢件进行正火、回火、焊补后去应力热处理。热处理时最大 温升速度不超过100°c /h，保温时间应在铸件加热到保温温度后(按20mm/h)计算。升温 时，炉内三个测温点的相对温差不得大于30°C，个时段表显温差不得偏离工艺曲线15°C。(9)精整。精整非加工面表面粗糙度在抛丸，彻底清除氧化皮并打磨见金属光泽 后，满足图纸规定磁粉探伤等级的相关要求；粘砂须风铲后打磨干净。不平直面得弯曲应小 于2mm/1000mm，允许变形及各个面上的凸起，每500mm不得大于2mm。(10)检验。包括几何尺寸检验、磁粉探伤等，确保工件的性能符合要求。
权利要求
一种悬索桥吊耳销接式索夹的铸造方法，所述吊耳销接式索夹是一个带耳板的圆环体，分为上、下半部分，接合处呈锯齿状，具有螺栓连接副凸台，内孔夹持缆索，称为缆索孔；铸造时，吊耳销接式索夹的上、下两半部分铸件分体铸造，其步骤包括制作模型制造、造型、浇铸、后处理，其特征在于所述上半部分铸件的缆索孔向下，浇口布置在上半部分铸件的两端，通过浇道连接上半部分铸件，冒口布置在上半部分铸件的上表面，在螺栓连接副凸台的外侧和缆索孔的表面布置有冷铁；所述下半部分铸件的缆索孔向上，浇口布置在下半部分铸件的两端，通过浇道连接下半部分铸件，冒口布置在缆索孔的表面，在螺栓连接副凸台的外侧、耳板与夹套的连接处和耳板的表面布置有冷铁。
2.根据权利要求1所述悬索桥吊耳销接式索夹的铸造方法，其特征在于所述上半部 分铸件螺栓连接副凸台处的冷铁与凸台的高度一致，均勻排列；缆索孔表面的冷铁大小一 致，均勻布置在冒口之间的间隙中。
3.根据权利要求1所述悬索桥吊耳销接式索夹的铸造方法，其特征在于所述下半部 分铸件螺栓连接副凸台处的冷铁与凸台的高度一致，均勻排列；耳板与缆索孔连接处的冷 铁铁大小一致，沿夹套的轴向均勻紧密布置；耳板表面的冷铁大小一致，沿耳板面均勻紧密 布置。
4.根据权利要求1所述悬索桥吊耳销接式索夹的铸造方法，其特征在于所述制作造 型使用的面砂是铬铁矿砂，型砂是石英砂，粘结剂是树脂，快干涂料是锆英粉，浇道是高强 度耐火砖。
5.根据权利要求1所述悬索桥吊耳销接式索夹的铸造方法，其特征在于所述铬铁矿 砂厚度为10 30mm。
6.根据权利要求1所述悬索桥吊耳销接式索夹的铸造方法，其特征在于所述浇铸时， 钢水的熔炼温度为1590°C -1620°C，进行吹氩除气、除渣的二次精炼，再进行浇铸。
7.根据权利要求1所述悬索桥吊耳销接式索夹的铸造方法，其特征在于所述浇铸采 用合箱浇铸，型内钢水的上升速度不小于每秒15mm。
8.根据权利要求1所述悬索桥吊耳销接式索夹的铸造方法，其特征在于所述冷却成 型时，铸件浇铸后保温7-9小时再开箱，开箱时，确保铸件表面温度在200°C -400°C内。
9.根据权利要求1所述悬索桥吊耳销接式索夹的铸造方法，其特征在于所述后处理 包括清砂、割除冒口、抛丸处理、消应热处理、消缺和精整。
全文摘要
本发明提供一种悬索桥吊耳销接式索夹的铸造方法，吊耳销接式索夹分为上、下半部分，分别进行铸造，其步骤包括制作模型制造、造型、浇铸、后处理，所述上半部分铸件的缆索孔向下，浇口布置在上半部分铸件的两端，通过浇道连接上半部分铸件，冒口布置在上半部分铸件的上表面，在螺栓连接副凸台的外侧和缆索孔的表面布置有冷铁；所述下半部分铸件的缆索孔向上，浇口布置在下半部分铸件的两端，通过浇道连接下半部分铸件，冒口布置在缆索孔的表面，在螺栓连接副凸台的外侧、耳板与夹套的连接处和耳板的表面布置有冷铁。本发明使得铸件组织在最短时间迅速形成，提高抵抗拉伸的强度；同时，由于冷铁处最先冷却，钢水优先补缩，大大减少、甚至杜绝裂纹的产生。
文档编号B22C9/00GK101941052SQ20101028578
公开日2011年1月12日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者刘昌华, 李泽瑞, 李鲤, 莫帮军, 赵鹏贤, 阮明友 申请人:四川天元机械工程股份有限公司