CN113279327A - 便于实现转动或滑动的桥梁或房屋建筑支座摩擦部及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于桥梁或建筑支座的制造，特别是指一种便于实现转动或滑动的桥梁或房屋建筑支座摩擦部及其制备方法。包括有机材料滑板以及与其相对设置的摩擦面，所述的摩擦面包括基体、防锈耐磨层，所述的防锈耐磨层采用熔覆的方式设置于基体外表面。本发明解决了现有技术存在的相邻结构层配合不紧密、制造成本高等问题，具有相邻的结构层之间配合紧密，减少环境污染，提高加工效率等优点。

Description

便于实现转动或滑动的桥梁或房屋建筑支座摩擦部及其制备 方法

技术领域

本发明属于桥梁或建筑支座的制造，特别是指一种便于实现转动或滑动的桥梁或房屋建筑支座摩擦部及其制备方法。

背景技术

桥梁或房屋建筑支座是桥梁或房屋建筑上部结构与下部结构连接的重要部件，除了承受上部结构传递的恒载、活载荷等垂直荷载和地震、风力等横向荷载，还必须适应由活荷载和温度变化产生的上部结构水平位移和由挠度产生的支点转角变位。现阶段常采用的支座有板式支座、盆式支座、球形支座、圆柱面支座、双曲面支座、摩擦摆支座等。

为保证支座的转动及滑动要求，常用的技术解决方案是在其内部设置有机材料滑板用于减小摩擦力。支座中与有机材料滑板相对滑动的摩擦面通常采用铸钢件精加工，为了降低有机材料滑板的损坏，减小摩擦力，需对有机材料滑板的对滑面进行镀硬铬处理、贴合或者包覆焊接不锈钢，以降低工件表面粗糙度并防止生锈。而镀铬工艺会造成环境污染，加工成本相对较高，同时镀铬后还需要对表面进行抛光处理，以满足表面粗糙度的要求。另外镀铬层对酸、碱的耐腐蚀性不强，使用寿命短，实际效果差；另一种就是采用包覆焊接不锈钢工艺，将不锈钢压制成与工件表面形状一致，然后将不锈钢与工件周圈焊接，这种工艺对于曲面结构需要专门的不锈钢压制工装，每一个曲面形状需要一套工装，额外增加大量成本，另外必须保证不锈钢与工件紧密贴合，但焊接时只能对不锈钢外圈进行焊接，很容易造成内部脱空，影响支座性能。外圈焊接所产生的焊缝大大提高了不锈钢的表面粗糙度，严重影响使用效果。对于凸面工件，包覆不锈钢还能操作，但对于凹面工件不锈钢无论压的多紧，焊接结束后不锈钢都会收缩，而凹面正好对其收缩提供了空间，造成不锈钢与基材脱空。

目前未见相关技术规范或标准对上述技术构造、制造工艺以及相关性能进行约束。以上两种工艺，除了额外增加大量成本，还都严重制约着支座的使用效果。申请人未发现与本发明相同或相近似的文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便于实现转动或滑动的桥梁支座摩擦部及其制备方法，所制备的桥梁支座摩擦部防锈耐磨层与基体之间结合紧密，能够提高支座滑动面处理效果，无需定制模具，大幅度降低了支座的制作成本。

本发明的整体技术构思是：

便于实现转动或滑动的桥梁或房屋建筑支座摩擦部，包括有机材料滑板以及与其相对设置的摩擦面，所述的摩擦面包括基体、防锈耐磨层，所述的防锈耐磨层采用熔覆的方式设置于基体外表面。

便于实现转动或滑动的桥梁或房屋建筑支座摩擦部的制备方法，包括如下工艺步骤：

A、基体的准备

基体的制作材料选用碳素结构钢、低合金结构钢或铸钢，将基体加工至所需规格；

B、熔覆或焊接

利用熔覆和/或焊接方式在基体外表面沉积合金粉末或金属粉末或焊材,使其成型制备成防锈耐磨层，防锈耐磨层厚度0.01～6mm，熔覆或焊接的热源选用激光、电弧、等离子热源或火焰；

所述的合金粉末由如下质量百分含量的原料组成：

Cr 2％～40％，Ni 0.01％～40％，Mo 0.01％～6％，余量为Fe及其中不可分割的杂质；或者Cr 2％～40％，余量为Fe及其中不可分割的杂质；

所述的金属粉末选自金属铬粉末、金属镍粉末或金属钛粉末，所述的焊材选用与合金粉末或金属粉末同样的材质。上述金属粉末或焊材可以选用市售商品，申请人在此对其具体组成不再赘述。

本发明的具体技术构思还有：

为保证防锈耐磨层的成型效果并降低制造成本，优选的技术实现手段是，所述的步骤B采用熔覆的方式在基体外表面沉积合金粉末或金属粉末。

防锈耐磨层在满足耐磨功能的条件下，为便于实现熔覆并满足硬度高等要求，优选的技术实现手段是，所述的防锈耐磨层厚度为0.01mm～6mm。

所述的合金粉末由如下质量百分含量的原料组成：

Cr 17％，Mo 2.5％，余量为Fe及其中不可分割的杂质；或者Cr 17％，Mo 2.5％，Ni12％，余量为Fe及其中不可分割的杂质。

为保证熔覆效果，优选的技术实现手段是，所述的覆过程中激光或等离子热源的功率为0.01kw～50kw，扫描速度为0.01m/min～100m/min。

更为优选的技术实现手段是，所述的熔覆过程中的功率为1kw～6kw，扫描速度为1m/min～30m/min。

保护气的组要作用是送粉及在熔覆熔池周围形成保护区域，减少氧化，优选的技术实现手段是，所述的熔覆过程中保护气采用惰性气体或CO₂气体或氮气。

为便于提高熔覆效果，优选的技术实现手段是，所述的合金粉末或金属粉末的粒度为100目～400目。所述的焊材直径为0.01mm～6mm。

申请人需要说明的是，所述桥梁或房屋建筑支座包括现有所有支座种类，板式支座、盆式支座、球形支座、圆柱面支座、双曲面支座、摩擦摆支座等。

本发明所具备的实质性特点和显著的技术进步在于：

1、本发明中的制备方法相比现有球冠板镀铬工艺或包覆不锈钢工艺，大幅度减少环境污染，提高加工效率。

2、本发明中工艺能保证金属熔层与钢材紧密融合，不会产生现有技术中存在的包覆不均匀，贴合不紧密的情况。

3、本发明中采用熔覆或焊接制备防锈耐磨层可根据所贴覆的基体表面形状自由匹配，无需定制多种模具，适应性更强，制作成本大幅降低。

4、本发明中的熔覆或焊接方法尤其适用于凹球面的表面处理，不会出现相邻的结构层之间配合脱空或不贴合的现象。

5、由于熔覆或焊接是在基体表面熔焊金属层，一是可以根据实际需要选择熔覆层厚度；二是熔覆是通过高温走过金属表面每个位置，然后将金属粉末融化覆盖至工件表面，能有效保证熔覆质量，保证球面弧度；三是致密的熔覆层进行简单打磨抛光即可满足粗糙度的要求。对于有镀铬要求的工件表面，可直接选用熔覆金属铬粉末或焊材，对于要求包覆焊接不锈钢的表面，也可直接熔覆不锈钢合金粉末或焊材。

6、熔覆层与基体为冶金结合，即熔覆层和基体的界面间原子相互扩散而形成金属键结合，是在热源作用基体和金属粉末或焊丝产生高温以及金属粒子高速运动的状态下形成的，结合强度远大于镀铬的沉淀融合；包覆不锈钢工艺除了周圈焊接，中间部位无融合，与本申请中采用熔覆工艺制备防锈耐磨层更加无法比拟。

7、采用现有镀铬工艺一般镀铬层不超0.5mm，厚度如再增加就会影响镀铬层的耐磨性，同时厚度再增加结合强度反而降低；而采用熔覆技术则不存在上述问题，多层熔覆可增加熔覆厚度，同时不会因厚度增加而影响熔覆层的耐磨性和结合强度。

8、由于包覆不锈钢工艺在中心部位无法焊接，在90Mpa压力作用下水平移动，就会造成不锈钢隆起，严重影响使用效果。而熔覆由于各结构层配合紧密则不会出现这种情况，在90Mpa以上压强作用下也不会影响使用效果。

附图说明

图1是基于熔覆技术制备的桥梁或房屋建筑支座整体结构图。

图2是本发明在板式橡胶支座上应用的结构示意图。

图3是本发明在盆式橡胶支座上应用的结构示意图。

图4是本发明在双曲面支座上应用的结构示意图。

图5是本发明在摩擦摆支座上应用的结构示意图。

附图中的附图标记如下：

1、基体；2、防锈耐磨层；3、有机材料滑板。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步描述，但不作为对本发明的限定，本发明的保护范围以权利要求记载的内容为准，任何依据说明书做出的等效技术手段替换，均不脱离本发明的保护范围。

实施例1

本实施例的整体构造如图1所示，其中包括上支座板、下支座板、球冠板等组件，所述球冠板与上支座板之间以及球冠板与下支座板之间设置有有机材料滑板3，与有机材料滑板3相对设置的摩擦面包括基体1、防锈耐磨层2，防锈耐磨层2采用熔覆的方式设置于基体2外表面。与有机材料滑板3相对的上支座板的基体1表面采用熔覆方式复合有呈平面状的防锈耐磨层，与有机材料滑板3相对的球冠板的基体1表面采用熔覆方式复合有呈凸球面的防锈耐磨层。

便于实现转动或滑动的桥梁或房屋建筑支座摩擦部的制备方法，包括如下工艺步骤：

A、基体的准备

基体1的制作材料选用碳素结构钢、低合金结构钢或铸钢，将基体加工至所需规格；

B、熔覆或焊接

利用熔覆和/或焊接方式在基体1外表面沉积合金粉末或金属粉末或焊材,使其成型制备成防锈耐磨层2，防锈耐磨层2厚度0.01～6mm，熔覆或焊接的热源选用激光、电弧、等离子热源或火焰；

所述的合金粉末由如下质量百分含量的原料组成：

Cr 2％～40％，Ni 0.01％～40％，Mo 0.01％～6％，余量为Fe及其中不可分割的杂质；或者Cr 2％～40％，余量为Fe及其中不可分割的杂质；

所述的金属粉末选自金属铬粉末、金属镍粉末或金属钛粉末，所述的焊材选用与合金粉末或金属粉末同样的材质。

所述的防锈耐磨层2厚度为0.01mm～6mm。

所述的激光或等离子热源熔覆过程中的功率为0.01kw～50kw，扫描速度为0.01m/min～100m/min。

所述的激光或等离子热源熔覆过程中保护气采用惰性气体或CO₂气体或氮气。

所述的合金粉末或金属粉末的粒度为100目～400目。

实施例2

本实施例的整体构造如图2所示，其中包括上钢板、下钢板、中间板等组件，所述中间板上表面设置有有机材料滑板3，与有机材料滑板3相对设置的上钢板下部的摩擦面包括基体1、防锈耐磨层2，防锈耐磨层2采用激光或等离子热源熔覆的方式设置于基体2外表面。

本实施例的制备方法同实施例1。

实施例3

本实施例的整体构造如图3所示，其中包括上支座板、下支座板、中间板等组件，所述中间板上表面设置有有机材料滑板3，与有机材料滑板3相对设置的上支座板下部的摩擦面包括基体1、防锈耐磨层2，防锈耐磨层2采用激光或等离子热源熔覆的方式设置于基体2外表面。

本实施例的制备方法同实施例1。

实施例4

本实施例的整体构造如图4所示，其中包括上支座板、下支座板、球冠板等组件，所述球冠板与上支座板之间以及球冠板与下支座板之间设置有有机材料滑板3，所述球冠板上表面以及下支座板上表面设置有有机材料滑板3，与有机材料滑板3相对设置的上支座板下部以及球冠板下部的摩擦面包括基体1、防锈耐磨层2，防锈耐磨层2采用激光或等离子热源熔覆的方式设置于基体2外表面。上支座板下部以及球冠板下部的防锈耐磨层2均为曲面结构。

本实施例的制备方法同实施例1。

实施例5

本实施例的整体构造如图5所示，其中包括上座板、球冠板、中间钢衬板、下座板等组件，所述的中间钢衬板上部的上球面、中间钢衬板下部的下球面设有呈球面状的有机材料滑板3，球冠板的上表面设有呈平面状的有机材料滑板3，与的有机材料滑板3相对设置的球冠板下部以及下座板的上部的摩擦面包括基体1、防锈耐磨层2，防锈耐磨层2采用激光或等离子热源熔覆方式设置于基体2外表面，防锈耐磨层与所对应的有机材料滑板3形状适配。

本实施例的制备方法同实施例1。

Claims (10)

1.便于实现转动或滑动的桥梁或房屋建筑支座摩擦部，包括有机材料滑板(3)以及与其相对设置的摩擦面，所述的摩擦面包括基体(1)、防锈耐磨层(2)，其特征在于所述的防锈耐磨层(2)采用熔覆方式设置于基体(2)外表面。

2.根据权利要求1所述的便于实现转动或滑动的桥梁或房屋建筑支座摩擦部，其特征在于所述的防锈耐磨层(2)厚度为0.01mm～6mm。

3.根据权利要求1或2所述的便于实现转动或滑动的桥梁或房屋建筑支座摩擦部的制备方法，其特征在于包括如下工艺步骤：

A、基体的准备

基体(1)的制作材料选用碳素结构钢、低合金结构钢或铸钢，将基体加工至所需规格；

B、熔覆或焊接

利用熔覆和/或焊接方式在基体(1)外表面沉积合金粉末或金属粉末或焊材,使其成型制备成防锈耐磨层(2)，防锈耐磨层(2)厚度0.01～6mm，熔覆或焊接的热源选用激光、电弧、等离子热源或火焰；

所述的合金粉末由如下质量百分含量的原料组成：

Cr 2％～40％，Ni 0.01％～40％，Mo 0.01％～6％，余量为Fe及其中不可分割的杂质；或者Cr 2％～40％，余量为Fe及其中不可分割的杂质；

所述的金属粉末选自金属铬粉末、金属镍粉末或金属钛粉末，所述的焊材选用与合金粉末或金属粉末同样的材质。

4.根据权利要求3所述的于实现转动或滑动的桥梁或房屋建筑支座摩擦部的制备方法，其特征在于所述的步骤B采用熔覆的方式在基体(1)外表面沉积合金粉末或金属粉末。

5.根据权利要求3或4所述的于实现转动或滑动的桥梁或房屋建筑支座摩擦部的制备方法，其特征在于所述的合金粉末由如下质量百分含量的原料组成：

Cr 17％，Mo 2.5％，余量为Fe及其中不可分割的杂质；或者Cr 17％，Mo 2.5％，Ni12％，余量为Fe及其中不可分割的杂质。

6.根据权利要求3或4中任一项所述的于实现转动或滑动的桥梁或房屋建筑支座摩擦部的制备方法，其特征在于所述的熔覆过程中激光或等离子热源的功率为0.01kw～50kw，扫描速度为0.01m/min～100m/min。

7.根据权利要求6所述的于实现转动或滑动的桥梁或房屋建筑支座摩擦部的制备方法，其特征在于所述的熔覆过程中激光或等离子热源的功率为1kw～6kw，扫描速度为1m/min～30m/min。

8.根据权利要求3所述的于实现转动或滑动的桥梁或房屋建筑支座摩擦部的制备方法，其特征在于所述的熔覆过程中保护气采用惰性气体或CO₂气体或氮气。

9.根据权利要求3或4中任一项所述的于实现转动或滑动的桥梁或房屋建筑支座摩擦部的制备方法，其特征在于所述的合金粉末或金属粉末的粒度为100目～400目。

10.根据权利要求3或4中任一项所述的于实现转动或滑动的桥梁或房屋建筑支座摩擦部的制备方法，其特征在于所述的焊材直径为0.01mm～6mm。

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