1.本发明涉及铸造加工技术领域，具体而言，涉及一种主索鞍铸造质量控制方法。
背景技术：2.近些年来，随着悬索桥跨度、承载逐渐增大，其主索鞍结构尺寸及重量也在不断增大。悬索桥主索鞍安置于塔顶，悬索穿过并通过主索鞍传递桥梁主要的荷载，因此其铸造质量的优劣，直接影响着桥梁的使用安全性和寿命。
3.由于特大跨度悬索桥主索鞍结构复杂且自重很大，其铸造工艺难度很大，在使用现有技术对主索鞍进行浇筑时，会产生许多质量问题，例如，由于主索鞍的不同部位壁厚差异较大，导致在浇筑的过程中产生较多的气孔、缩孔或缩松等铸造缺陷，而主索鞍的不同部位在经过热处理后，金相组织差异大，导致主索鞍性能差异大，影响鞍头的受力分布。
技术实现要素：4.本发明解决的问题是如何实现对主索鞍铸造质量的控制。
5.为解决上述问题，本发明提供一种主索鞍铸造质量控制方法，包括：
6.按照预设比例缩尺进行浇筑，获取缩尺主索鞍、附铸试板和不同厚度的单铸试板，并进行热处理；
7.根据预设位置分别对所述缩尺主索鞍、所述附铸试板和不同厚度的所述单铸试板进行取样，获取缩尺主索鞍试样、附铸试样和单铸试样；
8.对所述缩尺主索鞍试样、所述附铸试样和所述单铸试样进行检测，对比各试样的力学性能和金相组织差异，判断是否满足质量要求。
9.本发明中，首先按照正常主索鞍尺寸的一定比例缩尺浇筑获取缩尺主索鞍、附铸试板和不同厚度的单铸试板进行质量控制试验，避免批量制作时因浇筑工艺参数或热处理工艺参数不合理导致铸钢件不能使用，而造成生产成本和时间成本的增加。分别对热处理后的缩尺主索鞍、附铸试板和不同厚度的单铸试板进行取样，获得各试样，而后对各试样的力学性能和金相组织进行检测，判断是否满足质量要求，例如，当各试样的力学性能和金相组织无差异或差异在预设范围内时，则说明铸造时采用的浇筑工艺参数和热处理工艺参数满足主索鞍各部件力学性能和铸造质量的要求。利用该浇筑工艺参数和热处理工艺参数进行批量主索鞍铸钢件的铸造，可以避免出现质量不合格的铸钢件，有效提高主索鞍的生产质量，降低生产成本，实现对主索鞍铸造质量的控制。
10.可选地，在所述按照预设比例缩尺进行浇筑之前，该方法还包括：
11.利用cae技术模拟浇筑过程，以使铸件内部没有孤立液相区，获取工艺参数，所述工艺参数用于所述缩尺主索鞍的浇筑。
12.可选地，所述根据设定位置分别对所述缩尺主索鞍、所述附铸试板和所述单铸试板进行取样包括：
13.在所述缩尺主索鞍的鞍头上截取鞍头试样、在纵筋板上截取纵筋板试样和在横筋
板上截取横筋板试样，以获得所述缩尺主索鞍试样；
14.在所述附铸试板和所述单铸试板的1/4厚度处进行取样，以分别获取所述附铸试样和所述单铸试样。
15.可选地，所述对所述缩尺主索鞍试样、所述附铸试样和所述单铸试样进行检测，对比各试样的力学性能和金相组织差异，判断是否满足质量要求包括：
16.对所述缩尺主索鞍试样、所述附铸试样和所述单铸试样进行机械性能检测、化学成分分析、无损探伤检查和金相检测，分别获取各试样的所述力学性能和所述金相组织；
17.比较各试样的所述力学性能和所述金相组织，若所述缩尺主索鞍试样、所述附铸试样和所述单铸试样的所述力学性能和所述金相组织符合预设条件，则满足质量要求。
18.可选地，在所述按照预设比例缩尺进行浇筑之前，该方法还包括：
19.按照预设比例缩尺构造缩尺主索鞍浇筑模型，其中，所述缩尺主索鞍浇筑模型为木模型，所述附铸试板位于所述缩尺主索鞍的横筋板处。
20.可选地，所述进行热处理包括：
21.在铸件毛坯清砂后，对所述缩尺主索鞍、所述附铸试板和所述单铸试板进行退火处理，以消除铸造应力。
22.可选地，所述进行热处理还包括：
23.在割除冒口、粗整外形或焊补后，对所述缩尺主索鞍、所述附铸试板和所述单铸试板进行正火加回火处理。
24.可选地，所述按照预设比例缩尺进行浇筑包括：
25.使用高强度耐火釉砖做浇口系统，以防止型砂剥落而夹砂。
26.可选地，该方法还包括：
27.进行铸造工艺评定试验、热处理工艺评定试验和铸造工艺评审会，确定浇筑工艺参数和热处理工艺参数。
28.可选地，该方法还包括：
29.对模型制造过程、浇筑过程、热处理过程及检测过程进行电子影像记录。
附图说明
30.图1为本发明实施例的主索鞍铸造质量控制方法的流程示意图；
31.图2为本发明实施例的主索鞍取样位置示意图一；
32.图3为本发明实施例的主索鞍取样位置示意图二。
33.附图标记说明：
34.1-纵筋板取样位置；2-鞍头取样位置；3-横筋板取样位置。
具体实施方式
35.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
36.参照图1所示，本发明实施例的一种主索鞍铸造质量控制方法，包括如下步骤：
37.按照预设比例缩尺进行浇筑，获取缩尺主索鞍、附铸试板和不同厚度的单铸试板，并进行热处理。
38.具体地，根据正常尺寸的主索鞍设定一定的比例缩尺，作为主索鞍质量控制试验的试样主索鞍的预设尺寸，并根据该预设比例缩尺进行浇筑，获取缩尺主索鞍，进一步获取缩尺主索鞍的附铸试板，同时制定不同厚度的单铸试板模型，进行浇筑获取不同厚度的单铸试板，将缩尺主索鞍、附铸试板和不同厚度的单铸试板进行热处理，用于后续的取样及质量检测。
39.根据预设位置分别对所述缩尺主索鞍、所述附铸试板和不同厚度的所述单铸试板进行取样，获取缩尺主索鞍试样、附铸试样和单铸试样。
40.具体地，根据图2和图3所示的预设位置对缩尺主索鞍进行取样，获取各部件的多块缩尺主索鞍试样，并将不同部件截取的试样进行分组标号处理。根据图2和图3所示的预设位置对附铸试板和不同厚度的单铸试板进行取样，获取缩尺主索鞍试样、附铸试样和单铸试样，且分别进行标号处理，便于后续进行检测时辨认试样类型。
41.对所述缩尺主索鞍试样、所述附铸试样和所述单铸试样进行检测，对比各试样的力学性能和金相组织差异，判断是否满足质量要求。
42.具体地，将获取的缩尺主索鞍试样、附铸试样和单铸试样进行相关的力学性能检测和化学成分分析检测，获取各组试样的力学性能结果和金相组织信息，将各组试样的力学性能结果和金相组织信息进行比较，根据比较获取的差异结果判断该缩尺主索鞍的质量是否满足质量需求，例如，若缩尺主索鞍试样与单铸试样a的力学性能结果和金相组织差异较大，则判断该缩尺主索鞍不满足质量要求；若缩尺主索鞍试样与附铸试样、各单铸试样的力学性能结果和金相组织差异相同或在预设的差异范围内，则判断该缩尺主索鞍满足质量要求。
43.进一步地，获取满足质量要求时的浇筑工艺参数和热处理工艺参数，根据浇筑工艺参数和热处理工艺参数进行批量正常尺寸的主索鞍的生产，使得批量生产的主索鞍均满足质量要求。
44.本实施例中，首先按照正常主索鞍尺寸的一定比例缩尺浇筑获取缩尺主索鞍、附铸试板和不同厚度的单铸试板进行质量控制试验，避免批量制作时因浇筑工艺参数或热处理工艺参数不合理导致铸钢件不能使用，而造成生产成本和时间成本的增加。分别对热处理后的缩尺主索鞍、附铸试板和不同厚度的单铸试板进行取样，获得各试样，而后对各试样的力学性能和金相组织进行检测，判断是否满足质量要求，例如，当各试样的力学性能和金相组织无差异或差异在预设范围内时，则说明铸造时采用的浇筑工艺参数和热处理工艺参数满足主索鞍各部件力学性能和铸造质量的要求。利用该浇筑工艺参数和热处理工艺参数进行批量主索鞍铸钢件的铸造，可以避免出现质量不合格的铸钢件，有效提高主索鞍的生产质量，降低生产成本，实现对主索鞍铸造质量的控制。
45.可选地，在所述按照预设比例缩尺进行浇筑之前，该方法还包括如下步骤：
46.利用cae技术模拟浇筑过程，以使铸件内部没有孤立液相区，获取工艺参数，所述工艺参数用于所述缩尺主索鞍的浇筑。
47.其中，在铸钢水浇筑、凝固的过程中，会产生孤立的液态区域，即孤立液相区，孤立液相区的出现可能会导致铸钢水补缩不足产生缩孔等铸钢件内部缺陷，影响铸钢件的力学性能和生产质量。
48.具体地，利用cae(computer aided engineering，计算机辅助工程)技术对缩尺主
索鞍的浇筑过程进行模拟，通过调整相关浇筑工艺参数使得铸钢件内部不存在孤立液相区，而后根据cae技术模拟的工艺参数进行缩尺主索鞍的浇筑，避免了在浇筑过程中产生缩孔、缩松等内部缺陷，保证了缩尺主索鞍的内部质量。
49.本实施例中，利用cae技术在计算机上模拟缩尺主索鞍的浇筑过程，调整工艺参数消除铸钢件内部的孤立液相区，避免在浇筑的过程中产生较多的气孔、缩孔或缩松等铸造缺陷，保证了缩尺主索鞍的内部质量。
50.可选地，所述根据设定位置分别对所述缩尺主索鞍、所述附铸试板和所述单铸试板进行取样包括：
51.在所述缩尺主索鞍的鞍头上截取鞍头试样、纵筋板上截取纵筋板试样和横筋板上截取横筋板试样，以获得所述缩尺主索鞍试样。
52.在所述附铸试板和所述单铸试板的1/4厚度处进行取样，以分别获取所述附铸试样和所述单铸试样。
53.具体地，由图2和图3可知，主索鞍主要由鞍头、纵筋板和横筋板组成，因此分别对缩尺主索鞍的鞍头、纵筋板和横筋板进行取样，获取缩尺主索鞍试样，其中，附铸试板位于横筋板处。如图2所示，纵筋板截取2块试样作为纵筋板试样进行标号处理，如图3所示，鞍头截取3块试样作为鞍头试样进行标号处理，横筋板截取2块试样作为横筋板试样，在附铸试板的1/4厚度处进行取样作为附铸试样，在各不同厚度的单铸试板的1/4厚度处进行取样，每块单铸试板截取至少1块试样作为单铸试样，并根据各单铸试板的厚度进行标号处理。
54.本实施例中，对热处理后的缩尺主索鞍各部件、附铸试板和单铸试板进行取样，并进行标号处理，通过比对各试样的力学性能和金相组织差异判断缩尺主索鞍的质量，有效避免了缩尺主索鞍各部件金相组织差异大导致各部件受力分布不均的问题，实现了对主索鞍的质量把控。
55.可选地，所述对所述缩尺主索鞍试样、所述附铸试样和所述单铸试样进行检测，对比各试样的力学性能和金相组织差异，判断是否满足质量要求包括：
56.对所述缩尺主索鞍试样、所述附铸试样和所述单铸试样进行机械性能检测、化学成分分析、无损探伤检查和金相检测，分别获取各试样的所述力学性能和所述金相组织。
57.比较各试样的所述力学性能和所述金相组织，若所述缩尺主索鞍试样、所述附铸试样和所述单铸试样的所述力学性能和所述金相组织符合预设条件，则满足质量要求。
58.具体地，对上述截取的缩尺主索鞍试样、附铸试样和单铸试样进行相关的力学性能检测和金相检测，具体包括机械性能检测，例如冲击试验和拉伸试验，化学成分分析、无损探伤检查等检测试验，获取各试样的力学性能和金相组织。比较各试样的力学性能和金相组织差异，在各试样机械性能和化学成分要求都符合铸钢母材标准的基础上，若各试样的力学性能和金相组织差异在预设范围内，则判断该缩尺主索鞍的质量符合要求，若各试样的力学性能和金相组织差异超出预设范围，则判断该缩尺主索鞍的质量不符合要求。例如，附铸试样与单铸试样b的力学性能和金相组织差异大于预设差异值，则该缩尺主索鞍的质量不符合要求；缩尺主索鞍试样、附铸试样和各单铸试样的力学性能和金相组织差异在预设的差异范围内，则该缩尺主索鞍的质量符合要求。
59.本实施例中，对缩尺主索鞍试样、附铸试样和单铸试样进行力学性能和金相组织的检测，获取各试样的力学性能结果和金相组织信息，即获取了各部件的力学性能结果和
金相组织信息，通过将各试样的力学性能结果和金相组织信息进行比较，判定该缩尺主索鞍的各部件是否受力分布均匀，即判定力学性能满足质量要求。
60.可选地，在所述按照预设比例缩尺进行浇筑之前，该方法还包括如下步骤：
61.按照预设比例缩尺构造缩尺主索鞍浇筑模型，其中，所述缩尺主索鞍浇筑模型为木模型，所述附铸试板位于所述缩尺主索鞍的横筋板处。
62.在本实施例中，根据正常尺寸的主索鞍设定一定的比例缩尺，并根据该预设比例缩尺制作浇筑木模型，其中，制定木模型的时候应考虑铸钢件的收缩量。制定木模型进行辅助浇筑，避免铸钢件浇筑存在误差，便于获取设定比例缩尺的主索鞍铸钢件。
63.可选地，所述进行热处理包括：
64.在铸件毛坯清砂后，对所述缩尺主索鞍、所述附铸试板和所述单铸试板进行退火处理，以消除铸造应力。
65.具体地，在铸造过程中通常用砂型铸造铸钢件，所以铸钢件毛坯上会残留粘砂，需要对铸钢件进行毛坯清砂处理，则在本实施例中浇筑获取缩尺主索鞍、附铸试板和单铸试板后对铸钢件进行毛坯清砂处理。清砂处理后，对缩尺主索鞍、附铸试板和单铸试板进行热处理，其中具体包括对缩尺主索鞍、附铸试板和单铸试板进行退火处理，可以有效降低铸钢件的残余应力，均匀铸钢件材料组织和成分，改善材料性能或为以后热处理做准备。
66.可选地，所述进行热处理还包括：
67.在割除冒口、粗整外形或焊补后，对所述缩尺主索鞍、所述附铸试板和所述单铸试板进行正火加回火处理。
68.具体地，缩尺主索鞍初步浇筑成型后，仍可能存在许多外形问题，例如冒口外露，则此时就需要对缩尺主索鞍进行外形修整，包括割除冒口、粗整外形或焊补等，以便获取符合外形要求的缩尺主索鞍。在对缩尺主索鞍进行外形处理后，对缩尺主索鞍、附铸试板和单铸试板进行热处理，其中具体包括对缩尺主索鞍、附铸试板和单铸试板进行正火加回火处理，以提高缩尺主索鞍、附铸试板和单铸试板的力学性能、消除金相组织缺陷。
69.另外，若缩尺主索鞍、附铸试板和单铸试板经过一次热处理后所检测获取的各试样力学性能与金相组织差异超出预设差异范围，则需进行再次热处理后重新进行检测，直至各试样力学性能与金相组织差异在预设范围内。
70.可选地，所述按照预设比例缩尺进行浇筑包括：
71.使用高强度耐火釉砖做浇口系统，以防止型砂剥落而夹砂。
72.具体地，高强度耐火釉砖具有良好的抗渣性和耐磨性，一般在高温下可以很好地抵抗熔渣的侵蚀作用，不会被破坏，本实施例使用高强度耐火釉砖做浇口系统，可以有效防止浇筑时型砂剥落而夹砂，进而提高主索鞍的铸造质量。
73.可选地，该方法还包括如下步骤：
74.进行铸造工艺评定试验、热处理工艺评定试验和铸造工艺评审会，确定浇筑工艺参数和热处理工艺参数。
75.本实施例中，可在开工前进行铸造工艺评定试验、热处理工艺评定试验和铸造工艺评审会，确定浇筑工艺参数和热处理工艺参数，并根据各参数进行缩尺主索鞍的铸造，可以获取较优质量的缩尺主索鞍，避免进行重复的浇筑和热处理，有效提高了缩尺主索鞍的铸造成功效率，降低铸造成本。
76.可选地，该方法还包括如下步骤：
77.对模型制造过程、浇筑过程、热处理过程及检测过程进行电子影像记录。
78.在本实施例中，对缩尺主索鞍的木模型制作过程、浇筑过程、热处理过程、各试样的截取及检测过程等均进行电子影像记录，例如图片和视频形式的记录，并存档，便于铸造过程出现问题后进行追溯，为主索鞍铸造质量进行了再次保障。
79.虽然本发明披露如上，但本发明的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
技术特征：1.一种主索鞍铸造质量控制方法，其特征在于，包括：按照预设比例缩尺进行浇筑，获取缩尺主索鞍、附铸试板和不同厚度的单铸试板，并进行热处理；根据预设位置分别对所述缩尺主索鞍、所述附铸试板和不同厚度的所述单铸试板进行取样，获取缩尺主索鞍试样、附铸试样和单铸试样；对所述缩尺主索鞍试样、所述附铸试样和所述单铸试样进行检测，对比各试样的力学性能和金相组织差异，判断是否满足质量要求。2.根据权利要求1所述的主索鞍铸造质量控制方法，其特征在于，在所述按照预设比例缩尺进行浇筑之前，还包括：利用cae技术模拟浇筑过程，以使铸件内部没有孤立液相区，获取工艺参数，所述工艺参数用于所述缩尺主索鞍的浇筑。3.根据权利要求1所述的主索鞍铸造质量控制方法，其特征在于，所述根据设定位置分别对所述缩尺主索鞍、所述附铸试板和所述单铸试板进行取样包括：在所述缩尺主索鞍的鞍头上截取鞍头试样、纵筋板上截取纵筋板试样和横筋板上截取横筋板试样，以获得所述缩尺主索鞍试样；在所述附铸试板和所述单铸试板的1/4厚度处进行取样，以分别获取所述附铸试样和所述单铸试样。4.根据权利要求1所述的主索鞍铸造质量控制方法，其特征在于，所述对所述缩尺主索鞍试样、所述附铸试样和所述单铸试样进行检测，对比各试样的力学性能和金相组织差异，判断是否满足质量要求包括：对所述缩尺主索鞍试样、所述附铸试样和所述单铸试样进行机械性能检测、化学成分分析、无损探伤检查和金相检测，分别获取各试样的所述力学性能和所述金相组织；比较各试样的所述力学性能和所述金相组织，若所述缩尺主索鞍试样、所述附铸试样和所述单铸试样的所述力学性能和所述金相组织符合预设条件，则满足质量要求。5.根据权利要求1所述的主索鞍铸造质量控制方法，其特征在于，在所述按照预设比例缩尺进行浇筑之前，还包括：按照预设比例缩尺构造缩尺主索鞍浇筑模型，其中，所述缩尺主索鞍浇筑模型为木模型，所述附铸试板位于所述缩尺主索鞍的横筋板处。6.根据权利要求1所述的主索鞍铸造质量控制方法，其特征在于，所述进行热处理包括：在铸件毛坯清砂后，对所述缩尺主索鞍、所述附铸试板和所述单铸试板进行退火处理，以消除铸造应力。7.根据权利要求6所述的主索鞍铸造质量控制方法，其特征在于，所述进行热处理还包括：在割除冒口、粗整外形或焊补后，对所述缩尺主索鞍、所述附铸试板和所述单铸试板进行正火加回火处理。8.根据权利要求1所述的主索鞍铸造质量控制方法，其特征在于，所述按照预设比例缩尺进行浇筑包括：使用高强度耐火釉砖做浇口系统，以防止型砂剥落而夹砂。
9.根据权利要求1所述的主索鞍铸造质量控制方法，其特征在于，还包括：进行铸造工艺评定试验、热处理工艺评定试验和铸造工艺评审会，确定浇筑工艺参数和热处理工艺参数。10.根据权利要求1至9任一所述的主索鞍铸造质量控制方法，其特征在于，还包括：对模型制造过程、浇筑过程、热处理过程及检测过程进行电子影像记录。
技术总结本发明提供了一种主索鞍铸造质量控制方法，该装置包括按照预设比例缩尺进行浇筑，获取缩尺主索鞍、附铸试板和不同厚度的单铸试板，并进行热处理；根据预设位置分别对所述缩尺主索鞍、所述附铸试板和不同厚度的所述单铸试板进行取样，获取缩尺主索鞍试样、附铸试样和单铸试样；对所述缩尺主索鞍试样、所述附铸试样和所述单铸试样进行检测，对比各试样的力学性能和金相组织差异，判断是否满足质量要求。本发明的有益效果：有效提高主索鞍的生产质量，降低生产成本，实现对主索鞍铸造质量的控制。控制。控制。
技术研发人员：刘春凤 蒋伟平 杨永强 毛学明 董小亮 解长远 单亚廷 肖志海 蔡宗墅 李明
受保护的技术使用者：中铁武汉大桥工程咨询监理有限公司
技术研发日：2022.06.22
技术公布日：2022/11/1
