本發(fā)明屬于金屬制作加工
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種具有閾值屈曲卸載自復(fù)位功能的c形開口圓柱殼的制作工藝。
背景技術(shù)：
：具有閾值屈曲卸載自復(fù)位功能的c形開口圓柱殼是由特制的c形開口圓柱殼、高強螺栓和上下鏈接鋼板組裝而成的減震隔震裝置，該種裝置具有很大豎向承載力及剛度，可有效地支撐建筑物的重量，并且隔震支座水平方向可發(fā)生大變形彈性位移，配合阻尼系統(tǒng)及支撐防護系統(tǒng)，還可有效地隔離地震能量，避免地震能量向上部結(jié)構(gòu)傳輸，有效地減少建筑物的地震反應(yīng)，使建筑物主體結(jié)構(gòu)在強震作用下不損壞或倒塌，使得建筑結(jié)構(gòu)在中震、大震的作用下達(dá)到抗震設(shè)防的預(yù)期目標(biāo)，并且能夠在強震后快速恢復(fù)其正常使用功能，從而實現(xiàn)“大震可修”的設(shè)防目標(biāo)。對于制作c形殼所用材料和加工工藝，現(xiàn)有常用的生產(chǎn)工藝主要通過鍛造成型，忽略了熱加工工藝對鋼材彈性性能和硬度等的影響，生產(chǎn)出的c形殼承載力較低、彈性性能差，且不能滿足可恢復(fù)結(jié)構(gòu)的使用要求。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種具有閾值屈曲卸載自復(fù)位功能的c形開口圓柱殼的制作工藝，可有效改善c形殼的彈性彎曲性能和承載能力。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種具有閾值屈曲卸載自復(fù)位功能的c形開口圓柱殼的制作工藝，整體設(shè)計主要包括：機械加工工藝和熱處理工藝。具體制作工藝為，鋼板軋制或磨具澆筑→成型后鉆孔→高溫過火(首次)→正火→低溫回火→高溫過火(再次)→淬火(油冷)→中溫回火→自然冷卻。所述工藝流程具體包括以下步驟：步驟一：將普通用鋼板鋼先用數(shù)控液壓剪板機裁剪成設(shè)計寬度后，再用自制模具和開式可傾壓力機壓制出弧度曲率滿足構(gòu)件設(shè)計要求所需的c形開口圓柱殼；或在鋼鐵廠開模，直接澆筑成所需尺寸的c形開口圓柱殼。步驟二：構(gòu)件成型后，以所用高強螺栓最外層直徑為基準(zhǔn)，采用槍鉆在c形殼兩端鉆出相應(yīng)大小的孔洞。步驟三：將加工制作好的c形開口圓柱殼放入井式加熱爐中進(jìn)行加熱，爐內(nèi)溫度達(dá)到860℃±10℃后保持30分鐘，然后取出放在空氣中冷卻(正火)，待完全冷卻后放入200℃±5℃的低溫爐中進(jìn)行回火，保溫1小時后取出，自然冷卻。步驟四：將構(gòu)件再次放入860℃±10℃井式加熱爐中加熱30分鐘，之后取出放入油中急冷，待完全冷卻再次放入485℃±5℃中溫爐中進(jìn)行回火1小時，最后取出自然冷卻。步驟說明：該種c形開口圓柱殼所用鋼材為高強優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼或合金彈簧鋼，彈簧鋼具有優(yōu)良的力學(xué)性能、抗彈衰減性能等，彈簧鋼制c形殼能夠承擔(dān)一定荷載，在載荷去除后不會出現(xiàn)永久變形。步驟一中機械加工時所用軋制鋼板的模具為鋼制的，具有足夠的剛度和硬度。本發(fā)明所述c形開口圓柱殼是指截面為c形的圓柱結(jié)構(gòu)，其殼厚為1-3mm，開口角度為30°-90°，曲率半徑為100-200mm，高為300-500mm。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所述的一種具有閾值屈曲卸載自復(fù)位功能的c形開口圓柱殼的制作工藝流程，選用優(yōu)質(zhì)高強的碳素彈簧鋼或合金彈簧鋼，通過機械加工、兩次冷熱反復(fù)處理以及油淬、鉆孔等工藝，改善了構(gòu)件的彈性性能、硬度、力學(xué)性能以及表面光潔度等。由于本發(fā)明中的殼體是由機械碾壓而成且厚度較薄，如若直接采用過火—淬火的熱處理工藝，在巨大溫差作用下殼板中的應(yīng)力會全部釋放出來，設(shè)計的c形弧度、曲率不能保持。所以，試驗第一次熱處理采取高溫過火—正火—200℃低溫回火流程。加熱過火在井式加熱爐中進(jìn)行，回火在井式回火爐中進(jìn)行。第一次熱處理既消除了試件加工時內(nèi)部應(yīng)力，又穩(wěn)定了板殼的組織結(jié)構(gòu)，為第二次過火—淬火—中溫回火提供前期準(zhǔn)備；第二次熱處理工藝采用高溫過火—沾油急冷—485℃中溫回火流程。485℃回火是經(jīng)過屢次熱處理試驗分析得到的溫度，因為構(gòu)件相對較薄，若回火溫度過高則會消除過火對c形殼構(gòu)件的熱處理效果。此步驟目的是提高殼板硬度、增大彈性、穩(wěn)定殼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織。該制作工藝流程中，將構(gòu)件置于空氣中冷卻，可提高構(gòu)件的硬度，穩(wěn)定構(gòu)件幾何尺寸，防止構(gòu)件冷卻過程中變形過大；低溫回火以及中溫回火都會降低金屬組織內(nèi)應(yīng)力和構(gòu)件整體脆性，避免使用時崩裂，在一定程度上提升金屬構(gòu)件的彈性；而冷油淬火則是通過冷油這種介質(zhì)來提升構(gòu)件的硬度。本發(fā)明中的工藝流程：鋼板軋制或磨具澆筑→成型后鉆孔→高溫過火→正火→低溫回火→高溫過火→淬火(油冷)→中溫回火→自然冷卻，這種加工工藝簡單方便，不僅制作工期短、成本低，能夠提高構(gòu)件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，還能減少構(gòu)件內(nèi)部的原始缺陷，提高c形殼的彈性變形能力、硬度以及其他力學(xué)性能。此外，所制作的c形殼的原有尺寸也不會發(fā)生變化，組裝后的構(gòu)件擁有了如彈簧板優(yōu)異的硬度，作為可恢復(fù)構(gòu)件，用于建筑結(jié)構(gòu)工程中發(fā)揮減震隔震及大變形后恢復(fù)原形的功能。附圖說明圖1為本發(fā)明中的c形圓柱殼的熱處理工藝流程圖圖2為本發(fā)明實施例1中鋼板制作的拉伸構(gòu)件尺寸示意圖。圖3為本發(fā)明實施例2中鋼板制作的拉伸構(gòu)件尺寸示意圖。圖4為本發(fā)明制備所得c形圓柱殼示意圖。具體實施方式下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實施例1具有自復(fù)位功能的c形開口圓柱殼工藝流程，主要包括：機械加工工藝和熱處理工藝。參照圖1，具體制作工藝為，鋼板軋制或磨具澆筑→成型后鉆孔→高溫過火→正火→低溫回火→高溫過火→淬火(油冷)→中溫回火→自然冷卻。c形殼構(gòu)件選擇牌號為65的錳鋼進(jìn)行制作，鋼板厚度為1.2mm，首先按照圖2所示制作6片相應(yīng)的拉伸構(gòu)件，然后按照下述的熱處理工藝進(jìn)行制作c形殼，其中3片拉伸構(gòu)件和c形殼的熱處理工藝相同，另外3片拉伸構(gòu)件作為對比不進(jìn)行熱處理。所述工藝流程具體包括以下步驟：步驟一：將厚度為1.2mm的65錳鋼鋼板先用數(shù)控液壓剪板機裁剪成設(shè)計寬度后，再用自制模具和開式可傾壓力機壓制出弧度曲率滿足構(gòu)件設(shè)計要求所需的c形開口圓柱殼和拉伸構(gòu)件，c形殼的曲率半徑為102mm。步驟二：構(gòu)件成型后，以所用高強螺栓最外層直徑為基準(zhǔn)，采用槍鉆在c形殼兩端鉆出相應(yīng)大小的孔洞。步驟三：將加工制作好的c形開口圓柱殼和拉伸構(gòu)件放入井式加熱爐中進(jìn)行加熱，爐內(nèi)溫度達(dá)到860℃±10℃后保持30分鐘，然后取出放在空氣中冷卻(正火)，待完全冷卻后放入200℃±5℃的低溫爐中進(jìn)行回火，保溫1小時后取出，自然冷卻。步驟四：將構(gòu)件再次放入860℃±10℃井式加熱爐中加熱30分鐘，之后取出放入油中急冷，待完全冷卻再次放入485℃±5℃中溫爐中進(jìn)行回火1小時，最后取出自然冷卻。經(jīng)過上述工藝使c形殼成型，結(jié)構(gòu)如圖4所示。處理后的c形殼尺寸沒有發(fā)生變化，重量僅減少了1.6％，在允許誤差范圍內(nèi)。拉伸試驗對比結(jié)果如表1所示。表11.2mm厚拉伸試驗結(jié)果試件fy/mpafu/mpae/gpa伸長率δ/(％)泊松比μ1.2mm未熱處理390.85570.71158350.311.2mm熱處理650.87890.61191120.30實施例2具有自復(fù)位功能的c形開口圓柱殼工藝流程，主要包括：機械加工工藝和熱處理工藝。參照圖1，具體制作工藝為，鋼板軋制或磨具澆筑→成型后鉆孔→高溫過火→正火→低溫回火→高溫過火→淬火(油冷)→中溫回火→自然冷卻。c形殼構(gòu)件選擇牌號為65的錳鋼進(jìn)行制作，鋼板厚度為1.5mm，首先按照圖3所示制作3片相應(yīng)的拉伸構(gòu)件，然后按照下述的熱處理工藝進(jìn)行制作c形殼，拉伸構(gòu)件和c形殼的熱處理工藝相同。所述工藝流程具體包括以下步驟：步驟一：將厚度為1.5mm的65錳鋼鋼板先用數(shù)控液壓剪板機裁剪成設(shè)計寬度后，再用自制模具和開式可傾壓力機壓制出弧度曲率滿足構(gòu)件設(shè)計要求所需的c形開口圓柱殼和拉伸構(gòu)件，c形殼的曲率半徑為102mm，弧度為90°。步驟二：構(gòu)件成型后，以所用高強螺栓最外層直徑為基準(zhǔn)，采用槍鉆在c形殼兩端鉆出相應(yīng)大小的孔洞。步驟三：將加工制作好的c形開口圓柱殼和拉伸構(gòu)件放入井式加熱爐中進(jìn)行加熱，爐內(nèi)溫度達(dá)到860℃±10℃后保持30分鐘，然后取出放在空氣中冷卻(正火)，待完全冷卻后放入200℃±5℃的低溫爐中進(jìn)行回火，保溫1小時后取出，自然冷卻。步驟四：將構(gòu)件再次放入860℃±10℃井式加熱爐中加熱30分鐘，之后取出放入油中急冷，待完全冷卻再次放入485℃±5℃中溫爐中進(jìn)行回火1小時，最后取出自然冷卻。經(jīng)過上述工藝使c形殼成型，結(jié)構(gòu)如圖4所示。處理前后的c形殼尺寸沒有發(fā)生變化，重量僅減少了0.26％，在允許誤差范圍內(nèi)。拉伸試驗結(jié)果如表2所示。表215mm厚構(gòu)件拉伸試驗結(jié)果試件fy/mpafu/mpae/gpa伸長率δ/(％)泊松比μ1.5mm熱處理673.97870.74185120.34應(yīng)當(dāng)指出，以上所述僅為本發(fā)明的實施例，是結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能因此限制本發(fā)明的保護范圍，本領(lǐng)域相關(guān)的技術(shù)人員利用本發(fā)明公開的內(nèi)容與方法，或者不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出簡單的變化或改進(jìn)，都應(yīng)當(dāng)視為在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以所公開權(quán)利要求界定的保護范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁12