铸钢节点铸造工艺分享

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铸钢节点是钢结构节点铸钢件，冶炼钢水整体浇铸而成。

1 v& i7 J  @% p3 A# d铸钢节点定义，铸钢节点是在建筑结构中，将钢结构构件、部件或板件连接成整体的铸钢件,多杆件连接的节点以及建筑上有特殊外形要求时可采用铸钢节点
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铸钢节点的特点以及类型
1.1铸钢节点的常用结构形式
铸钢节点的常用结构形式有树型铸钢 节点、钗接铸钢节点及混合型铸钢节点等。 树型铸钢节点，用来取代主管与多根支管 相贯的节点，用对接焊缝取代相贯焊缝,焊 缝分散，减少了焊接应力集中。钗接铸钢节 点，常用于杆件端部连接处（如支座处等）， 可简化节点、造型美观。混合型铸钢节点， 具有树型铸钢节点和钗接铸钢节点的共同 特点。在南京奥林匹克体育中心项目中还设计了铸钢球节点。
1.2铸钢节点的特点
& w6 v$ M, L6 ?( h, Z+ d5 e铸钢节点与普通管相贯节点、管板节 点相比，具有以下特点：
1）可根据实际需要设计结构形式,可 塑性强、造型美观。
2）铸钢节点一般为实心，仅在接口处 局部挖空，即使全为空心，也比钢管或钢 板厚。因此承载力高、抗变形能力强。
3）铸钢节点常以对接焊缝取代管管相 贯焊缝、取消管板组合焊缝，可分散焊缝， 减少焊接量，减小焊接应力集中。
4）匀质性相对较差
2、钢结构用铸钢节点在国内广泛推广需 要解决的几个问题
在国内，由于结构用铸钢件应用于大 型民用建筑钢结构中的重要节点刚刚起 步，铸钢节点广泛推广应用迫切需要解决 的主要问题如下：
( K' V; X( S9 ~2.1铸钢件标准

国内现行铸钢标准《焊接结构用碳素 钢铸件MGB7659-87）是20世纪80年代编 的,材料的S、P含量控制较宽松（M0104%）, 对材料的碳当量没有限制，材料的冲击值 较低。实际上，目前我国钢材的冶炼技术已 达到国际先进水平，该标准对于铸钢件的 尺寸公差、铸件的表面质量也要求较低。根 据该标准生产的铸件远不能满足祖国大江 南北大跨度焊接结构用铸钢件的需要。因 此，国内迫切需要一套适用于大跨度管桁 架焊接结构用铸钢件的标准。目前大跨度 管桁架焊接结构用铸钢件主要是引用国外标准。
2.2铸钢件生产
* a! T* m2 E2 \9 N) Y由于我国现行铸钢标准要求不高，许多铸造厂生产设备简陋，难以满足大跨度 焊接结构用铸钢件交付技术条件要求。在苏州体育场、上海新国际博览中心、深圳游泳跳水馆等工程的铸钢件生产中，均出现过因铸钢件质量问题而返炉重新浇铸的现象，成本大大增加。另外，现有铸造厂冶炼 炉的容积较小（普遍为5t）,不能满足单件重 量较大铸件的需要。为了保证质量、降低成本、提高生产能力，满足工程需要，铸造大 跨度焊接结构用铸钢件的生产厂应进行技 术改造，包括从制模、冶炼、热处理直至检验的全过程改造。
2.3铸钢件无损检测
% v6 i- M. c) S8 ]. w1 U超声探伤是检验钢材内部质量最方便、经济、有效的检测手段。在钢结构行业， 超声探伤是最常用的一种检测方法。现行国标《铸钢件超声探伤及质量评级方法》 （GB7233-87）仅适用于厚度大于等于30mm 的铸钢件。事实上，大跨度焊接结构用铸钢 件厚度是变化的，在焊接接口处常常较薄， 厚度小于30mm也很常见,该部位是十分重要的，按国标则无法检测。
2.4铸钢件焊接及焊缝无损检测
/ K6 ?2 x1 R& R现行的有关钢结构焊接的国家及行业标准中，包括最新发布执行的《建筑钢结构 焊接技术规程»（JGJ81-2002）,均没有针对 铸钢件焊接的有关规定。在参照执行标准 时有争议。例如：现行的钢材焊接工艺评定 标准均要求进行冷弯试验，但所有铸钢标 准对铸钢件并无冷弯性能要求。那么，进行铸钢件焊接工艺评定时是否应进行冷弯试验呢?另外，目前铸钢件焊接主要釆用手工电弧焊，其他焊接方法应用于铸钢件还有 待于进一步实践。由于铸钢件组织不均匀、晶粒粗大、透 声性差、衰减严重，焊缝超声探伤的评审困难，焊缝检测现也无相应标准可循。
6 O5 l$ i. o' j/ _/ A# R3、铸钢节点质量控制
* F; |& x: G( W5 g虽然铸钢节点在国内广泛推广还需解决许多问题，但设计师们正不断采用该结构形式。通过实践，施工单位应从设计、铸 造、焊接、检验等几个方面严格控制铸钢节点质量。
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4 y/ B4 a3 W0 ?1 B( X3.1节点的细部设计
/ _' @; M( p( v. p5 u- J铸钢节点的细部设计在满足承载能力的同时，应考虑满足铸造、制作及焊接工艺 要求。
* }  ?. g. z, V8 n* V' C1）铸钢件细部设计应避免尖角或直 角，且有利于气体排出。
$ `6 w# I* v) Z- N3 r' [$ q2）铸钢件焊接应采用对接焊缝，尽量 避免T形接头，以降低焊接应力。
3）明确铸钢件的化学成分、机械性能、 热处理制度、精度要求、检验方法和合格等 级等。
3.2铸钢多节点焊接及焊接检验
' [* c- K* u7 h- R; \! E' v3.21焊接工艺评定
8 K) A  G! l( k铸钢节点焊前首先要进行焊接工艺评 定。可参照《建筑钢结构焊接技术规程》 （JGJ81-2002）或《钢制压力容器焊接工艺评 定»（JB4708-2000）进行。弯曲试验是否可免 做，应征得设计或监理方的同意。
7 r, G) ^. M) I# R3.22焊接方案及实施
8 c4 X; A* [/ l& E6 K3 r6 P焊接工艺评定合格后，应根据评定结 果及结构形式编制详细的焊接方案，以指 导施工。焊工正式焊接铸钢件前，应进行焊 前模拟考试，并接受安全教育及技术培训。
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铸钢节点焊接除应做好焊材烘烤、坡 口清理、逐层清渣等常规焊前准备、焊接过 程质量控制工作之外，还应重点考虑以下 几个方面。
- T; E* z  n& `( E. M4 f1）预热及层间温度。由于铸钢节点大 部分较厚,工艺要求进行预热，但铸钢件形 状不规则，厚度也不均匀，给预热带来很大 难度。为了避免焊缝产生冷裂纹，必须采取 有效的预热措施，确保达到预热温度且温 度均匀。焊接应连续进行，以保证层间温度 不低于预热温度。
2）焊缝返修。在施工过程中，由于大多 数铸钢件焊缝为全位置单面对接焊缝，焊 接难度大，岀现焊缝返修是正常的。但铸钢 件刚性大，返修会使局部应力增加，返修还 可能降低调质态铸钢的强度，因此应采取 切实有效措施降低返修率，避免二次返修。
- R7 |( v( N" [0 G# E, k6 n7 f/ \6 _4、综上所述
+ s& r- T9 ~! F" B& g钢结构技术得到突飞猛进的发展，大跨度管桁架结构应用前景更加广阔，大跨度焊接结构用铸钢节点愈来愈受到人们的重视。虽然在应用中存在这样那样的问题，但我们相信,随着对铸钢节点研究的深入，这些问题必然会逐步得到解决，大跨度焊接 结构用铸钢件的理论及应用技术将日益完善

老翻砂匠

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